Практическая работа 7 - Процессы и аппараты пищевых производств

# Процессы и аппараты перерабатывающих производств

5В073200- Стандартизация и сертификация __ст.преводаватель__ Саидов А.М.

## Практическая работа 7

РАЗБОР ЧЕРТЕЖЕЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ МАШИН

Цель: сформировать представление о принципах работы машин для перемещения жидкости и газов

План

1 Общие сведения о гидравлических машинах

2 Принцип работы поршневого насоса и зачертить его

3 Принцип работы плунжерного насоса и зачертить его

4 Принцип работы шестеренчатого насоса и зачертить его

5 Принцип работы центробежного насоса и зачертить его

6 Принцип работы центробежного вентилятора

1 Общие сведения

Для перемещения жидкостей и газов по трубопроводам используют гидравлические машины.

Все гидравлические машины можно подразделить на три группы:

насосы, применяемые для перемещения жидкостей;

компрессоры, используемые для сжатия от нормального до высокого давления и перемещения газов;

вентиляторы, применяемые для перемещения газов при малой степени сжатия (Р2/Р\ = 0,002... 1,1).

перекачивание жидкости из одной емкости в другую в пределах цеха или завода;

нагнетание жидкости в аппараты под давлением.

Ко всем насосам, используемым в пищевой промышленности, предъявляют следующие требования:

• инертность к пищевым жидкостям материалов, из которых изготовлены части насосов, соприкасающиеся с продуктами;

• наименьшее механическое воздействие на перекачиваемые продукты;

• равномерная подача;

• удобное и легкое присоединение к трубопроводам;

• легкая и быстрая разборка и сборка;

• износостойкие рабочие органы насосов для перекачивания жидкости с абразивными частицами;

• сочетание гигиенических норм с современными требованиями технической эстетики.

Основные параметры насосов. К основным параметрам насосов относятся:

производительность (подача) — объемное количество жидкости, подаваемое насосом в единицу времени;

напор — приращение механической энергии, которое сообща- * ет насос каждому килограмму приходящей жидкости, т. е. разность удельной энергии при выходе из насоса и при входе в него;

мощность — полезная (передается от насоса к жидкости) и потребляемая электродвигателем на вал. Потребляемая мощность больше полезной на величину потерь;

коэффициент полезного действия — отношение полезной мощности насоса к потребляемой, т. е. степень совершенства насоса.

2 Поршневой насос

Внутри цилиндра 4 возвратно-поступательно движется поршень 3. Труба 5 является всасывающей, труба 1 — нагнетательной. При движении поршня из крайнего левого положения в крайнее правое в цилиндре создается разрежение, вследствие чего поднимается всасывающий клапан 6 и жидкость по трубе 5 поступает в цилиндр, двигаясь за поршнем 3. При ходе поршня справа налево в цилиндре создается избыточное давление, и клапан допускается, нагнетательный клапан /поднимается и жидкость вытесняется поршнем в нагнетательную трубу 7. При многократном возвратно-поступательном движении поршня, которое производится с помощью шатунно-кривошипного механизма, жидкость попеременно всасывается и нагнетается по трубам 5 и 7.

Неравномерность движения жидкости по нагнетательному трубопроводу сглаживается благодаря установке воздушного колпака 2

Длина пути поршня S (между его крайними положениями) носит название хода поршня. Насос, поршень которого за один оборот вала делает два хода (один при всасывании и один при нагнетании), является насосом простого действия. Насос, в котором цилиндр снабжен крышкой (с сальником для прохода штока поршня) и поршень работает двумя своими сторонами, подавая двойное количество жидкости, является насосом двойного действия.

В отличие от насосов простого действия поршневые насосы двойного действия имеют две рабочие камеры; один цилиндр оснащен перемещающимся в нем поршнем. Каждая камера снабжена всасывающим и нагнетательным клапанами. В то время как в одной камере происходит нагнетание, во второй, по другую сторону поршня, — всасывание. Это обеспечивает более равномерную подачу перекачиваемой жидкости, уменьшает пульсацию давления в нагнетательном трубопроводе и увеличивает производительность в 2 раза по сравнению с насосами простого действия.

Недостатками поршневых насосов являются наличие клапанов, усложняющих разборку, чистку и мойку насоса, и необходимость установки редукторов для соединения насоса с валом электродвигателя, что значительно усложняет насосную установку в целом и делает ее громоздкой.

Преимущество поршневых насосов состоит в том, что они создают большое давление в нагнетательном трубопроводе, пригодны для перекачивания вязких жидкостей, имеют высокий КПД и незначительно воздействуют на перекачиваемую жидкость.

3 Плунжерные насосы

Для создания высокого давления в разных установках, например в гомогенизаторах, распылительных сушилках, применяются плунжерные насосы (рис. 3.14).

Принцип работы их такой же, как и поршневых насосов. Преимущество плунжерного насоса состоит в простоте устройства плунжера и сальникового уплотнения, благодаря чему не требуется дополнительного уплотнения между плунжером и цилиндром, без чего нельзя обойтись в поршневых насосах

4 Шестеренные насосы

Шестеренный насос состоит из корпуса 1 со всасывающим 4 и нагнетательным 2 патрубками и двух шестерен. Одна из* шестерен, связанная с рабочим валом, получает вращение от электродвигателя и называется ротором, а другая, свободная шестерня, приводимая в движение первой, — замыкателем.

