3. Напор центробежных насосов. Уравнение Эйлера

При вращении лопастного колеса вокруг оси 0 с угловой скоростью ω (омега), вследствие силового воздействия лопастного колеса на жидкость, каждая её частица, двигаясь в межлопастном пространстве, совершает сложное движение. Параллелограммы скоростей на рабочем колесе изображены на схеме (рис. 1.16).

Рис. 1.16. Параллелограммы скоростей на рабочем колесе

При входе на лопасть и выходе с лопасти, каждая частица жидкости приобретает соответственно:

1. Окружные скорости u₁ и u₂, направленные по касательным к входной и выходной окружностям лопастного колеса.

2. Относительные скорости w₁ и w₂, направленные по касательной к поверхности профиля лопасти.

3. Абсолютные скорости с₁ и с₂, получаемые в результате геометрического сложения u₁, w₁ и u₂, w₂ и направленные под углом α₁ и α₂ к соответствующим окружным скоростям.

Так как насос представляет собой механизм, преобразующий механическую энергию привода, в энергию (напор), сообщающую движение жидкости в межлопастном пространстве колеса, то теоретическую её величину (напор), полученную при работе насоса, можно определить по формуле Эйлера:

В виду того, что у центробежного насоса отсутствует направляющий аппарат при входе жидкости на лопасти, во избежание больших гидравлических потерь от ударов жидкости о лопасти, и уменьшения потерь напора, вход жидкости на колесо делают радиальным (направление абсолютной скорости С₁ - радиальное). При этом α₁= 90°, тогда соs 90°= 0, следовательно, произведение C₁U₁соsα₁ = 0. Таким образом, основное уравнение напора центробежного насоса, или уравнение Эйлера примет вид:

Н_t ∞ = C₂ U₂ соs α₂/g

В действительном насосе имеется конечное число лопастей и потери напора вследствие завихрений частиц жидкости учитываются коэффициентом φ (фи), а гидравлические сопротивления учитываются гидравлическим КПД - ηг, тогда действительный напор примет вид:

Н_д = Н_t φη_г

С учётом всех потерь КПД центробежного насоса составляет η_н = 0,46-0,80.

В эксплуатационных условиях напор центробежного насоса определяется по эмпирической формуле и зависит от числа оборотов приводного двигателя и диаметра лопастного колеса:

Нн = к'· n ²· D²,

где: к'- опытный безразмерный коэффициент, к' = (1-5);

n - частота вращения рабочего колеса, об/мин;

1. Які особливості контролю роботи теплообмінних апаратів? Особливості чистки пластинчатих апаратів.

2. Відцентрові вентилятори, ПТЕ, пуск, зупинка, обслуговування.

3. Які суднові системи звуться спеціальними? Призначення систем.

1. Теплообменные аппараты, используемые на судах, в зависимости от. их назначения делятся на подогреватели и охладители, конденсаторы и испарители. Подогреватели и охладители служат для повышения или понижения температуры рабочих сред судовых установок. Так, например, для уменьшения вязкости тяжелое моторное топливо подогревают перед подачей его к ДВС. В жилых и бытовых помещениях судна подогревают также мытьевую воду и воздух. Охлаждают смазочное масло для двигателей или других машин, воздух в процессе сжатия, пресную воду для охлаждения главного двигателя, воздух для помещений, когда судно находится в теплых климатических зонах.Основным типом теплообменных аппаратов являются рекуперативные (поверхностные) аппараты, у которых одна рабочая среда передает теплоту другой рабочей среде через разделяющую их поверх­ность — стенку. Теплопередающая поверхность образуется из трубок или пластин разных конфигураций. Аппараты, у которых теплообмен происходит путем смешения рабочих сред, применяют очень редко.

Рекуперативные аппараты имеют много разновидностей, поэтому для удобства рассмотрения необходимо их условно классифициро­вать по конструктивным, теплотехническим и технологическим при­знакам:

по назначению- охладители, подогреватели и испарители;

по роду рабочих сред —пар — жидкость, жидкость—жидкость, -газ—жидкость и газ—газ;

по числу ходов — одноходовые и многоходовые;

ло направлению потока рабочих сред — прямоточные, противоточные, смешанного и перекрестного тока;

по конфигурации поверхности теплообмена — кожухотрубчатые, пластинчатые, змеевиковые и специальные;

по жесткости конструкции — жесткие, полужесткие и нежесткие с U-образными трубками, с плавающей головкой и др.

