1   2
Ім'я файлу: Подготовка.DOCX
Розширення: docx
Розмір: 7977кб.
Дата: 03.04.2022
скачати
Пов'язані файли:
Реферат Шістдесятництво, дисидентський і правозахисний рух (кіне
Проектування інформаційного забезпечення.doc
Тестове_завдання_з_дисципліни_Психологія_і_етика_ділового_спілку
Циклова комісія гуманітарних дисциплін.docx
Вознюк Віталій Вікторович 35 26 39.docx
Here are my three favorite lessons from the book called.docx
Acces 1.docx
ЕНЕРГОЕФЕКТИВНА ЕКСПЛУАТАЦІЯ ХЛІБОПЕКАРСЬКИХ ПЕЧЕЙ.pdf
3 Розробка структурної схеми приладу.doc
За двумя зайцами 38.docx
Положення жінки на Русі.doc
кр3.0.ppt


привод от электродвигателя имеет наибольшее распространение. Компрессоры сравнительно малой мощности оснащаются асинхронными электродвигателями, мощностью от 100 до 1000 кВт — асинхронными и синхронными электродвигателями, причем предпочтение отдается синхронным двигателям. 

Основные преимущества электропривода: простота обслуживания, постоянная готовность к работе и высокая надежность; недостатки не допускают изменения производительности компреесоров путем изменения частоты вращения

Для передвижных компрессорных установок часто используются двигатели внутреннего сгорания, работающие на жидком топливе, дизельные (более экономичны, используют более дешевое топливо, применяются в передвижных, иногда и стационарных компрессорах средней производительности) или карбюраторные (применяют, главным образом, в передвижных установках малой мощности). В газовой, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностях нашли применение газомотокомпрессоры, т.е. компрессоры, выполненные заодно с газовым двигателем и имеющие с ним общий вал. Такие компрессоры выполняют угловыми с горизонтальным расположением компрессорных цилиндров двойного действия и вертикальным или У-образным расположением цилиндров двигателя.

Принципы действия ротационного и поршневого компрессора в основном аналогичны и отличаются лишь тем, что в поршневом все процессы происходят в одном и том же месте (рабочем цилиндре), но в разное время (из-за чего и потребовалось предусмотреть клапаны), а в ротационном компрессоре всасывание и нагнетание осуществляются одновременно, но в различных местах, разделенных пластинами ротора. Известны другие конструкции ротационного компрессора, в том числе винтовые, с двумя роторами в виде винтов. Для удаления воздуха с целью создания разрежения в каком-либо пространстве применяют роторные водокольцевые вакуумнасосы. Регулирование производительности ротационного компрессора осуществляется обычно изменением частоты вращения их ротора.

    Поршневые компрессоры по расположению осей цилиндров подразделяют на горизонтальные, угловые и вертикальные по числу рабочих полостей цилиндра — на компрессоры простого (одинарного) и двойного действия по типу кривошипно-шатунного механизма — на крейцкопфные и бескрейцкопфные по числу ступеней сжатия — на одно-, двух- и многоступенчатые по числу цилиндров — на одно-, двух- и многоцилиндровые. [c.9]

    Типы компрессоровПоршневые компрессоры делятся по числу всасываний и нагнетаний за один двойной ход поршня на компрессоры простого (одинарного) и двойного действия. За один двойной ход поршня компрессор простого действия производит одно всасывание и одно нагнетание, компрессор двойного действия — два всасывания и два нагнетания. [c.157]

Для привода компрессора применяют электродвигатели (электрокомпрессоры) и двигатели внутреннего сгорания (дизель-компрессоры)

Компрессоры низкого и среднего давления устанавливают на судах, потребляющих для своих нужд большое количество низкого и среднего давления. На судах с небольшим расходом воздуха низкого и среднего давления или малогабаритной системой сжатого воздуха устанавливают компрессоры высокого давления. В этих случаях воздух низкого и среднего давления при необходимости получают от системы BBC путем дросселирования его с помощью воздушных редукторов или редукционных клапанов.

В судостроении наиболее широко применяются бескрейцкопфные компрессорные машины с черечным поршнем, выполненные по вертикальной или угловой схеме (рис. а÷з). Преимущество вертикальных и угловых машин состоит в том, что компрессоры имеют меньшие габариты, занимают почти

Конструктивные схемы судовых компрессоров выбирают исходя из задач обеспечения машиной выходных параметров с минимальным расходом мощности на сжимаемую единицу рабочей среды, достижения минимальной металлоемкости, низких уровней шума и вибрации, высокого ресурса и надежности в работе, простоты конструктивного исполнения и удобства обслуживания компрессора , а также удобства сборки и разборки машин в судовых условиях

Судовые компрессоры, как видно из рисунка, выполняются с однорядным, двухрядным и многорядным расположением цилиндров.

Однорядные компрессоры (рис. П.17, б) отличаются простотой механизма движения, но обладают большой неравномерностью противодействующего момента и неуравновешенными силами инерции, вследствие чего применимы только для тихоходных машин с малой производительностью.

Площадь фундамента под компрессор, выполненный по однорядной вертикальной схеме, минимальна (примерно на 15% меньше площади, занимающейся вертикальными двухрядными и У-образными компрессорами, и на 30-35% – площади, занимающей горизонтальные оппозитные машины),

Однорядная конструктивная схема компрессора позволяет создать простую конструкцию с доступными для обслуживания основными конструктивными узлами, малыми габаритами и обеспечить легкий монтаж и демонтаж в судовых условиях, следовательно, высокую ремонтопригодность.

