Центробежные компрессоры

Центробежные компрессоры составляют значительную часть (до 79%) компрессорных машин, занятых на предприятиях нефтехимической и газовой промышленности.

Разновидность центробежных компрессоров являются газодувки и вентиляторы, различающиеся рабочими параметрами.

Центробежные компрессоры характеризуются отношением давлений ℰ = 2,5÷3,0 и развивают давление от 1,2 до 3,0 МН/м².

Газодувки характеризуются отношением давлений ℰ > 1,1, а центробежные вентиляторы отношением давлений ℰ < 1,1. Эти машины развивают давление до 0,015 МН/ м².

Центробежные компрессоры могут быть как одноступенчатыми, так и многоступенчатыми. В последних, сжатие газа производится в несколько последовательных стадий (ступеней), которые могут быть промежуточными и концевыми. Сжатый газ из промежуточной ступени поступает в следующую ступень без предварительного охлаждения.

Ступени, из которых газ поступает в промежуточный или конечный охладитель перед подачей в напорную систему, называют концевыми.

На рис. 1 представлена схема промежуточной и концевой ступеней центробежного компрессора. Газ из рабочего колеса 1 промежуточной ступени поступает в диффузор 2, затем в обратный направляющий аппарат 3, откуда забирается рабочим колесом 5 последующей ступени и через диффузор 4 попадает в нагнетательную камеру (улитку). Комплекс рабочее колесо – диффузор - обратный направляющий аппарат и является ступенью центробежного компрессора.

Рис. 1 Схема промежуточной и

концевой ступеней

КОНСТРУКЦИЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ КОМПРЕССОРОВ

Центробежный компрессор по принципу действия и по своей конструкции сходен с центробежным насосом. В простейшем случае он состоит из рабочего колеса и нагнетательной камеры, выполненной в виде спирали (улитки). В многоступенчатом компрессоре имеются все элементы многоступенчатого насоса: лопаточные диффузоры, диафрагмы, лопатки обратного направляющего аппарата (ОНА), межступенчатые уплотнения (рис. 18). При повышении отношения давлений необходимо охлаждать газ, но водяные рубашки корпуса компрессора усложняют конструкцию. Поэтому компрессоры выполняют в отдельных корпусах с расположением промежуточных холодильников между ними. В каждом корпусе размещают последовательно несколько колёс, причём первая ступень может иметь двухсторонний привод.

В отличие от насосов рабочего колеса ступеней многоступенчатых компрессоров могут быть неодинаковыми. При сжатии объём газа уменьшается, поэтому при желании сохранить в определённых границах скорости потока площади каналов рабочих колёс высших ступеней должны быть уменьшены за счёт диаметра или ширины колеса или за счёт того и другого вместе (рис. 19). Иногда во всех ступенях устанавливают одинаковые колёса, что упрощает конструкцию машины; при этом скорости и соответственно мощности в отдельных ступенях получаются неодинаковыми.

	Рис. 19. Центробежный компрессор.

Рабочие колёса, вследствие больших окружных скоростей, достигающих 500 м/сек, а следовательно, больших напряжений в них выполняют из легированной стали с необходимой термической обработкой.

Для больших скоростей движения газа в целях уменьшения гидравлических потерь внутренняя поверхность рабочих колёс должна быть гладкой; с наружной стороны для снижения дисковых потерь диски даже полируют. Рабочие колёса закрытого типа выполняют сборными, с отдельным покрывающим диском. Лопатки фрезеруют из тела основного диска, а также изготавливают из листовой стали или алюминиевого сплава и закрепляют в дисках заклёпками. Применяют также открытые колёса, часто с радиальными лопатками. В этом случае вход в канал рабочего колеса под некоторым углом обеспечивается вставными лопатками (предкрылками).

При больших скоростях вращения, применяемых в турбокомпрессорах, валы их часто бывают «гибкими», потому что рабочая частота вращения превышает кинетическую. Сравнительно небольшая неуравновешенность вращающихся масс может вызвать большие центробежные силы, которые приводят к вибрации машины и в некоторых случаях к задеванию ротора в уплотнениях, а иногда и к их поломке. Поэтому ротор с собранными на нём колёсами тщательно балансируют и устанавливают в подшипниках корпуса с большой точностью.

Осевой сдвиг ротора, вызванный износом упорного подшипника, контролируется специальным реле, останавливающем машину при недопустимом сдвиге.

В турбокомпрессорах применяют главным образом подшипники скольжения с чугунными или стальными вкладышами, залитыми баббитом. Осевые усилия, действующие на ротор, воспринимаются торцами одного из вкладышей, в большинстве случаев специальными самоустанавливающимися колодками. Смазка их осуществляется подачей масла под давлением от специального роторного насоса в количестве, обеспечивающим их надёжное

Рис. 20. Лабиринтные уплот­нения.

уплотнение. Качество смазки в подшипниках поддерживается в строгих границах, так как несущая способность опор рассчитана на определённую вязкость масла.

Между ступенями турбокомпрессора, а также в местах выхода вала из корпуса устанавливают лабиринтные уплотнения – гладкие (рис. 20, а) или ступенчатые (рис. 20, б), создающие при движении газа через щели значительные гидравлические сопротивления. Размер щели s стремятся выполнить по возможности небольшим (в пределах 0,15 – 0,30 мм).

В случае вредных или взрывоопасных газов центробежный компрессор имеет специальную систему масляного уплотнения вала. Схема такой системы приведена на рис. 21. Винтовой насос 1 подаёт масло в подшипник компрессора 4. Заполняя зазор между валом и вкладышем, масло герметизирует выход вала из корпуса компрессора, после чего сливаются по обе стороны подшипника. При этом в сторону рабочего колеса сливается меньшая часть, так как с этой стороны в корпусе компрессора имеется противодавление газа. Чтобы преодолеть последнее, необходимо поддерживать давление масла несколько большим, чем давление газа в корпусе компрессора. Такое превышение давления поддерживается регулятором 8.

Рис. 21. Система масляного уплотнения вала центробежного компрессора.

1 — винтовой насос; 2 — линия подвода газа к ак­кумулятору; 3 — линия подвода газа к регулятору перепада и поплавковой камере; 4 — уплотняемый подшипник; 5 — слив масла в поплавковую камеру; 6—слив масла из поплавковой камеры; 7— по­плавковая камера; 8 — регулятор перепада.

Машины для дробления каменных материалов

В строительстве ежегодно потребляется большое количество каменных материалов: щебня, гравия и песка. Большая часть этих материалов используется на приготовле­ние бетона. Добыча песка и гравия произ­водится в естественных отложениях механическим или гидравлическим способом, а щебня из естественного камня путем дробления взорванных скальных пород. Добываемые каменные материалы перера­батываются на камнедробильных и промывочно-сортировочных заводах, а затем в виде готового продукта стандартного каче­ства доставляются потребителю.

Качество щебня характеризуется зерновым составом, формой зерен, механической прочностью и содержанием вредных при­месей.

