Учебник - КШО - Живов (1031225), страница 75
Текст из файла (страница 75)
От паросборника по трубопроводам пар с начальными параметрами/? и 7 (свежий, или острый, пар) поступает в молот 4, Отработавший парс конечными параметрами р^ и Т^ отводится из молота в конденсатор 5, где он,проходя по охлаждаемым водой трубкам, конденсируется. Насос 6 перекачиваетобразовавшийся конденсат в котел 1. Цикл энергоносителя завершен.Обращаясь к курсу теплотехники, устанавливаем, что полный цикл рассмотренной установки - это цикл Ренкина (рис.
17.3, б). Его линия аЬ отображает сжатие воды в насосе при подаче ее в котел. Поскольку вода практическинесжимаема, этот процесс принят изохорным. Подвод теплоты по линии bcdeпроисходит в котле и включает следующие этапы: be - нагрев воды до температуры кипения; ed - генерирование влажного пара; de - перегрев в пароперегревателе. Линия е/отражает адиабатическое расширение пара в рабочем цилиндремолота, а яияия fa - полную конденсацию пара.На экономичность паросиловых установок значительное влияние оказываетправильный выбор начальных и конечных параметров пара.Для паровых машин непрерывного действия (турбины) и периодическогодействия с установившимся режимом работы (поршневые двигатели) термический КПД является достаточным показателем экономической эффективности паросиловой установки.
Высокое качество изготовления и эксплуатации этих машинпозволяет свести до минимума утечки пара во время работы. При остановке жетрубопровод свежего пара у них обязательно перекрывают. По этим причинамцелесообразно повышать давление пара до 9 МПа и выше, благодаря чему можноснизить общий расход энергоносителя при той же полезной работе.Эксплуатация и состояние молотов и условия их работы оставляют желатьлучшего: утечки энергоносителя чрезвычайно велики. Можно еще как-то при398Глава17. Термомеханический расчет паровоздушных молотовмириться с неизбежностью потерь при совершении технологических ходов (ударов) и в цикле качаний падающих частей. Поскольку суммарное время пауз(простоев) у молотов оказывается больше суммарного машинного времени, атрубопроводы при этих паузах не перекрывают, непроизводительные потериэнергоносителя оказываются очень большими.
В результате полезный расходпара в молотовых установках обычно составляет 15...20% от общего и лишьизредка повышается до 30...40 %.Работать на паре слишком высокого давления нецелесообразно, потому чтополучить достаточно низкое давление в конце расширения можно только приочень малом впуске свежего пара, а это усложняет управление молотом. Нельзязабывать и об ограничении по условиям техники безопасности: высокое давление может привести к перетеканию пара из верхней полости в нижнюю и вследствие этого - к самопроизвольному подъему падающих частей в цикле прижима.Однако неприемлемо и заниженное давление свежего пара.
Конечно, при давлении в 0,3...0,4 МПа потери на утечки значительно уменьшаются, но для сохранения энергии удара и быстроходности молота приходится увеличивать размерырабочего цилиндра. Это нежелательно, так как усложняет изготовление и ремонтмолота, увеличивает потери вследствие возрастающей конденсации пара при еговозросшем объеме, а также потери на трение при движении поршня.Суммируя все эти противоречивые факторы, приходим к выводу, что оптимальным можно считать давление свежего пара/^ = 0,7...0,9 МПа.Несмотря на явную экономию теплоты при работе молотов на перегретомпаре, его почти не применяют в кузнечных цехах.
Производственники объясняют это эксплуатационными факторами: короблением рабочих элементов органовпарораспределения, быстрым рассыханием сальникового уплотнения, утечкамипара и увеличением износа цилиндра. Однако передовой опыт показывает, чтоперегрев пара до 260...280°С не приводит к короблению цилиндрических золотников и дросселей. Два других фактора прямо зависят от ухода за молотоми функционирования системы смазывания. Если смазывание недостаточно, товлажный пар с его обильным конденсатом хоть как-то его восполняет.
Поэтомустандарты осторожны в отношении рекомендаций по перегреву, ограничивая еготемпературой 200 °С.Нельзя дать однозначной рекомендации о давлении отработавшего пара,даже если выпуск проводят в такой неограниченный по объему резервуар, какатмосфера z р^^0,\ МПа. Объясняется это тем, что давление выпуска помимопрочего функционально определяется кинетикой потока энергоносителя при выталкивании его из цилиндра.
Чем больше скорость движения поршня, тем вышескорость истечения и больше перепад давления в цилиндре и трубе отработавшего пара. В результате давление выпуска в паровоздушных молотах колеблетсяв пределах 0,11...0,31 МПа в зависимости от характера хода падающих частейи особенностей рабочих элементов парораспределительных органов. При по399Раздел IV. МОЛОТЫстроении индикаторных диаграмм давление р^ всякий раз задают средним значением на все время выпуска.КПД молота даже для идеальной паросиловой установки невысок.