Работает насос следующим образом. Ротор 5, вращаясь по часовой стрелке, передает движение замыкателю 3, который вращается против часовой стрелки. Когда зубья шестерен выходят из зацепления, создается разряжение и происходит всасывание жидкости в корпус. Шестерни захватывают поступившую жидкость, и перемещают ее в направлении вращения. Когда зубья вновь входят в зацепление в области нагнетательного патрубка, жидкость, находящаяся в полостях между зубьями и стенками корпуса, вытесняется в нагнетательный трубопровод.

По мере износа увеличиваются торцевые и радиальные зазоры между шестернями и корпусом насоса, и объемный КПД насоса снижается. При работе насоса неизбежны утечки жидкости через зазоры между зубьями, а также между шестернями и стенками корпуса.

5 Центробежный насос

Наиболее важной частью центробежного насоса является рабочеее колесо, образованное двумя дисками 1 и 3. Диски соединены загнутыми назад лопатками 2, которые образуют в пространстве между дисками криволинейные каналы. Левый диск 3 имеет отверстие для входа перекачиваемой жидкости внутрь рабочего колеса. Правый диск 1 — сплошной. Вал, на котором закреплены рабочие колеса, соединен муфтой с валом двигателя. Колесо вращается в корпусе улиткообразной формы.

Скорость вращения колеса настолько велика, что жидкость, находящаяся в каналах под лопатками, отбрасывается центробежной силой от всасывающего отверстия 3 (9) (расположенного в центре насоса) к периферии лопаток и вытекает в корпус насоса. Из улиткообразного корпуса перекачиваемая жидкость поступает в нагнетательный трубопровод. При этом в центре насоса образуется разрежение, и вследствие разности давления жидкость по всасывающему трубопроводу проходит внутрь центробежного насоса.

Перед пуском корпус насоса должен быть залит перекачиваемой жидкостью. Это делается для того, чтобы рабочее колесо при вращении могло создать перепад давлений, необходимый для подъема жидкости во всасывающий трубопровод, на конце которого установлен обратный клапан для предотвращения выливания жидкости из насоса при его заливки.

Принцип работы центробежного насоса основан на том, что при вращении рабочее колесо сообщает жидкости скорость, которая преобразуется в потенциальную энергию давления. Энергия передается путем динамического воздействия лопаток на поток, что приводит к изменению скоростей частиц жидкости при их прохождении через каналы рабочего колеса.

В зависимости от числа рабочих колен центробежные насосы могут быть одно- и многоступенчатые. Одноступенчатые центробежные насосы развивают требуемый манометрический напор (при прохождении жидкости через одно рабочее колесо)

6 Поршневой компрессор

Поршневой одноступенчатый компрессор устроен аналогично поршневому насосу. Схема одноступенчатого поршневого компрессора простого действия приведена на рис.

Поршень вдвигается в цилиндре 2 компрессора, куда газ входит с давлением рх через всасывающий клапан 5 и выходит сжатый под давлением р2 через нагнетательный клапан 1: Возвратно-поступательное движение поршня производится с помощью шатунно-кривошипного механизма 3 (от двигателя). Поршень делит герметически полость цилиндра на левую и правую части. При ходе поршня слева направо происходит всасывание. Во избежание пригорания смазочного масла стенки цилиндра охлаждают водой.

7 Центробежные вентиляторы. По принципу действия и устройству центробежные вентиляторы аналогичны одноступенчатым центробежным компрессорам, но отличаются меньшими окружными скоростями (не более 80 м/с). При малой степени сжатия можно пренебречь сжимаемостью газа. Схема центробежного вентилятора дана на рис. 3.23.

Центробежный вентилятор имеет рабочее колесо 2 с лопастями или лопатками, которое вращается в спиральном кожухе 1. Кожух вентилятора крепится на станине. Воздух (газ) по всасывающей трубе поступает в центральную полость рабочего колеса, захватывается лопатками и нагнетается через расширяющийся выходной патрубок. В вентиляторах используют лопатки разных типов — прямолинейные и криволинейные. Большое распространение получили широкие колеса с короткими лопатками — колеса барабанного типа. Подвод потока в колеса должен быть плавным для уменьшения потерь напора.

Вентиляторы — устройства, создающие избыточное давление (обычно до 11,5 кПа) воздуха или газа для их движения при проветривании помещений, транспортировании аэросмесей по трубопроводам, создании тяги и т.д., — одноступенчатые машины, обычно маломощные, поэтому их конструкция отличается простотой. Большинство вентиляторов изготовляются без направляющих аппаратов.

Выходной патрубок центробежных вентиляторов выполняют в виде: короткого цилиндра; конической воронки; конической воронки с коротким цилиндрическим участком; плавно изогнутой воронки.

Производительность центробежных вентиляторов регулируют, изменяя частоту вращения лопастей или открытием и закрытием задвижки на линиях всасывания или нагнетания. Для выбора марки вентилятора по справочникам или ГОСТу следует знать, что характеристики геометрически подобных машин одинаковы, т. е. для всей серии вентиляторов можно пользоваться общей характеристикой.

8 Осевые вентиляторы.

При необходимости подачи больших объемов газа применяют осевые вентиляторы (рис.

Рабочее лопастное колесо 2 осевого вентилятора имеет от 2 до 16 лопаток, форма которых близка по профилю к самолетному пропеллеру. Осевые вентиляторы отличаются реверсивностью и высоким КПД, компактны. Для них характерна сравнительно широкая область неустойчивой работы.

Контрольные вопросы

1 Какие машины используют для перемещения жидкостей и газов ?

2 Чем компрессоры отличаются от вентиляторов?

3 Какие требования предъявляют к насосам?

4 Основные параметры насосов:

5 В каком случае применяют осевые вентиляторы?