В зависимости от крупности зерен ще­бень разделяют на фракции 5... Ш; 10...20; 20...40 и 40...70 мм. Кроме того, для дорож­ного строительства допускаются фракции 3...10; 10.„15; 15...20 мм и для балластного слоя железнодорожного пути 25...50 мм. Для массивных бетонных сооружений вер­хний предел крупности может достигать 120...150 мм. По форме зерен их классифи­цируют на лещадные, у которых ширина в три раза и больше длины, и кубообразные. Действующие ГОСТы не допус­кают содержание в щебне и гравии зерен лещадной формы более 15 %. Щебень из гравия получают дроблением гравия и ва­лунов. Требования к щебню, полученному из гравия, в основном такие же, как к щебню, полученному из взорванных каменных пород. Механическая прочность щебня оп­ределяется прочностью горных пород, из которых он получен. Различают породы ма­лой прочности 30..,80 МПа, средней — 80... 150 и высокой — более 150 МПа.

Пески по степени крупности разделяют по модулю крупности и другим показате­лям на крупные, средние и мелкие. В про­цессе переработки нерудных материалов для освобождения леска и в отдельных слу­чаях щебня от глинистых и других вредных частиц применяют промывку и обезвожи­вание. Обезвоживание производят для сни­жения влажности до уровня, допускаю­щего его транспортирование, и предотвра­щения смерзания в зимнее время.

Дробление каменных материалов осуще­ствляется приложением статических и динамических нагрузок. Материалы изме­льчают раздавливанием, разрушением ударом, истиранием, раскалыванием, а также разрушением взрывом. Во многих случаях дробление происходит при однов­ременном действии раздавливания и исти­рания.

Степенью дробления называют отноше­ние размера наиболее крупных, загружае­мых в дробилку камней к размеру макси­мальных зерен в продукте дробления:

i = Dmаx/dmax

Дробление разделяют на крупное (Dmax= 1200...1500 мм, dmax= 100...300 мм), среднее (Dmax= 100...300 мм, dmax=30... 100мм), мелкое (Dmax = 30...100 mm, dmax = 5...30 мм) и тонкое (помол).

Рис. Типовая схема дробильно-сортировочной установки:

1— вагонетка; 2 — пластинчатый конвейер; 3 — ко­лосниковый грохот; 4 — щековая дробилка; 5,7-виброгрохоты; 6 — валковая дробилка; 8 — бункер для песка и пыли; 9 — расходный бункер; 10 — скла­ды товарного щебня

Дробление пород высокой и средней прочности осуще­ствляют раздавливанием, раскалыванием и ударом; помол — истиранием и ударом.

В зависимости от степени измельчения материалов дробильные машины разде­ляют на дробилки и мельницы. Некоторые машины могут работать как дробилки и как мельницы (например, валковые дро­билки, бегуны). По принципу действия и конструктивным признакам дробилки делят на щековые, конусные, валковые, мо­лотковые и роторные дробилки; мельни­цы — на барабанные, шаровые, бегунковые и вибрационные. Различные типы дро­билок позволяют получить определенную, присущую данной конструкции, степень дробления: щековые —2...8; валковые — 1,5...10; конусные — 3...8; молотковые -5...30; мельницы — 10...20.

Выбор типа дробильного оборудования осуществляют в зависимости от макси­мальной крупности кусков исходного мате­риала, его прочности, необходимой степени дробления и требуемой производительно­сти.

Дробление материалов ведут в одну или несколько стадий. Преимущественное рас­пространение получило стадийное дробле­ние, при котором материал дробят в 2...3 приема на дробилках разных типов. Уже на каждой стадии дробления получают мате­риал с требуемыми размерами кусков. Та­кие куски отсеиваются на грохоте, устано­вленном перед дробилками разных стадий. Дробилки последних стадий работают, как правило, в замкнутом цикле с виброгрохо­том, при этом материал крупнее заданного размера возвращается в ту же дробилку для повторного дробления (рис. 6.1).

При одностадийном дроблении получае­мые мелкие зерна заполняют промежутки между крупными и защищают их от непос­редственного воздействия дробящих орга­нов машины, что сопровождается допол­нительным измельчением материала и рас­ходом энергии.

Основными показателями работы дро­билок являются: максимальная крупность дробления, степень измельчения, удельный расход энергии (кВт-ч/м³), производи­тельность (м³/ч или т/ч).

Щековые дробилки. Их применяют для крупного и среднего дробления прочных и средней прочности пород на первичной и вторичной стадиях дробления. По характе­ру движения подвижной щеки щековые дробилки разделяют на дробилки с прос­тым и сложным качанием щеки.

Дробилка с простым качанием щеки (рис., а, 6) состоит из сварного корпуса 1, в котором в подшипниках уста­новлен эксцентриковый вал 7 с подвешен­ным к нему шатуном 8. Нижний конец ша­туна имеет специальные гнезда, в которых свободно вставлены концы распорных плит 12 и 13, Противоположный конец распор­ной плиты 13 вставлен в гнездо подвижной щеки 3, подвешенной на оси 5. Конец пли­ты 12 упирается в клиновой упор регули­ровочного устройства 9. Тяга //и пружи­на 10 обеспечивают обратное движение по­движной щеки и удерживают от выпадания распорные плиты. К неподвижной 2 и под­вижной щекам крепятся дробящие плиты 4 с вертикальным рифлением, являющиеся основными рабочими органами щековых дробилок. Рабочие поверхности дробящих плит и боковые стенки корпуса дробилки образуют камеру дробления.

Рис. Щековая дробилка с простым качани­ем щеки: а — конструктивная схема; б — кинематическая схема; в- схема прохождения материала через разгрузочную щель; г- схема для определения производительности щековой дробилки

Дробящие плиты устанавливают так, чтобы выступы одной располагались против впадин другой (рис.). Привод дробилки состоит из электродвигателя и многорядной клиноременной передачи с массивным шкивом-ма­ховиком 6.

Для обеспечения пуска дробилок, а также пуска дробилок под завалом в пос­ледних конструкциях дробилок применен вспомогательный привод (рис). Он со­стоит из электродвигателя меньшей мощности 4, зубчатого редуктора 3 с большим передаточным числом, обгонной муфты 2, соединенной с валом главного электродви­гателя 1. Страгивание с места осуществляется вспомогательным приводом. После этого включается главный двигатель, а вспомо­гательный привод автоматически отключа­ется.

Режим работы дробилки изменяется ре­гулировкой выходной щели с помощью клинового или иной конструкции регули­ровочного устройства. Выходную щель за­меряют между вершиной и впадиной дро­бящих плит в момент наибольшего уда­ления подвижной щеки.

