ХМ СОБРАНЫЕ. 1. Обратные термодинамические циклы, их внутренняя и внешняя необратимости
 Скачать 2.41 Mb.
|
|
Безразмерные параметры осевого компрессора. Характерным геометрическим размером ступени осевого компрессора считается наружный диаметр РК  (см. рис. 9.30). Характерной переносной скоростью считают либо окружную скорость на среднем диаметре входного сечения РК, определяемом формулой  (9.170)либо окружную скорость на наружном диаметре  Здесь индекс «1» указывает, что соответствующие геометрические и режимные параметры относятся к входному сечению РК, и в дальнейшем может опускаться для упрощения записи. Связь между этими окружными скоростями устанавливается соотношением  Для элементарной ступени характерной переносной скоростью является окружная скорость и на диаметре D = 2r (см. рис. 9.30). В этих формулах  — безразмерный диаметр втулки (корня лопатки РК во входном его сечении). В результате обобщения результатов экспериментальных исследований установлено, что среднее значение удельной работы ступени осевого компрессора примерно равно удельной работе элементарной ступени, расположенной на среднем радиусе, который делит высоту лопатки пополам. Поэтому при расчетах осевых компрессоров и отдельных ступеней по обобщенным экспериментальным характеристикам плоских решеток, обычно выполняемых по среднему диаметру, в качестве характерной скорости используют среднюю окружную скорость  .При проектировании компрессора по характеристикам модельных ступеней в качестве характерной скорости принимают окружною скорость на наружном диаметре РК ин [12]. В любом случае необходимо следить за тем, чтобы все безразмерные режимные параметры, такие как коэффициенты расхода, мощности, теоретической, эффективной работ и другие, используемые в расчетах, были определены с применением той характерной скорости, которая была выбрана в качестве определяющей. Безразмерные скорости  условный коэффициент расхода Ф, условные числа Маха Ми В дальнейшем все параметры, полученные с использованием в качестве характерной окружной скорости на наружном диаметре РК  , будут обозначаться теми же символами, что и найденные с использованием в качестве характерной средней окружной скорости Uср, со штрихом.Коэффициент расхода определяют по осевой (расходной) составляющей скорости. Для элементарной ступени коэффициент расхода  В общем случае изменяется по радиусу, поэтому для ступени в целом используют условные коэффициенты расхода  или  Условные числа Маха по осевой скорости  определяют и соотношениями где скорость звука в заторможенном потоке при входе в компрессор или ступень находят по формулам, приведенным в табл. Условную осевую скорость определяют по плотности торможения при входе в ступень  Коэффициенты расхода Ф также различаются только значением характерной скорости  ;   При этом  и  Связь между параметрами, зависящими от характерных скоростей, в первой ступени устанавливается такими соотношениями:  Коэффициенты теоретической, эффективной и изоэнтропной работ элементарной ступени определяют по формулам:  ,  ,  Для ступени в целом, в которой имеются потери на протечки и трение, к этим трем коэффициентам добавляется коэффициент мощности:  ,   Если использовать в качестве характерной окружной скорости , эти параметры будут обозначаться теми же символами со штрихом:  а связь между ними устанавливается на основе формулы такими соотношениями: 20 Конденсаторы Конденсатор – теплообменный аппарат, в котором холодильный агент преобразуется из парообразного состояния в жидкое. В некоторых конден-рах происходит охлаждение сконденсировавшейся жидкости на 2-30С. По виду охлаждающей среды конденсаторы делятся: Конденсаторы с водяным охлаждением Конденсаторы с воздушным охлаждением. Конденсаторы с водо-воздушным охлаждением. К водяным конденсаторам относятся: 1. Кожухотрубный горизонтальный конденсатор. 2. Кожухозмеевиковый конденсатор. 3. Кожухотрубный вертикальный конденсатор. 4. Кожухотрубный элементный. 5. Пакетно-панельный конденсатор. 6. Пластинчатый конденсатор. К водо-воздушным конденсаторам относятся: 1. Оросительный конденсатор. 2. Испарительный конденсатор. К воздушным конденсаторам относятся: 1. Конденсаторы с естественной циркуляцией воздуха. 2. Конденсаторы с принудительной циркуляцией воздуха. Кожухотрубный горизонтальный конденсатор Конденсатор представляет собой цилиндрический стальной горизонтальный корпус большого диаметра. Внутри корпуса размещено большое количество теплообменных труб малого диаметра. С двух сторон к корпусу приварены трубные решетки с отверстиями. В каждом отверстии развальцованы концы теплообменных труб. Трубные решетки закрыты двумя крышками с перегородками. В передней крышке имеются входной и выходной патрубки, вентили для спуска воды и выпуска воздуха. Задняя крышка глухая. Холодная вода подается через входной патрубок в нижнюю часть передней крышки. Далее вода проходит по внутреннему объему теплообменных труб первого хода. В задней крышке поток