Курсач. курсач по нагнетателям-1. Курсовая работа по дисциплине Нагнетатели и тепловые двигатели

Название	Курсовая работа по дисциплине Нагнетатели и тепловые двигатели
Анкор	Курсач
Дата	12.03.2023
Размер	146.17 Kb.
Формат файла
Имя файла	курсач по нагнетателям-1.docx
Тип	Курсовая #982730

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Тверской государственный технический университет»
(ТвГТУ)

Кафедра «Технологические машины и оборудование»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Нагнетатели и тепловые двигатели»

Выполнил: ст. гр. ТМО-20.03
Турсунов Х.Б.
Проверил: к.т.н. доц.
Жигульская А.И.

Тверь 2023
Содержание

Введение

Цель изучения дисциплины состоит в ознакомлении с теоретическими основами и принципами действия компрессоров различных типов, работающих на разнообразных рабочих телах (воздух, кислород, фреон, аммиак и другие газы); насосов и вентиляторов, в энергетическом хозяйстве промышленных предприятий; с конструктивным оформлением этих машин, методами их расчета и конструирования, характерными режимами и технико-экономическими показателями их работы.

Задачи изучения дисциплины:

– получить представление об использовании нагнетателей в различных отраслях народного хозяйства, включая тепловые электрические станции;

– освоить методы расчета основных характеристик машин, позволяющие производить коррекцию характеристик при изменении типоразмеров, условий эксплуатации и т. д.;

– освоить методы конструирования машин по заданным условиям;

– изучить отдельные конструкции гидромашин на примере насосов, вентиляторов, компрессоров;

При изучении дисциплины используются знания и навыки, полученные студентами при прослушивании следующих дисциплин: «Высшая математика», «Физика», «Теоретическая механика», «Техническая термодинамика», «Тепломассообмен», « Гидрогазодинамика».

Задание №1

Центробежный насос подает воду в количестве Qпри температуре t°C из открытой емкости А на геометрическую высоту H_о в закрытую емкость B, избыточное давление в которой Р_м показывает манометр (рис. 1). Геометрические размеры всасывающего (l₁, d₁, R) и нагнетательного (l₂, d₂, R) трубопроводов заданы, материал труб: новые, стальные, цельнотянутые.

По исходным данным (табл. 1):

составить уравнение гидравлической сети;
построить графическое изображение этого уравнения в координатах Qи H. Определить потребный напор насосной установки Н_потр;
по справочнику либо каталогу выбрать центробежный насос и вычертить его характеристики: Н(Q), N(Q), η(Q) при данной частоте вращения n;
определить параметры рабочей точки насоса. Определить, обеспечит ли выбранный центробежный насос подачу воды в заданном количестве Qпри расчетном напоре Н_потр. Если нет, то определить необходимую частоту вращения n_i, при которой будут обеспечены условия задачи;
пересчитать характеристики насоса Н(Q), N(Q) и η(Q) на найденную частоту вращения n_i, вычертить их и определить мощность и КПД насоса при заданных условиях;
подобрать к насосу электродвигатель.

Исходные данные:
Q=40 · 10 ^-3м3/с;

Р_м=0,25 МПа;

Н=26,0 м;

l₁=3,7 м;

d₁=0,090 м;

l₂=50,0 м;

d₂=0,085 м;

R =0,200 м;

t =19^оС.

Решение:

1) Составим уравнение гидравлической сети для центробежного насоса.

Н_потр = Н _ст+Δh, где Δh = Σ Δh_дл + ΣΔh_м.

Для этого:

1.

;

;

3.

;

;

4.

;

, где

=1004

при t =19^оС.

5.

;

;

6.

;

.

Или

;

Тогда

вод.столба или 92 474 Па.

7. На местное сопротивление

Вход в трубу с круглыми краями – 0.2

Колено плавное под углом 90 – 0,24

Задвижка – 0,15

Колено – 0,24

Выход из трубы – 1

;

Тогда

92 474 +

=123705 Па

Или

=12,61 м водн.столба.

2) Построить графическое изображение этого уравнения в координатах Qи H. Определить потребный напор насосной установки Н_потр;

Q=0,040*3600=144 (м³/ч)
3) По справочнику либо каталогу выбираем центробежный насос типа К - К125-100-200 и вычерчиваем его характеристики: Н(Q), N(Q), η(Q) при частоте вращения n;

Q=144

H=38

N=2500

Задание №2

При проектировании компрессорной станции для снабжения сжатым
воздухом промышленного предприятия необходимо выполнить расчет
поршневого компрессора на максимальную заданную подачу воздуха и рабочее давление.

