Цикл Отто -- термодинамический цикл, описывающий рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания с воспламенением сжатой смеси от постороннего источника энергии, цикл бензинового двигателя. Назван в честь немецкого инженера Николауса Отто.

Идеальный цикл Отто состоит из четырёх процессов:



p-V диаграмма цикла Отто

· 1--2 адиабатное сжатие рабочего тела;

· 2--3 изохорный подвод теплоты к рабочему телу;

· 3--4 адиабатное расширение рабочего тела;

· 4--1 изохорное охлаждение рабочего тела.

КПД цикла Отто

,

 -- степень сжатия,

 -- показатель адиабаты.

Идеальный цикл лишь приблизительно описывает процессы, происходящие в реальном двигателе, но для технических расчётов в большинстве случаев точность такого приближения удовлетворительна.

Двухступенчатая холодильная машина

Двухступенчатые холодильные машины позволяют получать температуры от - 50 до - 80 С.

Двухступенчатая холодильная машина с неполным внутренним охлаждением используется преимущественно при невысоких холодопроизводительностях, когда повышенный расход энергии в определенной мере компенсируется большей простотой цикла.

Двухступенчатая холодильная машина ХТМФ-235-2000 ( лист 57) с двухступенчатым турбокомпрессором ТКФ-235, работающим на фреоне-12, отличается от описанной выше наличием устройств для промежуточного отсоса пара.

Абсорбционно-резорбционная водоаммиачная двухступенчатая холодильная машина ( лист 208) дает холод на двух температурных уровнях - в испарителе 6, где кипит жидкий аммиак, и в дегазаторе 12, где кипит крепкий водоаммиачный раствор. В этих аппаратах давление устанавливается в соответствии с заданными температурами охлаждения.

Характеристики двухступенчатого холодильного агрегата. 1 - компрессора ступени в. д., г - ступени н. д., у0а / Соз при i const, 3 - ступени з. д., QK2 / 0 г при t i const, 4 - холодильного агрегата. Двухступенчатую холодильную машину можно условно рассматривать как каскадную, состоящую из двух одноступенчатых каскадов, прячем промежуточный сосуд условно является конденсатором-испарителем.

Цикл двухступенчатой холодильной машины показан на фиг.

Принципиальные схемы одноступенчатых холодильных машин. а - аммиачной. б - фреоновой с теплообменником пар - жидкость. Особенностью двухступенчатых холодильных машин ( за исключением схемы а на рис. 2) является разное количество агента, сжимаемого в отдельных ступенях компрессора.

Цикл двухступенчатой холодильной машины показан на фиг.

В двухступенчатой холодильной машине можно получить одну или две температуры кипения, что позволяет снабжать потребителей холодом двух параметров. Цикл холодильной машины с двухступенчатым сжатием характеризуется последовательным сжатием паров в цилиндре низкого давления ( ЦНД) и цилиндре высокого давления ( ЦВД) с-промежуточным охлаждением паров водой или кипящим хладагентом, а также возможностью ступенчатого дросселирования жидкого холодильного агента с промежуточным отводом пара. Практическим пределом применения двухступенчатых машин принята температура кипения - 80 С, при более низких температурах применяют трехступенчатое сжатие.

В двухступенчатой холодильной машине можно получить одну или две температуры испарения, что позволяет снабжать потребителей холодом двух параметров.

Г-8. Двухступенчатая компрессионная холодильная машина. В двухступенчатой холодильной машине степени сжатия в цилиндрах низкого и высокого давления значительно ниже, чем в одноступенчатой, поэтому объемный коэффициент полезного действия компрессора соответственно выше.

В двухступенчатой холодильной машине степени сжатия в цилиндрах низкого и высокого давления значительно ниже, чем в одноступенчатой.

В двухступенчатой холодильной машине степени сжатия в цилиндрах низкого и высокого давления значительно ниже, чем в одноступенчатой, поэтому объемный коэффициент полезного действия компрессора соответственно выше.

В крупных одноступенчатых и двухступенчатых холодильных машинах применяются в основном турбокомпрессоры. Холодильные машины такого типа обычно комплектуют кожухотрубными испарителями непосредственного кипения, предназначенными для охлаждения жидких хладоносителей.

Указанные преимущества двухступенчатой холодильной машины достигаются применением охлаждения пара между ступенями сжатия и промежуточным отбором пара при ступенчатом дросселировании.

Для компрессоров двухступенчатых холодильных машин расход электроэнергии, потребляемой компрессорами, определяется раздельно-для I и II ступени.

Наиболее простой является двухступенчатая холодильная машина с водяным промежуточным охлаждением и одноступенчатым дросселированием. Цифры на схеме соответствуют точкам на диаграмме.

Уже указывалось, что двухступенчатые холодильные машины могут комплектоваться из двух одноступенчатых компрессоров. При этом один используют в качестве компрессора низкого давления, а другой - высокого. Такие агрегаты носят название АДС - аммиачные ( табл. 43) и ФДС - фреоновые.

Промежуточные сосуды применяют в двухступенчатых холодильных машинах для охлаждения перегретых паров хладагента, нагнетаемых компрессором низкого давления. Одновременно в аппарате переохлаждается жидкость перед регулирующим вентилем и отделяется масло, уносимое парами из компрессора низкого давления.