Компрессоры, выполненные по вертикальной двухрядной схеме (рис. 11.17, а, в, г), занимают меньшую площадь по сравнению с V- и Ш-образными компрессорами. Двухрядные и многорядные компрессоры имеют более равномерный противодействующий момент, меньшие поршневые силы и меньшую массу вращающихся частей по рядам. Они позволяют осуществить полное или частичное уравновешивание сил инерции масс, совершающих возвратно-поступательное движение. Силы инерции первого порядка двухрядных вертикальных компрессоров с коленчатым валом, имеющие два колена, развернутых на 180°, самоуравновешиваются. Для уравновешивания сил инерции второго порядка требуется применение специального уравновешивающего устройства.

В вертикальной трехрядной схеме с углом смещения колен вала на 120° силы инерции первого и второго порядков самоуравновешиваются. Остаются неуравновешенными моменты сил инерции любого порядка.

В вертикальных четырехрядных машинах при симметричном развороте щек коленчатого вала под углом 180° самоуравновешиваются силы инерции первого порядка и моменты сил инерции всех порядков.

В шестирядных вертикальных компрессорах самоуравновешиваются все силы инерции до четвертого порядка включая все моменты сил инерции при расположении колен вала под углом 120°, в результате чего шестирядная вертикальная схема широко применяется в судовом дизелестроении. К примеру, шведская фирма «Нохаб поляр-Ф» поставляет в таком исполнении дизели мощностью 770 и до 3100 кВт. Шестирядные двигатели внутреннего сгорания пользуются большим успехом в автомобилестроении.

Размещение двух или более рядов цилиндров в одной плоскости удлиняет компрессор, а следовательно, и коленчатый вал, который должен быть двухколенным или многоколенным. При удлинении вала с одновременным увеличением расстояния между опорами для сохранения его жесткости необходимо увеличивать диаметр вала, отягощающего мотылевую головку шатуна, компрессор в целом и увеличивающий расход мощности на работу трения.

Компрессоры, выполненные по вертикальной двухрядной схеме (рис. 11.17, а, в, г), занимают меньшую площадь по сравнению с V- и Ш-образными компрессорами. Двухрядные и многорядные компрессоры имеют более равномерный противодействующий момент, меньшие поршневые силы и меньшую массу вращающихся частей по рядам. Они позволяют осуществить полное или частичное уравновешивание сил инерции масс, совершающих возвратно-поступательное движение. Силы инерции первого порядка двухрядных вертикальных компрессоров с коленчатым валом, имеющие два колена, развернутых на 180°, самоуравновешиваются. Для уравновешивания сил инерции второго порядка требуется применение специального уравновешивающего устройства.

В вертикальной трехрядной схеме с углом смещения колен вала на 120° силы инерции первого и второго порядков самоуравновешиваются. Остаются неуравновешенными моменты сил инерции любого порядка.

В вертикальных четырехрядных машинах при симметричном развороте щек коленчатого вала под углом 180° самоуравновешиваются силы инерции первого порядка и моменты сил инерции всех порядков.

В шестирядных вертикальных компрессорах самоуравновешиваются все силы инерции до четвертого порядка включая все моменты сил инерции при расположении колен вала под углом 120°, в результате чего шестирядная вертикальная схема широко применяется в судовом дизелестроении. К примеру, шведская фирма «Нохаб поляр-Ф» поставляет в таком исполнении дизели мощностью 770 и до 3100 кВт. Шестирядные двигатели внутреннего сгорания пользуются большим успехом в автомобилестроении.

Размещение двух или более рядов цилиндров в одной плоскости удлиняет компрессор, а следовательно, и коленчатый вал, который должен быть двухколенным или многоколенным. При удлинении вала с одновременным увеличением расстояния между опорами для сохранения его жесткости необходимо увеличивать диаметр вала, отягощающего мотылевую головку шатуна, компрессор в целом и увеличивающий расход мощности на работу трения.

В судовом компрессоростроении находят также применение машины с механизмом преобразования движения, получившего название «колеблющаяся хайба». Такая конструкция вызвана к жизни стремлением создать компактные двигатели внутреннего сгорания с относительно равномерным крутящим моментом по углу поворота вала.

В компрессорах с колеблющейся шайбой рабочие цилиндры расположены параллельно оси вращения вала, имеющего 2-образную шейку, на которой размещен на подшипниках барабан (шайба), зафиксированный от вращательного движения плоского или перекатывающего фиксатора. По этой схеме французской фирмой «Жироден» разработан ряд вертикальных судебных компрессоров с односторонним по шайбе размещением четырех цилиндров на ограниченную мощность производительностью до 10 л/мин и давлением нагнетания 35 МПа. Вертикальное исполнение компрессоров продиктовано ограниченной площадью машинного помещения на судах и стремлением добиться ремонтопригодности в условиях судна. Для обеспечения ремонтопригодности этих машин фирма вынуждена была принять ряд конструктивных мер: сделать дополнительные разъемы корпусных деталей, применить шатуны разной длины,

Для судовых компрессоров механизм движения с колеблющейся шайбой в горизонтальном ее исполнении и двусторонним расположением рабочих цилиндров относительно шайбы следует считать бесперспективным.

Рациональным выбором конструктивной схемы компрессора и кинематики механизма преобразования движения можно добиться полного уравновешивания сил инерции, выравнивания поршневых сил по рядам и запереть действие их на корпусные детали компрессора без применения специальных устройств по их уравновешиванию.