Это свидетельствует о его несовершенстве как тепловой машины из-за оговоренныхвыше параметров энергоносителя. Если их улучшать, то идеальный термическийКПД будет возрастать, однако реальный КПД будет уменьшаться, так как длянебольшого увеличения теплоперепада в систему приходится вносить количество теплоты, непропорционально возрастающее в связи с утечками.Повлиять на КПД всей паросиловой установки все же можно, если полезноутилизировать теплоту отработавшего пара. Одним из эффективных способовповышения экономичности паросиловых установок является теплофикация.Схема энергосиловой установки привода молота со сжатым воздухом(рис.
17.4, а) построена на базе двух круговых термодинамических процессов: первичного, например цикла Ренкина конденсационной электростанции с турбогенераторами, и вторичного цикла установки, состоящей из компрессора и воздушногодвигателя (молота). Состав схемы первичного цикла аналогичен составу схемы, показанной на рис.
17.3, а, но вместо молота здесь установлена паровая турбина 7.Преобразователем, связывающим оба термодинамических цикла, служит система,содержащая электрогенератор 2 и электродвигатель 3. Схема вторичного циклавключает в себя компрессор 4, холодильник 5, нагреватель 6 и молот 7.Кроме кузнечных цехов сжатый воздух на заводах потребляют и другиепроизводства (для привода пневматического инструмента, приспособлений, в цепях управления и т.
д.). Чтобы обеспечить надежную и безопасную работу всехэтих потребителей, необходимо подавать сжатый воздух с нормальной температурой (15...20 °С). Теплота у воздуха отбирается непосредственно через стенкикомпрессорного цилиндра либо в холодильнике 5.Идеальным случаем является полный отбор теплоты при сжатии по изотерме. Если компрессорный цилиндр теплоизолирован, то процесс сжатия носитадиабатический характер. В реальных условиях компрессор работает по политропе с показателем ^ = 1,15... 1,25.Р\ b сВоздух/Г5/Y6ОРис.
17.4. Схема энергосиловой установки на воздухе (а) и ее диаграмма (б)400Глава17. Термомеханический расчет паровоздушных молотовПроанализируем энергетический баланс тепловой установки, состоящей изкомпрессора и воздушного двигателя, с идеальным циклом, считая, что у нихотсутствует мертвое пространство и нет термокинетических потерь (рис. 17.4, б).Круговой процесс начинается в точке а, где впущенный в компрессор атмосферный воздух с начальными параметрами р^ и t^ начинает изотермически сжиматься согласно кривой pV= const до точки b с давлением /?^ = гр^ (где 8 - коэффициент сжатия) и температурой t^j = t^.В нагревателе 6 (см.
рис. 17.4, а) воздух подогревается по изобаре be,и в систему поступает теплота. Затем следует адиабатическое расширение в цилиндре воздушного двигателя согласно кривой cd. Как известно, располагаемый теплоперепад в пределах заданного адиабатического расширения рабочего тела определяет полезную работу, отданную системой.
При движениипо изобаре от d к а объем газа увеличивается и, следовательно, теплота передается отработавшему воздуху в естественном теплообменнике или, попросту,в атмосфере.При подаче воздуха без промежуточного подогрева точка с сливается с точкой b и параметры воздуха перед расширением соответствуют его параметрампосле изотермического сжатия.
Начальное давление сжатого воздуха на входев молот выбирают из тех же соображений, что и для пара.Перевод молота на подогретый до 200 °С сжатый воздух значительно повышает термический КПД: от 40,6 % до 52,4 %. Это происходит потому, чтос повышением температуры подогрева располагаемый теплоперепад возрастаетпри неизменной работе сжатия.Сжатый воздух может конкурировать с паром. Однако конечная оценкаих должна основываться на конкретно-временных критериях применительнок данным условиям производства и существующим ценам на энергию, силовое оборудование и т.
п. Расчеты показывают, что, например, при 250-метровой магистрали трубопровода работа на влажном паре с р = 0,1 МПаи х^ =^ 0,98 оказывается столь же выгодной, как и на неподогретом воздухе.При этом КПД паросиловой установки г\^^ = 0,070, а турбокомпрессорныйЛв.м = 0,069. При подогреве значение КПД меняется в пользу сжатого воздуха: при t = 200 °С Г|з^ = 0,0840, а TJ^.M = 0,0754. При более коротких трубопроводах показатели работы молота на паре улучшаются, а при длинных ухудшаются: сказываются возрастающие потери на конденсацию и утечки, атакже термокинетические потери.Для кузнечного цеха очень важно влияние вида энергоносителя на производительность.
Оказывается, что при переводе молота на сжатый воздух производительность обслуживающей бригады повышается вследствие улучшения условий труда: молот обычно в лучшем состоянии и меньше изношен, утечки немешают работе и т. п. Эффективная мощность молота при работе на сжатом воздухе в идентичных условиях незначительно повышается.401РазделIV. МОЛОТЫ17.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
