9434

160
		нением угла наклона лопа-
		стей.	Регулирование подачи
		задвижкой		невыгодно,		так
		как связано с резким умень-
		шением кпд. Отечественная
		промышленность			выпускает
		осевые насосы типов О и ОП.
		Это одноступенчатые насосы
		с жестким		креплением		лопа-
		стей	(тип О) и поворотно-
		лопастные насосы			(тип ОП),
		позволяющие менять угол ус-
Рис. 5.13. Характеристика осевого насоса		тановки лопасти во время ос-
		тановки насоса. На рисунке
5.13 приведена рабочая характеристика	осевого насоса. На малых подачах

кривая H=f(Q) круто падает вниз, имея характерный перегиб в точке А. В от-

личие от центробежных насосов мощность осевых насосов понижается при увеличении подачи и имеет наибольшее значение при подаче, равной нулю.

Осевые насосы типа О служат для подачи пресной, морской и загрязнен- ной воды температурой до 35 оС. Осевые насосы типа ОП предназначены для подачи технически чистой воды температурой до 50 оС, а также пресной и мор- ской воды температурой до 45 оС.

5.3. Диаметральные вентиляторы

Диаметральный вентилятор, схема которого приведена на рисунке 1.8, со- стоит из колеса барабанного типа с загнутыми вперед лопатками и корпуса, имеющего на входе патрубок и на выходе диффузор. Известны диаметральные вентиляторы как с направляющим одно- и многолопаточным аппаратом, распо- ложенным внутри рабочего колеса, так и без него. Оптимальной компоновоч-

161

ной особенностью таких вентиляторов является возможность выполнения их колес с относительной шириной, значительно превышающей ширину колес ра- диальных вентиляторов. Применение таких колес позволяет значительно уве- личить подачу.

В вентиляторах без направляющего аппарата рабочее колесо может быть выполнено в виде двух дисков, к которым приклепаны (или приварены) лопат- ки из листовой стали. При этом подшипники, в которых находится вал, разме- щены с обеих сторон корпуса, вследствие чего обеспечивается высокая жест- кость всей конструкции. Это особенно важно при колесах большой ширины.

Основной отличительной особенностью диаметральных вентиляторов яв- ляются большие значения коэффициента полного давления, которые достигают 3 и более. Причиной этого является двухкратное (диаметральное) прохождение потока через одну и ту же решетку вращающегося колеса. Высокие значения коэффициентов давления и подачи по сравнению с их значениями для вентиля-

торов других типов позволяют диаметральным вентиляторам иметь меньшие габариты и скорости вращения рабочего колеса. Вместе с тем весьма сложный характер течения потока внутри корпуса, приводящий к большой неравномер- ности поля скоростей, обусловливает значительные потери энергии. В связи с этим максимальные значения полного кпд диаметральных вентиляторов нахо- дятся в пределах 0,55...0,61. Эффект от применения направляющих аппаратов достигается, главным образом, за счет повышения энергоемкости вентилятора.

Под энергоемкостью в данном случае следует понимать полезно затраченную мощность вентилятора. Это происходит в результате стабилизации и ограниче- ния вихревой зоны в заданном месте внутри корпуса, а также вследствие по- вышения эффективности работы «центробежной» части рабочего колеса.

Серийно диаметральные вентиляторы в настоящее время не выпускаются. Разработанный А. Г. Коровкиным и др. в ЦАГИ им. Н. Е. Жуковского ряд аэро-

динамических схем диаметральных вентиляторов находит применение либо только в бытовой отопительно-вентиляционной технике и в малогабаритных установках кондиционирования воздуха, либо в специальных технологических

162

устройствах или машинах. Так, в замкнутых проточных контурах, в которых давление перемещаемого газа ниже атмосферного, применяется вентилятор типа Д22-36 с так называемым профильным вихреобразователем, расположен-

ным в корпусе с внешней стороны колеса Маркировка диаметральных вентиляторов соответствует маркировке, ус-

тановленной ГОСТом для лопастных машин. Буква Д означает диаметральный,

число при Д − увеличенное в 10 раз значение коэффициента давления при рабо-

те в режиме ηmax , а последнее число − быстроходность.