по материалу — металлические, неметаллические и комбинированные.

Широко применяют кожухотрубчатые теплообменные аппараты. Необходимые характеристики аппарата обеспечиваются соответствую­щими скоростями движения рабочих сред в трубной и межтрубной полостях. Повышение скорости при неизменном количестве рабочей среды достигается уменьшением площади поперечного сечения для прохо­да рабочей среды. Если рабочая среда движется в трубках, устраива­ются специальные перегородки в крышках аппарата так, что образу­ется ходы: рабочая среда проходит из крышки через один пучок тру­бок, делая первый ход; затем поворачивается в полости крышки, входит з другой пучок — второй ход и, продолжая свое движение, совер­шает несколько ходов по трубкам аппарата.

Обычно пучки содержат одинаковое количество трубок, и скорость з таком случае одинакова по всем трубкам. Перегородки в крышках делают радиальными, по хордам и комбинированными. При четном числе ходов, вход и выход рабочей среды располагают р

Каждый из этих способов имеет свои положительные стороны и. не­достатки. Особенно жесткие требования по плотности соединений и температурным деформациям трубок и корпуса предъявляют к паро­вым подогревателям воды, масла и топлива. В этих случаях исполь­зуют схемы аппаратов с двумя неподвижными трубными досками, но с установкой соответствующих компенсаторов. Установка компенса­торов на корпусе аппарата возможна только при небольших давле­ниях сред; при высоких давлениях она вызывает конструктивные за­труднения.

Схема аппарата с U-образными трубками показана на рис, 90, б. Характерной особенностью компоновки поверхности теплообмена является самокомпенсация относительных удлинений от воздействии высоких температур. Использование U-образных трубок ограничено из-за сложности очистки поверхности в петлях. Для подобных трубок должны применять чистую рабочую среду. Однако в некоторых кон- струкциях теплообменных аппаратов применяют рабочие среды, со- держащие различные соли и механические примеси. Так, например, используют U-образные трубки для паровых подогревателей топлива, масла и забортной воды; при этом рабочие среды протекают внутри трубок, а в межтрубочном пространстве— греющий нар. U-образные трубки увеличивают и массу аппарата, так как они занимают больше места, чем прямые рядом в одной крышке.

Из-за того что приводные электродвигатели компрессоров работают на переменном токе и имеют постоянную частоту вращения, для уменьшения подачи применяют различные виды устройств, разгружающих цилиндры компрессора. Такое устройство осуществляет удержание всасывающих клапанов ком­прессора в открытом положении.

Конденсаторы.

Как отмечалось, большинство конденсаторов выполняются кожухотрубными и охлаждаются водой. Типичный современный конденсатор показан на рис. 9.3. Здесь видно, что холодильный агент проходит снаружи трубок, а охлаждающая вода движется внутри них. В конденсаторе, охлаждаемом заборт­ной водой, предусматривается двухходовое движение воды. Обслу­живание водяной части конденсатора осуществляется в соответ­ствии с рекомендациями, приведенными для охладителей в гл. 7. У конденсаторов, имеющих длину 3 м и более, предусматривают двойной выход жидкого агента, с тем чтобы обеспечить беспере­бойное поступление жидкости в систему во время качки судна.

Пластинчатые аппараты следует разбирать для чистки ,предварительно замерив толщину пакета в трёх положеннях – с одной и с другой стороны и записать результаты замеров в блокнот. Во ремя разборки внимательно следить за целостью резинових прокладок. Не рекомедуется начинать работы по чистке пластинчатих аппаратов без наличия запасних прокладок. Каждая плита пронумерована, и имеет своё место. Менять местами плиты нельзя. После чистки аппарат собрать. Обжать стяжные гайки равномерно с усилием динамометрического ключа, указаного в инструкции завода-изготовителя. Призвести замеры

толщин в местах предыдущих замеров. Сравнить. В случае несовпадения проверить порядок сборки плит. После проверки открыть охлаждающую воду и проверить герметичность аппарата.

