Техническое применение пневмоэнергетики. Компрессоры. Вакуумные насосы. Вакуумная техника. Ветродвигатели. (Ветроэлектростанции - см. 621.311)

Целью данной работы является рассмотрение ключевых теорий оптимального ротора с идеальным распределением нагрузки вдоль лопастей для выявления и объяснения, а во многих случаях и устранения некоторых их ошибочных представлений и положений. Дана историческая ретроспектива развития задачи. Изучены проблемы, возникающие в теории нагруженного диска — простейшей модели ротора. Найдены новые аналитические решения для идеального ротора с конечным числом лопастей. Использованный в них подход для определения оптимального распределения нагрузки оказался вполне пригодным для исследования и сопоставления различных моделей ротора.

Рассмотрены свойства разреженных газов; режимы и закономерности их течения; массо – и теплоперенос и электрические явления в условиях вакуума; способы и средства его получения; понятийный аппарат вакуумной техники; алгоритм проектирования высоко- и сверхвысоковакуумных систем. Приведен краткий обзор областей практического использования вакуума как уникальной технологической среды. Представлена ретроспектива развития физики и техники вакуума.

Представлены материалы для практического изучения важнейших элементов вакуумного оборудования — средств откачки, измерения давления, а также процедуры измерения быстроты откачки технологического объема.

В пособии содержатся тексты, взятые из оригинальной научно-технической литературы на английском языке, словари, включающие активную лексику (прежде всего терминологию), лексико-грамматические упражнения, способствующие развитию навыков чтения и перевода научно-технической литературы, а также умения вести беседы на профессиональные темы.

Изложены теория и методика выполнения лабораторных работ по дисциплинам Б1.В.ОД.3 «Компрессорные установки и газоперекачивающие агрегаты», Б1.В.ОД.4 «Основы проектирования компрессорных установок и газоперекачивающих агрегатов». Содержит девять лабораторных работ по описанию конструкции центробежного компрессора (ЦК), монтажу, подготовке к работе и эксплуатации ЦК, экспериментальному определению характеристик ЦК и сети, экспериментальному определению мощности ЦК, способам регулирования характеристик ЦК и сети, определению вибрационных и шумовых характеристик ЦК и его переходных режимов, расчету осевой газодинамической силы.

Рассмотрены вопросы подготовки сжатого газа перед подачей потребителю и подбора ресиверов на компрессорных станциях общего назначения.

Пособие содержит общие сведения о назначении, составе, принципе действия и классификации пневматических и пневмогидравлических систем различных технических устройств. Приведены общие сведения об источниках сжатого газа пневматических и пневмогидравлических систем.

В монографии представлен обзор конструкций, методик расчёта и экспериментальных исследований работы «сухих» газодинамических уплотнений (СГУ). Рассмотрена термоупругогазодинамическая модель функционирования СГУ, описанная системой дифференциальных уравнений. Приводятся результаты теоретических исследований по влиянию геометрических размеров газодинамических колец и режимных параметров работы центробежного компрессора на форму уплотнительного зазора и характеристики СГУ. Представлены рекомендации по проектированию СГУ.

В пособии рассматриваются основные положения и теоретические вопросы по системам воздухоснабжения, газоснабжения, мазутоснабжения, производственного водоснабжения промышленных предприятий. Даны принципы выбора основного и вспомогательного оборудования. Приведены пути и способы экономии энергетических ресурсов при производстве и распределении сжатого воздуха. Изложены вопросы по обеспечению промышленных предприятий продуктами разделения воздуха.

Рассмотрены основные теоретические положения по газовой динамике сплошных и разреженных сред, а также расчетные и конструктивные решения по вакуумным насосам и компрессорам. Содержит девять лабораторных работ: по измерению параметров воздушного потока, исследованию параметров потока газа и потерь в плоском диффузоре, измерению на типовой вакуумной установке, измерению длины свободного пробега атомов паров металла при пониженных давлениях, а также по исследованию работы и снятию основных характеристик водоструйных, водокольцевых, пластинчато-роторных и мембранных компрессоров и вакуумных насосов.