На рис. 155 изображена схема двухступенчатой холодильной машины с одноступенчатым компрессором /, работающим на t0 - 12 С, и двухступенчатым ЦНД и ЦВД, работающим на 0 - 30 С. С, пар отсасывается ЦНД двухступенчатого компрессора, сжимается от р0 до промежуточного давления рщ и через обратный клапан 2 и маслоотделитель 3 нагнетается в промежуточный сосуд 5 для охлаждения. Остальная жидкость проходит через змеевик ПС, переохлаждается в нем жидкостью, окружающей змеевик, и поступает в коллектор регулирующей станции 8, откуда распределяется по испарительным системам.

На рис. 2 изображены варианты схем двухступенчатых холодильных машин. Вспомогательные аппараты не показаны.

Компрессор типа АДК-65 / 40 представляет собой двухступенчатую холодильную машину. Образовавшиеся в испарителе пары аммиака поступают в цилиндр I ступени и после сжатия охлаждаются в промежуточном сосуде кипящим аммиаком. Цилиндр II ступени засасывает охлажденные пары от компрессора низкой ступени, пары, образовавшиеся при кипении жидкого аммиака и пары, полученные в результате дросселировании в регулирующем вентиле.

Для чего служит промежуточный сосуд в двухступенчатой холодильной машине.

Предположим, что имеется одно - или двухступенчатая холодильная машина, работающая без эжектора, причем характеристика этой машины известна.

К кипения холодильного агента в испарителе применяют двухступенчатые холодильные машины с неполным или полным промежуточным охлаждением.

Цикл двухступенчатой компрессионной холодильной машины. На рис. 16 - 5 показана схема двухступенчатой холодильной машины.

На рис. 15 - 7 показана схема двухступенчатой холодильной машины. Пары хладоагента сжимаются в цилиндре низкого давления ( ЦНД) до промежуточного давления рпр. В этом сосуде, барботируя через слой жидкого хладоагента, пары охлаждаются до температуры, соответствующей насыщению при давлении Рпр. Охлаждение паров достигается за счет испарения некоторого количества жидкого хладоагента в промежуточном сосуде.

Принципиальная схема автоматизации двухступенчатой холодильной. На рис. 144 представлена принципиальная схема автоматизации двухступенчатой холодильной машины на фреоне-22, предназначенной для получения охлажденной жидкости.

Коэффициент подачи и индикаторный к. п. д. т инд холодильных компрессоров. На рис. 15 - 7 показана схема двухступенчатой холодильной машины. Пары хладоагента сжимаются в цилиндре низкого давления ( ЦНД) до промежуточного давления рпр. В этом сосуде, барботируя через слой жидкого хладоагента, пары охлаждаются до температуры, соответствующей насыщению при давле нии Рпр. Охлаждение паров достигается за счет испарения некоторого количества жидкого хладоагента в промежуточном сосуде.

Переохладители, для охлаждения кипящим хладагентом используют в двухступенчатых холодильных машинах и выпускают двух типов: двухтрубные и кожухозмеевиковые. В межтрубном пространстве протекает кипящий хладагент, в трубах переохлаждается жидкий.

Каскадные циклы осуществляются последовательным включением одно - или двухступенчатых холодильных машин; при этом конденсатор нижней ветви каскада охлаждается испарителем верхней ветви ( фиг.

Схема компрессионной холодильной машины. 1 - конденсатор. 2 - компрессор. 3 - испаритель. 4 - дроссель ( регулирующий вентиль. На рис. 172 приведена схема, иллюстрирующая работу двухступенчатой холодильной машины. Образовавшиеся в испарителе низкого давления пары засасываются компрессором низкой ступени и проходят охладитель, где охлаждаются при этом давлении водой, а затем фреоном в промежуточном сосуде до более низкой температуры.

Значение коэффициента теплопередачи ft в аммиачных переохладителях в зависимости от количества аммиака Ga и воды G, отнесенных к одной секции.| Переохладитель с непосредственным испарением типа труба в трубе ( ЦКВХМ. Переохладители с непосредственным охлаждением кипящим агентом применяют в двухступенчатых холодильных машинах для переохлаждения жидкости перед регулирующим вентилем.

Принципиальная схема аммиачной двухступенчатой холодильной машины с элементами автоматизации. На рис. 100 показана расстановка средств автоматизации в схеме аммиачной двухступенчатой холодильной машины.

Полное промежуточное охлаждение пара после ступени низкого давления в двухступенчатой холодильной машине достигается в промежуточном сосуде в результате кипения в нем жидкости при промежуточном давлении. Вследствие кипения той же жидкости переохлаждается проходящий по змеевику хладагент перед регулирующим вентилем. Промежуточные сосуды со змеевиком ( теплообменником) применяют в схемах двухступенчатого сжатия с полным промежуточным охлаждением и одноступенчатым дросселированием. Уровень жидкости в сосуде поддерживается регулятором уровня. На сосуде устанавливают также приборы автоматической защиты компрессора от гидравлического удара.

Масла группы III предназначены для использования в одно - и двухступенчатых холодильных машинах; при температурах кипения ниже - 55 С применяют в основном углеводородные и синтетические масла.

