maszyny_typowe_skrypt
Transkrypt
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