Vegyipari géptan 3. Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék. 1111, Budapest, Műegyetem rkp. 3. D ép. 3. em Tel: Fax:

Vegyipari géptan 3. Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék

1111, Budapest, Műegyetem rkp. 3. D ép. 3. em

Tel: 463 16 80 Fax: 463 30 91 www.hds.bme.hu

Légszállító gépek 1. Ventilátorok 1. 2.

Centrifugál ventilátor Axiális ventilátor

2. Fúvók 1.

Root-fúvó

3. Kompresszorok 1. 2. 3.

Dugattyús kompresszor Csavarkompresszor Turbokompresszor

4. Vákuumszivattyúk 1.

Vízgyűrűs vákuumszivattyú

Folyadék és gázszállító gépek

1. Ventilátorok • A sűrűségváltozás elhanyagolható, feltételezhető az összenyomhatatlan közeg, mert • kicsi nyomáskülönbség (kb. 0,05 bar – 0,1 bar = 5000 10000 Pa) ellenében szállít • Ventilátorok: • Radiális átömlésű - centrifugál • Axiális átömlésű


1. Ventilátorok 1.1 Centrifugál ventilátor


1. Ventilátorok Össznyomás növekedés:

 2 2 pö  pn  ps  vn  vs  2

(számolható belőle ventilátor szállítómagasság, de nem pö használatos: )

H

g

Statikus nyomásnövekedés:

 2  2 pst  pö  vn  pn  ps  vs 2 2


1. Ventilátorok Üzemi jellemzők: • Bevezetett teljesítmény: Pb=Mω • Hasznos teljesítmény: Ph=q∆pö • Hatásfok: 𝜂 =

𝑞∆𝑝ö 𝑀𝜔

• Statikus hatásfok :𝜂𝑠𝑡 =

𝑞∆𝑝𝑠𝑡 𝑀𝜔

• Működési „sebesség” - fordulatszám: 𝑛 =

𝜔 2𝜋

• Más fordulatszámra az affinitással számolható át


1. Ventilátorok • Más sűrűségre az alábbi összefüggésekkel számolható át

' pö  pö  '

' pst  pst  '

'  P'  P 


1. Ventilátorok Jelleggörbék n = áll. ρ = áll.


1. Ventilátorok


1. Ventilátorok 1.2 Axiális ventilátor


2. Fúvók • A nyomáskülönbség, ami ellenében dolgoznak tipikusan: 0,05 bar < p < 2 bar • A szállított közeg összenyomódása és fölmelegedése számottevő • Nyomáskülönbség helyett gyakran nyomásviszonnyal (ε) jellemzik p



2

p1

• Fúvók   3


2. Fúvók 2.1 Root-fúvó (forgódugattyús) • Kialakításából kifolyólag járókerekei soha nem akadnak össze, ezért • Nem igényel kenést • Olajmentes levegőt szállíthat


2. Fúvók Root-fúvó indikátor diagramja


2. Fúvók


3. Kompresszorok • Nagy nyomáskülönbség ellenében dolgoznak p: = 2-5 bar • A szállított közeg összenyomódása és fölmelegedése számottevő • A közeg és a gép hűtéséről külön gondoskodni kell • Jellemző nyomásviszony:   3 • 6-os nyomásviszonynál nagyobb nyomáskülönbség több fokozatban valósítható meg


3. Kompresszorok 3.1 Dugattyús kompresszor (kétszeres működésű)


3. Kompresszorok Dugattyús kompresszor jellemzői Töltési fok:

V1 Vs   Vl Vl

Nyomásviszony:

pn  ps 3→4 expanzió:

pnVk  ps Vk  Vl  V1  pn Vk  Vk  Vl  V1 ps Folyadék és gázszállító gépek

3. Kompresszorok 3→4 expanzió:

pnVk  ps Vk  Vl  V1  pn Vk  Vk  Vl  V1 ps

Ebből a beszívott levegő térfogata:

 pn  V1  Vl  Vk   1  ps 


3. Kompresszorok Az indukált munka (a dugattyú által a gázon végzett munka) 2

2





1

1

1→2 kompresszió  pAds   pdV

m  m1  m2

Izotermikus esetben:

p p1   áll.  1 1 p1 1   1 p m1 p1 1 V  m  1 p Folyadék és gázszállító gépek

3. Kompresszorok

m1 p1 1 V  m  1 p dV p1 1 m dp 1 p 2 p1 1 dV  m dp 2 1 p


3. Kompresszorok 2

2

p1 1 p1 2   pdV  m  dp m ln p 1  1 1 p 1 1 p1 p1 p2  m ln p2  ln p1   m ln  1 1 p1 p2  V1 p1 ln p1


3. Kompresszorok 3→4 expanzió Izotermikus esetben 4

4

p1 1 p1 4 3 pdV  m  4 3 p dp   m  4 ln p3  p1 p1 p3  m ln p3  ln p4   m ln  4  4 p4 p3  V4 p1 ln p4