Рассмотрены основные понятия и определения, номенклатура показателей качества, причины снижения качества и надежности, а также пути обеспечения высоких показателей качества изделий криогенной техники.

Рассмотрены физико-технические характеристики, конструкторские решения, технологические и эксплуатационные особенности вакуумных насосов и агрегатов, используемых в промышленности и научном приборостроении. Описаны особенности их эксплуатации и методики испытаний.

Рассмотрены явления газодинамической нестационарности центробежных компрессоров с электромагнитным подвесом ротора, проблемы проведения газодинамических испытаний этих компрессоров в условиях эксплуатации, экспериментальное определение линии границы газодинамической неустойчивости и области рабочих точек на характеристике компрессора, гарантирующих его безопасную работу. Представлены особенности проведения помпажного тестирования центробежных компрессоров с электромагнитным подвесом ротора в условиях эксплуатации.

В сборнике представлены материалы Шестой Российской студенческой научно-технической конференции «Вакуумная техника и технология».

Предлагаемый вниманию читателя конспект лекций является кратким изложением теоретического курса по дисциплине «Теория, расчёт и проектирование поршневых компрессоров», читаемого в Омском государственном техническом университете для студентов специальности 150801 «Вакуумная и компрессорная техника физических установок». Представленные материалы соответствуют государственному образовательному стандарту по данной специальности и основываются на опыте преподавания данного курса в МГТУ им. Н.Э. Баумана, СПбГТУ им. М.И. Калинина и ОмГТУ.

Рассмотрены основные свойства масел и требования, предъявляемые к маслам, вопросы смазки компрессоров, воздушных компрессорных станций и проектирования системы водоснабжения компрессорных станций.

Написано в соответствии с действующей программой дисциплины СД.03.02 «Монтаж, испытания и эксплуатация вакуумного оборудования» специализации 150801-02 «Вакуумные машины и установки». Рассмотрены основные положения системы испытаний продукции вакуумного машиностроения. Представлены основные методы испытаний вакуумного оборудования.

Дано общее представление о компрессорном оборудовании и особенностях его применения на передвижных мобильных установках.

Рассмотрены принципы работы и устройство ветроустановок различного типа, а также особенности их регулирования (управления).

Целью работы является получение уравнений для вычисления коэффициента теплоотдачи в шестеренчатых компрессорах (ШК), предназначенных для учета теплообмена между газом и стенками в математической модели рабочих процессов, проведение анализа полученных результатов путем сравнения с аналогичными данными для поршневых компрессоров, а так же путем расчета на математической модели ШК.

Представлен краткий конспект лекций по дисциплине «Теория, расчёт и конструирование поршневых компрессоров». Предназначен для самостоятельного изучения предмета студентам специальности 15.03.02 «Технологические машины и оборудование» дистанционной, заочной и дневной форм обучения.

В учебном пособии рассмотрены основы теории компрессорных машин динамического действия, особенности конструкций и методики проектирования элементов проточной части данных машин, а также вопросы их эксплуатации.

Рассмотрены принцип действия, конструктивные разновидности и характеристики безмасляных спиральных вакуумных насосов, а также влияние геометрических параметров спирали и концевого участка на характеристики насосов. Проанализированы технические решения, используемые в НВСп, и выделены их достоинства и недостатки.

Рассмотрены основы диагностического обследования газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций, основы планирования и проведения работ по диагностике.

Рассмотрены принцип действия, конструктивные разновидности и характеристики безмасляных кулачково-зубчатых вакуумных насосов (КЗВН). Проанализированы технические решения, используемые в КЗВН.