Ширина разгру­зочной щели составляет 40,.,120 мм для дробилок среднего дробления и 100... 250 мм для крупного дробления. При вра­щении эксцентрикового вала подвижная щека проводится в качательное, подобно маятнику, движение. За один оборот экс­центрикового вала подвижная щека, при­ближаясь к неподвижной, совершает рабочий ход (дробление) и холостой ход, при котором продукт дробления выпада­ет через разгрузочную щель. Для щековых дробилок с простым качанием щеки наибо­лее характерным видом разрушения мате­риала является раздавливание, раскалы­вание и излом. Поэтому их применяют для крупного и среднего дробления высоко­прочных пород на первичной стадии дроб­ления.

Рис. Схема вспомогательного привода

Дробилка со сложным качани­ем щеки (рис.) по конструкции про­ще, чем с простым качанием, и имеет мень­шую массу. В ней отсутствует шатун, а под­вижная щека 1 подвешена непосредствен­но к эксцентриковому валу 2, в результате чего точки подвижной щеки движутся по эллиптическим траекториям с минималь­ной разностью осей эллипса вверху и мак­симальной внизу. Дробление материала происходит в результате раздавливания, раскалывания, излома и истирания мате­риала. Дробилки со сложным качанием щеки применяют для среднего и мелкого дробления пород средней крепости. Слож­ное движение подвижной щеки приводит к более интенсивному износу дробящих плит и более частой их замене.

Недостатками щековых дробилок явля­ются цикличный характер их работы и вы­сокая энергоемкость процесса разрушения. Удельная мощность [кВт/(м³/ч)] при минимальной ширине разгрузочной щели достигает у дробилок с простым качанием 1,2...4,6 и со сложным качанием щеки — 0,9...4,6.

Типоразмер щековой дробилки опреде­ляется размером ширины В и длины L заг­рузочного зева дробилки. Величина В ха­рактеризует максимальную крупность кус­ков, загружаемых в дробилку (Dmax = 0,85В), а величина L определяет в осно­вном ее производительность. Отечествен­ные щековые дробилки выпускаются сле­дующих типоразмеров: 400 X 600; 600 X 900; 900 X 1200; 1200 X 1500; 1500 Х 2100; 2100X2500 мм, производительно­стью до 800 м³/ч.

Техническая производительность щеко­вых дробилок (м³/ч)

где V — объем материала, выпадаю­щий из зева дробилки за один оборот эксцентрикового вала, м³ (рис., г):

;n — число качаний

подвижной щеки в минуту; кр = 0,3...0,7 - коэффициент, учитывающий разрыхление дробимого материала.

Необходимо, чтобы раздробленный ма­териал за один двойной ход щеки успел вы­сыпаться из разгрузочной щели, т. е.

60/(2n)=,откуда число качаний щеки n = 665. Так как свободного падения не происходит, то п =(600...635) где — ход подвижной щеки, м;— угол захвата, он зависит от коэффи­циента трения материала о щеки и состав­ляет 19...23°; - ширина разгру­зочной щели, м (см. рис. 6.2, г); a — раз­мер при сближенном положении щек, м;—- длина загрузочного зева дробилки, м.

Рис. Кинематическая схема щековой дро­билки со сложным качанием щеки (а), ее конст­руктивная схема (б)

Конусные дробилки применяют для дроб­ления пород с прочностью п^ до 300 МПа с высокой степенью абразивности. В таких дробилках материал раздавливается в ка­мере дробления рабочим конусом, совер­шающим пространственное качание внут­ри неподвижного конуса (рис. 6.5, а, 6). В каждый момент одна из образующих дробящего конуса оказывается наиболее приближенной к внутренней поверхности неподвижного конуса, а противоположная ей образующая — наиболее удаленной. Таким образом, в любой момент поверхнос­ти дробящих конусов, сближаясь, произво­дят дробление материала, а в зоне удале­ния этих поверхностей ранее, раздроблен­ный материал под действием собственной массы разгружается через кольцеобраз­ную выпускную щель.

Процесс дробления в конусных дробил­ках, в отличие от щековых, происходит непрерывно при последовательном пере­мещении зоны дробления по окружности конусов, что способствует более равно­мерной нагрузке механизма и двигателя дробилки. Размер наибольших кусков, ко­торые могут быть загружены в дробилку, определяется радиальной шириной загру­зочного отверстия. Характеристика круп­ности дробления и производительность дробилки зависят от радиальной ширины разгрузочного отверстия.

Различают конусные дробилки для кру­пного, среднего и мелкого дробления. Они отличаются между собой способом устано­вки и углами конусности дробящих кону­сов.

В конусных дробилках для крупного дробления (рис., а) измельчение мате­риала производится в кольцевом рабочем пространстве, образованном двумя кону­сами: неподвижным 2 и подвижным — дробящим 7. Первый закреплен к основа­нию дробилки 1. Дробящий конус плотно насажен на вал 6, верхний конец которого шарнирно с помощью подвесного под­шипника 4 крепится к траверсе 5, а ниж­ний — свободно входит в стакан-эксцент­рик 11. Последний может вращаться в вертикальном подшипнике 12 станины дро­билки. Вращение стакану-эксцентрику пе­редается от электродвигателя через гори­зонтальный вал 9 и коническую передачу 10, Дробящие конусы бронированы пли­тами 3 и 8 из износостойкой стали. Геомет­рические оси подвижного и неподвижного конусов образуют угол до 2...3⁰. При вра­щении эксцентрикового стакана геомет­рическая ось подвижного конуса описы­вает коническую поверхность с вершиной в точке подвеса пала, а сам конус совер­шает круговые качания внутри неподвиж­ного. Дробление материала происходит в зоне, где поверхности конусов сближаются, а разгрузка — там, где эти поверхности расходятся.

Максимальная крупность кусков, загру­женных в дробилку при В=900, 1200 и 1500 мм, составляет соответственно 750, 1000 и 1200 мм, а ширина разгрузочной щели — 125...225 мм.

Конусные дробилки для среднего и мелкого дробления (рис. 6.5, б) значительно отличаются от дробилок для крупного дробления прежде всего очерта­нием профиля рабочего пространства. Подвижный дробящий конус 7 имеет угол при вершине 80...100° «пологий конус», у дробилок крупного дробления этот угол со­ставляет 20...30° («крутой конус»). Непод­вижный дробящий конус 3 также расши­ряется книзу, образуя с подвижным «параллельную зону» (рис. 6.5, в), при движении по которой материал подвергается неод­нократному сжатию и дроблению до раз­мера, равного выходной щели. Поэтому крупность продукта дробления определя­ется шириной закрытой, а не открытой, как у дробилок крупного дробления, раз­грузочной щели. Камеры дробления этих дробилок принимают меньшие по размеру куски и выдают более мелкий продукт. Наи­больший размер загружаемого куска в дробилки среднего дробления 60...300 мм при размере разгрузочного отверстия 12...60 мм; у дробилок мелкого дробления соответственно 8...170 мм при размере раз­грузочного отверстия 5...20 мм.

