К какой группе нагнетателей относятся центробежные нагнетатели

Вентиляторы: «Классификация нагнетателей. Общие сведения о нагнетателях. Дина­мические, струйные и объемные вентиляторы»

Нагнетатели относятся к классу гид­равлических машин. Гидравлическая машина, в которой энергия жидкости передается другому носителю (в том числе и с преобразо­ванием в другой вид энергии), называется гидравлическим двигате­лем. Одним из видов гидравлических двигателей является турбина, преобразующая, например, энергию пара в механическую энергию вращающегося вала, которая далее в генераторе преобразуется в электрическую энергию.

Нагнетатели выполняют функцию, обратную назначению гид­равлических двигателей. По виду перемещаемых жидкостей нагне­татели делятся на две группы: насосы (перемещают капельные жид­кости) и газодувные машины (перемещают газы).

Газодувные машины, в свою очередь, подразделяются на вен­тиляторы, газодувки и компрессоры.

Вентилятор (лат. ventilator ~ букв, веяльщик; от ventilo — вею,махаю, дую) — устройство, создающее избыточное (до 15 ООО Па)

давление воздуха или другого газа, в том числе и при наличии в пе­ремещаемой среде примесей. По развиваемому давлению вентиля­

торы делятся на вентиляторы низкого (до 1000 Па), среднего (1000—3000 Па) и высокого (3000-15000 Па) давления. Размеры рабочих

органов выпускаемых промышленностью вентиляторов изменяются в достаточно широких пределах. От нескольких сантиметров в мало­

габаритных вентиляторах и до 8 м в вентиляторах специального на­значения. Производительность отдельных образцов вентиляторов

составляет от нескольких литров до миллионов м3/ч перемещаемого воздуха.

Газодувки и компрессоры развивают давление свыше 15 000 Па. Различие между ними состоит в наличии или отсутствии

искусственного охлаждения рабочих органов. У газодувок отсутст­вуют системы искусственного охлаждения полостей, где происходит

сжатие перемещаемого газа.

Насос — устройство для перемещения капельной жидкости в результате передачи ей энергии (потенциальной и (или) кинетиче­ской) от внешнего источника. Наиболее крупные образцы современ­ных типов насосов перемещают 100 000 м /ч жидкости и развивают

напор 3500 м и более. По развиваемому напору насосы делятся на низконапорные (Н < 20 м), средненапорные (20 < Н < 60 м) и высо­конапорные (Н >60 м). По характеру и параметрам перемещаемой среды нагнетатели делятся на нагнетатели общего применения (общетехнические) и

специальные. В нагнетателях специального применения учтены осо­бенности воздействия перемещаемой жидкости на конструктивные

элементы нагнетателя. Общетехнические нагнетатели предназначе­ны для перемещения условно чистых воздуха или воды с парамет­рами,

близкими к нормальным. Вентиляторы специального приме­нения бывают крышные, пылевые, искробезопасные, коррозионно-стойкие, дымососы, тропического исполнения и т.д. К специальным насосам относят теплофикационные, подпиточные, циркуляцион­ные, конденсатные и т.п.

Классификация или разделение нагнетателей на группы с близкими или совпадающими свойствам (параметрами, характери­стиками) достаточно сложная задача, вызванная прежде всего их большим разнообразием. В этой связи достаточно отметить, что по

ГОСТ 17398 «Насосы. Термины и определения» имеют собственные названия 130 различных насосов.

В настоящее время наиболее часто применяется классифика­ция по способу повышения энергии перемещаемой жидкости и ха­рактеру течения ее в проточных частях нагнетателя.

Большинство нагнетателей по способу повышения энергии пе­ремещаемой жидкости можно отнести к одной из трех групп:

дина­мические, струйные и объемные.

Динамические нагнетатели передают энергию жидкости в ре­зультате силового взаимодействия их рабочих органов с переме­щаемым потоком. В струйных нагнетателях повышение энергии пе­ремещаемой жидкости осуществляется за счет энергии струи другой жидкости. Нагнетатели этих групп повышают и потенциальную и кинетическую энергию перемещаемой среды. В объемных нагнета­телях повышается потенциальная энергия жидкости за счет сжатия ее в рабочих полостях этой группы нагнетателей. Далее энергия сжатой среды может преобразовываться в кинетическую, расходо­ваться на перемещение жидкости по трубопроводной сети, совер­шать работу в технологических установках и т.д.