  1. Компрессоры

Компрессором называют машину, предназначенную для превращения механической энергии двигателя в потенциальную и кинетическую энергию газа.

Совокупность физических процессов, при которых повышается давление газа, называют принципом действия компрессорной машины. По этому признаку компрессорные машины делят на три группы.

Машины, в которых давление повышается путём уменьшения объема, занимаемого газом, называют компрессорами объемного действия. Для таких компрессоров характерно прямое превращение механической энергии двигателя в потенциальную энергию газа, рабочий процесс является прерывистым (периодическим). К ним относятся поршневые, ротационные, мембранные, винтовые, пластинчатые и водокольцевые компрессоры.

Машины, в которых повышение давления осуществляется преобразованием механической энергии привода в кинетическую энергию направленного движения газа с последующим превращением ее в потенциальную энергию, называют компрессорами динамического действия. К ним относятся лопастные компрессорные машины или турбокомпрессоры. В турбокомпрессорах процесс преобразования энергии непрерывный. В зависимости от расположения поверхностей, направляющих движущийся поток-газа, лопаточные компрессоры делят на центробежные, диагональные и осевые.

К третьей группе относятся машины, в которых давление повышается путем нагревания и охлаждения сжимаемого газа. Их называют термокомпрессорами или тепловыми (имеются только опытные и лабораторные образцы таких машин).

Воздушные компрессоры классифицируются по следующим признакам:

• по принципу действия – на компрессоры вытеснения (поршневые и ротационные), турбокомпрессоры. На современных морских судах почаще используются поршневые компрессоры, обеспечивающие огромные степени сжатия. При необходимости в больших подачах целесообразно использовать турбокомпрессоры. Последние обеспечивают сравнительно небольшие степени сжатия;

• по назначению – на компрессоры, обеспечивающие работу главной судовой энергетической установки или работу пневматических вспомогательных механизмов;

• по подаче – на компрессоры малой, средней и большей подачи (производительности);

• по кратности подачи - на компрессоры одинарного и двойного действия;

У компрессора представленного на рис. 1.1 процессы всасывания, сжатия и нагнетания газа осуществляются одной стороной поршня, поэтому он называется компрессором простого или одинарного действия. Компрессоры, в которых процессы всасывания, сжатия и нагнетания производятся двумя сторонами поршня, называются компрессорами двойного действия.
• по количеству степеней сжатия – на одно-, двух- и многоступенчатые;
• по давлению сжатия – на компрессоры низкого (до 10 кгс/см2), среднего (6О÷8О кгс/см2) и высокого (80÷150 кгс/см* и выше) давления;

• по количеству цилиндров – на компрессоры с числом цилиндров от одного до шести (четыре низкие и два высокого давления);

• по расположению поршней – на обычные, «тандемные» и дифференциальные;

• по расположению осей цилиндров – на вертикаль

нет, горизонтальные, наклонные;

• по быстроходности – на тихоходные (См|=2÷Зм/с) и быстроходные (См=4÷5 м/с);

• по способу охлаждения цилиндров – на компрессоры с воздушным и водяным охлаждением; .

• по схеме охлаждения воздуха – на компрессоры с промежуточными охладителями, с промежуточными и концевыми! охладителями воздуха;

• по поводу – на электроприводные, ручные (с подачей до 40 л/мин, давлением – до 30 кгс/см2).

Для обеспечения требуемого давления сжатого воздуха компрессоры делают многоступенчатыми. В многоступенчатых компрессорах можно обеспечить промежуточное охлаждение воздуха, что улучшает условия смазки цилиндров и снижает расходуемую мощность на привод. Для давления воздуха 20-60 кгс/см.

достаточно двух ступеней компрессора: низкого и высокого давления.

Классифицируют компрессорные машины и по основным параметрам, как массовая и объемная производительность, степень повышения давления и скорость перемещения подвижных частей компрессора.

Судовые компрессоры с массовой производительностью Q менее 10 кг/с обычно относят к машинам малой производительности, при О=10÷30кг/с - к машинам средней производительности и при Q>30 кг/с - к компрессорам большой производительности

Судовые центробежные компрессоры являются в основном машинами малой и средней производительности, осевые – машинами средней и большой производительности, а все объемные – машинами малой производительности

Под степенью повышения давления понимают отношение конечного давления РК к начальному рН: п = РК/ри . По этому показателю компрессорные машины классифицируют следующим образом. При n<1,1 машины называют вентиляторами, при n= 1,1-÷3,0 машины без специального охлаждения называют нагнетателями, а при n >3,0 все машины принято называть компрессорами.

Поршневые компрессоры могут также характеризоваться величиной конечного давления нагнетания. К компрессорам низкого давления относят машины, обеспечивающие давление 1 МПа; к компрессорам среднего давления – от 1 до 10 МПа; высокого давления – более 10 МПа.

Судовые компрессоры, относящиеся к вспомогательным механизмам, могут быть дополнительно классифицированы по ряду признаков: роду рабочей среды, числу степеней сжатия, расположению рабочих цилиндров относительно фундамента, роду привода и т.д.

По роду сжимаемой среды компрессоры делятся на воздушные, производящие сжатие воздуха, и газовые; по количеству степеней сжатия – на одноступенчатые и многоступенчатые; по расположению цилиндров относительно фундамента – на горизонтальные, вертикальные и угловые; по роду привода, совершающего рабочий цикл, - на электрокомпрессоры, дизель-компрессоры и парокомпрессоры.

