maszyny_typowe_skrypt

Maszyny typowe
M A S Z Y N Y
Transport płynów.
Ciecze transportowane są przewodami rurowymi,
w zależności od prędkości cieczy, średnicy rury i lepkości
płynie ona ruchem laminarnym lub burzliwym.
Rys 37 Przepływ cieczy w przewodzie rurowym
a) przepływ laminarny, b) przepływ burzliwy
W przypadku ruch laminarnego cząstki cieczy poruczają się po torach równoległych, ślizgając się po sobie z
prędkością tym wyższą im bliżej osi przewodu się znajdują.
W ruch burzliwym tory cząstek cieczy tracą prostoliniowość,
cząstki przeskakują z jednego toru ruchu na drugi. Wartości
prędkości cząstek cieczy przy której zachowany jest ruch
laminarny mają bardzo małe wartości, przyjmuje się że w
przewodach pod ciśnieniem panuje ruch burzliwy.
Sposoby łączenia rur
T Y P O W E
Opory przepływu cieczy
Przepływowi cieczy towarzyszą opory spowodowane:
tarciem wewnętrznym między cząstkami płynącej cieczy
oraz tarciem cząstek o ścianki rury tzw. Opory liniowe
przepływem cieczy przez zawory, rury o zmiennej średnicy, kolanka, zwężki itp. Tzw. Opory
miejscowe
Zawory
Zaworem nazywamy zespół elementów umożliwiający zmianę przekroju przepływu płynu aż do całkowitego
zamknięcia. Zawór powinien być: niezawodny, szczelny, łatwy w sterowaniu.
Klasyfikacja i charakterystyka zaworów:
a) zawory zamykające- sterowane doraźnie, służą
do otwierania w określonym stopniu lub zamykania przepływu
b) zawory regulacyjne- służą do regulacji przepływu, zawór jest normalnie zamknięty np. zawory
redukcyjne do obniżania ciśnienia gazu
c) zawory rozdzielcze- służą do zmiany drogi
przepływu płynu
d) zawory zwrotne- działają samoczynnie i umożliwiają przepływ czynnika w jednym kierunku
uniemożliwiając przepływ zwrotny
e) zawory bezpieczeństwa- działają samoczynnie,
służą do zabezpieczania przed nadmiernym
wzrostem ciśnienia w zbiorniku
Zawór grzybkowy
Rys 38 Połączenia a) kielichowe b) kołnierzowe
c) gwintowe
Łączniki gwintowe rur
Rys 40
Klucz do zaworu kurkowego
1) złączka 2) złączka redukcyjna
3) kolanko 90o 4) łuki 5) trójnik
6) czwórnik 7) skrętka 8) skrętka
dwustronna 9) przeciwnakrętka
10) nipel redukcyjny 11) korek
12) śrubunek
Rys. 41
Rys 39 Łączniki gwintowe rur
SZa’97
strona
1
Podstawy techniki
Maszyny typowe
Zawór kurkowy
Zawór zwrotny grzybkowy
kwadrat pod klucz
grzybek
stożek
korpus
wpływ
Rys. 44
podkładka
Rys 42
Zawór bezpieczeństwa ciężarowy
nakrętka
Zasuwa
a)
b)
Rys. 45
Zawór trójdrogowy
Rys 46
Widok ogólny
zaworu trójdrogowego
Rys 43 Zasuwa a) widok ogólny b) przekrój
Zawór kulowy
Rys 47 Kierunek przepływu cieczy w zależności od ustawienia kurka w zaworze trójdrogowym.
Rys 44 Zawór kulowy 1) Korpus 2) obudowa trzpienia
3) kula 4) trzpień 5) uszczelka 6) podkładka ukośna
7) pierścień podtrzymujący 8) śruba 9) pierścień 10) podkładka oporowa 11) ogranicznik 12) uchwyt
SZa’97
strona
Pompy
Pompy to maszyny służące do przemieszczania
cieczy z poziomu niższego na poziom wyższy lub do przetłaczania cieczy z obszaru o ciśnieniu niższym do obszaru o
ciśnieniu wyższym.
