Классификация нагнетателей и тепловых двигателей

Классификация нагнетателей.

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

Нагнетатели:

 Динамические (машина, повышающую энергию жидкости или газа путем использования работы массовых сил потока в полости, постоянно соединенной с входом и выходом нагнетателя);

 Объемные (повышение энергии рабочего тела достигается силовым воздействием твердых рабочих тел).

Основные виды нагнетателей.

1. Насосы

Насосы – гидравлические машины для подъема и перемещения жидкостей:

 лопастные (центробежные, осевые, вихревые);

 объемные (поршневые, плунжерные);

 ротационные (шестерёнчатые, шиберные, винтовые);

 струйные (инжекторы и эжекторы).

2. Вентиляторы

Вентиляторы – это механические устройства, служащие для перемещения воздуха по воздуховодам, или непосредственной подачи либо отсоса воздуха из помещения. Перемещение воздуха происходит из-за создания перепада давления между входом и выходом вентилятора.

Вентиляторы подразделяются на типы по нескольким показателям:

1. По кострукции - осевые - центробежные - тангенциальные 2. По условиям работы - обычные - термостойкие - коррозионностойкие - взрывозащищенные - пылевые

3. По создаваемому полному напору - низкого давления (до 1 кПа) - среднего давления (от 1 до 3 кПа) - высокого давления (от 3 до 12 кПа) 4. По способу установки - обычные (устанавливаются на опоре - фундаменте, раме и т.п.) - канальные (устанавливаются в воздуховоде) - крышные (устанавливаются на крыше здания)

3. Компрессоры

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. К ним относятся поршневые и роторные компрессоры.

Динамические компрессоры работают по принципу силового действия на перемещаемую среду. 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.

Классификация тепловых двигателей.

Тепловые двигатели – это машины, в которых тепловая энергия рабочей среды преобразуется в механическую работу.

1. Турбины: - паровые - газовые 2. ДВС - дизельный - бензиновый - карбюраторный - инжекторный 3. Двигатель Стирлинга 4. Ракетные 5. Гибридные

Паровые турбины. Пар, образующийся в паровом котле, расширяясь, под высоким давлением проходит через лопатки турбины. Турбина вращается и производит механическую энергию, используемую генератором для производства электричества.

Газовая турбина, тепловой двигатель непрерывного действия, в лопаточном аппарате которого энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу. Двигатель Стирлинга – двигатель внешнего. В двигателе внутреннего сгорания топливо сгорает внутри цилиндров и тепловая энергия, выделяющаяся при этом, преобразуется в механическую работу.

2. Компрессоры: типы, КПД, степень повышения давления.

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. К ним относятся поршневые и роторные компрессоры.

Динамические компрессоры работают по принципу силового действия на перемещаемую среду. 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: центробежные и осевые. В центробежных компрессорах среда перемещается через рабочее колесо от центра к периферии, а в осевых - через рабочее колесо в направлении его оси.

Простейшая классификация компрессоров представлена на рисунке:

КПД компрессоров.

В энергетике под КПД обычно понимают отношение полезно используемой энергии ко всей затраченной. И чем выше процент полезно используемой энергии из всего её затраченного количества, тем выше КПД. В случае компрессорных машин такое определение КПД оказывается неприемлимым.

Поэтому для оценки степени совершенства реальных компрессорных машин их сравнивают с идеальными. При этом для охлаждающих компрессоров вводится изотермический КПД:

ηиз = lиз / lд =Nиз/Nд

где:

lиз - работа на привод идеального компрессора при изотермическом сжатии,

lд - действительная работа на привод реального охлаждаемого компрессора,

Nиз,Nд - соответствующие мощности приводных двигателей;

Степень повышения давления в компрессорах.

В многоступенчатых компрессорах вводится понятие степени повышения давления.

Х = Р2/Р1 = Р4/Р3 = Р6/Р5 = const

где:

Р - давление сжатого воздуха перед ступенью,

Х - степень повышения давления.

Если компрессор имеет z ступеней, то повышение давления в каждой ступени определяется по формуле:

Х = (Р2z / Р1)

где

Р2z - давление сжатого воздуха за последней ступенью компрессора,

Р1 - давление сжатого воздуха перед первой ступенью.