Часть аппаратов применяется как в одноступенчатых, так и в двухступенчатых холодильных машинах: отделители жидкости, маслоотделители, маслосборники, ресиверы, переохладители, воздухоотделители, грязеуловители, фильтры, обратные клапаны. Другие вспомогательные аппараты, например промежуточные сосуды, используются исключительно в двухступенчатых и многоступенчатых холодильных установках.

Принципиальная двухступенчатая схема сжижения хлора комбинированным методом при давлении 3 0 - 105 - 3 5 - 105 Па. В современных условиях, применяя при сжижении хлора двух-стадийную конденсацию и двухступенчатые холодильные машины, удается достигнуть 98 - 99 8 % степени сжижения. Глубина сжижения в значительной мере зависит от количества газовых примесей в хлоре и, в частности, от количества водорода.

Испаритель кожухотрубный для метанольной воды ( лист 234) использован в двухступенчатой холодильной машине фирмы Лурги. Поэтому теплообменник выполнен с большим числом ходов по метанольной воде, что потребовало особого расположения перегородок в крышках испарителя. Для устранения уноса жидкого аммиака с паром вследствие высокой интенсивности кипения установлено два сухопарника значительного объема. Учитывая высокое давление метанольной воды - около 2 2 МПа, в крышках предусмотрены фланцы со стыковой сваркой.

Как было указано выше, в процессах изотермического хранения сжиженных газов наиболее общеупотребительными можно считать двухступенчатые холодильные машины. К такому случаю и приурочены приводимые ниже методические рекомендации.

Др рк - / V в верхней ступени применяется один из вариантов одно - или двухступенчатой холодильной машины.

В связи с тем что на i, Igp-диа грамме значение / отнесено к единице массы хладагента ( I кг), а в двухступенчатой холодильной машине массовый поток GI больше массового потока GI, это должно быть учтено при расчете характеристик цикла с помощью диаграммы.

Принципиальная двухступенчатая схема сжижения хлора комбинированным методом. В этом случае хлор компри-мируют до давления 0 17 - 0 2 МПа и охлаждают на первой ступени до - 35 - 40 С, на второй ступени до - 70 - 80 С с помощью хладонов в двухступенчатых холодильных машинах.

Принципиальная схема двухступенчатой холодильной машины с полным промежуточным охлаждением. Согласно ГОСТу 6492 - 53 при степени сжатия более 8 применяют двухступенчатое сжатие и двухступенчатое дросселирование холодильного агента в машине. Двухступенчатой холодильной машиной можно создать одну или две разных температуры кипения холодильного агента; последнее дает возможность охлаждать два помещения, поддерживая в них разные температуры.

Сложность коммуникаций для распределения масла способствовала развитию и применению комплексных агрегатов ( компрессор - конденсатор-испаритель), в которых каждый испаритель обслуживается отдельным компрессором. В двухступенчатых холодильных машинах с компаунд-компрессорами возврат масла осложняется тем, что в картерах компрессоров обычно поддерживаются разные давления. Одна из применяемых в этом случае схем циркуляции масла приведена на фиг. В масляный ресивер высокого давления сливается масло из обоих маслоотделителей в количестве большем, чем выбрасывает компрессор высокого давления. Масло из испарителя отводится обычным образом и поступает в масляный ресивер низкого давления.

Этановый контур - обычный одноступенчатый с газо-жидкостным 4 и газогазовым 10 теплообменниками. Аммиачный контур представляет собой обычную двухступенчатую холодильную машину, работающую с полным промежуточным охлаждением.

Тема 2.3 Основные элементы пневматических систем

Особенности пневматического привода, достоинства и недостатки

Область и масштабы применения пневматического привода обусловлены его достоинствами и недостатками, вытекающими из особенностей свойств воздуха. В отличие от жидкостей, применяемых в гидроприводах, воздух, как и все газы, обладает высокой сжимаемостью и малой плотностью в исходном атмосферном состоянии (около 1,25 кг/м 3), значительно меньшей вязкостью и большей текучестью, причем его вязкость существенно возрастает при повышении температуры и давления. Отсутствие смазочных свойств воздуха и наличие некоторого количества водяного пара, который при интенсивных термодинамических процессах в изменяющихся объемах рабочих камер пневмомашин может конденсироваться на их рабочих поверхностях, препятствует использованию воздуха без придания ему дополнительных смазочных свойств и влагопонижения. В связи с этим в пневмоприводах имеется потребность кондиционирования воздуха, т.е. придания ему свойств, обеспечивающих работоспособность и продляющих срок службы элементов привода.

С учетом вышеописанных отличительных особенностей воздуха рассмотрим достоинства пневмопривода в сравнении с его конкурентами - гидро- и электроприводом.

1. Простота конструкции и технического обслуживания. Изготовление деталей пневмомашин и пневмоаппаратов не требует такой высокой точности изготовления и герметизации соединений, как в гидроприводе, т.к. возможные утечки воздуха не столь существенно снижают эффективность работы и КПД системы. Внешние утечки воздуха экологически безвредны и относительно легко устраняются. Затраты на монтаж и обслуживание пневмопривода несколько меньше из-за отсутствия возвратных пневмолиний и применения в ряде случаев более гибких и дешевых пластмассовых или резиновых (резинотканевых) труб. В этом отношении пневмопривод не уступает электроприводу. Кроме того, пневмопривод не требует специальных материалов для изготовления деталей, таких как медь, алюминий и т.п., хотя в ряде случаев они используются исключительно для снижения веса или трения в подвижных элементах.