2
Podstawy techniki
Maszyny typowe
Pompa tłokowa
1
2
3
Rys 50 Pompa odśrodkowa wielostopniowa 1) silnik
2) pompa 3) podstawa
Pompa odśrodkowa wielostopniowa
Rys 47
Pompa wirowa odśrodkowa
Rys 51 Przekrój przez pompę odśrodkową czterostopniową
1) wirniki 2) odpowietrzniki 3) komora ssania
Rys 48 Pompa wirowa odśrodkowa 1) wirnik 2) kadłub
3)rura ssawna 4) rura tłoczna
Jeżeli rura ssawna i korpus pompy są wypełnione
cieczą, a wirnik obraca się z określoną prędkością, to jego
łopatki pociągają za sobą ciecz znajdującą się w kanałach
międzyłopatkowych. Na cząstki cieczy zaczyna działać siła
odśrodkowa która odrzuca ciecz od środka wirnika ku obwodowi, co powoduje wzrost ciśnienia przy obwodzie wirnika (tłoczenie na wyjściu), a spadek ciśnienia w części środkowej wirnika (ssanie na wejściu).
Pompa wirowa jednostopniowa
Podczas eksploatacji pompy mogą występować zakłócenia:
grzanie się łożysk
drganie pompy
grzanie się silnika elektrycznego
kawitacja na wlocie pompy
Pompę uznaje się za wymagającą remonty gdy:
następuje spadek wydajności i ciśnienia
występują luzy na łożyskach
pogorszyła się sprawność( jest zbyt duży pobór
energii elektrycznej
Rys 52
1,2 ) koła zębate
3) komora ssania
4) komora tłoczenia
Rys 49 Pompa wirowa jednostopniowa 1) pompa 2) silnik
3) rura ssawna 4) rura tłoczna 5) podstawa pompy
W celu uzyskania wyższych ciśnień (wyższych wysokości tłoczenia) pompy łączy się szeregowo w tzw. agregaty (pompy wielostopniowe). Wysokość tłoczenia pompy
wielostopniowej równa jest sumie wysokości podnoszenia
każdego ze stopni.
SZa’97
strona
Koła zębate obracają się w kadłubie z
możliwie małym luzem. W miejscu zazębienia oddzielają
one obszar ssawny pompy od obszaru tłocznego. Zęby kół
ślizgają się po gładzi kadłuba spełniając zadania tłoków, a
ciecz zawarta we wrębach międzyzębnych jest przetłaczana
z obszaru ssawnego do tłocznego.
3
Podstawy techniki
Maszyny typowe
Pompa rotacyjna Rootsa
1
3
5
4
2
Rys 53 Pompa rotacyjna Rootsa 1,2 ) tłoki 3) komora
tłoczna 4) komora ssania 5) kadłub
Parametry pracy pomp
Rys 55 Charakterystyka pompy odśrodkowej jednostopniowej o parametrach pracy:
Qnom=24 l/s, Ht=49m., ns=87 obr/min, Hs=2,8m.
Wentylator osiowy
B
A
Zbiornik górny
silnik
Pompa
A- widok z boku B- widok z przodu
Zbiornik
dolny
Rys 56 Wentylator osiowy 1)osłona 2) wirnik 3) silnik
4) kierownica
Wentylator odśrodkowy
A
B
Rys 54 Parametry pracy pompy
Pompę charakteryzują następujące parametry:
a) wysokość ssania Hs[m.]
b) wysokość tłoczenia Ht [m.]
c) wysokość podnoszenia Hp=Hs+Ht[m.]
odległość w pionie między zwierciadłem cieczy
zbiornika dolnego i górnego
d) wydajność Q [m3/s]
ilość cieczy pompowana w jednostce czasu
e) moc N [kW]
moc silnika do napędu pompy
f) sprawność
[%]
stosunek energii oddanej przez pompę cieczy
do energii do pompy
Wykres charakterystyki pompy
Zależność między parametrami pracy pompy można przedstawić graficznie przy pomocy wykresów.
