книги / Насосы, компрессоры, холодильные установки.-1

ВВЕДЕНИЕ

Насосные, компрессорные и холодильные установки широко применяются в химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях промышленности. Производственный процесс связан с непрерывным перемещением большого количества жидких и газообразных веществ, которое осуществляется насосами и компрессорными машинами. Кроме того, большинство продуктов, вырабатываемых на предприятиях этих отраслей промышленности, получают или под повышенным давлением, или под вакуумом, для чего также необходимы компрессорные машины.

Ряд процессов химической технологии и нефтегазопереработки проводят при значениях температуры, значительно более низких, чем те, которые допустимы при использовании воздуха, воды и льда.

В результате освоения дисциплины «Насосы, компрессоры, холодильные установки» обучающийся должен:

знать:

–основы теории движения жидкостей и газов в насосах, вентиляторах и компрессорах всех важнейших типов;

–теоретические основы получения низких значений температуры;

–принципиальное устройство насосов и компрессорных

машин;

–конструктивное исполнение насосов и компрессоров отечественного и зарубежного производства, используемых в нефтегазопереработке;

–принципиальное устройство установок для получения низких значений температуры;

–параметры и характеристики насосно-компрессорного

ихолодильного оборудования;

–порядок выбора насоса и компрессора для работы в конкретных условиях;

3

–правила эксплуатации насосно-компрессорного и холодильного оборудования;

–причины возникновения неисправностей и способы их устранения;

уметь:

–выполнять расчет параметров насосно-компрессорного и холодильного оборудования;

–производить выбор насосов и компрессоров для конкретных условий эксплуатации;

–анализировать возможные неисправности и делать вы-

воды;

–пользоваться технической и нормативной документацией;

владеть:

–навыками расчета и выбора насоса и компрессора для решения конкретных производственных задач.

Дисциплину «Насосы, компрессоры, холодильные установки» студенты заочного обучения изучают в течение 8-го семестра. Полный объем курса составляет 180 ч.

Изучение теоретической части сопровождается выполнением одной контрольной и трех лабораторных работ. Успешно решив контрольные задачи, выполнив и защитив лабораторные работы, студенты сдают экзамен.

4

СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ДИСЦИПЛИНЫ

1.Понятие о гидравлических машинах. Классификация гидравлических машин, области их использования. Перемещение жидкостей с помощью монтежю, газлифта, сифона, струйного насоса.

2.Центробежный насос: принцип действия, основные параметры. Теоретический напор, создаваемый центробежным колесом; уравнение Эйлера. Статический и динамический напоры, степень реактивности. Гидравлические потери, гидравлический КПД.

3.Влияние диаметра колеса и угла наклона лопастей на напор центробежного насоса. Производительность центробежного насоса, коэффициент подачи. Способы регулирования производительности.

4.Теоретические и действительные характеристики насоса. Мощность насоса: полезная, внутренняя, на валу. КПД насоса.

5.Влияние частоты вращения и диаметра колеса на параметры центробежного насоса, формулы пропорциональности. Коэффициент быстроходности, удельная частота вращения. Связь коэффициента быстроходности с геометрией колеса.

6.Работа насоса на сеть. Параллельное и последовательное соединение насосов. Выбор насоса.

7.Высота всасывания насоса, предельная высота всасывания. Кавитация, противокавитационные меры.

8.Осевые и радиальные силы, действующие на колесо; причины их возникновения и способы компенсации. Помпаж, противопомпажная защита.

9.Конструктивное исполнение центробежных насосов и их основных элементов. Порядок пуска и остановки насосов. Основные неисправности, причины их возникновения.

5

10.Поршневые насосы: конструктивное исполнение, характеристика, работа на сеть, способы регулирования производительности. Неравномерность подачи, способы снижения неравномерности. Плунжерные и диафрагменные насосы.

11.Роторные насосы: принцип действия, конструктивное исполнение, параметры, области использования. Сравнительный анализ насосов.

12.Классификация компрессорных машин. Термодинамика компрессорного процесса, мощность изотермического, адиабатического и политропного сжатия. Конечная температура газа при его сжатии.

13.Поршневые компрессоры: принцип действия, принципиальные схемы, степень сжатия, влияние вредного пространства на работу компрессора.

14.Многоступенчатое сжатие. Распределение давления по ступеням. Определение числа ступеней. Охлаждение газа. Конструктивное исполнение поршневых компрессоров, обозначение, базы.

15.Пластинчатые и винтовые компрессоры. Роторные газодувки Рутс. Жидкостно-кольцевые компрессорные машины.

16.Центробежные вентиляторы: конструктивное исполнение, основные параметры, характеристики, способы регулирования производительности. Выбор вентиляторов для работы на сеть.