2. Пожаро- и взрывобезопасность. Благодаря этому достоинству пневмопривод не имеет конкурентов для механизации работ в условиях, опасных по воспламенению и взрыву газа и пыли, например в шахтах с обильным выделением метана, в некоторых химических производствах, на мукомольных предприятиях, т.е. там, где недопустимо искрообразование. Применение гидропривода в этих условиях возможно только при наличии централизованного источника питания с передачей гидроэнергии на относительно большое расстояние, что в большинстве случаев экономически нецелесообразно.

3. Надежность работы в широком диапазоне температур, в условиях пыльной и влажной окружающей среды. В таких условиях гидро- и электропривод требуют значительно больших затрат на эксплуатацию, т.к. при температурных перепадах нарушается герметичность гидросистем из-за изменения зазоров и изолирующих свойств электротехнических материалов, что в совокупности с пыльной, влажной и нередко агрессивной окружающей средой приводит к частым отказам. По этой причине пневмопривод является единственным надежным источником энергии для механизации работ в литейном и сварочном производстве, в кузнечно-прессовых цехах, в некоторых производствах по добыче и переработке сырья и др. Благодаря высокой надежности пневмопривод часто используется в тормозных системах мобильных и стационарных машин.

4. Значительно больший срок службы, чем гидро- и электропривода. Срок службы оценивают двумя показателями надежности: гамма-процентной наработкой на отказ и гамма-процентным ресурсом. Для пневматических устройств циклического действия ресурс составляет от 5 до 20 млн. циклов в зависимости от назначения и конструкции, а для устройств нециклического действия около 10-20 тыс. часов. Это в 2 - 4 раза больше, чем у гидропривода, и в 10-20 раз больше, чем у электропривода.

5. Высокое быстродействие. Здесь имеется в виду не скорость передачи сигнала (управляющего воздействия), а реализуемые скорости рабочих движений, обеспечиваемых высокими скоростями движения воздуха. Поступательное движение штока пневмоцилиндра возможно до 15 м/с и более, а частота вращения выходного вала некоторых пневмомоторов (пневмотурбин) до 100 000 об/мин. Это достоинство в полной мере реализуется в приводах циклического действия, особенно для высокопроизводительного оборудования, например в манипуляторах, прессах, машинах точечной сварки, в тормозных и фиксирующих устройствах, причем увеличение количества одновременно срабатывающих пневмоцилиндров (например в многоместных приспособлениях для зажима деталей) практически не снижает время срабатывания. Большая скорость вращательного движения используется в приводах сепараторов, центрифуг, шлифовальных машин, бормашин и др. Реализация больших скоростей в гидроприводе и электроприводе ограничивается их большей инерционностью (масса жидкости и инерция роторов) и отсутствием демпфирующего эффекта, которым обладает воздух.

6. Возможность передачи пневмоэнергии на относительно большие расстояния по магистральным трубопроводам и снабжение сжатым воздухом многих потребителей. В этом отношении пневмопривод уступает электроприводу, но значительно превосходит гидропривод, благодаря меньшим потерям напора в протяженных магистральных линиях. Электрическая энергия может передаваться по линиям электропередач на многие сотни и тысячи километров без ощутимых потерь, а расстояние передачи пневмоэнергии экономически целесообразно до нескольких десятков километров, что реализуется в пневмосистемах крупных горных и промышленных предприятий с централизованным питанием от компрессорной станции.

Известен опыт создания городской компрессорной станции в 1888 г. одним из промышленников в Париже. Она снабжала заводы и фабрики по магистралям протяженностью 48 км при давлении 0,6 МПа и имела мощность до 18500 кВт. С появлением надежных электропередач ее эксплуатация стала невыгодной.

Максимальная протяженность гидросистем составляет около 250-300 м в механизированных комплексах шахт для добычи угля, причем в них используется обычно менее вязкая водно-масляная эмульсия.

7. Отсутствие необходимости в защитных устройствах от перегрузки давлением у потребителей. Требуемый предел давления воздуха устанавливается общим предохранительным клапаном, находящимся на источниках пневмоэнергии. Пневмодвигатели могут быть полностью заторможены без опасности повреждения и находиться в этом состоянии длительное время.

8. Безопасность для обслуживающего персонала при соблюдении общих правил, исключающих механический травматизм. В гидро- и электроприводах возможно поражение электрическим током или жидкостью при нарушении изоляции или разгерметизации трубопроводов.

9. Улучшение проветривания рабочего пространства за счет отработанного воздуха. Это свойство особенно полезно в горных выработках и помещениях химических и металлообрабатывающих производств.

10. Нечувствительность к радиационному и электромагнитному излучению. В таких условиях электрогидравлические системы практически непригодны. Это достоинство широко используется в системах управления космической, военной техникой, в атомных реакторах и т.п.

Несмотря на вышеописанные достоинства, применяемость пневмопривода ограничивается в основном экономическими соображениями из-за больших потерь энергии в компрессорах и пневмодвигателях, а также других недостатков, описанных ниже.