Диаметральные вентиляторы обычно работают в переменных условиях, поэтому необходимо регулировать режимы их работы. Это осуществляется различными способами. Например, регулирование можно проводить путем по- ворота направляющего аппарата. Это обеспечивает получение у одного и того

же вентиляционного агрегата больших коэффициентов давления в широком диапазоне значений коэффициента подачи.

С помощью входного многолопаточного направляющего аппарата, вы- полненного в виде жалюзи или решеток, можно осуществлять регулирование путем дросселирования. Однако при этом способе снижение номинальной по- дачи, например, на 10% приводит к снижению кпд на 19%.

Вкачестве регулирующего органа может использоваться направляющая поворотная лопатка, устанавливаемая в выходном патрубке корпуса. При этом

добиваются изменения в достаточно широком диапазоне поля скоростей на выходе из вентилятора, но суммарные аэродинамические характеристики вен- тилятора в этом случае изменяются незначительно.

5.4.Струйные нагнетатели

Всистемах теплогазоснабжения и вентиляции струйные аппараты находят довольно широкое применение в виде элеваторов и эжекторов.

Основными параметрами, характеризующими работу струйного аппарата, являются: массовые расходы рабочей и подмешиваемой жидкости; полные

163

давления рабочей и подмешиваемой жидкости на входе в аппарат; давление смеси на выходе.

Для подбора струйных насосов для систем отопления составлены номо- граммы и таблицы, приведенные в справочных руководствах. Зная коэффици- ент смешения, расход теплоносителя и потери давления в системе отопления, определяют номер элеватора и геометрические размеры его отдельных элемен- тов.

Помимо невысокого кпд существенным недостатком элеваторов является постоянство коэффициента смешения, вследствие чего при регулировании нельзя изменять расход сетевой воды, так как изменение расхода сетевой воды через сопло элеватора приводит к пропорциональному изменению расхода во- ды в местной системе отопления, т. е. к разрегулировке. В последние годы раз- работаны конструкции элеваторов с “регулируемым соплом”, позволяющие в определенных пределах изменять коэффициент смешения, но широкого рас- пространения они не получили.

В вентиляции струйные аппараты (эжекторы) применяют главным образом для удаления воздуха, содержащего взрывоопасные или агрессивные пыли, га- зы и пары. В зависимости от источника рабочего воздуха эжекторы разделяют на эжекторы низкого давления (с вентиляторным побуждением) и эжекторы высокого давления (с компрессорным побуждением).

С целью удешевления строительства и эксплуатации установок с вентиля- торным побуждением в качестве рабочего воздуха можно использовать наруж- ный воздух без предварительного подогрева его в зимнее время или воздух, удаляемый системами вытяжной механической вентиляции.

При конструировании эжекторных установок, предназначенных для пере- мещения агрессивных сред, следует учитывать, что стойкость против коррозии материала, из которого выполнен эжектор, должна быть не ниже, чем у возду- ховодов вытяжной системы.

164

5.5.Поршневые насосы

Вотличие от динамических нагнетателей, где силовое воздействие на жидкость происходит в камере, постоянно сообщающейся со входом и выхо- дом, в объемных нагнетателях жидкость перемещается путем периодического изменения объема занимаемой ею камеры, которая со входом и выходом со- общается попеременно.

Объемным нагнетателем называют гидравлическую машину, преобра- зующую приложенную к его входному звену (валу) работу внешних сил в ме- ханическую энергию потока жидкости. Заполнение жидкостью рабочей каме-

ры и ее вытеснение происходит в результате увеличения и соответственно уменьшения геометрического объема этих камер. Рабочим органом, непосред-

ственно совершающим работу вытеснения, является вытеснитель − поршень (плунжер), пластины, зубчатое колесо и т. д. Под рабочей камерой нагнетателя понимается ограниченное изолированное пространство, образованное деталя- ми нагнетателя с периодически увеличивающимся и уменьшающимся при ра- боте объемом и попеременно сообщающееся с нагнетательным и всасываю- щим каналами.