Изложены основы молекулярно-кинетической теории газов, теории сорбции, необходимые для понимания процессов, происходящих в вакуумных насосах различного принципа действия и в вакуумных системах в целом. Приведены понятия и законы, используемые при расчете высоковакуумных систем, а также методики определения проводимости их основных элементов при молекулярном, вязкостном и переходном режимах течения газа. Рассмотрены принципы действия основных типов вакуумных насосов.

Содержит задания для самостоятельной работы по дисциплине «Монтаж и эксплуатация вакуумного оборудования», методические указания к лабораторным работам, вопросы для самостоятельной подготовки, нормативно-техническую документацию по монтажу и эксплуатации вакуумного оборудования.

Рассмотрены различные методические подходы к CFD-моделированию рабочих процессов в различных технологических машинах и оборудовании, в которых применяются сжатый воздух или разреженный газ. Содержится информация, необходимая для самостоятельной проработки студентами дисциплины «Основы научных исследований в вакуумной, компрессорной технике и пневмомеханике».

Рассмотрены принцип действия, конструктивные разновидности и классификация безмасляных спиральных вакуумных насосов. Проанализированы технические решения, используемые в НВСп, выделены их достоинства и недостатки. Дано описание методики экспериментальных исследований и представлены выводы по ним. Выполнена валидация разработанной математической модели, на основе которой проведена оптимизация конструкции безмасляного спирального вакуумного насоса.

Рассмотрены вопросы, касающиеся технологии производства ремонтных работ по восстановлению работоспособности насосного и компрессорного оборудования, колонной и реакционной аппаратуры, приведены виды систем диагностики, используемых для контроля исправного состояния оборудования.

Приведены классификация смазочных материалов (масел и смазок), описание основных их эксплуатационных свойств. Представлены браковочные параметры масел, а также описание сортов и марок масел, их свойств и условий эксплуатации применительно к определенному типу компрессоров (центробежные, поршневые, винтовые) с учетом состава и параметров сжимаемого газа.

Рассмотрены основные понятия физического эксперимента, планирование и обработка результатов экспериментальных исследований, а также методы и средства измерения давления, температуры и расхода.

Даны основные определения и классификация компрессорных станций. Рассмотрены компрессорные станции общего назначения, воздухопроводы компрессорных станций (конструирование и расчет). Приведены методы расчета нагрузки и производительности, рекомендации по выбору компрессоров, компоновки компрессорных станций и машинного зала и расчету системы вентиляции машинного зала.

Содержит основные теоретические положения вакуумных технологических процессов. Рассмотрены классификация и конструктивные особенности вакуумных установок в рамках лабораторного практикума, состоящего из одиннадцати лабораторных работ.

В пособии даны описание устройства, правила эксплуатации, порядок разборки и сборки типовых центробежных насосов, наиболее распространенных в нефтяной промышленности при осуществлении различных технологических процессов, связанных с перекачкой воды и нефти. Дается подробное описание характерных конструктивных особенностей отдельных узлов и деталей, присущих отдельным типовым конструкциям центробежных насосов. Приведены контрольные вопросы для самостоятельной проверки знаний по устройству и эксплуатации центробежных насосов.

Рассмотрены теоретические основы автоматизации работы ГПА, системы автоматического управления газотурбинными двигателями и нагнетателями газа, системы маслоснабжения двигателей и нагнетателей, системы очистки воздуха на входе в двигатель и газа на входе в нагнетатель, системы противопожарной сигнализации и пожаротушения.

Приведены методики расчета двухступенчатого центробежного компрессора, работающего в составе холодильного цикла с двойным дросселированием, а также расчета и проектирования лепестковых газовых опор. Дано описание высокооборотного электродвигателя, которым комплектуется компрессор. Методические указания могут быть использованы при работе над курсовыми и дипломными проектами.