2. Вентиляторы применяют на судах для подачи воздуха в топки паровых котлов, вентиляции МКО, трюмов и других грузовых помещений, служебных и жилых помещений.

Вентиляторы бывают центробежные и осевые. Вентиляторы делят на:

• высокого давления 3-15 кПа Центробежные

• среднего давления 1 - 3 кПа вентиляторы

• низкого давления до 1 кПа Осевые вентиляторы Расход воздуха у вентиляторов от 2 до 180 м 3 мин ^-1. Частота вращения от 1000 до 5000 об/мин. Потребляемая мощность от 0.05 до 135 кВт.

Вследствие малой плотности перемещаемой среды, вентиляторы выполняются с радиальными лопатками и с лопатками загнутыми вперёд.

Последние создают в 2-3 раза более высокий напор, чем вентиляторы с лопатками загнутыми назад, но имеют меньший КПД. Промежуточное положение занимают вентиляторы с радиальными лопатками.

Рис. 1. Центробежный и осевой вентиляторы.

Центробежный вентилятор (рис. 1а). Воздух, проходящий через всасывающий патрубок 3, поступает на лопатки 2 колеса вентилятора.' При вращении колеса, вследствие силового "воздействия лопаток на воздух, воздух приобретает окружную скорость вращения вокруг оси колеса, относительную скорость вдоль профиля лопатки и абсолютную скорость, полученную как результат геометрического сложения окружной и относительной скоростей. При движении в межлопаточном пространстве от окружности входных кромок до окружности выходных кромок лопаток колеса, воздуху передаётся энергия двигателя 5, подведённая к колесу вентилятора. Т.о., вышедший с колеса поток воздуха поступает в неподвижную спиральную камеру 1, где вследствие

снижения скорости будет происходить преобразование динамического напора в статический, чем достигается величина статического напора воздуха при выходе из вентилятора.

Осевые вентиляторы (рис. 1б). Воздух, всасываемый через патрубок поступает к рабочему колесу 1, идёт вдоль его оси, проходит между лопастями колеса и затем поступает в нагнетательный патрубок и выходит наружу. Осевые вентиляторы создают незначительный напор, поэтому на судах их применяют для вентиляции трюмов, жилых и служебных помещений. Т.о., вышедший с колеса поток воздуха поступает в неподвижную- спиральную камеру, где вследствие снижения скорости будет происходить преобразование динамического напора в статический, чем достигается величина статического напора воздуха при выходе из вентилятора.

Эксплуатация вентиляторов.

Подача (расход) воздуха вентилятором О изменяется прямо пропорционально изменению частоты вращения п т.е. :

Напор (давление) Н, создаваемого вентилятором, изменяется прямо пропорционально частоте вращения п в квадрате, т.е. :

Мощность Н, потребляемая вентилятором, изменяется прямо пропорционально частоте вращения п в кубе, т.е. :

Исходя из приведенных соотношений, при эксплуатации вентиляторов следует регулировать их подачу изменением частоты вращения лопастного колеса.

При подготовке вентилятора к пуску необходимо снять крышку со стороны притока воздуха. Вентиляторы с большим расходом воздуха рекомендуется пускать при открытой заслонке.

При подготовке вентилятора к работе после монтажа или ремонта, необходимо проверить отсутствие на лопастях трещин, вмятин, прогиба, ослабления посадки колеса.

Во время работы вентилятора нельзя допускать ударов и толчков по кожуху вентилятора во избежание вмятин и перекосов, которые приводят к задеванию рабочего колеса за кожух и выводу его из строя.

Причинами малой подачи воздуха могут быть: неправильное положение заслонок, засорение и неплотность в воздуховодах, недостаточная частота вращения или неправильное направление вращения рабочего колеса.

При появлении стуков и ударов, увеличении вибрации, вентилятор останавливают.

В момент остановки следует прослушивать механизм вентилятора, чтобы убедиться в отсутствии шумов, стуков и задевания.

При аварийной остановке вентилятора следует проверить крепление вентилятора, состояние амортизаторов и муфт, крепление рабочего колеса и его балансировку, отсутствие посторонних предметов внутри вентилятора.