Казанский государственный технологический университет
Нижнекамский химико-технологический институт
Насосы и компрессоры
Методические указания
Казань 2004
Составители: проф. Н.Х. Зиннатуллин
Насосы и компрессоры: Метод. указания /Казан. гос. технол. ун-т; Сост.: Н.Х.Зиннатуллин, Д.Н.Латыпов. Казань, 2004. 24 с.
Приведены методические указания к изучению дисциплины «Насосы и компрессоры» и условия задач контрольных работ, а также справочный материал для их решения. Работа выполнена согласно учебному плану, составленному с учетом требований ГОС ВПО (второго поколения, 2000г.), по специальности 170500 – «Машины и аппараты химических производств».
Предназначены для студентов заочной формы обучения..
Работа выполнена на кафедре ПАХТ НХТИ КГТУ.
Печатается по решению методической комиссии по циклу дисциплин механического профиля.
Под редакцией проф. Н.Х. Зиннатуллина.
Рецензенты: проф. КГТУ О.В. Маминов
проф. КГТУ А.Я. Мутрисков
Предисловие
В окружающей нас природе и в технике многие важнейшие процессы происходят в жидкой или газовой среде и с их перемещением в пространстве.
В настоящее время нет такой области промышленности, где не применялись бы насосы и компрессоры.
Предметом дисциплины «Насосы и компрессоры» является изучение основ теории, конструкций и элементов, безопасной эксплуатации насосов и компрессоров.
Цель преподавания дисциплины – научить студентов производить расчеты, связанные с использованием насосов и компрессоров.
Задача изучения дисциплины – разработка методов расчета насосов и компрессоров, различных гидро- и пневмосистем с их использованием; ознакомление с типами машин и их характеристиками. Студент должен знать методы расчета гидро- и пневмосистем, параметров насосов и компрессоров и уметь использовать эти знания при проектировании и эксплуатации разнообразных технологических систем и установок.
Насосом называется машина, где механическая энергия превращается в энергию капельной жидкости. Насос всегда связан с системой, которая состоит из приемного резервуара, всасывающего и нагнетательного трубопроводов. По нагнетательному трубопроводу жидкость подается потребителю. Насос вместе с двигателем и системой образует насосную установку.
Компрессоры предназначены для сжатия и перемещения газов. В компрессорах механическая энергия превращается в энергию сжатого газа. Термин «компрессоры» является в известной мере условным. Различные типы машин для сжатия газа, в зависимости от степени повышения давления 
, имеют различные наименования:
вентиляторы 
1,1,
газодувки (воздуходувки) 1,1 4,
собственно компрессоры 
4.
К компрессорам относятся также и вакуум-насосы, предназначенные для создания разрежения.
Дисциплина «Насосы и компрессоры» - одна из фундаментальных дисциплин блока специальных дисциплин. Для успешного освоения этой дисциплины студенты предварительно должны завершить изучение основных разделов курсов высшей математики, физики, теоретической механики, сопротивления материалов и ПАХТ.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ
Для успешного освоения дисциплины необходимо:
- самостоятельно изучать дисциплину по рекомендованным учебникам;
- выполнить контрольную работу;
- выполнить лабораторный практикум;
- посетить обзорные лекции;
- сдать зачет по лабораторному практикуму, защитить контрольную работу.
Изучение дисциплины завершается экзаменом.
Лекции. В период сессии студентам читаются лекции обзорного характера. Темы лекций могут быть уточнены по просьбе студентов.
Зачет. Для получения зачета по дисциплине необходимо:
- отчитаться по всем лабораторным работам, предусмотренным планом;
- иметь зачтенную контрольную работу;
- посетить обзорные лекции.
Экзамен. Экзамен является заключительным этапом освоения дисциплины. Студенты, имеющие зачет по данному предмету, допускаются к экзамену. Экзамен, как правило, проводится по билетам. Экзамен может быть устным или письменным. Вид экзамена устанавливает кафедра. Во время экзамена студенты могут пользоваться рабочими программами по дисциплине, а также справочной литературой. Если студент не явился на экзамен без уважительной причины, то проставляется в ведомости неудовлетворительная оценка. Пересдача неудовлетворительной оценки по предмету допускается не более двух раз. Последняя пересдача экзамена проводится в присутствии комиссии, состоящей из 2-3 представителей кафедры и представителя деканата.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
«НАСОСЫИ КОМПРЕССОРЫ»
1. Насосы
1.1. Общие сведения о насосах
Классификация насосов. Принципы действия динамических и объемных машин. Основные параметры: подача, напор, мощность и КПД.