Приведены основные методы расчета распределения плотности молекулярных потоков по поверхностям вакуумных установок. Исследованы основные методы моделирования вакуумных условий с заданной плотностью молекулярных потоков. На примерах рассмотрен расчет распределения плотности молекулярных потоков по поверхностям вакуумных установок стандартных геометрических форм методами угловых коэффициентов и методом Монте-Карло (метод пробной частицы).

Рассмотрены способы рекуперации тепловых потерь мобильной компрессорной установки. Представлены возможные структурные схемы мобильных компрессорных установок с системой рекуперации тепловых потерь. Для каждого из рассмотренных вариантов выполнен термодинамический анализ энергетической эффективности; установлена её зависимость от основных режимных факторов, влияющих на работу установки. Приведены примеры решения задач и даны задачи для самостоятельного расчёта различных систем рекуперации тепловых потерь мобильной компрессорной установки.

Изложены основные сведения по основным методам сушки влажных материалов, расчету оптимальных режимов работы сушильных аппаратов в условиях вакуума. Представлены лабораторные работы по спецкурсу «Вакуумные технологии».

Практикум содержит методические рекомендации к выполнению лабораторных работ по дисциплинам «Компрессорные и расширительные машины динамического действия», «Компрессорно-расширительные машины технологических установок», «Теория, расчёт и конструирование компрессорных машин динамического действия», «Проектирование и эксплуатация компрессорных станций». Цикл лабораторных работ подготовлен по трём темам: «Изучение конструкций и элементов турбомашин», «Экспериментальное получение газодинамических характеристик турбокомпрессоров»; «Вибродиагностика и балансировка роторов турбомашин».

Рассмотрены основные требования к вакуумным системам современных источников синхротронного излучения (СИ), особенности их проектирования и расчета. Основной акцент сделан на определяющую роль поверхности в сверхвысоковакуумных установках. Рассмотрены современные подходы к использованию компактных комбинированных насосов, распределенных насосов на основе геттерных материалов и покрытий в реализации эффективной откачки остаточных газов в протяженных вакуумных системах.

Изложены основные закономерности построения вакуумных систем. Рассмотрены основные схемы низковакуумных, высоковакуумных и сверхвысоковакуумных систем. Дано обоснование выбора средств откачки для конкретных условий. Приведены примеры расчета вакуумных систем. Рассмотрены понятия и законы, используемые при расчете высоковакуумных систем, а также дано теоретическое определение проводимости основных их элементов (диафрагмы, вакуумпроводы различного сечения) при молекулярном, вязкостном и переходном режимах течения газа.

В учебном пособии представлены основные положения теоретических основ теплотехники: техническая термодинамика, термодинамические циклы, основы трансформации теплоты.

Рассмотрены устройство, принцип действия, конструктивные разновидности, достоинства и недостатки бесконтактных безмасляных вакуумных насосов – двухроторных, спиральных, кулачково-зубчатых и винтовых. Представлен порядок расчета зависимости быстроты действия от давления и порядок проведения экспериментального исследования характеристик насосов.

Рассмотрены технологические процессы изготовления и сборки основных деталей и сборочных единиц поршневых, центробежных и винтовых компрессоров, применяемых в конструкциях отечественных компрессорных и холодильных машин и установок. Особое внимание уделено обоснованию выбора применяемых материалов, методов получения заготовок и оптимальных для каждого конкретного случая методов термической обработки. Приведены технологические планы общей сборки поршневых, центробежных и винтовых компрессоров.

Рассмотрены компоненты гидропривода, гидрофицированное прокатное оборудование, устройство типового пневмопривода, пневматические и гидропневматические механизмы. Пособие предназначено для самостоятельной проработки студентами дисциплины «Гидро- и пневмопривод металлургических машин».

Во 2-м издании учебного пособия рассмотрены вопросы термогазодинамического расчета, конструирования и прочностного анализа элементов проточной части центробежных компрессоров; описано термогазодинамическое проектирование проточной части с применением методики расчета через безразмерные параметры; приведены примеры выполнения термогазодинамических и прочностных расчетов.