Для выполнения элементарных функций − перекачивания жидкости и обеспечения различных вспомогательных операций в современной технике час- то применяют поршневые насосы с ручным приводом. На рисунке 5.14 приве- дены схемы таких насосов. Насос состоит из цилиндра 7 и поршня 2, шток ко- торого связан с приводной ручкой 4. При качальных движениях ручки поршень совершает возвратно-поступательные движения в цилиндре 7. При движении вправо левая рабочая камера цилиндра будет увеличиваться, в результате чего в ней создается вакуум и жидкость через всасывающий клапан 6 начинает посту- пать в эту камеру. Одновременно с этим первая полость цилиндра уменьшается, в ней создается избыточное давление, при котором откроется нагнетательный клапан 3, в результате чего жидкость будет вытеснена поршнем в нагнетатель- ный трубопровод. При движении поршня влево полости всасывания и нагнета-

165

ния поменяются местами. В этом случае жидкость будет засасываться в рабо- чую камеру через клапан 5 и нагнетаться через клапан 1. Поскольку часть объ- ема рабочей камеры справа занята штоком, объем жидкости, поступающей в рабочую камеру слева будет больше объема жидкости, поступающей справа.

Рис. 5.14. Схемы ручного насоса: а − одноцилиндровый двухстороннего действия; б − двухцилиндровый простого действия

На рисунке 5.14, б представлена конструкция двухцилиндрового поршне- вого насоса, обеспечивающего равные подачи жидкости при движениях ручки в ту и другую стороны. В практике такие насосы применяются для вспомога- тельных установок давлениями до 5 МПа.

166

Контрольные вопросы по главе 5

1.Конструкции и схемы исполнения вентиляторов.

2.Вентиляторы общего и специального назначения.

3.Центробежные насосы.

4.Меры борьбы с осевым давлением в центробежных насосах.

5.Конструкции и характеристики осевых вентиляторов.

6.Конструкции и характеристики осевых насосов.

7.Диаметральные вентиляторы.

8.Струйные нагнетатели. Конструкции, методы расчета.

9.Поршневые насосы.

167

ГЛАВА 6. КОМПРЕССОРЫ

В разделе приведены сведения о компрессорах, применяемых в настоящее время в холодильной технике, которая является неотъемлемой частью систем теплогазоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха. Изложены ос- новы теории и расчеты поршневых, винтовых, центробежных, ротационных компрессоров в целом. Приведены важнейшие технические характеристики.

6.1. Поршневые компрессоры

6.1.1. Общие сведения Поршневые компрессоры используют (применительно к специальности

“Теплогазоснабжение и вентиляция“) на промышленных холодильниках раз- личного назначения, на предприятиях пищевой отрасли промышленности, в сельском хозяйстве (овоще- и фруктохранилища, молокоохладители, установки для охлаждения), в рыбной промышленности (рефрижераторы), на транспорте (железнодорожные и авторефрижераторы), на предприятиях торговли и обще- ственного питания, в установках кондиционирования воздуха, а также во мно- гих других случаях.

В настоящее время более 90% всех холодильных машин выпускают с поршневыми компрессорами. Поршневые компрессоры при холодопроизводи- тельности от 0,1 до 300 кВт обладают следующими преимуществами перед компрессорами других типов. Значения энергетического кпд при небольших удельных массах и габаритах более высокие. Технология производства порш- невых компрессоров хорошо освоена. Конструкция поршневых компрессоров упрощается по мере снижения производительности и допускает удобное со- единение электропривода непосредственно с коленчатым валом. Поршневые

компрессоры способны работать с более высоким отношением давлений при сжатии в одной ступени. Благодаря сравнительно слабому влиянию режима ра-

168

боты на характеристики можно использовать один и тот же компрессор для ра- боты на разных холодильных агентах.