На судах и береговых компрессорных станциях наибольшего распространения получили вертикальные поршневые и угловые электро- и парокомпрессоры, а также горизонтальные дизель-компрессоры высокого давления двух-, трех-, четырех-, пятиступенчатого сжатия с конечным давлением нагнетания 15-4 МПа и производительностью сжатого. воздух от 1,6 до 30 л/мин.

ббббб

Основными конструктивными узлами поршневого компрессора являются фундаментная рама, картер и станина, образующие скелет компрессора. Фундаментная рама служит основанием, на котором монтируется компрессор с приводом. Компрессор с фундаментной рамой устанавливается на судовой фундамент. Картер компрессора закрепляют на фундаментной раме. В нем размещены опорные подшипники, в которых смонтирован кривошипно-шатунный механизм, состоящий из коленчатого вала и шатуна. Кривошипно-шатунный механизм превращает вращательное движение привода в возвратно-поступательное движение поршня компрессора. К верхнему фланцу картера прикреплена станина. На ней установлен цилиндр компрессора, закрытый крышкой, в которой имеются всасывающие и нагнетательные клапаны.



При движении поршня от верхнего крайнего положения вниз рабочий объем увеличивается, давление при этом снижается и становится меньше атмосферного давления. Под действием высшего давления всасывающий клапан открывается и газ начинает заполнять увеличивающийся объем цилиндра. Процесс всасывания длится до момента прихода поршня в крайнее нижнее положение, после чего всасывающий клапан закрывается. При движении поршня от нижнего крайнего положения вверх размер рабочей полости миниатюризируется, вследствие чего давление газа, заключенного в рабочей полости, возрастает. Когда давление газа превысит давление за нагнетательным клапаном, последний откроется и сжатый газ начнет вытесняться в нагнетательный патрубок до момента прихода поршня в верхнее положение, после чего нагнетательный клапан закроется.

Описанный рабочий цикл компрессора, включающий всасывание, сжатие и нагнетание, повторяется при каждом обороте вала. Крайние положения поршня называют мертвыми точками, а пространство между находящимся в мертвой точке поршнем и крышкой цилиндра - вредным пространством.

У компрессора представленного на рис. 1.1 процессы всасывания, сжатия и нагнетания газа осуществляются одной стороной поршня, поэтому он называется компрессором простого или одинарного действия. Компрессоры, в которых процессы всасывания, сжатия и нагнетания производятся двумя сторонами поршня, называются компрессорами двойного действия.

КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ СУДЕБНЫХ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ

Имеются такие группы : Группа корпусных деталей, составляющих компрессор, на котором монтируются все основные конструктивные узлы машины, а также его привод. К этой группе относятся фундаментная рама, картер или станина и коренные подшипники.

Группа механизма преобразования движения, состоящего из коленчатого вала, шатуна, соединительной муфты и маховика. Механизм движения превращает крутящий момент привода в возвратно-поступательное движение поршня.

Поршневая группа состоит из поршня, поршневого пальца и поршневых колец. Поршневая группа превращает механическую энергию в потенциальную энергию сжатого газа или воздуха.

Цилиндровая группа, включающая цилиндры, втулки цилиндров, крышки

и уплотнение. Эта группа деталей ограничивает размер, при котором происходит сжатие газа либо воздуха.

Группа органов газораспределения, включающая автоматические клапаны и золотниковое распределение. Посредством этих органов обеспечиваются процессы всасывания и нагнетания сжатого воздуха или газа.

Система смазки, включающая в себя масляный насос, фильтры, холодильник для масла и трубопроводы. Система смазки обеспечивает все трущиеся в процессе работы поверхности деталей смазкой, в результате чего снижается работа трения и уменьшается износ деталей.

Система охлаждения, предназначенная для отвода теплоты от сжимаемого газа, вследствие чего сокращаются расходы энергии на его сжатие.

Система охлаждения включает в себя насос охлаждающей воды, межступенчатые холодильники и трубопровод охлаждающей воды.

Система автоматического управления и защиты (САУ), включающая в себя контрольно-измерительные приборы, предохранительные устройства, различные датчики, сигнальные устройства и исполнительные механизмы. С помощью этой системы производятся пуск, остановка, наблюдение за работой на аварийную защиту компрессорной установки.

ВВВВ


Основными конструктивными узлами поршневого компрессора являются фундаментная рама, картер и станина, образующие скелет компрессора. Фундаментная рама служит основанием, на котором монтируется компрессор с приводом. Компрессор с фундаментной рамой устанавливается на судовой фундамент. Картер компрессора закрепляют на фундаментной раме. В нем размещены опорные подшипники, в которых смонтирован кривошипно-шатунный механизм, состоящий из коленчатого вала и шатуна. Кривошипно-шатунный механизм превращает вращательное движение привода в возвратно-поступательное движение поршня компрессора. К верхнему фланцу картера прикреплена станина. На ней установлен цилиндр компрессора, закрытый крышкой, в которой имеются всасывающие и нагнетательные клапаны.

В полости рабочего цилиндра находится поршень, соединенный шарнирно с верхней головкой шатуна; нижняя головка шатуна смонтирована на горлышке коленчатого вала. Поршень имеет упругие поршневые кольца для уплотнения зазора между образующими поверхностями поршня и рабочего цилиндра. Полость крышки цилиндра со стороны всасывающего клапана извещена с атмосферой, а со стороны нагнетательного клапана – с нагнетательным трубопроводом, транспортирующим сжатый воздух в холодильник, где нагретый в процессе сжатия воздух охлаждается и далее по трубопроводу подается потребителю. цилиндра, крышки и поршня образуют рабочий объем, изменяющийся при поворотном ходу.

