Лабник к первой лабораторной работе (djvu)

МИНИСТЕРСТВО ВЫСЕаЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ'СССР МОСКОВСКИЙ орденаЛЕНИНА и ордена ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ Утверждено Учебно-методнчесинм управлением МЗИ Лабораторная работа Рй 1 но курсу ОСНОВЫ ТРАНСФОРМАЦИИ ТЕПЛА И ПРОЦЕССОВ ОХЛАЖДЕНИЯ ИСПЫТАНИЕ НЕПРЯМОТОЧНОГО ПОРШНЕВОГО ДЕТАНДЕРА С ВНУТРЕННИМ ПРИВОДОМ КЛАПАНОВ (Продолжительность лабораторного занятия — 4 часа. Домашняя работа в 2 часау В изстоящей рабате проводится испытание поршневого иепрямоточ.

ного детзидерз с ввутреяяям приводом клзпявов. Определяется холодопроизводительиость и число оборотов установки, ее эффективиость (КПД), характерные температуры. Сиимяется индикаторная дизгряммз реального процессе по времеии. ф Московский энергетический ииституг, 1981 г. А. В. Мортыиое, А. Б. Грачев Редзктор В. Я. Соколов Лзборзторияя рабата № 1 по курсу чОсиовы трзисформвции тепле и процессов охлзждеиияз ИСПЫТАНИЕ НЕПРЯМОТОЧНОГО ПОРШНЕВОГО ДЕТАНДЕРА С ВНУТРЕННИМ ПРИВОДОМ КЛАПАНОВ (Кзфедрз промышленных теплоэяергетических систем) Технический редактор Л.

М. Кажадееец Корректор О. В. Салрялоеи ззведение Процесс расширения газа в детандере (детандирование) является наиболее эффективным процессом получения холода. Детандер — машина, предназначенная для охлаждения рабочего тела при его расширении с отдачей внешней работы. Как згравило, в детандере осуществляется процесс аднабатного расширения газа, а получаемая при этом работа отдается на вал генератора. Современные поршневые детандеры широко применяются в ожижительных, рефрижераторных, воздухоразделительных (иислородных и азотных) и др.

установках. Детандеры подразделяются на два класса объемного и кинетического действия. В первых — энергия сжатого газа непосредственно преобразуется в работу, во вторых †сначала в кинетическую энергию, а затем в работу. В настоящее время наибольшее распространение из детандеров объемного действия находят поршневые детандеры, а из кинетического — турбодетандеры.

В детандерах применяются различные способы торможения. Наиболее экономичен широко распространенный способ торможения асинхронным .генератором с выработкой электроэнергии, возвращаемой в сеть. Менее распространен способ торможения газовыми нли масляными тормозами (в установках специального назначения и мнкроустановках). По движению потока газа поршневые детандеры подразделяются на прямоточные и непрямоточные. Поршневые детандеры имеют, как правило, впускные н выпусиные клапаны, которые открываются принулительноот привода. Привод бывает внешним и внутренним.

Подписано к печати 2711-1983 г. Формат бумаги 60Х84116. Печ. л. 075. Тярзж 800. Ззкзз 3829. Типогрзфия МЭИ, Крзсиокзззрмеиивя, 13 Уц-изд. л. 0,6. Бесплзтио. 1. Назначение работы В настоящей работе испытывается поршневой -непрямо- точный детандер с внутренним приводом клапанов. Целью работы является углубление знаний .по разделу «Ожижение и замораживание газов». На основе проделанной работы осваивается пуск' и остановка машины. Определяются характерные температуры, холодопровзводительность, число оборотов, эффектнвность,степень отсечки и степень наполнения детандера. П. Описание работы поршневого непрямоточного детандера с внутренним приводом клапанов Конструктивная схема цилиндра непрямоточного детандера, разработанного в МЭИ, показана на рис.

1, а. На рис. 1, б показаны фазы движения .поршня детандера с последовательными положениями толкателей н клапанов. На рнс, 2, а приведена теоретическая индикаторная диаграмма детандера в координатах р — 'г'(8), снимаемая походу поршня. На рис. 2, б показана реальная индикаторная диаграмма (ооциллограмма), снятая по времени. При движении поршня ! вверх (рис. 1, б,.фаза 1) впускмой клапнн 7 опт)ывэьтоя с помОщью подяружименного голкателя 8, расположенного в поршне.

Пря этом происходит впуск воздуха, сопровождаемый мгновенным повышением давления с ра до р, (рис. 2, процесс 6 — 1). Затем при движении поршня 1 вниз происходит процесс наполнения цилиндра газом при давлении р, (фаза П, процесс 1 — 2). Пластина впускного клапана 7 в процессе наполнения находится в поднятом положении, так как пружина б клапана значительно мягче пружины 14 толкателя. Степень наполнения определяетсявеличиной свободного хода толкателя 8. расширение воздуха происходит при закрытых клапанах 7 и 11 (фаза П!, процесс 2 — 3).

Прн приближении поршня Ф д д вяб Ф и ~д доЙ Ф Ф! д д Ю д чэ' и м я Ы Н од ндБ май гид И Я д дой Л=. ,", в.м д Ы В щ о'д к крайнему нижнему положению (при давлении ра) открывается выпускной клапан 11 с помощью втулки — упора И, посредством тяги 10. Давление понижается до ро '(процесс 3 — 4), Клапан 11 удерживается в открытом положении пружиной И прн выталкивании расширенного воздуха (фаза1ц', процесс 4 — б).