17.Центробежные компрессоры: параметры, характеристики, типы колес, способы регулирования. Конструктивное исполнение турбокомпрессорных агрегатов.

18.Осевые машины: основные параметры и характеристики, решетка профиля. Способы регулирования производительности. Конструктивное исполнение, области применения.

19.Методы получения низких значений температуры. Дроссельный эффект. Парокомпрессионные холодильные установки. Каскадная схема. Сравнительный анализ хладоагентов. Абсорбционные и пароэжекторные холодильные установки. Циклы глубокого охлаждения.

6

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ

Целью практических работ по курсу является обучение студентов методике расчета насосных и компрессорных установок путем решения контрольных задач.

При решении задач студенты должны научиться рассчитывать сопротивление сети, параметры насосов, вентиляторов

икомпрессоров и по их характеристикам определять рабочие параметры.

Особое внимание необходимо обратить на расчеты высоты всасывания и кавитационного запаса насоса, предела одноступенчатого сжатия компрессора, параметров холодильной машины.

Для выполнения контрольной работы студенты получают индивидуальные задания из 4 задач.

Номера задач и вариантов указываются преподавателем во время вводных аудиторных занятий с учетом номера в списке студентов и последней цифры шифра в зачетной книжке.

Все вычисления необходимо давать в развернутом виде. Величины, входящие в формулы, должны иметь размерность

исопровождаться пояснениями.

Расчетные формулы и примеры расчетов приведены в соответствующем подразделе учебного пособия [7].

Контрольная работа должна быть отпечатана и подшита в скоросшиватель: формат А4, шрифт 12 пт, Times New Roman, через 1,5 интервала.

Контрольная работа оценивается в системе «зачет/незачет». Оценка «зачет» выставляется на основании верного выполнения всех заданий.

В ходе лабораторных занятий студенты знакомятся с конструкциями изучаемых машин, их элементами, опытным путем определяют характеристики, учатся по каталогам выбирать тип и параметры нагнетателей.

7

Задача № 1 Насос перекачивает жидкость плотностью ρ из закрытой

емкости с избыточным давлением pн в резервуар с избыточным давлением pк. Уровень жидкости в резервуаре на h метров выше уровня жидкости в емкости. Полную потерю напора в трубо-

Задача № 2 Определить допустимую высоту установки насоса Н над

поверхностью воды в открытом резервуаре. Всасывающий трубопровод диаметром 108 4,0 мм имеет длину L и незначительную коррозию (е = 0,2 мм). Расход воды при температуре 18 °С составляет Q, вакуум перед входом в насос не должен превысить величины Pв = 0,72 кгс/см2. Вход в трубопровод защищен сеткой с коэффициентом сопротивления ξ = 1,8, при входе имеется обратный клапан с ξ = 6,4. На трубопроводе имеется один отвод с ξ = 0,62.

Значения параметров согласно вариантам

8

Задача № 3 Насос перекачивает воду при температуре 20 °С из от-

крытого резервуара в другой открытый резервуар по трубам 40 5 мм с расходом Q м3/ч. Геометрическая высота подъема жидкости составляет 5,2 м. Мощность электродвигателя составляет N кВт. Общий КПД установки принять равным 0,83. Общие потери напора на трение в трубах и в местных сопротивлениях составляют 9,7 м.

Определить максимально возможный расход насоса.

Значения параметров согласно вариантам

Задача № 4 Электродвигатель какой мощности необходимо устано-

вить для центробежного насоса, перекачивающего жидкость с относительной плотностью 0,98 в количестве Q л/мин по трубопроводу с внутренним диаметром 70 мм из емкости с атмосферным давлением в аппарат с избыточным давлением 1,4 кгс/см2? Геометрическая высота подъема равна Н м. Расчетная длина трубопровода (собственная длина плюс эквивалентная длина

9

Задача № 5 Определить теоретическую мощность двигателя компрес-

сора для адиабатного и политропного сжатия воздуха от давления р1 до давления р2. Компрессор всасывает V м³/ч воздуха при температуре Т1.

Рассчитать также расход охлаждающей воды, если температура ее повышается на Т. Показатель политропы принять n, а теплоемкость воды с = 4,19 кДж/(кг·К).

Значения параметров согласно вариантам

Задача № 6

В процессе политропного сжатия G кг/ч атмосферного воздуха (р = 0,1 МПа) в одноступенчатом поршневом компрессоре отводится теплота в количестве Q кВт. При сжатии температура воздуха возрастает от 15 °С до Т2. Определить показатель политропы процесса сжатия, конечное давление, затраченную работу.

Значения параметров согласно вариантам

10