По исходным данным (табл.3) определить основные рабочие параметры компрессора, размеры его главных деталей, мощность на валу и изотермический КПД компрессора.

Исходные данные:

производительность V=6,2 м³/мин;
давление воздуха во всасывающей линии P₁=1,2 бар;
давление воздуха в воздухосборнике Р_вых=17 бар;
температура всасываемого воздуха t₁=18^oC;
средний показатель политропы k_ср=1,35;
число оборотов вала компрессора N=155
коэффициент вредного пространства M=3,7%;
температура воды на входе в теплообменник t_в'= 9^oC;
температура воды на выходе из теплообменника t_в"=23 ^oC;
температура воздуха на входе во II ступень сжатия t₁'=32^oC;

Расчет поршневого компрессора производится в такой последовательности:

Рис. 3

1. Выбираем расчетную схему расположения цилиндров, рабочих площадей сжатия (рис. 3).

2. Число ступеней поршневого компрессора:

где степень сжатия Ɛ=3÷4.
3. Теоретическая степень сжатия воздуха в компрессоре:

4. Расчетная степень сжатия воздуха в компрессоре:

5.Давление воздуха перед входом в следующую ступень:

а) давление воздуха перед входом во II ступень сжатия, бар,

б) давление воздуха в воздухосборнике, бар,

а) давление воздуха после І ступени сжатия, бар,

б) давление воздуха после II ступени сжатия, бар,

7. Объемный КПД поршневого компрессора, о. е.

8.Основные параметры поршневого компрессора: а) диаметр цилиндра І ступени D₁, м. Принимаем коэффициент наполнения ψ = 0,95 и β = S / D₁ = 0,7÷1,2, получаем:

б) ход поршня, м,

в) радиус кривошипа, м,

г) рабочая площадь I ступени сжатия,

д) рабочая площадь II ступени сжатия,

e) меньший диаметр дифференциального поршня, м,

9. Проверяем производительность поршневого компрессора и рабочие площади сжатия по ступеням:

а) средняя скорость движения поршня

, м/с,

б) производительность компрессора V, м³/мин,

в) рабочая площадь I ступени сжатия,

г) рабочая площадь II ступени сжатия,

где

̶ температура, К.
Полученные значения

необходимо сравнить с ранее рассчитанными в п.8. исходными данными.
10. Подача воздуха перед входом во II ступень сжатия, м³/мин,

11. Температура воздуха на выходе с I ступени сжатия:

12. Подбираем масло для смазки цилиндров поршневого компрессора.

По условиям безопасности эксплуатации поршневых компрессоров необходимо, чтобы температура воздуха в ступени сжатия была на 75

ниже температуры вспышки масла.

Определяем температуру (

, необходимую для подбора масла по формуле:

Для смазки цилиндров воздушных компрессоров применяют компрессорные масла следующих марок:

12М -

;

Т19 -

;

П28 -

.

Принимаем марку конкретного компрессорного масла для рассчитываемого компрессора – 12М.

13. Расход компрессорного масла из условий обеспечения нормы расхода масла 1г на 400м² горизонтального компрессора:

а) для смазки цилиндров I ступени сжатия, г/ч,

б) для смазки цилиндров II ступени сжатия, г/ч,

в) общий расход компрессорного масла, г/ч,

14. Мощность на валу поршневого компрессора, кВт. Принимаем

15. Мощность компрессора при изотермическом процессе сжатия, кВт,

16. Изотермический КПД поршневого компрессора, о.е.,

17. Мощность на валу электродвигателя, кВт. Принимаем

о.е., получаем:

По справочнику выбираем соответствующую расчету марку электродвигателя.

18. Размеры главных деталей компрессора:

а) толщина стенки цилиндра по эмпирическим формулам в зависимости от максимального давления в цилиндре

При

Для определения толщины стенки цилиндра компрессоров среднего давления, м, рекомендуется следующая эмпирическая формула:

где

– допустимый предел при растяжении для чугуна, Мпа.

б) толщина стенки водяной рубашки, м,

в) диаметры всасывающего и нагнетательного штуцеров находим исходя из величины площади проходного отверстия всасывающего и нагнетательного штуцеров, которая определяется из условий неразрывности движения воздуха в цилиндре и штуцере:

Где

– площадь сечения штуцера; W=15

20 – допускаемая скорость воздуха в штуцере, м/с;

– соответствующая рабочая площадь сжатия;

– средняя скорость движения поршня.

