Подача поршневых насосов. Ее регулирование и ее хар-ки

Подача поршневого насоса зависит от конструктивных характеристик и частоты хода поршня.

Q = м3/ч Д — диаметр поршня (м).

S — ход поршня (м).

n — число двойных ходов поршня в минуту (об/мин) з0 — объемный КПД насоса.

Q= м3/ч.

d — диаметр штока 1 (м).

• 1. Регулирование подачи — изменением частоты вращения вала
• 2. Изменением хода поршня — это перестановка кольца кривошипа в прорези цепи кривошипа
• 3. Изменение объемного КПД — это управление посадкой клапанов во время очередных ходов поршня

!!! Дросселированние или способ регулирования поршневых насосов не применяется Из-за неравномерности работы кривошипно-шатунного механизма поршневого насоса возникает неравномерная подача, которая имеет синусоидальную зависимость от угла поворота кривошипа Меры снижения неравномерности:

• 1) Применение насосов двухстороннего действия
• 2) Применение многоцилиндровых поршневых насосов
• 3) Установка воздушных клапанов на всасывающих напорных патрубках

Основной характеристикой поршневых насосов является зависимостьдавления созданная насосом от подачи.

Теоретически подача поршневого насоса с заданными геометрическими размерами не зависит от давления, а изменяется в зависимости от частоты вращения вала.

В действительности при высоком давлении подача насоса будет уменьшаться вследствии увеличения утечек жидкости.

2) Тепловые двигатели Понятие тепловые двигатеои и их классификация.

Тепловой двигатель (ТД) — это машина в которой потенциальная энергия рабочего тела преобразуется в механическую энергию вращения вала.

Существует 5 типов ТД.

• 1 тип — паровая машина (двиг. эл. является поршень)
• 2 тип — паровая турбин
• 3 тип — газовые турбины изучим в курсе данной
• 4 тип — двигатели внутреннего сгорания (ДВС) дисциплины
• 5 тип — реактивные двигатели
• 1. Паровые турбины

Классификация паровых турбин и их маркировка.

I. По назначению:

• 1. Энергетичексие (являются приводом эл. генератора вал в общую энергосистему)
• 2. Промышленные турбины (служат для выработки эл. энергии и снабжение теплом потребителя
• 3. Вспомогательные турбины (является приводом насосов или воздуховодов)

II. По параметрам пара:

• а) По начальному давлению пара
• 1. До критического давления P0
• 2. До сверх критического давления P0? Pпр
• б) По наличию промежуточного перегрева пара
• 1. С промежуточным перегревом
• 2. Без промежуточного перегрева

III. По конструктивным особенностям:

• 1. По количеству цилиндров (одноцилиндровые/многоцилиндровые)
• 2. По количеству валов (одновальные/многовальные)
• 3. По количеству ступеней (одноступенчатые/многоступенчатые)

IV. По осуществлению теплового процесса.

• 1. Конденсационные (пар отработанный в турбине направляется в конденсатор и давлениеотработанного пара меньше атмосферного)
• 2. Противодавленческие (отработанный пар в турбине P>Pатм, направляется к тепловому потребителю)

V. По направлению движения пара.

• 1. Перпендикулярно оси вала
• 2. Аксиальные (Параллельно вала турбины)

VI. По способу преобразования тепловой энергии в мехаическую.

• 1. Активные (расширение пара происходит только на неподвижных элементах)
• 2. Реактивная турбина (расширение происходит как в неподвижных лопастях, так и в подвижных)
• 3. Калибр турбины, в которой первая ступень является активной

Маркировка см. приложение 5.

Цикл Ренкина. Технико-экономические показатели КТУ.

1−2 нагрев; 2−3 — кипение; 3−4 — перегрев; 4−5 — расширение; 5−6 — конденсация; 6−1 — работа насоса зi = = = = =.

Потери в проточной части турбины учитывают относительное внутреннее КПД турбины (з0i).

з0i = =.

— температурный перепад в турбине.

=.

з0i = 0,86…0,88.

Абсолютно-внутренний КПД.

зi = = = з0i• зt.

N0 = G •.

Ni = G • = G • •з0c.

Ne = Ni — ?NH.

N0 — теоретическая мощность турбины.

Niвнутренняя мощность турбины.