Рис. 6.5. Конусная дробилка: а — крупного дробления; б — сред­него и мелкого дробления; в — профили камер дробления конусных дробилок; в — размер выходной щели

В таких дробилках иначе выполнена опора дробящего конуса. Вал 6 (рис. 6.5. б), на котором насажен дробя­щий конус, выполнен консольным, не имею­щим верхней опоры. Если у дробилок для крупного дробления дробящий конус шарнирно подвешен к траверсе, то у дробилок для среднего и мелкого дробления опора дробящего конуса расположена в центре его качания и выполнена в виде сферичес­кого подпятника 13 большого радиуса, вос­принимающего как массу конуса и вала, так и усилия дробления. Нижний конец вала вставлен в эксцентриковую втулку 11, размещенную в стакане, представляющим одно целое со станиной дробилки. Эксцен­триковая втулка получает вращение от электродвигателя через горизонтальный вал и коническую передачу. Материал по­ступает на диск-питатель 14 и равномерно распределяется по всему загрузочному от­верстию.

Дробилки для среднего и мелкого дроб­ления более быстроходны. Число качаний дробящего конуса в минуту — 215...350, у конусных дробилок крупного дробле­ния — всего 80... 170.

Техническая производительность конус­ных дробилок (м³/ч)

ПТ = qb

где q — производительность, приходящая­ся на 1 мм выходной щели, м³/ч; для дро­билок среднего дробления, для мелкого дробления;D— диа­метр основания подвижного конуса, м; п — частота круговых качаний, ; в — ши­рина выходной щели, мм.

Преимуществами конусных дробилок яв­ляются непрерывность их работы и отсут­ствие холостого хода. Энергоемкость дро­бления зависит от прочности продукта дробления и степени дробления. При дроб­лении известняков прочностью 60...80 МПа в дробилках крупного дробления и размере исходных кусков 300...1500 мм при ширине выходной щели 50...200 мм энергоемкость дробления составляет 0,27...0,75 кВт-ч/т.

Рис. Валковая дробилка: а- конструкция; б- схема дробилки

Валковые дробилки. Рабочими органа­ми валковой дробилки (рис. 6.6) являются два параллельных цилиндрических валка 2 и 4, вращающиеся навстречу один друго­му. Попадающий в рабочую зону кусок материала увлекается трением о поверхность валков и затягивается в рабочее простран­ство, где подвергается дроблению в резуль­тате раскалывания, излома и истирания. Поверхности валков изготовляют глад­кими и рифлеными. Валки монтируются на станине 1 в подшипниках 3 и 6. Подшип­ники одного либо двух валков имеют пру­жинные опоры 5, которые могут перемеща­ться в направляющих при попадании в дро­билку недробимого предмета. Вращение валка сообщается от электродвигателя че­рез клиноременную передачу с частотой 75...190 мин.

Наибольший размер куска материала, загружаемого в дробилку, зависит от угла захвата, определяемого диаметром валков и коэффициентом трения о металлическую поверхность валков. Для возможности зах­вата гладкими валками исходного проду­кта в зоне дробления необходимо, чтобы угол захвата валков не превышал угол тре­ния материала о поверхность валков. Ма­ксимальный размер кусков зависит от диа­метра валков и размера разгрузочной ще­ли, Для выполнения этих условий диаметр гладкого валка в 20 раз должен превосхо­дить размер камня, а при рифленых повер­хностях валков — в 12 раз. Поэтому валко­вые дробилки применяют только для вто­ричного дробления пород средней и малой прочности, а также для измельчения вяз­ких и влажных материалов. Степень из­мельчения - 4...12. Типоразмер дробилки характеризуют диаметром и длиной вал­ков.

Производительность валковых дробилок (м³/ч)

где a — ширина разгрузочной щели, м; L.- длина валка, м; - окружная ско­рость, м/с; k — коэффициент, учитываю­щий использование длины валков, степень разрыхления материала, неравномерность подачи; k = 0.1...0,3 для мягких и k = 0,4... 0,5 для твердых пород.

Рис. Роторная дробилка

Роторные и молотковые дробилки. Ро­торные дробилки применяют для дробления известняка, доломита, руд, мрамора и других подобных им материалов, обла­дающих малой абразивностью. Их выпус­кают двух типов: для крупного дробления, которые используют на первичной стадии дробления; для среднего и мелкого дробле­ния, используемые на заключительных ста­диях дробления. Работа таких дробилок основана на принципе разрушения пород ударными нагрузками. Роторные дробил­ки обеспечивают получение щебня высо­кого качества, преимущественно кубообразной формы, с одновременным обогаще­нием продукта дробления, так как более слабые составляющие пород подвергают­ся значительному измельчению и отсе­иванию от основных фракций.

Роторная дробилка представляет собой коробчатый корпус 3, в котором размеще­ны вращающийся с большой скоростью ро­тор с жестко закрепленными на его внеш­ней поверхности билами 2 (рис. 6.7.). Вра­щение ротору сообщается от электродвига­теля через клиноременную передачу. Вну­три корпуса подвешены отражательные плиты 4 и 7, нижняя часть которых опира­ется на пружинно-регулировочное устрой­ство,5 и 6, позволяющее регулировать ши­рину выходной щели, а также пропускать недробимое тело при его попадании в камеру дробления. Дробление материала осуществляется в результате удара по не­му бил и удара кусков об отражательные плиты, чем достигается высокая (10...20) степень дробления. В сравнении с другими типами дробилок роторные дробилки имеют меньшую металлоемкость, неболь­шие габариты, что в сочетании с высокой степенью дробления обусловило примене­ние их в передвижных дробильных устано­вках. Размер наибольшего куска, загру­жаемого в дробилки крупного дробления, 800...1000 мм, среднего — 400...600 мм при окружной скорости 20...35 м/с.

Для дробления пород средней прочности, а также мягких материалов, таких, как шлак, гипс, мел, глины, применяют молот­ковые дробилки.

Рис. 6.8. Молотковая дробилка;

Молотковая дробилка (рис.6.8) состоит из сварного корпуса 1, в котором установлены ротор 2, отбойная плита 4, поворотная 5 и выдвижная колосниковая решетки 6. Ротор состоит из одного или нескольких дисков, закрепленных на об­щем приводном валу. Дробление мате­риала осуществляется под действием уда­ра по нему молотков 3 массой 15...20 кг, шарнирно закрепленных к дискам враща­ющегося ротора, и соударения кусков с пли­тами и колосниковыми решетками. Поло­жение колосниковых решеток и отбойной плиты - регулируемое. Рабочий зазор между внутренней поверхностью колосни­ковой решетки и ротором выбирают в за­висимости от крупности продукта дробле­ния. При крупном дроблении обычно он в полтора - два раза больше поперечника максимальных кусков продукта дробления, а при мелком — в три - пять раз. Размер наибольшего куска материала, загружае­мого в молотковые дробилки,— 75...600 мм при окружной скорости молотков 60 м/с.