разворачивается на 1800С и поступает в теплообменные трубы второго хода. Количество ходов может быть от двух до двенадцати. При прохождении вода нагревается на 4-60С за счет теплообмена. Отепленная вода выходит через верхний выходной патрубок передней крышки. Горячий пар холодильного агента после компрессора поступает в верхнюю часть межтрубного пространства корпуса компрессора. Горячий пар соприкасается с холодной поверхностью теплообменных труб, охлаждается и конденсируется. Образовавшаяся жидкость стекает в нижнюю часть конденсатора. Из нижней части корпуса холодильный агент через выходной патрубок выводится из конденсатора. Аммиачные и хладоновые конденсаторы имеют следующие отличительные особенности: 1. Теплообменные трубы аммиачных конденсаторов выполнены из черного металла. В хладоновых конденсаторах теплообменные трубы выполнены из медных сплавов. 2. Теплообменные трубы аммиачных конденсаторов, как правило, гладкие, без оребрения. Теплообменные трубы хладоновых конденсаторов имеют наружное оребрение. 3. В нижней части аммиачного конденсатора имеется маслоотделитель (масляной горшок). В хладоновых конденсаторах маслоотделитель отсутствует. 4. В аммиачных кон-рах внутренний объем корпуса заполнен теплообменными трубами. В низу корпуса хладоновых кон-ров теплообменные трубы отсутствуют (рессиверная часть). Преимущества кожухотрубных горизонтальных конденсаторов: Высокая интенсивность теплообмена. Малые гидравлические потери. Возможность очистки внутри труб от водяного камня механическим способом. Простота конструкции. Недостатки кожухотрубных горизонтальных конденсаторов: Большие гидравлические потери со стороны охлаждающей воды. Большая занимаемая площадь. Отложение водяного камня на внутренней поверхности теплообменных труб. Возможность утечки хладагента через места развальцовки. Кожухозмеевиковый конденсатор По конструкции и принципу действия кожухозмеевиковый конденсатор аналогичен кожухотрубному горизонтальному конденсатору. Отличительной особенностью является то, что в них используются У-образные трубы. При этом конденсатор имеет одну крышку или выполняется без крышки. Вместо крышки к корпусу приваривается дно. Преиму-ва кожухозмеевикового кон-ра в сравнении с кожухотрубным горизон-ым кон-ром: Простота изготовления. Меньшее количество прокладочного и крепежного материала. Недостатки кожухозмеевикового кон-ра в сравнении с кожухотрубным горизон-ым кон-ром: 1. Сложность очистки внутренней поверхности труб механическим способом. Кожухотрубный элементный конденсатор Конденсатор состоит из нескольких элементов, расположенных друг над другом. Каждый элемент представляет собой кожухотрубный одноходовый горизонтальный конденсатор небольшого диаметра. В передней крышке каждого элемента имеется входной патрубок, в задней крышке - выходной патрубок. Входные и выходные патрубки элементов соединены входным и выходным водяными коллекторами. Межтрубные пространства элементов соединены между собой трубопроводами. Холодная вода подается во входной водяной коллектор. Далее вода распределяется по каждому элементу. В каждом элементе вода проходит прямотоком по теплообменным трубам, нагреваясь на 4-60С. Отепленная вода выходит из каждого элемента через выходные патрубки и поступает во входной водяной коллектор. Горячий пар холодильного агента поступает в верхнюю часть верхнего элемента (в его межтрубное пространство). Проходя последовательно по межтрубным пространствам всех элементов пар охлаждается и конденсируется. Образовавшийся конденсат выводится из нижней части самого низкого элемента. Преимущества кожухотрубного элементного конденсатора: 1. Меньшая занимаемая площадь по сравнению с кожухотрубным горизонтальным. 2. Меньшие гидравлические потери со стороны охлаждающей воды. 3. Возможность очистки поверхности труб механическим способом. 4. Малые гидравлические потери со стороны холодильного агента. 5. Высокая интенсивность теплообмена. Недостатки кожухотрубного элементного конденсатора: Значительно большая металлоемкость. Значительно больший расход крепежного материала и запорной арматуры. Сложность конструкции. Сложность монтажа, эксплуатации и ремонта. Возможность утечки холодильного агента через места развальцовки. Отложение водяного камня. В наше время кон-ры не выпускаются, а эксплуатируются в старых холодильных установках. Кожухотрубный вертикальный конденсатор По конструкции и принципу действия такой конденсатор подобен кожухотрубному горизонтальному. Он имеет цилиндрический вертикальный корпус большого диаметра. В нижней и верхней части корпуса приварены трубные решетки, в отверстиях которой развальцованы концы теплообменных труб. Под конденсатором расположен водоприемный бак, а сверху на конденсаторе установлен водораспределительный бак. Каждая теплообменная труба имеет вертикальный стояк. Особенностью данного конденсатора является то, что в верхнюю часть теплообменной трубы вставлено специальное распределительное устройство. Распределительное