Площадь сечения всасывающего штуцера, м²,

Диаметр всасывающего штуцера, м,

Площадь сечения нагнетательного штуцера, м²,

Диаметр нагнетательного штуцера, м,

г) число поршневых колец z , которое зависит от перепада давлений

, выбираем по следующим данным:

при

до 10 бар z=3 шт;

при

20 бар z=4 шт;

при

25 бар z=5 шт;

при

35 бар z=6 шт.

Перепад давлений, бар,

д) высота поршневого кольца:

Суммарную высоту поршневых колец вдоль цилиндра определяем по формуле, м,

где

- коэффициент, зависящий от

:

при

до 2 бар

=0,0186;

при

6 бар

=0,0576;

при

15 бар

=0,16;

при

15 бар

=0,2.

Высота одного поршневого кольца, м,

Толщина поршневого кольца принимается в пределах

е) полная высота поршня, м,

ж) длина цилиндра, м,

з) длина шатуна, м,

где r – радиус кривошипа, м.

и) внешний диаметр маховика, м,

19. Передаточное отношение от двигателя к компрессору:

20. Необходимый диаметр шкива электродвигателя, м,

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Основная литература

1. Буров, А.Л.Тепловые двигатели [Текст]: учеб. пособие / Моск. гос. индустр. ун-т - М.: МГИУ, 2008. - 223 с. - (81404-1);

2. Башта, Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы [Текст]: учебник для втузов / Башта, Т.М., Руднев, С.С., Некрасов, Б.Б., [и др.] - М.: АльянС, 2013. - 423 с. - (98120-10);

3. Ухин, Б.В. Гидравлические машины [Текст]: насосы, вентиляторы, компрессоры и гидропривод; учеб. пособие для вузов по направлению 270100 "Строительство" - М.: Форум; ИНФРА-М, 2011. - 319 с. - (83918-6).

4. Масленников, Д.Г.Тепловые двигатели [Текст]: учеб. пособие / Тверской гос. техн. ун-т - Тверь: ТвГТУ, 2014. - 123 с. - (106439-72).

5. Черкасский, В. М. Нагнетатели и тепловые двигатели / В. М. Черкасский, Н. В. Калинин, Ю. В. Кузнецов и др. – М. : Энергоатомиздат, 1997. – 384 с.

2. Дополнительная литература

1. Александров, Н.Е. Основы теории тепловых процессов и машин [Текст]: учеб. пособие для вузов по напр. подготовки дипломир. спец. 653200 "Трансп. машины и трансп.-технол. комплексы". Ч. 2 / Александров, Н.Е., Богданов, А.И, Костин, К.И., [и др.] ; под ред. Н.И. Прокопенко - Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. – 571 с. - (60045-2);

2. Иванов, Г.Н. Гидравлика и теплотехника [Текст]: учеб. пособие / Тверской гос. техн. ун-т - Тверь: ТвГТУ, 2008. – 187 с. - (73933-123);

3. Минко, В.А. Нагнетатели в системах теплогазоснабжения и вентиляции [Текст]: учеб. пособие для вузов по направлению 270100 "Строительство" / Минко, В.А., Юров, Ю.И., Овсянников, Ю.Г. - Старый Оскол: ТНТ, 2009. - 583 с. - (84385-2);

4. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии [Текст]: учеб. пособие для вузов / Павлов, К.Ф., Романков, П.Г., Носков, А.А. ; под ред. П.Г. Романкова - М.: АльянС, 2013. - 575 с. - (99620-2);

5. Гримитлин, А.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры в инженерном обору-довании зданий [Текст]: учеб. пособие / Гримитлин, А.М., Иванов, О.П., Пухкал, В.А. - СПб.: Авок Северо-Запад, 2006. – 210 с. - (62838-17).

3. Программное и коммуникационное обеспечение

ЭБС и лицензионные ресурсы ТвГТУ размещены:

http://lib.tstu.tver.ru/index.php/obr-res

УМК размещен: http://cdokp.tstu.tver.ru/site.center/emclookup.aspx?s=4&list=0&cid=3648&spid=578&sfid=53

Курсач. курсач по нагнетателям-1. Курсовая работа по дисциплине Нагнетатели и тепловые двигатели

Оглавление

Введение

Задание №1

Задание №2

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