При вращении ротора молотки под дей­ствием центробежных сил занимают нап­равление по линии, соединяющей ось вра­щения ротора с осью вращения молотка. При ударе молотки поворачиваются вокруг своей оси в направлении, противополож­ном вращению ротора. Шарнирное крепле­ние молотков у молотковых дробилок существенно отличает их от роторных с жестко закрепленными билами. Недостатком мо­лотковых дробилок является быстрый из­нос молотков и колосниковых решеток. Они также не могут быть рекомендованы для измельчения слишком вязких (глинистых) влажных материалов, которые забивают колосниковую решетку.

6.2. Машины для сортировки каменных материалов

Процесс разделения массы или смеси зерен природного происхождения на клас­сы по крупности называется грохочением или сортировкой. Грохочение осуществ­ляют механическим, гидравлическим, воз­душным и магнитным способами. Наиболее распространен механический способ, при котором дробленую массу разделяют путем просеивания на грохотах. Основной частью грохота является просеивающая поверх­ность. Она выполняется в виде сита из пле­теной или сварной сетки, а также решета, штампованного из листовой стали, или литого из резины. Сита и решета должны быть износостойкими, сохранять в процес­се работы неизменным размер отверстий, иметь большую площадь отверстий.

Различают грохочение предварительное, промежуточное, товарное (окончатель­ное). Предварительное грохочение приме­няют для грубой сортировки на крупные и мелкие куски перед дробилками перви­чного дробления. При промежуточном грохочении из дробленого материала отделя­ются более крупные куски для направления в дробилки последующих стадий дробле­ния. При окончательном грохочении мате­риал разделяют на фракции и соответствии с требованиями стандарта. Разделение материала по крупности на фракции осу­ществляется в результате придания повер­хности грохочения определенных по часто­те и амплитуде колебаний, обеспечивающих эффективное встряхивание материала и прохождение зерен через просеивающие поверхности. На грохотах можно устанав­ливать до трех сит. Сита располагают в од­ной плоскости (грохочение от мелкого к крупному) или ярусами (грохочение от крупного к мелкому).

При грохочении от мелкого к крупному (рис. 6.9) грохот имеет конструкцию простую, удобную для осмотра и ремонта сит. Недостатками такой схемы являются боль­шая длина грохота, интенсивный износ первого сита, низкое качество грохочения, так как мелкие частицы увлекаются более крупными. При грохочении от крупного к мелкому достигаются высокое качество сортирования, более равномерный износ сит, однако ухудшается возможность наб­людения за работой грохота. Комбиниро­ванная схема по сравнению с другими за­нимает промежуточное положение и явля­ется наиболее распространенной.

При перемещении по просеивающей по­верхности сит материал разделяется по крупности. Зерна материала, превышаю­щие размер отверстий сит, сходят с повер­хности грохочения, образуя верхний класс. Зерна материала, прошедшие через отвер­стия, называются нижним классом. Ниж­ний класс каждого предыдущего сита является исходным материалом для следу­ющего расположенного за ним сита. При движении материалов по ситу не все зерна размером меньше отверстия сита могут пройти через него. В результате верхний класс оказывается засоренным зернами нижнего класса. Отношение (в процентах) массы зерен, прошедших сквозь сито, к ко­личеству материала такой же крупности, содержащегося в исходном материале, на­зывают эффективностью грохочения. Эта­лонное значение эффективности грохоче­ния в зависимости от материала и типа гро­хотов составляет 86...91 %.

Рис. 6.9. Схемы расположения сит на грохотах: а- от мелкого к крупному; б- от крупного к мелкому; в — комбинированная

По исполнению и типу привода грохоты делят на неподвижные колосниковые, барабанные вращающиеся, эксцентриковые и инерционные виброгрохоты.

Неподвижные грохоты. Такие грохоты

представляют собой колосниковые решет­ки из износостойкой стали с высоким удар­ным сопротивлением. Их применяют для предварительного грохочения.

Барабанные грохоты. Они имеют наклон­ный, под углом 5...7", вращающийся бара­бан, состоящий из секций с различными раз­мерами отверстий. Загрузка осуществляет­ся в секцию с меньшими размерами отвер­стий. При трехсекционном барабане полу­чают четыре фракции щебня. Диаметры барабанов таких грохотов 600...1000 мм при длине 3...3.5 м. Частота вращения гро­хота зависит от его диаметра и составляет 15...20 мин"¹. При большей частоте грохо­чение прекращается. Производительность их 10...45 М³/ч при мощности двигателя 1,7...4,5 кВт. В связи с низким качеством грохочения и большим расходом энергии барабанные грохоты имеют ограниченное применение.

Рис. 6.10. Схемы плоских грохотов:

а — эксцентричный; 6 — инерционный наклонный;

в, г — инерционный горизонтальный

Эксцентриковые грохоты. Грохот (рис. 6.10, а) состоит из наклонного под углом 15...25" короба 1 с ситами 6 и 8; шарнирно подвешенного к шейкам приводного эксцентрикового вала 7 с дебалансами 5 и опирающегося на пружины 2. Вращение вала передается от электродвигателя 3 че­рез клиноременную передачу 4. При такой подвеске короба материал на его просе­ивающей поверхности получает круговые колебания с постоянной амплитудой, рав­ной двойному эксцентриситету вала, при любой нагрузке. Эксцентриковые грохоты изготовляют с двумя ситами размером 1500X3750 мм и амплитудой колебаний 3.,.4,5 мм и частотой колебаний 800...1400 в минуту.

Инерционные виброгрохоты. Они делят­ся на инерционные наклонные (угол нак­лона сит 10...25°) и инерционные гори­зонтальные.

Инерционный наклонный виброгро­хот (рис. 6.10, б) имеет приводной меха­низм, представляющий собой вал 6 с деба­лансами 5, опертый на два подшипника, кор­пуса которых укреплены в стенках коро­ба 1. Короб с ситами 7 и 8 опирается на основание через упругие связи 2. Форма колебаний зависит от расположения неура­вновешенных масс и способа подвески ко­роба. Они могут быть круговыми, эллипти­ческими или прямолинейными (грохоты с пластинчатыми рессорами). Наиболее эф­фективны грохоты на пружинных опорах. Регулирование амплитуды колебаний дос­тигается сменными дебалансами. В отли­чие от эксцентриковых в инерционных гро­хотах с увеличением нагрузки амплитуда колебания короба уменьшается автомати­чески, защищая конструкцию от перегру­зок. Такие грохоты применяют для тяже­лых условий работы при товарном грохоче­нии, а также для предварительного грохо­чения крупнокусковых материалов перед первичным дроблением (вместо сит уста­навливают колосниковые решетки в один ярус). Размеры просеивающей поверхнос­ти сит 1750X1450 мм, частота вращения вала вибратора порядка 800 мин ', ампли­туда колебаний 3,7...4,5 мм.

Эффективное сортирование достигается с вибраторами направленного действия (рис. 6.10, в, г).