1. Высокая стоимость пневмоэнергии. Если гидро- и электропривод имеют КПД, соответственно, около 70 % и 90 %, то КПД пневмопривода обычно 5-15 % и очень редко до 30 %. Во многих случаях КПД может быть 1 % и менее. По этой причине пневмопривод не применяется в машинах с длительным режимом работы и большой мощности, кроме условий, исключающих применение электроэнергии (например, горнодобывающие машины в шахтах, опасных по газу).

2. Относительно большой вес и габариты пневмомашин из-за низкого рабочего давления. Если удельный вес гидромашин, приходящийся на единицу мощности, в 5-10 раз меньше веса электромашин, то пневмомашины имеют примерно такой же вес и габариты, как последние.

3. Трудность обеспечения стабильной скорости движения выходного звена при переменной внешней нагрузке и его фиксации в промежуточном положении. Вместе с тем мягкие механические характеристики пневмопривода в некоторых случаях являются и его достоинством.

4. Высокий уровень шума, достигающий 95-130 дБ при отсутствии средств для его снижения. Наиболее шумными являются поршневые компрессоры и пневмодвигатели, особенно пневмомолоты и другие механизмы ударно- циклического действия. Наиболее шумные гидроприводы (к ним относятся приводы с шестеренными машинами) создают шум на уровне 85-104 дБ, а обычно уровень шума значительно ниже, примерно как у электромашин, что позволяет работать без специальных средств шумопонижения.

5. Малая скорость передачи сигнала (управляющего импульса), что приводит к запаздыванию выполнения операций. Скорость прохождения сигнала равна скорости звука и, в зависимости от давления воздуха, составляет примерно от 150 до 360 м/с. В гидроприводе и электроприводе, соответственно, около 1000 и 300 000 м/с.

Перечисленные недостатки могут быть устранены применением комбинированных пневмоэлектрических или пневмогидравлических приводов.

Принципы построения пневмосистем

В настоящее время огромное множество самых разных предприятий используют в своей работе пневмосистемы. От того, насколько качественно и надежно работает пневмосистема, напрямую зависит качество продукции, срок службы оборудования и прибыль предприятия. В связи с этим, проектирование и монтаж пневмосистем приобретают особую важность.

Невнимание к таким факторам, как:

· продуманный выбор типа компрессора и места его расположения;

· расчет необходимого размера и количества ресиверов, а также выбор места для их размещения. Согласование различных вопросов с Госгортехнадзором;

· расчет необходимой степени очистки сжатого воздуха от посторонних частиц, масла и влаги, технически обоснованный выбор мест расположения фильтров, осушителей и конденсатоотводчиков;

· выбор способа утилизации тепла, образующегося при работе компрессора;

· подбор материала и расчет диаметров труб, выбор места их расположения, контроль соблюдения необходимых уклонов и правильности подсоединения оборудования;

· выбор способа утилизации конденсационной воды

зачастую приводит к существенным потерям на производстве. Такие потери могут выражаться в частых поломках компрессорного оборудования, выходе из строя пневматических устройств, потребляющих сжатый воздух, остановке автоматических линий. В ряде случаев убытки могут оказаться очень значительными. Кроме того, проектирование пневмосистемы с учетом названных выше факторов позволит сэкономить до 50% электроэнергии по сравнению с использованием непродуманных или устаревших схем.

К проектированию пневмосистемы необходимо подходить с особой тщательностью, так как покупка и установка дешевого, но некачественного оборудования, скорее всего, приведет к частым авариям, а приобретение слишком мощного и, как следствие, дорогого оборудования увеличит ваши затраты при покупке и дальнейшие расходы на электроэнергию при эксплуатации.

Приведем некоторые характерные ошибки, встречающиеся при проектировании пневмосистем:

1. Установка компрессора, имеющего воздушное охлаждение, в помещении, где отвод охлаждающего воздуха затруднен или невозможен.

2. Этот недочет в проектировании приведет к частым перегревам компрессоров и их поломкам.

3. Выбор некачественного осушителя или неправильный подбор места установки конденсатоотводчика.

4. В настоящее время некоторые отечественные фирмы предлагают "осушители", которые по сути своей работы являются конденсатоотводчиками. Они удаляют только капельную влагу, оставляя в сжатом воздухе водяные пары. Удалять конденсат имеет смысл только в том месте, где он образуется. Фактически, образование конденсата происходит там, где горячий сжатый воздух, нагретый в процессе сжатия, охлаждается. Давайте представим себе устаревшую модель компрессора, в которой отсутствует оборудование для охлаждения сжатого воздуха. Горячий сжатый воздух, выработанный таким компрессором, охлаждается в трубах на пути к потребителю. В результате конденсат выпадает по всей длине трубопровода. Если после такого компрессора поставить конденсатоотводчик или упомянутый выше "осушитель", то удаления влаги из сжатого воздуха происходить не будет.

5. Неправильные уклоны трубопровода.

6. Возможны два варианта последствий такого недочета. В лучшем случае к потребителям сжатого воздуха будет понемногу попадать конденсат. При более неблагоприятном развитии событий конденсат сначала заполнит всю трубу, а затем вся эта грязная конденсационная вода разом будет выброшена к потребителям. Если при этом трубы изготовлены из черного металла, то на этапе накопления конденсата в них начнется активная коррозия. Продукты коррозии прямиком попадут в устройства пневмоавтоматики, (независимо от степени очистки сжатого воздуха на выходе из компрессора) и быстро выведут их из строя.