Представленные выше сведения о нагнетателях, а также крат­кая и в некоторой степени условная их классификация дают далеко не полные сведения обо всем многообразии данной группы гидрав­лических машин. Сбор полной информации о применяемых нагнета­телях требует многолетних временных затрат целого трудового кол­лектива и с точки зрения отдельной узкой сферы их применения неимеет существенной практической пользы.

Радиальные (центробежные) нагнетатели являются самыми массовыми по применению в промышленных установках.

Правильней применение термина «ступица». Этот термин в дальнейшем и будет применяться в тексте учебника.

Рассматриваемый тип вентиляторов и насосов имеет одинако­вый принцип действия. Вращающееся рабочее колесо лопатками

секционировано на отдельные межлопаточные каналы-ячейки. На­ходящаяся в них жидкость закручивается, и в этом состоянии на нее

действует центробежная сила Г, направленная вдоль радиуса и от оси вращения.

Общий характер движения жидкости в пределах рабочего ко­леса — вдоль радиуса, т.е. радиальный. В вентиляторостроении в ми­ровой практике этот тип нагнетателя традиционно называют по ха­рактеру перемещения жидкости в рабочем колесе, т.е. радиальный.

В насосо- и компрессоростроении такие нагнетатели получили на­ звание центробежных, т.е. по характеру силы, действующей на по­ток перемещаемой жидкости.

При изменении направления вращения колеса направление действующей на жидкость силы не меняется. Она будет переме­щаться тоже в том же направлении. Однако в этом случае направле­ние движения жидкости в спиральном канале не будет совпадать с направлением вращения рабочего колеса и последнее, в силу фор­мируемого на выходе поля скоростей, будет способствовать сниже­нию производительности нагнетателя. Расход жидкости в обслужи­ваемой нагнетателем сети значительно снизится.

В радиальных (центробежных) нагнетателях рабочее колесо должно вращаться в направлении раскрытия спирального ка­нала.

Радиальные (центробежные) нагнетатели относятся к классу нереверсивных. Изменение направления вращения рабочего колеса

не приводит к изменению направления перемещения рабочей жид­кости.Этот тип нагнетателей при пол­ной схожести параметров и размеров имеет промышленные образцы с вращением рабочего колеса «по» и «против» часовой стрелки, если смотреть со стороны всасывающего патрубка. При схожести принципа действия рассматриваемый вентиля­тор и насос имеют конструктивные отличия. Они обуславливаются существенным различием физических параметров перемещаемых жидкостей, и прежде всего различием объемной массы и вязкости.

В настоящее время радиальные нагнетатели, как уже было от­мечено выше, являются самыми массовыми нагнетателями про­мышленного применения. Например, диаметр рабочего колеса применяемых в промышленности образцов вентиляторов изменяется от нескольких сантиметров до 5 м. Вентиляторы с таким рабочим коле­сом применяются для проветривания горных выработок и имеют производительность около 1 ООО ООО м3/ч. Широк диапазон и развиваемого промышленными образцами радиальных (центробежных) нагнетателей давления: от нескольких сотен Па у вентиляторов и до сотен МПа у насосов.

Этому типу нагнетателей научные и конструкторские учреж­дения уделяют значительное внимание, и по этой причине он имеет и наиболее совершенную конструкцию. Лучшие образцы радиаль­ных вентиляторов созданы в Центральном аэрогидродинамическом институте (ЦАГИ) им. Н.Е. Жуковского. Максимальный КПД этого типа промышленных образцов нагнетателей имеет значение 91%.

Единственный их недостаток обусловлен характером взаимного по­ложения всасывающего и нагнетающего патрубков. Они могут быть включены в сеть только в месте поворота ее на угол в 90° и со сме­щением оси подводящих и отводящих трубопроводов.

Виды компрессоров. Классификация

В наше время устройство, обеспечивающее сжатие и направленное перемещение газов под названием компрессор (нагнетатель) эксплуатируется практически во всех областях жизнедеятельности человека – в быту, в коммерческом оборудовании, во многих отраслях промышленности, в сельском хозяйстве, на транспорте и т.д. Ассортимент современных нагнетателей представлен огромным количеством моделей разного типа, отличающихся конструкцией, принципом действия, эксплуатационными характеристиками, родом рабочего газа, условиями эксплуатации и сферами применения. Ориентироваться в этом многообразии невозможно без представления о видах компрессоров.