SZa’97
strona
A- widok z boku B- widok z przodu
Rys 57 Wentylator promieniowy 1) wirnik 2) kadłub
3,4) mocowanie łopatek wirnika 5,6) łopatki wirnika 7) wał
8,9) łożyskowanie wału 10) koło pasowa 11) podstawa
12) zabezpieczenie wlotu powietrza 13) wlot powietrza
14) wylot powietrza
4
Podstawy techniki
Maszyny typowe
Sprężarka trójstopniowa
Sprężarkowy agregat chłodniczy
Rys 58 Schemat sprężarki trójstopniowej.
Właściwości czynników chłodniczych
R744(CO2)
R13(CF3Cl)
R717(NH3)
R12(CF2Cl2)
R114(C2F4Cl2)
R11(CFCl3)
Rys 59
Zależność między
ciśnieniem a temperaturą parowania
Przemysłowa instalacja chłodnicza
4
5
3
11
9
1
Rys 61 Schemat sprężarkowego agregatu chłodniczego
1) agregat (silnik+ sprężarka) 2) przewód tłoczny 3) skraplacz 4) Filtr-odwadniacz 5) rurka kapilarna 6) parownik
7) osuszacz 8) przewód ssawny
Kotły do wytwarzania pary wodnej.
Para wodna jest nośnikiem ciepła bardzo często
wykorzystywana w przemyśle spożywczym do ogrzewania
wyparek, wież rektyfikacyjnych, pasteryzatorów , kotłów do
gotowania parą itp.
Kocioł warzelny ogrzewany parą wodną
6
2
8
7
10
Rys 60 Przemysłowa instalacja chłodnicza
1) silnik 2) sprężarka 3) odoliwiacz 4) skraplacz 5) odpowietrzacz 6) sitko 7) zawór regulacyjny 8) parownik 9) sitko 10)
wentylator 11) pompa
SZa’97
strona
Rys 62 Kocioł warzelny ogrzewany parą wodną1) komora
robocza 2) komora grzejna 3) podstawa 4) izolacja cieplna
5) obudowa 6) spust 7) odpowietrzenie 8) zawór bezpieczeństwa 9) manometr 10) odwadniacz
5
Podstawy techniki
Maszyny typowe
Powstawanie pary wodnej
Sprawność kotła
my strat:
[%]
można obliczyć na podstawie su-
= 100- ( Sc+Sn+Sw+So)
[%]
Sc- straty niecałkowitego spalenia
Sn- straty niezupełnego spalenia
Sw- straty wylotowe
So- straty do otoczenia
Kocioł wodnorurowy opromieniowany
para
woda
spaliny
Rys 63 Przemiany zachodzące podczas ogrzewania wody
Kocioł walczakowy
Woda
Rys 65 Ogólna budowa kotła wodnorurowo opromieniowanego 1) komora dolna, 2) palnik 3, rury opadowe, 4) rury
wznoszące, 5) walczak, 6) przegrzewacz pary,7) podgrzewacz wody, 8) podgrzewacz powietrza
Kocioł La Monta
W kotle La Monta obieg wody jest wymuszony
przez pompę obiegową. Kotły tego typu stosowane są w
ciepłowniach osiedlowych.
spaliny
para
para
Rys 64 Ogólna budowa kotła walczakowego
1)ruszt, 2) walczak, 3) kołpak parowy, 4) podgrzewacz wody, 5) przegrzewacz pary
Gorące spaliny powstałe w wyniku spalania węgla
na ruszcie ogrzewają zbiornik-walczak w którym jest woda.
Woda wrze i powstaje para wodna. Przed odprowadzeniem
para jest podgrzewana w wyniku czego osiąga temperaturę
kilkuset stopni Celsjusza i ciśnienie kilkudziesięciu MPa.
Gorące spaliny nie oddają dużej ilości ciepła do
kotła z powodu małej powierzchni grzejnej (ogrzewane jest
dno walczaka) i sprawność kotła jest niska. Podwyższenie
sprawności kotłów parowych uzyskuje się przez zwiększenie powierzchni ogrzewania, woda nie jest w jednym zbiorniku lecz w wiązkach rurek.
Sprawność kotłów
Część ciepła powstała w wyniku spalania paliwa
jest wykorzystywana do ogrzewania wody i pary, a część
jest tracona np. ze spalinami kominowymi, gorącym żużlem,
na ogrzanie konstrukcji kotła itd.
