В промышленности для технических нужд химический предприятий пар с требуемыми параметрами (температура Т, давление p, энтальпия I) поступает от генераторов пара (чаще всего из котельной), где его доводят до нужных параметров путем подвода тепла. Для транспортирования пара определяются необходимые давление и температура с учетом потерь давления при его транспортировании и потерь тепла в окружающую среду. В большинстве случаев потребителю требуется насыщенный водяной пар определенного давления. Если от генератора пара поступает пар, имеющий давление ниже требуемого, то его давление можно повысить при помощи компрессоров, но в этом случае возможен перегрев пара. Чтобы получить насыщенный пар в процессе сжатия, в него вспрыскивают определенное количество жидкости, необходимое для получения насыщенного пара.
В промышленности от ряда пароиспользующих установок, например, выпарных, отводится значительное количество отработанного пара, параметры которого (Т, р) непригодны для его дальнейшего использования в технологических целях. Имеются устройства называемые трансформаторами тепл,а или тепловыми насосами, при помощи которых путем затраты электрической или тепловой энергии можно повысить давление отработанного пара до величины, необходимой для его дальнейшего использования, и тем самым обеспечить значительную экономию тепла.
Трансформация тепла может осуществляться механическим, струйным или химическими способами (последний мы рассматривать не будем, так как в промышленности он используется редко).
Механическая трансформация тепла. Механическая трансформация тепла осуществляется компрессорами. Поршневые компрессоры не используются в качестве трансформаторов тепла, так как при больших объемах пара низкого давления поршневые компрессоры должны иметь очень большие размеры. В качестве трансформаторов тепла используются турбокомпрессоры, которые компактны, имеют достаточно высокий к.п.д. и имеют привод от электродвигателя. Турбокомпрессоры для сжатия пара существенно не отличаются от турбокомпрессоров для сжатия воздуха или других газов. Они могут быть рассчитаны на очень большие производительности; затруднения чаще возникают при малых расходах сжимаемого пара (от 0,7 м3/с и менее). В этих случаях могут использоваться роторные компрессоры (кроме водокольцевых). При использовании компрессоров в конце сжатия пар может оказаться перегретым. В избежание сильного перегрева производят вспрыскивание жидкости в пар во время его сжатия.
Трансформация тепла при помощи пароструйных компрессоров. В качестве теплового насоса получили большое распространение струйные компрессоры. Принципиальная схема пароструйного компрессора показана на рис. 8.40. Рабочий пар с давлением рр и скоростью wр подводится к соплу 1, где происходит его расширение от рр до р2, а скорость увеличивается от wр до w2. Со скоростью w2 пар выходит из сопла и поступает в камеру смешения 3. По пути между соплом и камерой смешения рабочий пар подсасывает инжектируемый пар (низкого давления), который подводится к приемной камере 2 струйного компрессора с давлением рu. Инжектируемый пар поступает в камеру смешения 3, инжектирующий (рабочий) и инжектируемый пар перемешиваются и их скорости выравниваются. В конце камеры смешения пар имеет среднюю скорость w3 и давление р3, после чего поступает в диффузор 4. В диффузоре давление пара возрастает от р3 до рс, с которым он выходит из пароструйного компрессора. Принцип действия пароструйного компрессора аналогичен принципу действия струйного насоса (см. рис. 8.12). Трансформация тепла применяется, в частности, в процессах выпаривания (выпарные аппараты с тепловым насосом) и ректификации (ректификационные
Рис. 8.40. Схема пароструйного компрессора:1 – сопло;
2 – приемная камера; 3 – камера смешения; 4 – диффузор
установки с тепловым насосом). При трансформации тепла пар низкого давления получает более высокое давление, что дает возможность транспортировать его по трубопроводам. В этом случае трубопроводы должны иметь надежную тепловую изоляцию, предотвращающую потери тепла в окружающую среду.
Контрольные вопросы к главе 8
1. От чего зависит объемный к.п.д. насоса?
2. Влияние температуры перекачиваемой жидкости на высоту всасывания жидкости насосом.
3. Что характеризуют относительная 
и окружная 
скорости жидкости в рабочем колесе центробежного насоса?
4. Каким образом определяются производительность и развиваемый центробежным насосом напор при его работе на сеть?
5. Область применения осевых (пропеллерных) насосов.
6. Как изменяется подача поршневого насоса одинарного действия за один ход поршня?
7. С какой целью устанавливаются воздушные колпаки на всасывающей и нагнетательной линиях у поршневых насосов одинарного действия?
8. Для перекачивания каких жидкостей используются мембранные насосы?
9. Могут ли использоваться поршневые насосы для перекачивания жидкостей, содержащих частицы твердой фазы?
10. Какие недостатки характерны для центробежных насосов?
11. По какой причине вихревые насосы развивают больший напор, чем центробежные при равенстве диаметров рабочих колес и равенстве угловых скоростей?
12. Почему в промышленности чаще используются центробежные насосы, а не поршневые?
13. Для каких целей используется пневматический насос Монтежю?
14. Область применения газлифтных насосов.
15. Для какой цели используется последовательная и параллельная установки центробежных насосов, работающих на один трубопровод?
16. Что понимается под изотермическим, адиабатным и политропным процессами сжатия газа?
17. Что характеризует рабочая диаграмма поршневого компрессора за один ход поршня?
18. С какой целью используется многоступенчатое сжатие газа в поршневых компрессорах?
19. Что называется объемным к.п.д поршневого компрессора и от чего он зависит?
20. В чем заключается отличие объемных компрессоров от динамических?
21. Каким образом определяется мощность на валу компрессора?
22. Какие недостатки свойственны поршневым компрессорам?
23. Область использования турбокомпрессоров.
24. Чем отличается турбокомпрессор от турбогазодувки?
25. По каким параметрам отличаются рабочие колеса турбокомпрессоров по ступеням сжатия и какими причинами вызвано это отличие?
26. Укажите основные признаки отличия пластинчатого компрессора от водокольцевого.
27. С какой целью в корпусе турбогазодувки устанавливается направляющий аппарат?
Вопросы для обсуждения
1. Изменятся ли объемная и массовая производительности поршневого одноступенчатого компрессора, если на линии всасывания температура газа увеличится в два раза?
2. Можно ли при заданной фиксированной производительности на одну нагнетательную линию (трубопровод) параллельно присоединить одноступенчатый поршневой насос и центробежный насос?