При движении поршня от верхнего крайнего положения вниз рабочий объем увеличивается, давление при этом снижается и становится меньше атмосферного давления. Под действием высшего давления всасывающий клапан открывается и газ начинает заполнять увеличивающийся объем цилиндра. Процесс всасывания длится до момента прихода поршня в крайнее нижнее положение, после чего всасывающий клапан закрывается. При движении поршня от нижнего крайнего положения вверх размер рабочей полости миниатюризируется, вследствие чего давление газа, заключенного в рабочей полости, возрастает. Когда давление газа превысит давление за нагнетательным клапаном, последний откроется и сжатый газ начнет вытесняться в нагнетательный патрубок до момента прихода поршня в верхнее положение, после чего нагнетательный клапан закроется.

Описанный рабочий цикл компрессора, включающий всасывание, сжатие и нагнетание, повторяется при каждом обороте вала. Крайние положения поршня называют мертвыми точками, а пространство между находящимся в мертвой точке поршнем и крышкой цилиндра - вредным пространством.

У компрессора представленного на рис. 1.1 процессы всасывания, сжатия и нагнетания газа осуществляются одной стороной поршня, поэтому он называется компрессором простого или одинарного действия. Компрессоры, в которых процессы всасывания, сжатия и нагнетания производятся двумя сторонами поршня, называются компрессорами двойного действия.

ИНДИКАТОРНАЯ ДИАГРАММА

Диаграмма реального рабочего процесса поршневого компрессора представл



Вследствие потерь давления при всасывании поступившего в цилиндр компрессора воздуха будет иметь несколько меньшее давление, чем давление окружающей среды р0

Поэтому линия процесса всасывания А'В' на диаграмме будет лежать ниже теоретической линии АВ на величину потерь давления при всасывании. В начале процесса всасывания па диаграмме имеется петля, характеризующая несколько большее падение давления в момент начала всасывания, что является следствием потери давления на преодоление инерции покоя массы подвижных элементов всасывающих клапанов. Сжатие воздуха в цилиндре, протекающем по политропе ВС, не заканчивается в точке С, соответствующей теоретическому циклу, а продолжается до точки С, то есть к большему давлению.

Процесс нагнетания вследствие сопротивления нагнетательных клапанов идет не по линии СД параллельной оси абсцисс, а по линии Си'. Нагнетание заканчивается в точке "О", не лежащей на оси ординат и отстаивающей от нее на величину вредного пространства, учитывающего объем воздуха в зазорах между крышкой и крайним верхним положением поршня, между поршнем и втулкой цилиндра, в клапанах и подводящих к ним каналах. обратном движении поршня всасывания новой порции воздуха начинается не в точке А, а в точке А' вследствие расширения воздуха, заключенного в объеме вредного пространства. Расширение воздуха происходит по политропе ГУ А' на участке хода всасывания И' А.

Диаграмма действительного рабочего процесса компрессора на практике при контроле работы цилиндров обычно записывается специальным прибором – индикатором давления и потому называется индикаторной диаграммой. Площадь индикаторной диаграммы, выражающая собой работу, затрачиваемую на сжатие рабочей среды, может быть измерена специальным прибором — планиметром или рассчитана примерно, но с достаточной для практических целей точностью по теоретической индикаторной.

диаграммы.


Опреснительные установки

Существующие разнообразные способы опреснения забортной морской воды можно разделить на две основные группы:

опреснение без изменения агрегатного состояния жидкости (воды);

опреснение, связанное с промежуточным переходом жидкого агрегатного состояния в твердое или газообразное (паровое).

Опреснение способами первой группы включает в себя такие виды, как химическое, электрохимическое, ультрафильтрация.

При химическом способе опреснения в воду вводят вещества, называемые реагентами, которые, взаимодействуя с находящимися в ней ионами солей, образуют нерастворимые, выпадающие в осадок вещества. Вследствие того что морская вода содержит большое количество растворенных веществ, расход реагентов весьма значителен и составляет примерно 3 — 5% количества опресненной воды. К веществам, способным образовывать нерастворимые соединения с натрием и хлором, относятся ионы серебра и бария, которые образуют выпадающие в осадок хлористое серебро и сернокислый барий. Эти реагенты дорогие, реакция осаждения с солями бария протекает медленно, соли ядовиты. Поэтому химическое опреснение используется редко.

При электрохимическом опреснении (электродиализе) применяют специальные электрохимические активные диафрагмы, состоящие из пластмассы, резины с наполнителем и анионитовых или катионитовых смол. Ванна с рассолом ограничена двумя диафрагмами: положительной и отрицательной. Под действием постоянного тока напряжением 110 - 120 В ионы солей, растворенных в воде, устремляются к электродам. Положительные катионы через катионопроницаемые диафрагмы, а анионы через анионитовую диафрагму проходят в крайние камеры, где встречаются с двумя пластинами: анодом и катодом. Встречаясь с одноименно заряженными диафрагмами, они остаются в этих камерах. В результате в промежуточных камерах оказывается обессоленная вода, которая стекает в отдельный сборник. Соли и рассолы из крайних камер отводятся за борт, а образующиеся газы (хлор и кислород) - в атмосферу.

Камеры, в которых опресняется вода, отделены от рассольных камер полупроницаемыми ионитовыми мембранами.