Инерционный горизонтальный виб­рогрохот имеет вибровозбудитель прямо­линейно направленных колебаний 9, смон­тированный на коробе с ситами. Возбу­дитель состоит из двух параллельно распо­ложенных дебалансных валов, синхронно вращающихся в разных направлениях. Возмущающая сила такого вибратора на­правлена по прямой, перпендикулярной ли­нии, соединяющей центры дебалансных валов, и изменяется по закону синуса. Угол действия между возмущающей силой и плоскостью сит составляет 35...45°. Короб с ситами опирается на основание через вертикальные пружины. Размеры просеи­вающей поверхности сит таких грохотов 1250X3000 мм, частота колебаний 500... 700 в минуту, амплитуда колебаний 8... 12 мм, мощность приводного двигателя 5,5 кВт. Горизонтальные виброгрохоты с направленными колебаниями обеспечивают большую удельную производительность и лучшее качество грохочения по сравне­нию с наклонными.

Техническая производительность грохо­тов (м³/ч) при промежуточном и окон­чательном грохочении

Y\* = qAk\kik?,, (6.5)

где q — удельная производительность 1 м⁹ сита для определенного размера отверстий (для отверстий от 5 до 70 мм изменяется от 12 до 82 м³/ч); А — площадь сита, м²; k\ — коэффициент, учитывающий угол на­клона грохота (для горизонтальных грохо­тов с направленными колебаниями k\ = 1,0; для наклонных при угле наклона 9...15° — 0,45..Л,54); &2 — коэффициент, учитыва­ющий содержание в данном продукте зе­рен нижнего класса (при содержании 10... 90% соответственно 0.58...1.25); Ь_л—ко­эффициент, учитывающий содержание в нижнем классе зерен меньше '/2 размера отверстий сит (при содержании 10..90 % соответственно 0,63...1,37).

При приближенных расчетах можно определять производительность грохота как производительность желоба с опре­деленной пропускной способностью

П_т = 3600йЛу£_р, (6.6)

где Ь — ширина сита, м; h — толщина слоя сортируемого материала, м (прини­мается равной размеру поступающих на сито кусков); v =0,05...0,25 м/с — ско­рость движения материала вдоль желоба; fe_p = 0,4...0,5 — коэффициент разрыхления материала.

Машины для мойки каменных материалов

Заполнители бетона промывают для уда­ления глинистых и органических примесей и пыли. Для этого используют различные способы. Если крупность заполнителя не превышает 70 мм, а загрязненность мала и примеси легко отделимы, то промывку совмещают с сортировкой. На грохот по трубам из сопл подается вода под дав­лением 0,2...0,3 МПа. Расход води 1,5... 5 м^л на 1 м'¹ промываемого материала.

Материалы крупностью 300...350 мм про­мывают в цилиндрических гравиемойках-сортировках, состоящих из наклонного ба­рабанного вращающегося грохота с допол­нительной моющей секцией с глухой (без отверстий) поверхностью. Вода на промы­вку подается вместе с материалом. Расход воды до 2 м^:! на 1 M^:i промываемого матери­ала.

Рис. 6.11. Гидравлические классификаторы: а — вертикальный; б — горизонтальный многокамерный

Для сильно загрязненного гравия и щебня, содержащих глинистые включе­ния, применяют моечные барабаны с лопа­стями, закрепленными на внутренней повер­хности барабана. Вода подается навстре­чу движению материала. Диаметры бара­банов - 1,5,.2,0 м при длине до 4,0 м, про­изводительность установок —до 100 м³/ч.

Для мойки песка, отделения от него час­тиц менее 0.15 мм и последующего обез­воживания применяют гидромеханические и гидравлические классификаторы.

Гидромеханический классифи­катор представляет собой короб, внутри которого размещена спираль. При враще­нии спирали взметенные в воде мелкие ча­стицы отводятся в нижнюю часть короба, а крупные направляются спиралью к верх­нему разгрузочному окну. Короб устанав­ливают под углом 16...18". Диаметр спи­рали 1000...1500 мм при частоте вращения 8...14 мин ', Производительность класси­фикатора — до 200 т/ч.

Оборудование для разделения сред

Гидравлические классифика­торы (рис. 6.11, а) применяют для про­мывки и разделения песка на две фракции. В таких установках песок, предварительно

смешанный с водой в виде пульпы, вво­дится в вертикальный классификатор через патрубок 1 и диффузор 2 в обогати­тельную камеру 3, где скорость потока сме­си значительно уменьшается и крупные частицы выпадают в классификационную камеру 5. По патрубку 6 в классифика­ционную камеру подается чистая вода, образуя в камере винтовой восходящий поток. Частицы песка (до 0,5 мм) уносятся выходящим потоком воды к верхнему слив­ному коллектору 4, а крупные частицы вы­падают из классификационной камеры, обезвоживаются и поступают потреби­телю. Гидроклассификаторы являются на­порными аппаратами, давление на уровне сливной трубы достигает 0,3 МПа. Про­изводительность их по грунту — 20... 300 м³/ч.

При необходимости промывки и разде­ления зернистого материала на несколько фракций используют горизонталь­ные многокамерные гидроклас­сификаторы (рис. 6.11, б). Исходный материал в пульпообразователе смешива­ется с водой и поступает в пирамидальный лоток 9, а оттуда - в прямоугольное коры­то 8, разделенное вертикальными перегоро­дками на четыре камеры. Разделение на фракции получается путем регулирования количества воды, подаваемой в классифи­кационные камеры снизу и образующей во­сходящие потоки. Вода, поднимаясь по ка­мере, выносит частицы песка, скорость вы­падания которых меньше скорости дви­жения восходящих потоков. По мере на­капливания взвешенных частиц в камере плотность пульпы увеличивается, вследст­вие чего уровень воды в гидростатической трубке 11 вместе с поплавком 10 подни­мается. Как только поплавок упрется в вер­хний датчик, автоматически откры­вается разгрузочный клапан 7. По мере ра­згрузки поплавок опускается и касается нижнего датчика, сигналы которого пере­даются механизму закрытия клапана. За­тем цикл работы камеры повторяется. Производительность по исходному мате­риалу—до 50 т/ч, расход воды — 4...6 м³/т.

КЛАССИФИКАЦИЯ СЕПАРАТОРОВ

Сепарированием называется процесс разделения неоднородных жидких смесей на фракции, различающиеся по плотности в поле действия центробежных сил. Сепараторы могут быть классифици­рованы по следующим признакам: технологическое назначение се­параторов; тип сепараторов по конструкции барабана; способ вы­грузки осадка (шлама); принцип и характер выгрузки осадка; кон­струкция устройства для выгрузки осадка; способ подвода исходной гетерогенной системы и отвода продуктов сепарирования; область применения (отрасль промышленности); вид привода сепаратора (рис. 5.3).

По технологическому назначению сепараторы делятся на три ос­новных класса;

1) сепараторы-разделители, применяемые для разделения смеси жидкостей, не растворимых одна в другой, и для концентрирования суспензий и эмульсий;

2) сепараторы-осветлители, предназначенные для выделения твердых частиц из жидкости;

3) комбинированные сепараторы, служащие для выполнения двух или более операций переработки жидкой смеси.