Основные виды компрессоров по принципу действия и конструкции

Итак, какие виды компрессоров применяются в наше время ?По принципу действия все нагнетатели можно разделить на два основных вида компрессоров– объемные и динамические. К первой группе относятся нагнетатели с рабочей камерой, в которой периодически происходит сжатие газа путем принудительного изменения ее объема. Движение газа в одном направлении, попеременное заполнение и опорожнение камеры обеспечивается системой клапанов. Ко второму виду – аппараты с открытой проточной частью, в которых давление газа повышается путемувеличения скорости его перемещения.По конструкции механизма объемные компрессоры подразделяются на три вида – мембранные, поршневые и роторные. В мембранных аппаратах изменение объема камеры, впускание и выпускание газа происходит, благодаря разностороннему выгибанию эластичной мембраны под действием привода определенного типа. В поршневых устройствах тот же результат достигается, благодаря возвратно-поступательным перемещениям поршня, соединенного с кривошипно-шатунным механизмом. В роторных нагнетателях компрессия газа осуществляется вращающимися элементами. Они в свою очередь подразделяются на такие виды компрессоров как: без масляные, винтовые, зубчатые, спиральные, роторно-пластинчатые и жидкостно-кольцевые. Работа первых основана на встречном вращении роторов без их соприкосновения и не требует смазки элементов. В винтовых нагнетателях сжатие газа происходит в рабочем пространстве между вращающимся винтом или находящимися в зацеплении винтами и герметичным корпусом. В зубчатых компрессорах эту функцию выполняют зубья шестеренок, которые вращаются в противоположных направлениях и периодически входят в зацепление. В спиральных нагнетателях постепенное уменьшение рабочего объема происходит, благодаря сдвигу по фазе между неподвижной, закрепленной в корпусе спиралью и подвижной спиралью, соединенной с приводом. В роторно-пластинчатых аппаратах создание рабочих камер осуществляется с помощью вставленных в пазы ротора пластин, которые перемещаются под действием центробежной силы до контакта с корпусом. Изменение объема камер в этом виде нагнетателей происходит из- за несовпадения положений оси ротора и оси самого нагнетателя. Также расположен ротор и у еще одного вида компрессоров – жидкостно-кольцевого. Только тут рабочее пространство с газом уменьшает залитая в корпус жидкость, которая отбрасывается к его стенкам лопастями ротора.

Динамические нагнетатели разделяют на три вида компрессоров- осевые, центробежные и струйные. В осевых аппаратах газ перемещается по направлению оси вращения ведущего вала, на котором установлен ротор с лопатками. Проходя их, газ получает кинетическую энергию и закручивается, а выравнивается его движение направляющими лопатками статора. В основе конструкции центробежного нагнетателя – вращающееся колесо с радиально расположенными лопатками. Газ между лопатками отбрасывается центробежной силой к внутренним стенкам корпуса и поступает в диффузор, где производится его сжатие. В струйных аппаратах давление пассивного газа увеличивается за счет энергии активного при смешивании их потоков. В результате на выходе создается газовый поток с промежуточным давлением.

По другим признакам

Компрессоры можно классифицировать не только по принципу работы и типу механизма, но и по другим признакам. По роду рабочего газа их можно разделить на воздушные, кислородные, фреоновые; по типу привода: на работающие от электродвигателя, ДВС, газовой турбины; по способу охлаждения: с воздушным либо жидкостным. По назначению можно выделить следующие виды компрессоров: кондиционера, систем охлаждения, общего назначения, химические, энергетические и т.д. По области применения на такие виды как: бытовые, полупромышленные и промышленные. Нагнетатели также можно классифицировать по конечному давлению, производительности, условиям эксплуатации.