При достаточном количестве пар мембран между анодом и катодом расход электроэнергии зависит от солености морской и опресненной воды: чем меньше разница между ними, тем процесс протекает экономичнее. Поэтому злектродиализ целесообразно применять для опреснения слабосоленых вод при допустимом высоком солесодержании опресненной воды (500 - 1000 мг/л). На судах, где требования к солесодержанию достаточно высокие, электродиализные опреснители не находят применения. Опытная электродиализная установка эксплуатировалась на траулере «Ногинск».

Опреснение ультрафильтрацией или так называемым способом обратного осмоса состоит в том, что солевой раствор оказывается под давлением со стороны мембраны, проницаемой для воды и непроницаемой для соли. Пресная вода проникает через мембрану в направлении, обратном обычному осмотическому (когда пресная вода вследствие осмотического давления проникает через мембрану в солевой раствор). В существующих установках производительностью около 4 м3/сут соленая вода под давлением около 150 кгс/см2 продавливается через мембраны ацетилцеллюлозного типа, обработанные перхлоратом магния для увеличения их водопроницаемости. С противоположной давлению стороны мембран установлены пористые бронзовые плиты, способные выдержать большое давление. При испытаниях установки с 1,5%-ным солевым раствором была получена вода с солесодержанием 600 - 1000 мг/л Сl. Применение ультрафильтрации как способа опреснения ограничивается малым сроком службы пленок-мембран и большими размерами фильтрующей поверхности.

К методам опреснения второй группы, относятся вымораживание и дистилляция, или термическое опреснение.

Опреснение вымораживанием основано на том, что в естественных природных условиях лед, образующийся в океанах и морях, является пресным. При искусственном медленном замораживании соленой морской воды вокруг ядер кристаллизации образуется пресный лед игольчатой структуры с вертикальным расположением игл льда. При этом в межигольчатых каналах концентрация раствора, а следовательно, и его плотность, повышаются, и он, как более тяжелый, по мере вымораживания оседает вниз. При плавлении игольчатого льда образуется пресная вода с содержанием солей 500 - 1000 мг/л Сl. При быстром замораживании рассол оказывается включенным в толщу льда, и сильное и интенсивное охлаждение приводит к замерзанию всей массы соленого раствора в единое ледяное тело.

Для лучшего опреснения морского льда иногда применяется искусственное плавление его части при температуре

20°С. Вода, образующаяся при таянии, способствует более полному вымыванию солей из льда. Способ вымораживания достаточно прост и экономичен, но требует сложного и громоздкого оборудования.

Дистилляция, или термическое опреснение, — наиболее распространенный на морских судах способ получения пресной воды из забортной морской. Как известно, морская вода представляет собой раствор, состоящий из воды - летучего растворителя и солей - нелетучего растворенного в воде твердого вещества. Сущность дистилляции заключается в том, что забортную воду нагревают до кипения и выходящий пар собирают и конденсируют. Образуется пресная вода, называемая дистиллятом. Выпаривать воду можно как при кипении, так и без кипения. В последнем случае морскую воду нагревают при более высоком давлении, чем давление в камере испарения, куда направляется вода. Так как при этом температура воды превышает температуру насыщения, соответствующую давлению в камере испарения, то часть поступившей воды превращается в пар, который и конденсируется в дистиллят. Для парообразования используется теплота, содержащаяся в самой испаряемой воде, которая при этом охлаждается до температуры насыщения оставшегося рассола. Основное термодинамическое различие между процессами заключается в следующем: при кипящем процессе теплота подводится от внешнего источника и поддерживает температуру насыщения при данном постоянном давлении в испарителе, т. е. процесс является изотермическим; при некипящем процессе теплота подводится к морской воде без кипения до температуры выше температуры насыщения, соответствующей давлению в испарителе, и, следовательно, процесс испарения идет за счет внутренней теплоты и является адиабатным. Недостатком термического опреснения избыточного давления является его малая экономичность: на получение 1 кг дистиллята расходовалось до 700 ккал, что соответствует выходу 10 - 12 т дистиллята на 1 т расходуемого топлива. Этот недостаток удалось преодолеть применением вакуумных испарителей с использованием утилизационной теплоты двигателей внутреннего сгорания и парогенераторов.

Дистилляция, как уже было отмечено, — основной способ опреснения морской воды, применяемый на судах промыслового флота, и поэтому в дальнейшем будут рассмотрены только опреснительные установки, работающие на термическом опреснении.

В настоящее время исследуются новые способы водоопреснения, в частности путем образования кристаллогидратов и при помощи гидрофобного теплоносителя.

Принцип кристаллогидратов заключается в выделении пресной воды из соленых растворов в форме кристаллов, которые в специальном расплавителе разлагаются на чистую воду и гидрат-агент. В качестве гидрат-агентов для повторного использования в процессе используются такие вещества, как метилбромидгидраты, метилхлоридгидраты, гидраты изо-бутана.

Сущность гидрофобного теплоносителя заключается в том, что различные смеси углеводородов, парафины, фторированные масла и другие вещества, инертные по отношению к воде и растворенным в ней солям, впрыскивают в теплонесущий дистиллят для нагрева. После этого дистиллят и теплоноситель разделяют и последний впрыскивают в морскую воду. При нагреве часть воды испаряется и образующийся пар в конденсаторе превращается в дистиллят. Гидрофобный теплоноситель отделяют от оставшегося после выпаривания рассола и возвращают в теплонесущий дистиллят для последующего нагрева.

Дистилляционная опреснительная установка состоит из следующих основных частей:

  1. Теплообменных аппаратов: испарителя, конденсатора, водоподогревателя.

  2. Насосов: питательного, циркуляционного, дистиллятного, рассольного.