Sprawność kotłów małych, prymitywnych starego
typu wynosi ok. 50-70%, kotłów średniej wielkości nowoczesnych 70-85% a kotłów wielkich w elektrowniach i elektrociepłowniach 85-95%
Sprawność wykorzystania paliwa w urządzeniu kotłowym jest uzależniona od:
dokładności i jakości procesu spalania
stopnia oddania ciepła przez spaliny powierzchniom
grzejnym
strat cieplnych do otoczenia
SZa’97
strona
woda
Rys 66 Ogólny schemat budowy kotła La Monta 1) walczak, 2) pompa obiegowa, 3) rura parownika, 4) przegrzewacz pary, 5) podgrzewacz wody
6
Podstawy techniki
Maszyny typowe
I N S T AL AC J E
1
2
10
3
11
12
13
4
5
7
8
6
9
Rys 67 Uzbrojenie ulicy 1)Kable telekomunikacji lokalnej 2) kable telekomunikacji międzymiastowej
3) kable energetyczne 4) gazociąg rozdzielczy 5) wodociąg rozdzielczy 6) kanał sieci ciepłowniczej 7) kabel
oświetlenia ulicy 8) kabel trakcyjny 9) kanał kanalizacji
10) wodociąg magistrala 11) wodociąg rozdzielczy
12) gazociąg magistrala 13) gazociąg rozdzielczy
14) kable energetyczne 15) kable telekomunikacyjne
14
15
Przyłącze instalacji wodnej
Instalacja wodna
Rys 69 Schemat podłączenia wodociągowego
1) przewód uliczny, 2) zasuwa
Instalacja wodna w budynku
Rys 68 Instalacja wodna hydroforowa
1) studnia szybowa,2) agregat pompowy, 3) kosz ssawny,
4) przewód ssawny pompy, 5) zawór zamykający, 6)
zawór zwrotny, 7) zbiornik, 8) rura odprowadzająca, 9)
sprężarka, 10) odolejacz, 11) przewód powietrza sprężonego, 12) wyłącznik ciśnieniowy, 13) zabezpieczenie
silnikapompy,14) wodowskaz, 15) manometr, 16) przewód spustowy, 17) właz, 18) zawór ciężarowy bezpieczeństwa
Rys 70 Schemat instalacji wodnej w budynku
SZa’97
strona
7
Podstawy techniki
Maszyny typowe
Instalacja gazowa
Rys 73 Schemat instalacji kanalizacyjnej w budynku
Instalacja elektryczna
Rys 71 Schemat instalacji gazowej w budynku
Instalacja kanalizacyjna
Rys 74 Droga energii elektrycznej od źródła do odbiorcy 1) elektrownia 2) transformatorowa stacja sieciowa, 3) stacja transformatorowa 4) linia niskiego napięcia 5) budynek mieszkalny z przyłączem 380/220V
Przewody elektryczne
a)
Rys 72 Schemat podłączenia do pionu instalacji kanalizacyjnej
instalacja kanalizacyjna w budynku
SZa’97
strona
b)
Rys 75 Przewody a) jednożyłowy, b) trójżyłowy
1) żyła metalowa, 2) izolacja żyły, 3) warstwa
ochronna, 4) powłoka ochronna
8
Podstawy techniki
Maszyny typowe
Instalacja elektryczna lampki oświetleniowej
Rys 76 Podłączenie lampki oświetleniowej a) widok
b) schemat narysowany przy użyciu symboli
Licznik energii elektrycznej
Rys 77 Schemat podłączenia licznika energii elektrycznej 1) kabel zasilający, 2) główne zabezpieczenie
budynku 3) wewnętrzna linia zasilająca 4) licznik kWh
5) zabezpieczenie instalacji trójfazowej 6) zabezpieczenia obwodów gniazd wtykowych i oświetlenia
Bezpieczniki elektryczne
a)
b)
Rys 78 Ogólny widok bezpieczników elektrycznych a)
bezpiecznik instalacyjny b) bezpiecznik automatyczny
1) główka, 2) wkładka, 3) wstawka dolna, 4) gniazdo,
5) śruby mocujące
SZa’97
strona
9
Podstawy techniki