Конструктивные элементы пневмосистем

Пневмосопротивление, пневмодроссель, один из основных элементов пневмоавтоматики, препятствующий свободному течению воздуха (газа), вследствие чего на нём создаётся перепад давления. Полный перепад давления в П. складывается из падений давления на отдельных участках течения (на входе, выходе и внутри элемента). Различают П. постоянные (нерегулируемые или регулируемые вручную) и переменные (управляемые автоматически). Нерегулируемые постоянные П. чаще всего выполняют в виде сильно зауженного канала постоянного сечения (некоторой фиксированной длины). Регулируемые постоянные П. выполняют в виде пар «неподвижное седло -- подвижная деталь» (например, «конус -- конус», «конус -- цилиндр»); взаимное расположение деталей пары, которое подбирается при регулировке, определяет проходное сечение П., а значит, и перепад давления. Во всех постоянных П. проходное сечение в процессе работы не изменяется. Переменные П. выполняют преимущественно в виде пар «сопло -- заслонка», «шарик -- конус», «шарик -- цилиндр» и др.; их проходное сечение изменяется в процессе работы. Параметры П. сильно зависят от характера течения газа (ламинарное или турбулентное).

ПАКЕТЫ МЕМБРАН

"Сердцем" системы опреснения C'TREAT являются мембранные разделители "С'TREAT 200-SWHR" для обратного осмоса. В них находится пакет спиралевидных мембран для морской воды, помещённых в горизонтально расположенный корпус из нержавеющей стали. Мембранные пакеты поставляются отдельно, и устанавливаются в корпус лишь непосредственно при вводе в эксплуатацию.

Чрезмерное тепло или, наоборот, замерзание, могут повредить пакет мембран, поэтому хранить их следует при температурах не ниже 0°С и не выше 50°С. Кроме того, пакеты, которые не находятся в употреблении, следует постоянно увлажнять; хранить их следует в условиях, где нет доступа прямому солнечному свету.

СОПЛО-ЗАСЛОНКА

пневматический дроссель, в котором дросселирование достигается при протекании воздуха по зазору между торцовыми поверхностями сопла и заслонки. Сопло-заслонка. используется в мембранных приборах пневмоавтоматики.

Основные устройства пневмосистем

Редукторы давления, или редукционные клапаны, предназначены для ограничения давления в системах отопления и водоснабжения. Кроме основного назначения, сохранять в целостности бытовое гидротехническое оборудование, такое как трубы и водоразборные устройства (краны, гибкие подводки и смесители) эти устройства позволяют уменьшить скорость затопления помещения в случае разрыва системы. Если редукторы давления установлены на всех этажах многоэтажного дома, то существенно снижается водоразбор в часы пик и вода «доходит» до верхних этажей. Редукторы позволяют предотвращать гидроудары и предохранять от выхода из строя различные измерительные устройства, такие как манометры. Резкое увеличение давления на входе редукционного клапана на 100% приводит к увеличению на выходе всего на 15%. Конструктивно редукционные клапаны делятся на поршневые и мембранные. Поршневые редукторы позволяют иметь максимальное давление на входе до 15 Бар и регулируют давление на выходе от 0,5 до 4,0 Бар в зависимости от настройки. Поршневые редукторы значительно дешевле мембранных, но последние имеют целый ряд преимуществ. Во-первых, у них расширен диапазон регулировки от 0,5 до 7 Бар и увеличено давление на входе до 25 Бар. Во-вторых, их применение позволяет избежать применения расширительных баков, т.к. они очень хорошо сглаживают пульсации давления в системе. В-третьих, они не так критичны к качеству воды, так как не имеют трущихся частей и поэтому значительно надежнее. Все редукторы давления имеют заводскую настройку на 3 Бара. Максимальная температура воды 80 градусов по Цельсию. Размеры подключения поршневых редукторов колеблются от 3/8 до 2, а мембранных до 4”.

Некоторые модели мембранных редукторов совмещены с фильтрами, что существенно облегчает монтаж и повышает качество сборки. При установке редукторов следует применять следующие правила:

· Редуктор устанавливается только вертикально манометром вверх. Если редуктор не совмещен с фильтром, то допускается его установка манометром вниз. Нельзя устанавливать устройство горизонтально и под произвольным углом.

· Установка механического фильтра перед редуктором обязательна. При отсутствии фильтра рекламации по работе редуктора не принимаются.

· Подключение производить с учетом направления потока указанного стрелкой на корпусе.

· При монтаже обязательно предусмотреть отсекающие вентили.

Рис 1

Настройка редукторов, независимо от конструктивных особенностей, производится путем изменения упругости регулировочной пружины. Для регулировки пружины используются шестигранные или гаечные ключи. Для увеличения давления ключ надо вращать по часовой стрелке, для уменьшения - против. Настройка редуктора производится при наполненной системе с закрытыми выходными вентилями. Новая серия редукторов давления Caleffi была разработана для небольших индивидуальных систем и бойлеров, где важны малые габариты и пониженная шумность.С целью обеспечения надежности и долговечности прибора предусмотрены простота в осмотре и ревизии редуктора, а также простая замена редуцирующего элемента, что является обязательным требованием к современному оборудованию.