  3. Трубопроводов: теплоносителя, забортной воды, пресной воды, рассола.

  4. Контрольно-измерительных, сигнальных и автоматических приборов.

Основным признаком, определяющим тип опреснительной установки, является способ испарения морской воды. Дистилляционные опреснители делятся на два класса:

  1. кипящие, или поверхностного типа;

  2. некипящие самоиспаряющиеся, или адиабатные бесповерхностного типа.

. В испарителе 1 поверхностного типа (рис. 1, а) находится греющая батарея 2, через которую проходит теплоноситель - пар или горячая вода. В результате нагрева и кипячения рассола в испарителе выделяется из морской воды так называемый вторичный пар, который направляется по трубопроводу в конденсатор 9. Пар охлаждается забортной водой, прокачиваемой по змеевику циркуляционным насосом 8, конденсируется и дистиллят откачивается дистиллятным насосом 7. Часть забортной воды, выходящей в подогретом состоянии из конденсатора, отводится через регулятор уровня 6 в испаритель. Для поддержания постоянной солености рассола в испарителе производится продувание рассольным насосом 4.



Рис. 1. Схемы дистилляционных опреснительных установок: а - поверхностной (кипящей); б - бесповерхностной (адиабатной).

В установке с бесповерхностным испарителем 1 (рис. 1, б) отсутствуют греющие элементы с твердой поверхностью для теплопередачи. Морская вода перед поступлением в испаритель предварительно нагревается в подогревателе 3 теплоносителем до температуры, которая превышает температуру насыщения, соответствующую давлению, поддерживаемому в испарителе. При поступлении воды из подогревателя, где вода не кипит, так как давление в нем более высокое, в испаритель с более низким давлением происходит самоиспарение некоторой части воды за счет внутренней теплоты. Образовавшийся пар, как и в предыдущей схеме, поступает в конденсатор 9, прокачиваемый забортной водой от насоса 8, конденсируется и откачивается дистиллятным насосом 7. Часть прокачиваемой охлаждающей воды отводится для питания испарителя через регулятор уровня 6. Неиспарившаяся вода из испарителя циркуляционным рассольным насосом 5 многократно прокачиваетсячерез подогреватель 3 и вновь поступает на испарение, при этом часть рассола выдувается за борт через клапан. Преимущество бесповерхностных испарителей заключается в том, что вследствие отсутствия поверхности нагрева в них не образуется накипь, но они требуют установки насосов большей производительности.

Максимальная температура конденсации определена по наивысшему давлению, минимальная температура кипения – по начальному давлению. Температурный перепад между ними кратен температурному перепаду между конденсаторами и испарителями:

Конструкции опреснительных аппаратов

На промысловых судах преимущественно применяются испарители вертикальные судовые (ИВС) поверхностного типа избыточного давления отечественного производства (Выпускаются также испарители марок ИВС-1, ИВС-2, ИВС-5, являющиеся модернизированными конструкциями выпускавшихся ранее опреснителей типа ВИ, производительностью 3 — 10 т/сут. Цифра в марке испарителя означает поверхность нагрева греющей батареи в метрах квадратных.). Конструкция и общий вид испарителя ИВС-3 изображены на рис. 1.

Корпус испарителя 5 выполнен в форме вертикального цилиндра из меди и покрыт тепловой изоляцией 6. Это обеспечивает значительный объем над зеркалом испарения при сравнительно небольших габаритах. В нижней части корпус снабжен фланцем для бронзовой крышки 12, к которой крепятся трубки батарей для отвода и подвода греющего пара. Змеевики 11 нагревательной батареи выполнены из красномедных трубок, изогнутых в виде плоской спирали. Они закреплены неподвижно с помощью опорных крестовин 9 и трубок 10 и прижаты к гнездам в крышке накладками с болтами. Поддержание постоянного уровня рассола в испарителе осуществляется поплавковым регулятором уровня 7 и контролируется по мерной трубке 8. Сепарация пара от влаги осуществляется последовательно в двух сепараторах: горизонтальном жалюзийном 4 и концентрическом кольцевом 2.



Рис. 1. Испаритель избыточного давления ИВС-3 на БМРТ типа "Маяковский".

Отвод влаги от сепаратора производится через дренажную трубку 3. При превышении давления в испарителе пар стравливается через предохранительный клапан 1.

Недостатком испарителя ИВС, как и других опреснителей поверхностного типа, является быстрое образование накипи на поверхности змеевиков, в результате чего снижается производительность и требуется большой расход теплоты на продувание рассола.

На рис.6 показан вертикальный водоподогреватель типа ВП-10, устанавливаемый в опреснительных установках поверхностного типа избыточного давления для предварительного подогрева питательной забортной воды, поступающей в испаритель.



Рис. 6. Водоподогреватель ВП-10 опреснительной установки избыточного давления.

Подогреватель состоит из спирального змеевика 5, который заканчивается штуцером 2, прикрепленным к бронзовой крышке 3. В этом змеевике циркулирует смесь конденсата и несконденсировавшегося первичного пара из испарителя. Змеевик находится во внутреннем корпусе 6, который прикреплен к верхней бронзовой коробке 4. К этой же коробке прикреплена верхняя часть наружного корпуса 7. Нижняя часть корпуса 7 соединена с нижней бронзовой коробкой 8. Бронзовые коробки отлиты за одно целое с патрубками 10 и 11. Змеевик 5 и внутренний корпус 6 выполнены из красной меди.