Классификация нагнетателей

Слайд 2 Классификация нагнетателей 1. Классификация насосов. Насо́с — гидравлическая машина, преобразующая механическую энергию приводного двигателя или мускульную энергию (в ручных насосах) в энергию потока жидкости, служащую для перемещения и создания напора жидкостей всех видов, механической смеси жидкости с твёрдыми и коллоидными веществами или сжиженных газов Насосы – это нагнетатели для перемещения жидкостей. Классификация насосов представлена на рис. 1. По способу действия насосы разделяют на 2 основных класса: динамические и объемные. Динамический насос – машина, повышающая энергию рабочего тела путем использования работы массовых сил потока, в которой постоянно соединен входом и выход насоса. В объемных насосах повышение энергии рабочего тела достигается силовым воздействием твердых рабочих органов, которые периодически соединяют вход и выход насоса. По конструкции динамические насосы разделяют на лопа­стные и струйные, а объемные на поршневые, роторные, шестеренчатые и винтовые. Лопастные насосы – это машины, в которых основ­ным элементом является лопасть. К этому классу относятся: • центробежные насосы; • осевые насосы; • вихревые насосы; К струйным относят эжекторы. Объемные нагнетатели – это машины, работа которых со­стоит из всасывания жидкости и вытеснения ее рабочими органами. К ним относятся: • порш­невые; • роторные; • шестеренчатые; • винтовые. Особые нагнетатели — эрлифты, гидравлические тара­ны, пневматические подъемники не имеют привода и каких-либо движущихся частей. Слайд 3 2. Параметры работы насосов Работа насосов характеризуется следующими показателями: • подача, или производительность – это количество жидкости, подаваемое нагнетателем за единицу времени. Различают массо­вую (М) и объемную (Q) подачу: Объемную подачу принято исчислять при условиях всасы­вания (ТН, рН Н) • полное давление, развиваемое нагнетателем, определяют из уравнения Д. Бернулли по следующей зависимости: где и – статические давления на входе в нагнетатель (начальное и на выходе нагнетателя (конечное), Па; и – средние скорости среды, подаваемой насосом, на входе и выходе, м/с. Второе слагаемое представляет собой разность динамических давлений. и – высота расположения центров входного и выходного отверстия нагнетателя, м. третье слагаемое является разностью геометрических давлений. Давление “p” представляет собой удельную энергию, передаваемую нагнетателем жидкости (газа) на 1 м3: т.е. энергию, отнесенную к единице объема. Слайд 4 • напор Н, создаваемый нагнетателем, представляет отношение где p – полное давление, H – полный напор. Напор фактически представляет высоту столба той жидко­сти, к потоку которого он относится. Напор нагнетателя определя­ется зависимостью Графически напор нагнетателя поясняется на рис. 1.9. Если пренебречь разницей динамического напора, которая часто бывает несущественна, полный напор можно представить только статиче­скою частью Слайд 5 3. Классификация компрессоров ГОСТ 28567-90. Компрессоры. Термины и определения Компрессор – энергетическая машина или устройство для повышения давления и перемещения газа или их смесей (рабочей среды). Упрощенная и наиболее распространенная классификация компрессоров (К) приведена на рис. 1. Рабочий процесс компрессора – совокупность физических явлений, сопровождающих повышение давления и перемещение газа в компрессоре и обеспечивающих передачу газу механической энергии двигателя. К по принципу действия можно разделить на 2 основные группы: динамические и объемные. Динамический К – в котором рабочий процесс осуществляется путем динамического воздействия на непрерывный поток сжимаемого газа. Т.е. в К динамического действия газ сжимается в результате непрерывного подвода механической энергии. Объемный К – в котором рабочий процесс осуществляется в результате циклического изменения объемов рабочих камер. При классификации по конструкции объемные К разделяют на возвратно-поступательные и роторные, а динамические – на лопастные (турбокомпрессоры) и струйные. По типу рабочего органа. В зависимости от направления движения потока и типа рабочего колеса лопастные машины подразделяют на центробежные и осевые. Струйные машины представлены эжекторами. Возвратно-поступательные машины представлены поршневыми и мембранными машинами. Роторные – машины с вращающим сжимающим элементом, подразделяют на пластинчатые (шиберные), шестеренные, винтовые и спиральные. В свою очередь компрессоры по развиваемому давле­нию подразделяются на: • компрессор низкого давления — до 1,5 МПа; • компрессоры среднего давления – 1,5-10 МПа; • компрессоры высокого давления – 10-100 МПа; • компрессоры сверхвысокого давления – свыше 100 МПа. Слайд 6 Компрессоры можно классифицировать по целому ряду других признаков, например: Признак Тип компрессора по давлению всасываемого газа • нормальные – давление у всасывающего патрубка равно атмосферному; • дожимные – давление выше атмосферного; по роду привода • с механическим приводом – от трансмиссий, валов, локомотивных осей и т.д.; • с электрическим приводом – преимущественно от электродвигателей переменного тока; • с паросиловым приводом – от паровой машины, паро­вой турбины; • с приводом от газовой турбины; • с приводом от двигателя внутреннего сгорания; • газомоторные, представляющие из себя единую ма­шину «газовый двигатель-компрессор»; по числу ступеней сжатия • одноступенчатые, • многоступенчатые; по местоположению компрессорного агрегата • стационарные — установленные на неподвижном фун­даменте; • транспортные (передвижные, мобильные) — перемещающиеся со своей фундаментной рамой (авиационные, судовые, ло­комотивные и т.д.) или перемещающиеся на специальной тележке (для строительных работ, в шахтах и т.д.); по охлаждению • неохлаждаемые; • охлаждаемые водой с внутренним (рубашечным) ох­лаждением (во время цикла сжатия) и с промежуточным охлаждением (между ступенями сжатия); • охлаждаемые воздухом. 4. Параметры работы компрессоров Основными параметрами, характеризующими работу КМ являются: объемная подача Q, начальное р1 и конечное р2 давления или степень повышения давления , скорость вращения n и мощность N на валу. Таблица. Основные характеристики компрессорных машин Тип Назначение Подача, м3/мин Степень повышения давления Частота вращения n, мин–1 Поршневые Вакуум-насосы 0-100 1-50 50-1500 Компрессоры 0-500 2,5-1000 100-3000 Роторные Вакуум-насосы 0-100 1-50 250-6000 Газодувки 0-500 1,1-3 300-15000 Компрессоры 0-500 3-12 300-15000 Центробежные Вентиляторы 0-6000 1-1,15 300-3000 Газодувки 0-5000 1,1-4 300-3000 Компрессоры 100-4000 3-20 1500-45000 Осевые Вентиляторы 50-10000 1-1,04 750-10000 Компрессоры 100-15000 2-20 500-20000