Особенности

· Наклонная форма редуктора позволяет обеспечить оптимальную конструкцию прибора с увеличенным объемом выпускной полости, что обеспечивает:

· Низкое гидравлическое сопротивление

· Бесшумная работа

· Небольшие установочные размеры

Уровень шума

Просторная камера после редукционного клапана существенно понижает скорость движения жидкости,

повышение которой, вызванное процессом редуцирования, является основной причиной возникновения шума шума.

Гидравлические характеристики

Чтобы избежать шум в трубах и быстрого износа редукционного клапана, желательно поддерживать скорость движения воды в трубах в пределах 2 m\s.

Установка

Редуктор давление может быть установлен в любом положении. Желательно, после установки открыть все выпускные краны с целью промывки и обезвоздушивания прибора.

Рекомендуется устанавливать два отсекающих вентиля до и после редуктора с целью облегчения его обслуживания. Перед клапаном рекомендуется устанавливать шаровый кран со встроенным обратным клапаном, который обеспечивает минимальные установочные размеры и делает более удобной проверку и обслуживание прибора.

Рис 2

Сумматор -- устройство, преобразующее информационные сигналы (аналоговые или цифровые) в сигнал, эквивалентный сумме этих сигналов.[1]

Раздел 3. Элементы гидравлического и пневматического привода. Комбинированные системы

Пневматические цилиндры

В пневматических системах высокого давления наибольшее распространение получили поршневые пневмоцилиндры как одностороннего, так и двухстороннего действия. Так как воздух обладает высокой сжимаемостью, он при сжатии накапливает значительную энергию. При определенных условиях эта энергия в пневмо- цилиндрах переходит в кинетическую энергию поршня и других движущихся масс, вызывая ударные нагрузки, которые могуг привести, например, к разрушению корпуса пневмоцилиндра или вызвать поломку в исполнительном механизме. Поэтому в пневмо- системах, где требуется плавная (безударная) остановка исполнительного механизма, применяют пневмоцилиндры с торможением в конце хода. Основной способ торможения -- увеличение сопротивления течению воздуха в конце хода поршня. Одна из возможных схем поршневого пневмоцилиндра одностороннего действия с торможением представлена на рис. 10.1, а.

При рабочем ходе поршня 1 диаметром D, пока часть поршня диаметром d не вошла в полость корпуса 2 диаметром du воздух беспрепятственно поступает в выхлопную пневмолинию. Когда часть поршня диаметром d входит в полость корпуса диаметром du воздух из штоковой полости начинает проходить в выхлопную пневмолинию через кольцевой зазор 5 = (d{ - d)/2, который является пневматическим сопротивлением. В штоковой полости повышается давление и, следовательно, возникает тормозное усилие, которое растет по мере движения поршня, так как увеличивается сопротивление потоку воздуха. На рис. 10.1, б показано условное графическое обозначение пневмоцилиндра с торможением.

Если в пневмосистеме используют обычный цилиндр без описанного выше устройства, то требуемое торможение обеспечивают за счет включения во внешнюю выхлопную пневмолинию специального местного сопротивления (дросселя).

В таких технологических операциях, как штамповка, клеймение, пробивка отверстий, обрубка литников и ряд других, требующих ударного воздействия, используют различные ударные пневмо- цшиндры. Схема работы одного из них представлена на рис. 10.1, в.

В цилиндре имеются три полости А, В, С. Полость А, которая играет роль ресивера, во время работы через канал 3 всегда соединена с напорной пневмолинией (рт). В исходном положении полость В через канал 4 соединена с атмосферой, а полость С через канал 5 -- с напорной пневмолинией. За счет разности эффективных площадей поршень прижимается к седлу корпуса, перекрывая отверстие т. Для осуществления рабочего хода полость С соединяют с атмосферой, а канал 4 полости В перекрывают. Давление в полости С падает, и поршень начинает двигаться вправо. Как только поршень открывает отверстие т, резко возрастает движущая сила, поскольку сжатый воздух с давлением рт действует теперь на всю площадь поршня. Поршень получает значительное ускорение. Чтобы избежать удара поршня о корпус цилиндра, в конструкции предусматривают возможность перекрытия канала 5 в конце хода поршня. Поршень останавливается без удара о корпус за счет сжатия воздуха в полости С. При первоначальном соединении полостей В и С поршень цилиндра приходит в исходное положение. Наряду с мембранными пневмоцилиндрами, которые, как и гидравлические, применяются при небольших перемещениях выходного звена, в пневмосистемах низкого давления при малых перемещениях используют сильфонные пневмоцилиндры. Рабочей камерой такого пневмоцилиндра является полость гофрированной металлической трубки (сильфона), способной увеличивать свою длину под действием давления сжатого воздуха (рис. 10.1, г). Как правило, сильфонные пневмоцилиндры -- одностороннего действия. Возврат в исходное положение происходит под действием внешних сил или упругих сил самого сильфона.

Рис 1 Пневматические цилиндры: а- с торможением в конце хода; б - его условное графическое изображение; в - ударного действия; г - сильфонный; 1- корпус, 2 - поршень; 3,4 - входные клапаны; 5 - выпускной клапан

Поворотные пневмодвигатели и пневмомоторы

Поворотные пневмодвигатели, как и гидравлические, в основном используют в своей работе принцип механического преобразования поступательного движения поршня в поворотное движение выходного звена.

