Гідравлічні машини

Дати відповіді на запитання, оформити конспект та прикріпити файл

Самостійна робота: дати відповіді на запитання

1. Особливості екстрагування в РГ

2. Інтенсифікація теплових процесів та регенерація тепла

ЛЕКЦІЯ 6

Тема: Гідрівлічні машини.

Мета: ознайомити студентів з класифікацією гідравлічних машин, призначенням та використанням.

Вид заняття: лекція з елементами бесіди.

План

1. Поняття гідравлічної машини, класифікація.

2. Конструктивний устрій динамічних насосів.

3. Принцип будови відцентрового насоса, обємні гідравлічні машини.

Поняття про гідравлічні машини, їх класифікація.

Рідини й гази, які використовуються в харчовій технології, часто необхідно транс­портувати трубопроводами як на підприємствах (для подачі в апарати і установки, з цеху в цех тощо), так і поза ними (для отримання вихі­дної сировини або відправки готової продукції тощо). Цю проблему можна вирішити дуже просто, якщо рідина переміщується з високого рівня на низький самопливом. Але частіше в техніці доводиться ви­рішувати зворотне завдання - транспортування рідини з низького рі­вня на високий. Для цього використовують гідравлічні машини, в яких механічна енергія двигуна перетворюється на енергію рідини, яка транспортується, внаслідок підвищення її тиску. Ці машини мож­на розподілити на три групи:

1) насоси (для переміщення рідин);

2) вентилятори (для переміщення газів);

3) компресори (для стискування Й переміщення газів).

Насоси використовують для переміщення рідин у трубопроводах і апаратах. Переміщення пов'язане з подоланням сил тертя, місцевих опорів, а також витратами енергії на піднімання рідини з нижчого на вищий рівень.

За видом робочої камери і сполученням її зі входом і виходом на­соса розрізняють два основні класи насосів:

- об'ємні (в об'ємних насосах рідина переміщується шляхом періодичної зміни об'єму камери, яка поперемінне з'єднується зі входом і виходом насо­са. До об'ємних насосів відносяться поршневі, мембранні, ротаційні та ін.)

-  динамічні( в динамічних насосах рідина переміщується під силовою дією на неї в камері, яка постійно сполучається з виходом і входом насоса. До них відносяться такі основні типи: відцентрові, вісьові (пропелер­ні), роторні, гвинтові, вихрові, струменеві.

Конструктивний устрій динамічних насосів.

Відцентрові насоси найбільше використовують у промисловості та на підприємствах ресторанного господарства для перекачування малов'язких рідин. Це пояснюється їх високою продуктивністю, не­великими розмірами, можливістю безпосередньо приєднати до елек­тродвигуна. Окрім того, відцентрові насоси прості за конструкцією, тому їх можна виготовляти з різноманітних матеріалів. Останній факт робить насоси цього типу незамінними під час перекачування харчових рідин (соків, молока, сиропів). Вони класифікуються за конструктивними ознаками, пе­репадом тисків та частотою обертання робочого колеса.

За створюваним перепадом тиску відцентрові насоси розпо­діляються на:

а) насоси низького тиску, які створюють до 20-25 м напо­ру стовпа рідини; б) насоси середнього тиску з перепадом 25-60 м напору; в) насоси високого тиску, які здатні створювати тиск понад 60 м, відцентрові насоси бувають горизонтальні та вертикаль­ні. Залежно від частоти обертання робочого колеса насоси розподі­ляються на тихохідні та швидкохідні.

За кількістю робочих коліс насоси бувають одноступеневі  та ба­гатоступеневі. В багатоступеневих насосах рідина проходить послі­довно через декілька робочих коліс, закріплених па одному валу. Пе­репади тисків, які створюються в кожному колесі, складаються, вна­слідок чого значно збільшується загальний перепад тиску, створюва­ного насосом. Ці насоси відносяться до групи насосів середнього й високого тиску.

Відцентровий насос:

складається з корпуса 1, що має спі­ралеподібний канал, у якому обертається робоче колесо 2, закріплене на валу 3. На робочому колесі закріплені лопаті, між якими розмішуються канали для проходження рідини. Подача рідини до насоса здійснюється через усмоктувальний патрубок 5, який з'єднаний з центральною части­ною робочого колеса. Нагнітальний патрубок 4, розміщений тангенціа­льне по відношенню до робочого колеса, використовується для відве­дення рідини з насоса. Відцентрові насоси працюють так. Під час обер­тання відцентрового колеса рідина через усмоктувальний патрубок по­ступає до каналу між лопатками. Під дією відцентрових сил рідина про­ходить по каналах робочого колеса і відкидається до його периферії, на­буваючи при цьому кінетичної енергії.

Струминний насос  працює за принципом використання кінетичної енергії робочої рідини для подавання рідини, яка перека­чується. Ці насоси не мають частин, які рухаються, і дуже прості за конструкцією. Потік робочої рідини, проходячи через сопло 1, збіль­шує свою швидкість і, отже, кінетичну енергію. Збільшення динаміч­ного (швидкісного) напору приводить до зменшення п'єзометричного (статичного) напору і, таким чином, тиску в камері 2, де утворюється вакуум. Під впливом вакууму рідина, яка підлягає перекачуванню, підсмоктується по трубі 3, захоплюється струменем робочої рідини і, змішуючись із нею, поступає до дифузора 4, а потім до нагнітальної труби 5. В струминних насосах робочою рідиною може бути як не­стислива, так і стислива рідина (газ або пара). Тому струминні насоси поділяють на водоструминні, газоструминні й пароструминні. При­кладами використання струминних насосів є сульфітодозувальний апарат для введення сірчистого ангідриду до виноматеріалів та пло­дово-ягідних напівфабрикатів, газові пальники, пароструминний інжектор у випарних установках.