Разместил пособие

LaurindEspar

Эксперт по предмету «Гидравлика»

К какой группе нагнетателей относятся центробежные нагнетатели

9. Классификация компрессоров.

Гидравлической машиной называют устройство, преобразующее механическую работу в энергию потока жидкости и наоборот.

Турбиной или гидродвигателем называется гидравлическая машина, в которой в результате обмена энергией происходит преобразование механической энергии жидкости в механическую работу (вращение вала, возвратно-поступательное движение поршня и т.д.).

Нагнетатель — гидравлическая машина, в которой происходит преобразование механической работы в механическую энергию жидкости. Основное назначение нагнетателя — повышение полного давления перемещаемой среды.

Насос — устройство, служащее для напорного перемещения (всасывания, нагнетания) глав-ным образом капельной жидкости в результате сообщения ей энергии. Насосы в основном классифицируют по принципу действия и конструкции. В этом смысле их подразделяют на объемные и динамические.

Компрессором называют воздуходувную машину, предназначенную для сжатия и подачи воздуха или какого-либо газа под давлением не ниже 0,2 МПа.

Объемные компрессоры работают по принципу вытеснения, когда давление перемещаемой среды повышается в результате сжатия. В таких компрессорах среда перемещается путем периодического изменения объема камеры, попеременно сообщающейся со входом и выходом компрессора. К ним относятся возвратно-поступательные (поршневые) и роторные (аксиально- и радиально-поршневые, шиберные (пластинчатые), винтовые и т.п.) компрессоры.

К преимуществам объемных компрессоров относятся:

• возможность развивать напор независимо от подачи;
• высокий КПД;
• способность перекачивать жидкости различных вязкости и температуры;
• возможность перекачивать жидкости, содержащие твердые взвеси;
• хорошая всасывающая способность;
• отсутствие пенообразования.

К недостаткам объемных компрессоров относятся:

• сложность конструкции;
• сложная система регулирования подачи;
• пульсирующая подача перекачиваемой жидкости.

Динамические компрессоры работают по принципу силового действия на перемещаемую среду. В таких компрессорах среда под воздействием гидродинамических сил перемещается в камере (незамкнутом объеме), постоянно сообщающейся с входом и выходом компрессора. К ним относятся лопастные (радиальные, центробежные, осевые) нагнетатели и нагнетатели трения (вихревые, дисковые, струйные и т.п.).

Лопастными называют компрессоры, в которых среда перемещается за счет энергии, передаваемой ей при обтекании лопастей рабочего колеса. Лопастные компрессоры объединяют две большие группы компрессоров: центробежные и осевые. В центробежных компрессорах среда пе-ремещается через рабочее колесо от центра к периферии, а в осевых — через рабочее колесо в направлении его оси.

В компрессорах трения и инерции среда перемещается под действием сил трения и сил инерции. В эту группу входят вихревые, лабиринтные, червячные и другие насосы. Среди них выделяют группу насосов-аппаратов, то есть насосов без движущихся частей (не считая клапанов). К этой группе относятся струйные насосы, эрлифты, вытеснители.

Часто насосы поставляют в виде насосного агрегата, то есть насоса и двигателя соединенных между собой. Кроме того, существует понятие насосная установка, то есть насосный агрегат с комплектом оборудования, смонтированного по определенной схеме, обеспечивающей работу насоса в заданных условиях.

Простейшая классификация компрессоров представлена на рисунке:

Рис.3. Классификация компрессоров.