На рис. 10.2, а представлена схема поворотного пневмодвигателя с механическим преобразованием движения, в котором канал 1 и, следовательно, полость А всегда подключены к напорной пневмолинии с давлением рвх. Если канал 2 соединить с напорной пневмолинией, а канал 3 с атмосферой, то под действием перепада давлений поршень 4 начнет перемещаться влево. При этом он будет поворачивать через цепную передачу звездочку 5 по часовой стрелке. Вращение звездочки и, следовательно, выходного вала в обратную сторону будет происходить при соединении канала 2 с атмосферой, а канала 3 с напорной пневмолинией.

Рис 2 Схемы поворотных пневмодвигателей

Рис 3 Пневмомотор

В механизмах для зажима деталей в станках и автоматических линиях используют камерный поворотный пневмодвигатель (рис. 10.2, б). Сжатый воздух через канал 6 подается в камеру 7, стенки которой выполнены из эластичного материала. Под давлением воздуха камера расширяется, поворачивая рычаги 8и 9 вокруг осей вращения и обеспечивая тем самым зажим детали В. При этом усилие зажима практически не зависит от размера / детали В.

Пневмомоторы преимущественно используют принцип работы роторных машин. Наиболее широко применяются шестеренные и пластинчатые пневмомоторы. Их используют для привода ручного пневмоинструмента, сверлильных головок станков, лебедок и т. п.

На рис. 10.3, а представлена схема работы шестеренного пнев- момотора с внешним зацеплением. Сжатый воздух с давлением рвх через входной канал А подается к зубчатым колесам. Зубья, касаясь друг друга в точке зацепления Ь, отделяют полость высокого давления от полости выхлопа В. Давление рвх воздействует на зубья колес, которые имеют в области зацепления неуравновешенные участки ab и dc. На этих участках возникают неуравновешенные силы, равные произведению давления рт и площади неуравновешенных участков зубьев. Эти силы создают моменты, вращающие колеса в направлениях, показанных стрелками. Точно по такому же принципу работает пневмомотор типа РУТС, у которого зубья колес имеют специфическую форму (рис. 10.3, б).

На рис. 10.3, в представлена схема пластинчатого пневмомото- ра. Подача сжатого воздуха с давлением рвк происходит на участке DD' статора 1, а выхлоп -- на участке СС'. Рабочая камера образована поверхностями ротора 2, статора 1 и двух соседних пластин 3 на участке D'C. Из-за эксцентриситета в расположении осей ротора и статора объем рабочей камеры на участке D'C увеличивается, а давление воздуха при расширении падает и всегда будет меньше рвх. Разность давлений по обе стороны пластин, находящихся в рабочей камере, создает результирующее усилие на пластину и, следовательно, вращающий момент, направленный по часовой стрелке. Пластины прижимаются к статору под действием центробежной силы и силы давления сжатого воздуха, который по специальным каналам подводится в пазы под торцы пластин.

Гидравлические исполнительные двигатели

Гидравлический двигатель (гидродвигатель) -- гидравлическая машина, предназначенная для преобразования гидравлической энергии в механическую. К гидродвигателям относят гидромоторы, гидроцилиндры и поворотные гидродвигатели.

Гидромоторы используют для сообщения выходному звену вращательного движения на неограниченный угол поворота.

Гидроцилиндры сообщают выходному звену возвратно-поступательного движения.

Поворотные гидродвигатели предназначены для сообщения выходному звену вращательного движения на ограниченный угол поворота меньший 360°.

Гидравлические двигатели бывают объёмными и гидродинамическими. На практике чаще используют объёмные гидродвигатели, так при той же преобразуемой мощности они компактнее и меньше по массе. Конструкции объёмных гидромоторов подобны конструкциям соответствующих объёмных насосов. Кроме того, объёмные гидромоторы имеют свои аналоги среди пневмомоторов. Однако не каждый насос может использоваться в режиме гидромотора. Например, поршневые насосы (которые не следует путать с роторно-поршневыми) могут работать только в качестве насоса из-за наличия клапанной системы распределения.

Гидравлические механизмы

Гидравлические механизмы -- аппараты и инструменты, использующие в своей работе кинетическую или потенциальную энергию жидкости. К гидравлическим механизмам относят гидравлические машины.

В таких механизмах сила высокого давления гидравлической жидкости преобразуется механизмами различных гидравлических моторов и цилиндров. Потоком жидкости можно управлять напрямую или автоматически -- посредством управляющих клапанов. Распределение потока происходит по специальным гидравлическим шлангам и трубкам.

Гидравлические механизмы имеют большую популярность в машиностроении благодаря тому, что возможно передавать огромную энергию через тонкие трубки и гибкие шланги.

Список используемой литературы

Лепешкин А.В., А.А. Михайлин. Гидравлические и пневматические системы. - М.: АСАДЕМН, 2004. - 332 с.

Лашутина Н.Г., Макашова О.В., Медведев Р.М. Техническая термодинамика с основами теплопередачи и гидравлики. - Л.: Машиностроение, 1988. - 336 с.

Егорушкин В.Е., Цеплович Б.И. Основы гидравлики и теплотехники. - М.: Машиностроение, 1981. - 268 с.

Дмитриев В.Н., Градецкий В.Г. Основы пневмоавтоматики. - М., 1973.

Размещено на Allbest.ru

...