В точке б при обратном движении поршня 1 выпускной клапан закрывается и происходит поджатие оставшегося воздуха (процесс 5 — 6). рис. 2. Ицлцкагорцаи диаграмма цикла ц — цо колу цоршнц; ив по времени Величина обратного поджатия воздуха регулируется из= менением расстояния от втулки-упора 15 до подпружиненного упора 2. Пружины 9 и И должны быть более жесткими, чем соответственно пружины б и И. Степень на~полпенни объема цилиндра оприделяется У„,с У„,+Увр в+а ца Уц+ Увр Уц+ У,р с+а 11 — диаметр цилиндра детандера; Я вЂ” ход поршня; а = — — относительный вредный объем (а= У,р Уц =0,08 — 0,1); отс асс у Б е = — = — — степень огсечтаи.

Уц Я Количество газа, кг/об, проходящего через детандер: Сук= УввУ1 а+ У„сТ1 а — Уввуа= = Уц (ИТ! — а + ау1-а — пуа), (2) где где у1 а где у„„— показания расходомера, ма(ч; Тв.„— удельный вес воздуха (при ро и 1„„); л — число оборотов детандера, об1мий. — удельный вес сжатого воздуха в процессе 1 — 2; 1 1 Рс Та = Та( ~ — удельный вес воздуха в конце процесРв / са обратного поджатия (определяется из уравнения адиабаты Ррц=сопз(); Тос Т, = Т .— ос — удельный вес воздуха при ро и 1„=1а„ та А=1,4 †показате адиабаты для воздуха; ра †давлен обратного поджатия (определяется по индикаторной диаграмме, снятой с осциллографа).

По опытным данным, полученным из эксперимента и по уравнению (2), находится степень отсечки детандера. Весовой ~рисцхцуд газа через детандер за одичав оборот опре- деляется исходя нз показаний расяодомера: т, л.во Уц= 1 е(а5=0,78ЫаЗ, где У„„— объем газа, входящий в детандер; 1'„— объем вредного пространства; У, — объем, описанный поршнем П1, Основные параметры детандера Диаметр цйлиндра Ы,. мм Ход поршня з, мм 'Число оборотов д минуту л, об/мвн Давление 1ир. мпуцже рь МПа 62 52 200 — 600 0,4 — 0,6 Категорически запрем(антса производить пуск и останоеку липиины без наблюдения преподавателя или учебного мастера.

Пуск детандера 1. Закрыть вентиль 1 на впускном трубопроводе перед машиной (рнс. 3). Рнс. 3. Принципиальная схема установки: 1 — вентиль полачн сжатого воздуха; 2, 7 — вентнлн подачи води; 8 — подогревателгч 4 — расхохомер; б —. частотомер; б — осцнллограф; 8 — концевой холокнльннк: р — сепаратор; 1О— вентиль 2. Пустить воду на охлаждение манжет в поршневом уплотнении детандера (вентиль 2).

Контроль эа поступлением воды ведется визуально (по поступлению ее в сливную воронку). Давление на выпуске рь МПа Температура на впуоке Ть К Расход воздуха бл, чгмв)ч Лдннбатный КПД Степень,наполнения 1У. Порядок проведения работы о,и 293 6 — 40 0,65 — 0,71 0,26 — 0,4 3.

Провернуть от руки на 1 — 2 оборота кривошип детандера и убедиться в том, что нет помех движению поршня. 4. Открыть вентиль 7 для подачи воды в концевой холодильник д. 5. Включить воздушный компрессор. Во время работы компрессора следить за сливом конденсата (из сепаратора У), регулируя вентиль 10. 6. Включить тормозной электродвигатель (генератор) на детандере. Включение производится с пульта управления.

7. Медленно подать сжатый воздух на детандер, открывая вентиль 7. 11. Выполнение работы 1. Проверить присоединение потенциометра и наличие льда и воды в сосуде Дьюара. 2. Установить с помощью впускного вентиля 1 постоянное давление воздуха перед детандером. 3. Включить осциллограф б н частотомер б.

После 5— 1О мин работы подсоединить датчик давления. Установить на осциллографе устойчивое изображение. 4. Включить электроподогреватель 3. Температура после электроподогревателя должна быть + 15 †+' С. 5. Произвести отсчеты ло потенциометру н по расходомеру 4. Результат отсчетов записать в журнал наблюдений. 6. Отсчеты в пусковом режиме производить через ЗО с (в этом режиме производить в основном замер температур на выпуске).

7. Отсчеты в установившемся режиме производить через 5 — 10 мин. 8. Определить число оборотов детандера. 9. Зарисовать осциллограмму. т'Ш. Составление отчета Отчет должен содержатьл 1) принципиальную схему установки; 2) индикаторную диаграмму; 3) журнал наблюдений; 4) обработку результатов; 5) процессы в Т вЂ” Ял и е — г-диаграммах; 6) графики изменения т1,„и т). от р.; 7) график изменения 7, по времени в пусковом и рабочем режимах; 8) анализ результатов. 1Х. Вопросы для контроля 1. Что характеризует адиабатиый КПД детандера? 2. От чего зависит холодопроизводнтельность детандера? 3. Как подсчитывается полученная работа от детандера? 4. Куда отводится работа от расширенного газа? 5. Что показывает эксергетический КПД детандера? 6.

Из каких основных элементов состоит детандер? 7. Из каких элементов состоит внутренний привод клапанов? 8. В каком случае прн подсчете КПД не надо учитывать работу детандера? 9. Какие бывают детандеры? ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Соколов Е. Ян Бролннскнй В. М. Энергетичеонне основы траисфорнаплнг тепла о процессов оклалгленол.— Мл Энергнк, 1001, с.

263 200. 2, Бролннскнй В. М., Меераон Ф. И. Прокааолстно клслорола.— Мл Металлрргнолат, 1970, с. 129 — 14б. .