Вторичный пар поступает из испарителя через верхний патрубок 11, проходит через пространство между внутренним 6 и наружным 7 корпусами подогревателя и выходит через нижний патрубок 10. Забортная вода входит через патрубок 9 и выходит через штуцер 1. Подогреватель рассчитан на подогрев воды до 70 °С.

Для поддержания постоянного уровня рассола в испарителе устанавливают автоматический регулятор питания, изображенный на рис. 7. Он состоит из трех основных узлов: корпуса, рычажно-поплавкового устройства и клапана.



Рис. 7. Автоматический регулятор питания испарителя.

Корпус 1 регулятора уровня представляет собой медный сварной цилиндр. Сверху к корпусу приварен литой бронзовый фланец с лапой для крепления регулятора к испарителю. Снизу к корпусу приварено днище 19. За одно целое с днищем отлит патрубок с фланцем, соединяющий регулятор с водяным пространством испарителя. К днищу корпуса на шпильках прикреплен колпак 18, в котором установлена направляющая втулка для штока 21 поплавка.

Внутри корпуса на штоке 21 укреплен при помощи двух стопоров 22 поплавок 23 регулятора. Поплавок представляет собой цилиндр, изготовленный из меди. Снизу и сверху к нему приварены плоские днища. По оси поплавка приварена трубка, через которую проходит шток 21. Крышка регулятора уровня - литая бронзовая. За одно целое с крышкой отлиты патрубок с фланцем, соединяющийся с паровым пространством испарителя, и дугообразный отросток. Внутри дугообразного отростка 2 находится рычаг 4, который одним концом соединен через ушко 24 со штоком 21, а другим - с валиком 25.

На валик 25 насажен верхний наружный рычаг 5, который одним концом через тяги 6, 10 и муфту 8 соединен с нижнимнаружным рычагом 13, а другим через тягу 7 и поперечину 9 — с пружинами 3, служащими для уравновешивания поплавка. Нижний наружный рычаг 13 насажен на валик 11. Этот валик через рычаг 12 передает движение штоку 15, который вместе с тарелками 16 движется внутри корпуса 17 клапанной коробки.

За одно целое с клапанной коробкой отлиты два патрубка для входа и выхода питательной воды и фланец, на котором устанавливают и прижимают крышкой 14 клапана направляющую втулку.

Количественный контроль за режимами питания и продувания испарителя обычно осуществляется с помощью поплавковых расходомеров, называемых ротаметрами. Конструкция ротаметра изображена на рис. 8. Он состоит из корпуса,внутри которого вставлена конусная втулка 3 с сердечником-поплавком 1. Посредством внутренней вертикальной трубки поплавок соединен с указателем 2, перемещающимся внутри стеклянной трубки вдоль шкалы. При отсутствии расхода воды поплавок и указатель под действием собственной массы находятся в нижнем положении.



Рис. 8. Расходомер (ротаметр) опреснительной установки.

Под действием подводимой жидкости сердечник поднимается, вода проходит вверх через кольцевое сечение между ним и конусной втулкой. При этом массы сердечника, трубки и указателя уравновешиваются за счет перепада давления воды при ее протекании через кольцевое сечение. Чем больше расход воды через ротаметр, тем больше будет площадь кольцевого сечения и, следовательно, тем выше поднимутся поплавок и указатель. Каждому положению сердечника-поплавка будет соответствовать определенный расход воды, который отсчитывается в соответствии с положением указателя по шкале в литрах или кубических метрах в час.

По ротаметру, установленному на дистиллятном трубопроводе, можно определить производительность опреснительной установки.



Рис. 9. Автоматический клапан солености.

Для контроля за качеством дистиллята и спуска засоленного в льяла устанавливают автоматический клапан солености, срабатывающий от соленомера. В автоматическом клапане, показанном на рис. 9, при подаче тока на соленоид 1 сердечник 2 удерживается в верхнем положении. Если при этом рукоятка рычага 4 находится в верхнем положении, то она удерживается в нем защелкой 3 спускного механизма. При повышении солености дистиллята реле соленомера обесточивает соленоид, сердечник опускается и спусковой механизм освобождает рычаг. Под действием пружины 5 рычаг и соединенный с ним штоком клапан 6 опускаются в нижнее положение (см. рис. 7). Дистиллят, проходивший раньше в цистерну, спускается в льяла. Одновременно должна срабатывать световая и звуковая сигнализация.

влажный воздух - смесь сухого воздуха и влажного пара Применятеся в системах сушки, теплотехнгич процессов - водогрейные паровые котлы



Психрометр основан на взаимодействии между собой сухого и влажного термометра. в приборе установлена 2 градусника, одна из трубок градусника обмотана хлопчато бумажной тканью конец которой погружен в резервуар с раствором ткань намокает - а затем влага начинает испряться тем самым охлаждая влажнеый термометр. чем ниже влажность воздуха - тем ниже будут показания термометра. чтобы высчитать процент влажности - найти значение по таблице.

изотерма это линия постоянной темперетуры , а изобара - линия постоянного давления

арамзина эта позволяет расшритть область ненасыщенного влаж пара

диаграмма построенна для 1 кг влажного водздуха при атмосферном давление 745 мм руттного столба угол между осями 135 градусов. за начало отчёта принята точка где температура этальпии и влаго содерж равна 0

все линии деляется фи = 100 процентиов, выше этой линии находится область ненасыщ воздуха, на линии - насыщ воздуха, ниже - насыщ воздуха содерж взвешан капельную влагу. Энтальпия по оси ординат - наклонный линии кДж\кг



  1   2

скачати

© Усі права захищені
написати до нас