Комбинированные сепараторы называют универсальными, что подчеркивает их многостороннее назначение. К классу комбинированных относят сепараторы, в которых процесс разделения совме­щается с каким-либо другим процессом. Так, известны сепараторы-экстракторы, сепараторы-реакторы.

К классу сепараторов-осветлителей можно отнести еще две груп­пы: сепараторы, предназначенные для дальнейшего диспергирова­ния (гомогенизации) дисперсной фазы эмульсий и их очистки от примесей; эти сепараторы получили название тарификаторы, иногда их относят к комбинированным, и сепараторы для удаления из жидкостной системы микроорганизмов, скапливаемых в шламо­вом пространстве вместе с другими механическими примесями.

Типы сепараторов по конструкции барабана разделяют на две группы: тарельчатые и камерные. Ротор тарельчатых сепараторов укомплектован пакетам конических вставок (тарелок), которые де­лят поток обрабатываемой жидкости на параллельные тонкие слои; ротор камерных сепараторов имеет реберную вставку (при одной камере) или комплект концентричных цилиндрических вставок, разделяющих его объем на кольцевые камеры, по которым обраба­тываемая жидкость протекает последовательно.

Тарельчатые сепараторы независимо от отрасли их применения и назначения можно подразделить на два основных типа. Первый тип сепараторов имеет тарелки, обеспечивающие подачу жидкости в межтарелочные пространства через отверстия, имеющиеся в самих тарелках. Такие сепараторы очень часто называют сепараторами с центральной подачей жидкости на тарелки. К этому типу относятся и сепараторы, в которых жидкость на вершину тарелок поступает из прорезей в тарелкодержателях. Второй тип сепараторов характе­ризуется тем, что жидкость в межтарелочные пространства посту­пает с периферии и движется к центру барабана. Тарелки в этих се­параторах в большинстве своем отверстий не имеют.

По способу подвода исходной гетерогенной системы и отвода про­дуктов сепарирования различают сепараторы трёх типов: открытые, полузакрытые и герметические.

В открытых сепараторах подача в ротор жидкой смеси и отвод полученных жидких фракций осуществляются открытым потоком. Процесс сепарирования не изолирован от доступа воздуха.

В полузакрытых сепараторах жидкость подается в ротор откры­тым или закрытым потоком, а отвод одной или обеих жидких фрак­ций происходит под давлением по закрытым трубопроводам. Про­цесс сепарирования не изолирован от доступа воздуха. Роторы пол­узакрытого типа отличаются от роторов открытого типа наличием устройства для вывода продуктов сепарирования под давлением.

В герметических сепараторах подача в ротор исходной жидкости и отвод жидких фракций происходят под давлением по закрытым трубопроводам, герметически соединенным с выпускными патруб­ками, процесс сепарирования в них изолирован от доступа воздуха. Роторы герметических сепараторов отличаются от роторов откры­тых и полузакрытых сепараторов конструкцией подводящих и отво­дящих устройств.

По виду привода сепараторы подразделяют на три группы: с ручным, комбинированным и электромеханическим приводом.

Основные элементы сепараторов: барабан, приводной механизм, станина, коммуникация для подвода и отвода продуктов сепариро­вания. Рабочим органом сепаратора, в котором происходит процесс разделения, является барабан (рис.).

Рис. Схема барабанов тарельчатых сепараторов: а — сепаратора-разделителя; б — сепаратора-осветлителя. — исходный продукт; — легкая фракция; — тяжелая фракция; «—о - частицы, образующие осадок; ооооо— осадок

Принцип действия сепаратора-разделителя (см.рис.,а) за­ключается в следующем. Исходная гетерогенная система по цент­ральной трубке поступает в тарелкодержатель, откуда по каналам, образованным отверстиями в тарелках, поднимается вверх комп­лекта тарелок и растекается между ними. Под действием центро­бежной силы легкая фракция оседает на верхнюю поверхность ни­жележащей тарелки. По этой поверхности легкая фракция движет­ся к центру барабана, далее по зазору между кромкой тарелки и тарелкодержателем поднимается в верх барабана и отводится по ком­муникациям.

Тяжелая фракция в межтарельчатом пространстве оттесняется к нижней поверхности тарелки. По этой поверхности фракция дви­жется к периферии тарелки и по зазору между разделительной та­релкой и крышкой барабана поднимается в верх барабана, откуда отводится по специальным коммуникациям.

Сущность процесса осветления (см.рвс.,6) заключается в сле­дующем. Продукт, подвергаемый очистке, по центральной трубке поступает в тарелкодержатель, из которого направляется в шламо­вое пространство между кромками пакета тарелок и крышкой. За­тем жидкость поступает в межтарельчатые пространства. По зазору между тарелкодержателем и верхними кромками тарелок поднима­ется вверх и через прорезь выходит из барабана. Процесс очистки начинается в шламовом пространстве и завершается в межтарельчатых. Процесс разделения гетерогенных систем осуществляется главным образом в межтарельчатом пространстве. При этом траек­тория частиц дисперсной фазы состоит из двух стадий. Легкая фракция дисперсной фазы движется к оси вращения (рис.,а), а тяжелая — к периферии(рис.б).

Саморазгружающиеся сепараторы разделяются на две основные группы: с непрерывным и пульсирующим отводом осадка.

В сепараторах с непрерывным отводом осадка последний удаля­ется вместе с частью жидкой фазы через сопла в виде концентриро­ванной тяжелой фракции.

В сепараторах с пульсирующим отводом осадка последний выбра­сывается из барабана при перемещении подвижного элемента, от­крывающего разгрузочные щели на периферии барабана.

При полной разгрузке периодически прекращается поступление продукта на сепарирование, разгрузочные щели барабана открыва­ются и все его содержимое, т.е. выделенный осадок и жидкая фаза, выбрасывается в приемник.

Основные конструктивные факторы, которые оказывают сущест­венное влияние на эффективность процесса сепарирования, вытека­ют из формул для определения производительности сепараторов. К этим факторам относятся частота вращения барабана, размеры ба­рабана и тарелок, расстояния между тарелками.

Холодильная техника

РАБОЧИЕ ПРОЦЕССЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН

Компрессионная холодильная машина — это со­вокупность технических устройств, необходимых для осуществления холодильного цикла, с целью понижения температуры охлаждаемого объема и поддержания этой температуры в течение задан­ного времени.

В основу работы компрессионной холодильной машины положено свойство рабочего вещества кипеть при низкой температуре, поглощая тепло из окружающей среды (охлаждаемого объема). Гер­метичная система компрессионной холодильной машины: заполнена рабочим веществом (холодиль­ным агентом), которое при осуществлении холо­дильного цикла не расходуется, а подвергается фазовым переходам «жидкость—пар—жидкость».

