ВКР Шапетько Готовй (1222361), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Такие двигатели получили широкое распространение, они используются в оргтехнике, например принтерах, CD приводах, электрических отвертках, имеют малую цену.

Выбираем в качестве генератора коллекторную машину (двигатель) постоянного тока серии ДПР-42-Н2-06.

В таблица 3.3 приведены технические характеристики двигателя серии ДПР-42-Н2-06

Таблица 3.3 – Технические характеристики двигателя серии ДПР-42-Н2-06

Номинальное напряжение, В	12
Номинальная мощность, Вт	2,3
Номинальная частота вращения, об/мин	6000
Номинальный ток, А	0,66
Номинальный момент, мН м	5
Масса, кг	150

Рассчитаем время заряда переносного аккумулятора с учетом выбранного генератора по формуле 3.1.

Полученное значение времени на первый взгляд велико, но такой переносной аккумулятор имеет большую емкость. А такие устройства как навигаторы или устройства связи имею емкость порядка 850-1000 мАч. Для заряда такого устройства потребуется 2,1 часа.

На рисунке 3.1 – изображены габаритные параметры двигателя серии ДПР-42-Н2-06.

Рисунок 3.1 – Габаритные параметры двигателя серии ДПР-42-Н2-06

Также на валу генератора имееться резьба длиной 3 мм и крепежная стенка для удобства крепления.

1. Определение тепловой мощности

Для работы переносного паротурбинного электрогенератора источником энергии является тепло получаемое от костра или газовой горелки.

Так для определения мощности костра воспользуемся параметрами мощной газовой горелки, которая полностью охватывает пламенем используемую посуду. Номинальная температура у такой горелки 800 , а мощность 2,9 кВт.

Температура костра зависит от используемого топлива в нашем случае это дрова. Так в таблице 3.4 представлены температуры горения различных видов дров.

Таблица 3.4 – Температура различных пород деревьев

Порода	Температура,
Бук, ясень	1044
Граб	1020
Зимний дуб	900
Лиственница	865
Летний дуб	840
Береза	816
Пихта	756
Акация	708
Липа	660
Сосна	624
Осина	612
Ольха	552
Тополь	468

Принимаем среднюю температуру костра 750 . Через соотношение мощностей и температур определим мощность костра.

где - температура горелки, - температура костра, - мощность горелки, - мощность костра.

Принимаем мощность источника теплоты 2,7 кВт.

1. Расчет парогенератора

В качестве парогенератора может быть использована походная посуда, например чайник или кастрюле скороварка. Такая посуда является неотъемлемой частью в походе и уменьшает масса габаритные параметры генератора. Генерация пара может происходить как непосредственно при использовании во время готовки пищи, так и при необходимости зарядки аккумулятора.

По мере нагревания воды в парогенераторе температура ее повышается до температуры насыщения , вода закипает и образуется некоторое количество пара, который заполняет свободный от воды объем. Такой пар, образующийся в герметически закрытом котле в присутствии воды, называется насыщенным.

Одно из свойств насыщенного пара заключается в том, что при определенном давлении он имеет соответствующие этому давлению температуру, теплосодержание и плотность.

Важным параметром для парового расчета турбоэлектрического генератора является деление в парогенераторе и температура пара. Так в негерметичном чайнике давление при кипении будет незначительно выше, нежели вне чайника, поскольку возникающий водяной пар при кипении будет стравливаться наружу и не создавать дополнительного давления внутри чайника и составляет 101 кПа, а температура кипения воды и соответственно начальная температура пара 100 .

В кастрюле скороварка благодаря герметично закрывающейся крышке и регулированию давления за счет клапана внутри достигается давление порядка 103 кПа и, следовательно, начальная температура пара 120 .

Но использования в качестве парогенератора за счет постоянного стравливания пара давление будет значительно меньше.

Парогенератора будет изготовлен из походного котла (чайник). Крышка плотно закрывается за счет защелки держателя для исключения утечки пара. Для защиты от разрыва емкости на крышке установлен простой механический клапан избыточного давления. На патрубок плотно надевается наконечник для соединения паропровода.

На рисунке 3.2 представлена схема изготовленного парогенератора.

Рисунок 3.2 – Устройство парогенератора:

1 – бак; 2 – крышка; 3 – ручка; 4 – защелки держатели; 5 – наконечник; 6 – клапан избыточного давления.

Объем такого бака составляет:

где - радиус окружности бака, - высота бака.

Объем занимаемый водой:

Следовательно, объем воды в парогенераторе составляет 20 л.

Определение расхода воды парогенератора без учета времени закипания, :

где - мощность костра, t – время, Q – количество теплоты при парообразовании.

где L – удельная теплота парообразования воды равна Дж/кг, m – масса воды.

где - плотность воды равна 1000 кг/м³.

Подставив формулы (3.5) и (3.4) в (3.3) получим:

Соответственно расход воды 2,4 литра в час.