Ne — эффективная мощность зм = = 0,97…0,99.

зое =.

зе=.

Nэ = Nе- ?Nэг зэг = = 0,96…0,99.

зоэ =.

зэ = зt + зоэ.

1. Удельные показатели.

• 1) dэ = = (кг/кВт•ч) (сколько нужно затратить пара, чтобы произвести 1 час эл. энергии)
• 2) q2 =

2. Турбинная ступень Принцип действия турбинной ступени и процессы расширения в HS-диаграмме.

Турбинной ступенью называется совокупность неподвижной (силовой) решетки и подвижной (рабочей) решетки.

Схема турбинной ступени.

Сопловая решетка представляет собой систему силовых каналов (3), размещенных в диафрагме (2), которая крепится в теле корпуса (1). Рабочая решетка турбинной ступени представляет собой рабочие лопатки (7), размещенные в теле диска (6), размещенных на валу. В местах где неподвижные части соприкасаются с подвижными частями имеются зазоры через которые протекает пар на совершенную работу (утечки) в этих местах установлены лабиринтовые уплотнения (4) диафрагменные уплотнения, (9) под бандажные уплотнения.

Принцип действия:

Пар со скоростью С0поступает в сопловой канал, где потенциальная энергия пара преобразуется в кинетическую энергию, т. е. скорость на выходе из канала С1>>C0с высокой скорость С1 пар под определенным углом попадает к рабочим лопаткам, где за счет разности давлений на выпуклой и вогнутой сторонах, т. е. на рабочей решетке кинетическая энергия пара переходит в механическую энергию.

Hor — располагаемый теплоперепад в рабочей решетке.

Hocрасполагаемый теплоперепад в сопловой решетке.

Hoc = h0 — h1t.

Пар с начальными параметрами p0, h0, t0 поступает в сопловую решетку. В сопловой решетке происходит расширение пара до давления p1. Процесс 0−1tидеальное расширение для сопловой решетки.

В результате расширение пара в сопловой решетке происходит потеря энергии, называется потерями сопловой решетки (?Hc), действительный процесс расширения проходит по линии — 0−1. Пар с параметрами в точке 1 поступает в рабочую решетку, где расширяется до давления p2.

Процесс 1−2tрасширение идеальное в рабочей решетке. При движении пара в рабочей решетке возникает потеря энергии, называется потерями в рабочей решетки (?Hp). Процесс 1−2 — это действительное расширение пара в рабочей решетке ступени. Пар поступает покидает ступень со скоростью С2и если энергия этой скорости не используется в последующих ступенях, является потерями с выходной скоростью (?Hвс). Lст — это полезная работа ступени.

Истечение пара из сопловых каналов Для процессов, происходящих в турбине, характерны высокие скорости пара (околозвуковые скорости). Эти процессы происходят в соответствии с первым законом термодинамики.

q = ?U + L.

Работа турбины состоит из 3 составляющих.

L = Lтехн + Lсп + Lпр

Lтехнтехническая работа имеет место только для подвижных каналов, а для неподвижных = 0.

Lспработа, затрачиваемая на изменение скорости.

Lсп=.

Lпрработа проталкивания.

Lпр= L1 — L0 = p1V1 — p0V0.

q = (U1 — U0) = + Lтехн+ (p1V1 — p0V0).

h = U + pV.

q = (h1 — h0) + Lтехн+.

Для неподвижных сопловых решеток процесс процесс расширения происходит быстро, т. е. теплообмен с окружающей средой отсутствует q=0, и тогда уравнение первого закона термодинамики примет вид:

h0 — h1 =.

из этого уравнения следует, что движение пара вдоль неподвижного канала, изменение его энтальпии влечет за собой изменение кинетической энергии.

Теоретическая скорость выхода из сопловых каналов.

С1t = 44,7 м/с Степень реактивности ступени Степень реактивности — отношение располаг. теплоперепада рабочей решетки к располагаемомутеплоперепаду всей ступени.

с = =.

Различают некоторое количество ступеней:

• 1) Чисто активное с=0, =0, =
• 2) Активная ступень 0<�с?0,25
• 3)Реактивная ступеь с?0,5

Разделение ступеней на активные и неактивные справедливо лишь для ступеней малой высоты. Для больших ступеней меняется по высоте реактивное сопротивление.