Об'ємні гідравлічні машини - по­ршневі, роторні, мембранні, шесте­ренні, гвинтові, пластинчасті насоси - працюють за принципом витіснення рідини з робочої камери робочими органами, які рухаються.

Поршневі насоси різноманітні за своїми  конструктивними  особливос­тями і галузями призначення. За видом поршня насоси бувають по­ршневі та плунжерні, за їх кількістю - одно- і багатопоршневі. За розміщенням циліндрів - горизонтальні та вертикальні.

За принципом дії - простої та подвійної дії, а за тиском - низько­го і високого тиску. Цінною перевагою поршневих насосів є незале­жність їхньої продуктивності від розвинутого напору, тобто можли­вість подавати невелику кількість рідини під високим тиском Поршневі (плунжерні) насоси використовуються для подавання рідких харчових продуктів на розприскування в установках для су­шіння, в гомогенізаторах, гідравлічних пресах тощо. Поршневі насо­си - найпоширеніша група насосів у виноробній промисловості.

Поршневий насос складається з двох основних частин: гідравліч­ної і привідної. Гідравлічна частина насоса призначена для перемі­щення рідини з області низького тиску до області високого тиску. Привідна частина передає гідравлічній частині енергію від двигуна. Поршневий насос простої дії складається з циліндра 1, поршня 3, кривошипно-шатунного механізму 2, всмоктувальної тру­би 4 з клапаном 5 і нагнітальної труби б з клапаном 7. Під час руху поршня 3 вправо в циліндрі 1 створюється розрідження, внаслідок чого всмоктувальний клапан 5 піднімається, і рідина входить до ро­бочої порожнини циліндра. Під час руху поршня в зворотному напрямку клапан 5 опускається і припиняє надходження рі­дини в .насос, але .в цей час відкриваєть­ся нагнітальний клапан 7, і рідина з ци­ліндра витісняється в нагнітальний тру­бопровід 6. 

  Роторні насоси використовуються для перекачування в'язких рі­дин, наприклад таких, як згущене молоко, олія, жир, паста, патока. Вони поділяються на шестеренні та шиберні. У свою чергу, шесте­ренні насоси поділяються на насоси з внутрішнім і зовнішнім зчеп­ленням.

Гвинтові насоси викори­стовуються для перекачу­вання високов'язких систем, таких як сир, вершкове мас­ло, фарш. При цьому струк­тура продукту, що транспор­тується, залишається мало пошкодженою. Гвинтові на­соси дають змогу створюва­ти високі тиски. У промис­ловості найбільше розповсюджені

гвинтові насоси з трьома гвинтами

Рідина,  що   поступає   в заглиблення гвинтової нарізки збоку корпуса 7, під час по­вороту гвинта 3 герметичне відтинається від всмоктувальної камери 2 і потім переміщується каналом нарізки вздовж осі гвинта до напір­ної камери 4. З постійною частотою обертання гвинта подача насоса строго постійна. Під час переміщення крупношматкових продуктів вони розклинюються між гвинтом та стінками корпуса і рухаються як гайка гвинтовою направляючою. ККД гвинтових насосів становить 0,8-0,9, тиск нагнітання до 20 МПа, частота обертання - до 10 000 об/хв.

Робота відцентрового вентилятора  також аналогічна роботі відцентрового насоса. Під час обертання робочого колеса 2 за рахунок відцентрової сили повітря або газ відкидається до периферії

Схеми вентиляторів                                               Схеми газодувки

Вакуум-насоси призначені для відсмоктування газів з тиском ни­жчим від атмосферного, тобто для створення розрідження. За конс­трукцією розрізняють поршневі, ротаційні та струминні вакуумні на­соси. Залежно від величини розрідження, яке необхідно створити, ва­куумні насоси бувають одноступеневі та багатоступеневі. Принципо­во вакуум-насоси не відрізняються від компресорних машин відпові­дних конструкцій. Однак при малому значенні абсолютного тиску (сильному розрідженні) об'єм мертвого (шкідливого) простору в по­ршневих вакуум-насосах повинен бути значно меншим, ніж у комп­ресорах. При цьому водну оболонку застосовувати обов'язково, тому що внаслідок високого ступеня стиснення температура в циліндрі дуже зростає. Охолодження в цьому випадку дає суттєвий ефект у зв'язку з малою масою газу, що подається вакуум-насосом.

Питання для самоперевірки

1. Поняття про гідравлічні машини, їх класифікація.

2. За яким принципом класифікують насоси?

3. Як працює відцентровий насос?

4.  Де використовуються осьові насоси?

5.  За яким принципом працює струминний насос?

6.  Призначення поршневих насосів. Як визначається їх продук­тивність?

7. Які поршневі насоси називають насосами простої дії?