устройство представляет собой цилиндрическую пробку, на боковой поверхности которой прорезаны специальные каналы. Сжатый горячий пар холодильного агента поступает в верхнюю часть межтрубного пространства конденсатора. Горячий пар, соприкасаясь с наружной холодной поверхностью теплообменных труб, охлаждается и конденсируется. Образовавшийся конденсат стекает в нижнюю часть межтрубного пространства конденсатора. Оттуда через выходной патрубок жидкость выходит из конденсатора. Холодная вода насосом подается в водораспределительный бак. Из бака вода через вертикальные стояки поступает к распределительным устройствам каждой теплообменной трубы. В спиральных каналах устройства вода закручивается и стекает тонкой пленкой по внутренней поверхности теплообменных труб. Далее тонкая пленка течет по внутренней поверхности под действием собственного веса, при этом нагреваясь на 4-60С. Отепленная вода собирается в водоприемном баке, и далее насосом подается в водоохлаждающее устройство. Преимущества кожухотрубного вертикального конденсатора: Меньшая занимаемая площадь. Обязательная установка конденсатора за пределами машинного отделения, на улице. Малые гидравлические потери со стороны холодильного агента,и охлаждающей воды. Возможность очистки внутренней поверхности труб механическим способом. Недостатки кожухотрубного вертикального конденсатора: 1. Возможность загрязнения спиральных каналов распределительных устройств. 2. Необходимость установки конденсатора строго вертикально. 3. Возможность утечки холодильного агента через места развальцовки. 4. Более сложная конструкция, чем у кожухотрубных горизонтальных. 5. Сложность обслуживания и ремонта. Пластинчатые конденсаторы Пластинчатые конденсаторы состоят из набора гофрированных пластин. Каждая пластина с одной стороны омывается холодильным агентом, а с другой стороны – водой. Между пластинами устанавливаются уплотнительные прокладки. Направление гофр соседних пластин должно быть противоположно для турбулизации потока. С помощью неподвижных и подвижных плит пластины стягиваются шпильками. По конструкции они бывают разборные, полуразборные и неразборные. В разборных конденсаторах между всеми пластинами устанавливаются резиновые или паранитовые прокладки. Преимущества такой конструкции – возможность разборки и очистки всех пластин. В полуразборных конденсаторах пластины попарно сварены между собой со стороны холодильного агента. В неразборных конденсаторах все пластины сварены между собой. Недостатком явл.-невозможность очистки пластин от водного камня механическим путем. Преимущества пластинчатых конденсаторов: Интенсивность теплообмена в 4-5 раз выше, чем в кожухотрубных гор-х конденсаторах. Значительно меньшая занимаемая площадь. Значительно меньший расход дорогостоящих бесшовных труб. Возможность изменения площади теплопер-ей повер-ти с изменением тепловой нагрузки. Возможность очистки пластин механическим путем в разборных и полуразборных кон-х. Недостатки пластинчатых конденсаторов: Сложность конструкции. Сложность ремонта. Большие гидравлические потери, со стороны холодильного агента и охлаждающей воды. Возможность прогиба пластин и ухудшения циркуляции воды. Рас-е между пластинами со стороны холодильного агента 3-5 мм, со стороны воды 8-9 Пакетно – панельный конденсатор Пакетно – панельный конденсатор представляет собой большой стальной прямоугольный бак. Внутри бака размещено несколько теплообменных секций. Каждая секция представляет собой цельноштампованную панель с вертикальными каналами. Сверху панель приварена к верхнему паровому коллектору, а снизу – к жидкостному коллектору. Верхние коллекторы всех теплообменных секций соединены с общим паровым коллектором. Нижние коллекторы всех теплообменных секций соединены с общим жидкостным коллектором. В баке все теплообменные секции установлены в шахматном порядке. Сжатый горячий пар поступает в общий паровой коллектор. Из коллектора пар распределяется по верхним коллекторам каждой теплообменной секции. В верхних коллекторах и вертикальных каналах панелей пар охлаждается и конденсируется. Образовавшаяся жидкость через нижние коллекторы собирается в общий жидкостной коллектор и далее выводится из конденсатора. Холодная вода через входной патрубок поступает в бак. Далее вода последовательно омывает все теплообменные секции и нагревается на 4-60С. Отепленная вода выходит через выходной патрубок , расположенный в противоположной стенке бака. Преимущества пакетно – панельного конденсатора: 1. Значительно меньший расход дорогостоящих бесшовных труб. 2. Возможность очистки наружной поверхности панели механическим путем 3. Простота конструкции. 4. Малые гидравлические потери со стороны охлаждающей воды. Недостатки пакетно – панельного конденсатора: Меньшая интенсивность теплообмена, чем в кожухотрубных конденсаторах. Большая занимаемая площадь. Большая металлоемкость. В настоящее время они не выпускаются, но используются в старых холодильных установках. |