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА КОМПРЕССИОННОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ

В холодильных машинах совершаются термо­динамические, холодильные (обратные) циклы, представляющие собой определенную последова­тельность процессов кипения, сжатия, конденса­ции и дросселирования. Компрессионная холодильная машина (рис.) состоит из основных и вспо­могательных частей. К основным элементам отно­сятся: (1) —компрессор; (2) — кривошипшо-шатунный механизм; (3) — конденсатор; (4) —испари­тель; (5) — регулирующий вентиль.

Испаритель — это теплообменный аппарат, в котором кипит жидкий холодильный агент при низкой температуре, поглощая тепло из окружаю­щей среды. Температура в охлаждаемом объеме понижается. Жидкий холодильный агент перехо­дит в парообразное состояние.

Компрессор — это холодильная машина, кото­рая отсасывает пары холодильного агента из испа­рителя, сжимает их до давления конденсации и нагнетает в конденсатор.

Конденсатор — это теплообменный аппарат, в котором сжатые пары охлаждаются, отдавая теп­ло в окружающую среду, и конденсируются, т. е. переходят в жидкое состояние.

Регулирующий вентиль монтируют на жидко­стной линии перед испарителем. Регулирующий вентиль служит для регулирования подачи жидко­го холодильного агента из конденсатора в испари­тель, при этом происходит дросселирование жид­кого холодильного агента, т. е, понижение его тем­пературы и давления.

Принцип действия. Жидкий холодильный агент кипит в испарителе, отбирая тепло от охлаждаемой среды, превращаясь в парообразное состояние. Пары отсасываются компрессором, сжимаются до давле­ния конденсации и нагнетаются в конденсатор. В конденсаторе тепло, воспринятое в испарителе и ком­прессоре, отводится в окружающую среду, сжатые пары конденсируются, т. е. переходят в жидкое со­стояние. Далее жидкий холодильный агент через ре­гулирующий вентиль вновь подается в испаритель. Холодильный цикл повторяется.

Рис. Схема компрессионной холодильной машины

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ И ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЙ РАБОЧИЙ

ПРОЦЕСС КОМПРЕССОРА

Компрессор — основная часть холодильной ма­шины. Для поддержания заданной температуры кипения хладона в испарителе необходимо, чтобы давление в нем соответствовало этой температуре, а для этого компрессор должен отсасывать все пары, образующиеся в испарителе при кипении.

Теоретический рабочий процесс компрессора изо­бражен диаграммой с координатами V—Р (объем — давление). На диаграмме (рис.) прямая а-1 харак­теризует процесс всасывания паров холодильного агента, который происходит при постоянном давле­нии, соответствующем давлению в испарителе.

Кривая 1-2 характеризует процесс сжатия пара от давления в испарителе до давления паров в кон­денсаторе. Прямая 2-Ь характеризует процесс на­гнетания при постоянном давлении нагнетания. Та­ким образом, теоретический процесс характеризу­ется тем₇ что объем пара, отсасываемого компрес­сором, соответствует объему, описываемому пор­шнем.

Действительный же процесс компрессора отли­чается от теоретического на величину потерь, а именно: объемных и теоретических. Объемные по­тери вызваны наличием мертвого пространства; подогревом паров при всасывании; сопротивлени­ем протеканию пара при всасывании и нагнетании; внутренними утечками пара через неплотности в компрессоре. Объемные потери снижают производительность компрессора, энергетические — уве­личивают затраты энергии.

Рис. Теоретический процесс компрессора

При работе компрессора его поршень и шатун нагреваются и, естественно, удлиняются. Чтобы не происходило удара поршня о клапанную доску, предусматривается пространство, называемое ли­нейным мертвым пространством. Наличие мерт­вого пространства приводит к уменьшению объе­ма пара, засасываемого компрессором.

Подогрев пара при всасывании происходит вследствие теплообмена между стенками цилинд­ра и поступающими в него парами холодильного агента; пары подогреваются, увеличиваются в объе­ме, в результате чего объем пара, засасываемого компрессором, уменьшается по сравнению с теоре­тическим объемом.

Внутренние утечки возникают в результате не­плотностей в компрессоре и зависят от степени его изношенности.

Объемные потери действительно рабочего процес­са компрессора, вызывающие уменьшение холодопроизводительности, учитываются коэффициентом подачи; его рассматривают как отношение объема пара действительно засасываемого компрессором, к часовому объему, описываемому поршнем:

где l— коэффициент подачи компрессора;

V_д — объем паров, действительно засасываемых ком­прессором, м³;

V_T — часовой объем (теоретический), описываемый пор­шнем, м³.

ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАШИНЫ ДВУХСТУПЕНЧАТОГО СЖАТИЯ

С понижением температуры кипения холодиль­ного агента снижается холодопроизводительность компрессионных холодильных машин, увеличива­ются тепловые потери. Кроме того, работа холо­дильной машины при низких температурах менее надежна из-за чрезмерного нагрева паров в цилин­дре компрессора, а это влечет ухудшение смазки поверхности цилиндров и поршней.

Однако качество замороженных продуктов на­ходится в прямой зависимости от скорости их за­мораживания, т. е. температуры кипения жидкого холодильного агента. При низких температурах кипения холодильного агента скорость заморажи­вания продуктов возрастает, что обеспечивает хо­рошее качество пищевых продуктов после их дефростации, так как структура замороженных про­дуктов мелкокристаллическая.

Для получения низких температур кипения хо­лодильного агента используют двухступенчатые холодильные машины (рис.) с полным промежу­точным охлаждением и одноступенчатым дроссе­лированием.

Принцип работы. В испарителе (1) жидкий хо­лодильный агент кипит, отбирая тепло от охлаж­даемой среды. Образующиеся пары отсасываются компрессором низкого давления (2), сжимаются до промежуточного давления и нагнетаются в проме­жуточный сосуд (3), где охлаждаются. Промежуточный сосуд заполнен жидким холодильным аген­том, поступающим из конденсатора (5) через регу­лирующий вентиль (6), в котором жидкий холо­дильный агент дросселируется до давления конден­сации в промежуточном сосуде. Из промежуточ­ного сосуда пары холодильного агента отсасыва­ются компрессором высокого давления (4), сжима­ются до давления конденсации и нагнетаются в кон­денсатор (5). Жидкий холодильный агент из кон­денсатора (5) поступает в змеевик (7) промежуточ­ного сосуда, переохлаждается в нем и через регу­лирующий вентиль (8), где происходит дроссели­рование до давления испарения в испарителе (1), подается в испаритель. Затем холодильный цикл двухступенчатого сжатия повторяется.

Рис. Принципиальная схема холодильной машины двухступенчатого сжатия:

1 — испаритель; 2 — компрессор низкого давления; 3 — промежуточный сосуд; 4 — компрессор высокого давления; 5 — конденсатор; 6 — регулирующий вентиль; 7 – змеевик промежуточного сосуда; 8 — регулирующий вентиль

Дата добавления: 2014-01-07