3. Kompresszorok Indukált izotermikus munka: 2

4

p2 Wiiz    pdV   pdV  p1 Vl  V4  ln p1 1 3 Izotermikus hasznos teljesítmény (i: működés, n: löketszám):

pn p2 Piiz  inWiiz  inp1Vbesz ln  ps qs ln p1 ps Izotermikus hatásfok

ps ps qs ln Piiz pn iz   Pb M Folyadék és gázszállító gépek

3. Kompresszorok Az indukált munka adiabatikus esetben: p p1    áll.   1 1 

1 p1 1   1 1 p 1 

m p1 1 V  m 1  1  p Folyadék és gázszállító gépek

3. Kompresszorok 1 

p1 1 V m 1 1 p 1 

1  1    dV p1 1   p  m  dp 1    1 

p1 dV  m 1

 1 1 1   p dp     


3. Kompresszorok 2

2

1 

p1   pdV   m 1 1 1 1 

1 

2 1 1  p1 1    p dp  m p dp     1  1  

p1 1   m p 1    1 

1  

 1    1   1  m 1  p2        p p  1  1 1 p       1 1 1   1  

 1 2 

 1     p2  1   V1 p1    1    1  p1   


3. Kompresszorok Az előzőhöz hasonlóan levezethető az expanzió adiabatikus esetben:

 1   4   p2  1     pdV  V p  1 4 1 3    1  p1   


3. Kompresszorok Indukált adiabatikus munka:

Wiad

 1   2 4  1  pn     1    pdV   pdV  ps V1  V4   ps     1 1 3  

Adiabatikus hasznos teljesítmény:

Piad  inWiad Adiabatikus hatásfok

 1    1  pn     1  qs ps    1  ps   

Piad  ad  Pb Folyadék és gázszállító gépek

3. Kompresszorok Dugattyús kompresszor szabályozása: Általános: kompresszoroknál a szállított térfogatáramot a beszívott térfogatáram szabályozásával állítják be, nyomóoldali fojtással nem szabályoznak! 1. Időszakos üzemmód (légtartályba szállít, kikapcsolt esetben a fogyasztót a légtartályból szolgálják ki) 2. Szívóvezeték fojtása 3. Szívószelep kitámasztása 4. Pótkárostér beiktatása 5. Megkerülő vezeték


3. Kompresszorok 2. Szívóvezeték fojtása


3. Kompresszorok 2. Szívószelep késleltetett zárása (kitámasztása)


3. Kompresszor 4. Pótkárostér beiktatása


3. Kompresszorok 5. Megkerülő vezeték beépítése


3. Kompresszorok Dugattyús kompresszor jelleggörbéje


3. Kompresszorok Kompresszorállomás segédberendezésekkel

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Szelep Manométer Biztonsági szelep Vízlevezető szelep Szerelő nyílás Adattábla


3. Kompresszorok Vegyipari kompresszorok kenése: • • • •

Nitrogénre Oxigénre Klórgázra Szén-dioxidra

levegő kenés glicerin kenés tömény kénsav kenés növényi olaj kenés

Olajmentes kompresszorok tömítési lehetősége: • Labirinttömítés vagy • Membránkompresszor alkalmazása


3. Kompresszorok Dugattyús kompresszor működése


3. Kompresszorok 3.2 Csavarkompresszor


3. Kompresszorok Csavarkompresszor: • Szerkezeti felépítése a csavarszivattyúhoz hasonló • A gázszállítást a forgó csavarorsók végzik • A gáz az orsók hossztengelye mentén halad a szívótérből a nyomótérbe • 2-5 bar nyomáskülönbségen működik • Megcsapolható


3. Kompresszorok 3.3 Turbo kompresszor


3. Kompresszorok Turbo kompresszor: • Működési elve az örvényszivattyúkéhoz hasonló • Megkülönböztetünk centrifugális és axiális kompresszorokat • A járókerék megnöveli a rajta átáramló gáz nyomását és sebességét • Az axiális gép előnye a centrifugállal szemben: jobb hatásfok • Az axiális gép hátránya a centrifugállal szemben: meredekebb jelleggörbe miatt szűkebb üzemi tartomány • Működési korlát: pumpálási jelenség elkerülése


3. Kompresszorok


3. Kompresszorok


4. Vákuumszivattyúk • Légkörinél kisebb nyomású térből szív • Közepes vákuumot létesítő szivattyú • Vákuum:

v • • • •

p0  p p0

100[%]

Finom vákuum: 0,1-100 Pa Kis vákuum: 20 kPa Közepes vákuum: 8-20 kPa Nagy vákuum


4. Vákuumszivattyúk 4.1 Vízgyűrűs vákuumszivattyú (víz utánpótlásról gondoskodni kell)


Kérdések, észrevételek: [email protected]


Vegyipari géptan 3. Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék. 1111, Budapest, Műegyetem rkp. 3. D ép. 3. em Tel: Fax:

Recommend Documents