Относительно-лопаточный КПД ступеней (формулы) Исходя их уравнений можно сделать вывод, что относительно-лопаточное КПД характеризуется качеством выполнения турбинных решеток и потери с выходной скоростью. Построим зависимость относительно-лопаточного КПД от относительной скорости.

Потери в сопловой рабочей решетке слабо зависят от отношения скорости Хф, а потери с выходной скоростью определяют параболический характер кривой КПД от Хф. Таким образом, имеется некое оптимально отношение скоростей, при котором КПД будет максимальным.

Т.к. окружная скорость U ограничена прочностью вращения деталей, то ограниченной будет и эффективная скорость Сф. Для получения большихтеплоперепадов турбину выполняют многоступенчатой.

2. Задача Задача 4.

Рассмотрим треугольник скоростей для чистоактивной ступени.

щ1 = щ2; в1 = в2.

Величина окружного деления возникает на диске.

Если уменьшить теплоперепад ступени и оставить неизменным б1и определить скорость, то треугольник скоростей изменяется.

Из нового треугольника скоростей видно, что оружное усилие уменьшилось, однако экономичность ступени возросла, вследствие уменьшения потерь с выходной скоростью С2. При дальнейшем уменьшении теплоперепада С2 будет уменьшаться и примет минимальное значение при б2 = 90єС и такой треугольник является оптимальным.

Для обеспечения максимальной экономичности ступени она должна быть спроектирована таким образом, чтобы окружная скорость рабочих лопаток была в 2 раза меньше скорости выхода пара из сопловой решетки.

U =; Сф (1) =.

= 0,55…0,65.

= 0,42…0,55.

Потери энергии в паровой турбине.

• 1) Внутренние потери (оказывают влияние на состояние рабочего тела)
• 2) Внешние потери (не оказывают влияние)

Внутренние потери:

1) Потери в клапанах.

Происходят при прохождении пара … и регулирующего клапанов. Процесс связан с дросселированием пара.

ДP. (3…5)P0.

Снижается тепрлопередача турбины.

2) Потери в сопловых клапанах.

Это потери кинетической энергии, возникщей при протекании пара в профиле сопловой решетки (трение частиц пара о стенки сопел и относительно друг друга), поворота струи пара, вихревых движений и кольцевых потерь). Эти потоки скорости учитываются скоростным коэффициентом сопел «ц» = 0,93…0,975.

Действительная скорость выхода пара из … будет определяться:

С1 = ц — C1t (м/с) Потери энергии в … (формула).

3) Потери энергии в каналах рабочей решетки.

Связано с потерей кинетической энергии. Учитывается скоростным коэффициентом каналов ш = 0,87…0,975.

Действительная относительная скорость выхода пара с рабочих каналов будет определяться по формуле: (2 формулы).

4) Потери с выходной скоростью.

Если выходная скорость С2 не … по ходу ступени, то является потерями с выходной скоростью (формула).

5) Потери на трение диска Между вращением диска и окружности его паром возникает трение, на преодоление которого затрачивается энергия. (формула).

Затраты энергии (формула) Относительные потери на трение (формула).

6) Потери от порциальности подвода пара.

Порциальность подвода пара — это подвод не по всей окружности, а только к часте дуги окружности.

• а) потери на вибрацию. Возникают из-за перемещения пара рабочими лопатками вне активной дуги подвода.
• б) потери на выколачивание. Возникают из-за необходимости удаления из рабочих каналов при подходе к активной дуге неработающего тела. (формула)
• 7) Потери через внутренние зазоры ступени.

Связано с утечками пара через зазоры (формула).

8) Потери от влажности пара.

Последние ступени ТЭС работают на влажном паре, крупные капли влаги, содержащиеся в паре, протекают по траекториям отличным от траекторий движения пара и оказывают тормозящий эффект. (формула).

9) Потери в выхлопном патрубке турбины.

Для того чтобы переместить пар из турбины в конденсатор, ему необходимо сообщить скорость Сп = (60…120). Для этого необходимо создать перепад давления. Возникшее давление и будет являться потерями в выхлопном патрубке.

Внешние потери:

• 1) Потери на утечке пара через кольцевые зазоры пара.
• 2) Механические потери. Потери энергии в подшипниках турбины, генератора и насосов системы смазки регулирующей турбины.