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

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.

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

Представлены наиболее распространенные типовые задания, выполнение которых позволит студентам освоить практическую часть курса «Теория, расчет и конструирование поршневых компрессоров».

Изложены методики расчета и вопросы оптимизации и выбора проточной части центробежного компрессора. Представлен алгоритм расчета. Рассмотрено конструирование рабочих колес, диффузоров, обратно-направляющих аппаратов, концевых лабиринтных уплотнений. Даны примеры расчетов основных элементов ступеней.

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.

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.

Цель учебного пособия дать студентам необходимый материал при изучении курса «Компрессорные станции», оказать помощь в самостоятельном решении вышеназванных вопросов при курсовом и дипломном проектировании КС промышленных предприятий; отдельные главы учебного пособия могут быть полезны при изучении дисциплин федерального компонента «Теория, расчет и конструирование поршневых компрессоров», «Теория, расчет и конструирование роторных компрессоров», «Теория, расчет и конструирование компрессорных машин динамического действия».

В пособии дается описание лабораторных работ практикума по физическим основам вакуумной техники, при выполнении которого студенты знакомятся с кинетикой различных молекулярных процессов в вакууме, с основными принципами получения и измерения малых давлений, а также основными принципами вакуумной тонкопленочной технологии.

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.

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 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.

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.

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 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.

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 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 сведения по физике разреженных газов, физическим процессам переноса в вакууме, теоретическим основам процесса откачки из вакуумной системы. Рассмотрен принцип действия вакуумных насосов и ловушек. Приведены требования, предъявляемые к рабочим жидкостям для вакуумных насосов различного типа. Представлены примеры использования вакуумной техники в различных областях промышленности.

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.

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.

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.

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 вопросы математического моделирования стохастических и детерминированных процессов на основании эмпирических данных, а также формирования аналитических математических моделей. Приведены примеры построения математических моделей и задачи для самостоятельного решения.

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.

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.