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

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).

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.

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.

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».

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.

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.

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

Представлены основные конструкции бесконтактных безмасляных вакуумных насосов и их откачные характеристики. Приведен обзор методов расчета рабочих процессов насосов объемного действия. Создана математическая модель расчета рабочего процесса безмасляного кулачково-зубчатого вакуумного насоса. Описаны экспериментальные исследования этого насоса и получение индикаторных диаграмм и диаграмм температуры. Проведено расчетное и экспериментальное исследование течения газа во входном и выходном трактах насоса. Проанализировано влияние основных геометрических параметров рассматриваемого насоса на его откачные характеристики.

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».

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.

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.

Изложены особенности принципа действия и конструктивного исполнения спиральных компрессоров, представлена методика и последовательность выполнения расчета спирального компрессора. Приведены примеры термодинамического расчета спирального компрессора, расчета основных геометрических параметров спирали, а также расчета сил и моментов, действующих в спиральном компрессоре.

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

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.

Изложена методика расчета и представлен алгоритм расче- та проточной части центробежного стационарного компрессора. Даны примеры расчетов рабочих колес, диффузоров, обратно- направляющего аппарата, выходного устройства. Рассмотрены вопросы оптимизации и выбора проточной части компрессора.

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.

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.

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.

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 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.

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

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.

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.

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».

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.

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

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

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».

В первой части учебного пособия рассмотрены основные уравнения теории лопаточных машин для установившегося течения вязкого газа. Особое внимание уделено их применению в центробежных компрессорах газотурбинных двигателей.

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 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.

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

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.

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.

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.

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).

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

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».

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

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.

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

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.

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

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.

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.

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.