Поршневые компрессоры имеют следующие недостатки. Наличие смазоч-

ного масла в цилиндрах приводит к попаданию масла в контур холодильной машины, что нежелательно. В механизме движения компрессора имеют место относительно большие износы. При работе поршневых компрессоров возника- ет вибрация. Наличие всасывающих клапанов ограничивает рабочий диапазон поршневых компрессоров значением давления всасывания порядка 20 кПа

(~0,2 кг/см2 ).

По конструкции поршневые компрессоры разделяют на две группы, имеющие принципиальные отличия: крейцкопфные и бескрейцкопфные.

Крейцкопфные компрессоры всегда имеют внешний привод и цилиндры двойного действия. Эти компрессоры выпускаются только непрямоточными. По расположению цилиндров (общее количество которых изменяется от 1 до 8) они подразделяются на горизонтальные, вертикальные, угловые и оппозитные.

У горизонтальных компрессоров все цилиндры расположены по одну сторону от коленчатого вала. Угловые компрессоры обычно имеют часть цилиндров,

расположенных горизонтально, и часть − вертикально, однако выпускают и модели, у которых цилиндры расположены V-образно с углом между ними 90 0 и меньше. У оппозитных компрессоров цилиндры расположены также гори- зонтально, но с обеих сторон от коленчатого вала.

Бескрейцкопфные компрессоры имеют или встроенный привод (электро- двигатель) или внешний. Цилиндры этих компрессоров всегда прямого дейст- вия. В зависимости от типа газораспределения бескрейцкопфные компрессоры подразделяются на прямоточные и непрямоточные, причем среди последних различают компрессоры с верхним всасыванием (участок всасывающего тракта располагается в крышке цилиндра) и с нижним (весь всасывающий тракт рас- положен внутри корпуса цилиндра). Цилиндры бескрейцкопфного компрессора (от 1 до 16) могут быть расположены вертикально, V-образно с углом развала

169

от 60 0 до 90 0 и веерообразно с углом развала от 45 0 до 60 0 .

Икрейцкопфные и бескрейцкопфные компрессоры могут быть выполнены

сустройством для регулирования производительности. В зависимости от пред- назначения, поршневые компрессоры выполняются одно-, двух- и многосту- пенчатыми. Кроме того, поршневые компрессоры в холодильных машинах подразделяют по диапазону работы на высоко-, средне- и низкотемпературные.

6.1.2. Основы теории и расчета

Теоретический компрессор

Для оценки работы действительного поршневого компрессора его сравни- вают с теоретическим, который имеет такой же объем, описываемый поршнем, и работает при одинаковых с действительным компрессором внешних услови- ях. Из последнего следует, что в нижней мертвой точке – н.м.т. (в начале сжа- тия) и во всасывающем патрубке действительного компрессора совпадают дав- ления и температуры, а в верхней мертвой точке – в.м.т. (в конце сжатия) тео- ретического и в нагнетательном патрубке действительного компрессора совпа- дают давления.

Сжатие пара в теоретическом компрессоре происходит изоэнтропически. Теоретический компрессор не имеет мертвого объема, гидравлических сопро- тивлений во всасывающем и нагнетательном трактах, утечек пара через не- плотности и зазоры между поршнем и цилиндром. В нем отсутствует трение и теплообмен между газом и стенками.

Теоретический компрессор рассчитывают в следующей последовательно- сти. В компрессоре простого действия, имеющего z одинаковых цилиндров, суммарный объем цилиндров (рабочих полостей), освобождаемый поршнем за один оборот вала:

V	ц	=	π	× D2	× S × z ,	(6.1)
			4	ц

где Dц - диаметр цилиндра, м;