1. Расчет пароперегревателя

Пароперегреватель устройство, предназначенное для получения перегретого пара с температурой выше, чем температура насыщения в парогенераторе при том же давлении.

При нагревании насыщенного пара в закрытом котле количество пара и плотность его будут увеличиваться а, следовательно, будет возрастать и давление пара. Но с увеличением плотности и давления будет возрастать и температура пара.

С повышением температуры плотность пара будет возрастать, а с понижением температуры часть пара превратится в воду, и оставшийся пар будет иметь плотность, соответствующую новой температуре.

Недостатком насыщенного пара то, что с понижением температуры превращаться в воду. Соприкасаясь, например, с холодными стенками турбины, конденсируется и в ней скопляется вода. Конденсация вызывает большие потери тепла при протекании пара в паропроводах и турбине, а скопление воды может повлечь повреждения деталей генератора.

Если насыщенный пар, полученный в парогенераторе, продолжать нагревать в пароперегреватели, не имеющей воды, то получится перегретый пар. При этом сначала испарится влага, содержащаяся в паре, а затем начнется повышение температуры и увеличение его удельного объема.

Перегретый пар обладает следующими основными свойствами и преимуществами:

При одинаковом давлении с насыщенным паром имеет значительно большую температуру и теплосодержание;

Имеет больший удельный объем в сравнении с насыщенным паром, то есть объем 1 кг перегретого пара при том же давлении больше объема 1 кг насыщенного пара. Поэтому при тех же размерах паровой установки для получения необходимой мощности потребуется перегретого пара по массе меньше, что дает экономию в расходе воды и топлива;

Перегретый пар при охлаждении не конденсируется, в связи с чем уменьшается теплообмен; конденсация наступает лишь тогда, когда температура перегретого пара упадет до температуры насыщенного пара при данном давлении.

Чем выше температура перегрева пара, тем экономичнее работает паровая турбина.

Так из практики паровых турбин считают, что повышение температуры перегрева пара на 10 °С дает примерно 1% экономии топлива. На современных паровых турбинах температура перегрева пара колеблется в пределах 360—450 °С.

Конструкция пароперегревателя выполнена в форме плоской спирали под дно парогенератора с внешним диаметром 200 мм из медной гибкой трубки внешним диаметром 8 мм. Зазор между витками 2 мм для закрепления проволокой для жесткости конструкции.

На рисунке 3.3 изображена схема геометрических параметров пароперегревателя.

Рисунок 3.3 – Схема геометрических параметров пароперегревателя

Расчет длины трубки пароперегревателя:

где - число витков, - расстояние между витками, расстояние от края одной трубки до края другой.

Определяем число витков спирали:

Тогда по формуле 3.8 определяем длину пароперегревателя:

Принимаем длину пароперегревателя .

На рисунке 3.4 изображена схема крепления пароперегревателя к парогенератору.

Рисунок 3.4 – Схема крепления пароперегревателя:

1 – парогенератор; 2 – пароперегреватель; 3 – крепление.

От патрубка парогенератора паропроводящая трубка идет на начало спирали, а из середины к турбине.

Для крапления ко дну парогенератора пароперегревателя крепиться на зажимы защелки для возможности сема.

1. Выбор типа и конструкции турбины

Паровая турбина представляет собой тепловой двигатель ротативного типа с непрерывным рабочим процессом и двукратным преобразованием тепловой энергии пара в механическую работу вращения вала. При истечении пара через специальные насадки сопла его потенциальная энергия преобразуется в кинетическую, которая передается па рабочие лопатки и преобразуется в механическую работу вращения вала турбины.

Различают большое количество разновидностей турбин как воздушных, паровых или жидкостных. Так и применение их широко от тепловых электростанций до шлифовальных машин, где движение рабочего органа осуществляется через подачи скоростного потока воздуха на микротурбину.

Выбор типа турбин и определение ее оптимальных параметров, обеспечивающих получение максимального КПД при заданных искомых параметрах, имеют большое значение при проектировании турбин. Но в связи с обширным видом турбин на оптимальную работу оказывают те параметры, которые характерны только для данного типа турбины. Это приводит к невозможности разработки достаточно точной единой методике определения оптимальных параметров.

В связи с этим для упрощения расчета, турбина будет выбрана из книги [1].

В практике применяют следующие основные виды турбин: центростремительные, центробежные и радиально – осевые.

Так у радиально – осевых турбины рабочее колесо обладает удлиненными межлопаточными каналами двоякой кривизны. В рабочем колесе турбин данного типа поток сначала движется от периферии к центру, а затем в осевом направлении. Можно осуществить поворот потока из меридионального в осевое направление с минимальными потерями. При больших скоростях больше удлиненные лопатки двоякой кривизны обладают большим запасом прочности.

Характеристики

Список файлов ВКР