1.2. Лопастные насосы
1.2.1. Основы теории лопастных насосов. Центробежные насосы, схема проточной части, кинематика потока. Уравнение Эйлера. Теоретический напор, влияние конструктивных и режимных параметров. Полезный напор. Коэффициенты полезного действия. Характеристики центробежных насосов. Основы теории подобия и формулы пересчета. Основные сведения об осевых насосах.
1.2.2. Эксплуатационные расчеты лопастных насосов. Насосные установки. Регулирование подачи. Последовательное и параллельное соединение насосов. Кавитация в лопастных насосах. Кавитационный запас и кавитационные характеристики. Допустимая высота всасывания. Подбор насосов по каталогам.
1.2.3. Вихревые и струйные насосы. Схема вихревого насоса, принцип действия, характеристика и область применения. Схема струйного насоса, принцип действия, характеристика и область применения.
1.3. Объемные насосы
Устройство, принцип действия и классификация поршневых насосов. Средняя производительность и закон подачи насоса. Неравномерность подачи и методы ее выравнивания. Определение инерционного напора. Воздушные колпаки. Допустимая высота всасывания. Индикаторная диаграмма. Конструкции поршневых насосов, их достоинства и недостатки.
Устройство, принцип действия и классификация роторно-поршневых, пластинчатых, шестеренных и винтовых насосов. Основные параметры и области их применения.
2. Компрессоры
2.1. Общие сведения о компрессорах
Понятие о компрессорных машинах. Классификация компрессоров. Область применения компрессоров. Особенности сжатия газов.
2.2. Термодинамические основы сжатия газов.
Сжатие газов в идеальной компрессорной машине. Энергетический баланс процесса сжатия газа в идеальной компрессорной машине. Индикаторная диаграмма. Объемный коэффициент. Изотермический и адиабатный КПД.
2.3. Поршневые компрессоры.
Классификация и типы поршневых машин. Производительность поршневой машины, коэффициент подачи. Мощность и КПД поршневых машин. Пределы сжатия газа в одной ступени. Многоступенчатое сжатие газа. Особенности работы поршневых вакуум-насосов. Регулирование производительности поршневых компрессоров. Основные правила эксплуатации поршневых компрессоров.
2.4. Центробежные компрессоры.
Устройство и принципы действия центробежных компрессорных машин. Напор центробежных машин. Степень повышения давления газа в турбомашинах. Мощность и КПД турбомашин. Рабочие характеристики турбомашин. Конструкции турбомашин. Осевые компрессоры. Основные правила эксплуатации турбомашин.
2.5. Ротационные компрессоры.
Ротационно-пластинчатые, жидкостно-кольцевые, двухроторные и винтовые компрессоры. Принцип действия, характеристика и область применения.
Лабораторные работы
1. Ознакомление с конструкциями насосов и компрессоров.
2. Испытание центробежного насоса.
3. Работа центробежного насоса на сеть. Определение рабочей точки расчетным путем и экспериментально.
4. Подбор насосов и компрессоров по каталогам.
Контрольные работы
Цель предлагаемых заданий – проверить качество усвоения основных теоретических закономерностей насосов и компрессоров.
Контрольные работы выполняются по сериям и вариантам. Номер серии определяется шифром (последней цифрой номера зачетной книжки студента, а номер варианта – предпоследней). В табл. 1 приведены номера серий и соответствующие номера задач контрольной работы, а номера вариантов указаны в таблицах, прилагаемых к задачам. Если, например, шифр зачетки 202425, то выполняется второй вариант пятой серии.
Таблица 1
| № серии | ||||||||||
| Номера задач | 1;2 | 3;4 | 5;6 | 6;7 | 1;3 | 2;4 | 4;5 | 3;6 | 5;7 | 1;7 |
| 8;9 | 10;11 | 12;13 | 9;10 | 11;12 | 8;13 | 8;10 | 11;13 | 9;11 | 10;12 | |
| 14;15 | 16;17 | 18;19 | 14;16 | 15;17 | 17;19 | 16;18 | 14;17 | 15;18 | 15;19 | |
| 20;21 | 22;23 | 20;24 | 21;23 | 23;24 | 20;22 | 21;22 | 22;24 | 20;23 | 21;24 |
Отчеты по контрольной работе выполняются на формате А4. Выполненные контрольные работы студент-заочник направляет в деканат факультета, где их регистрируют и переправляют на кафедру для проверки. Контрольные работы студент должен отправить в институт не позже, чем за 10 дней до начала экзаменационной сессии.
При решении задач необходимо сформулировать законы и правила, на которые опирается данное решение. По ходу решения следует давать необходимые пояснения. Условие задач и их решение должны сопровождаться соответствующими схемами и рисунками. При выполнении численных расчетов следует особо обращать внимание на размерность величин. Необходимые справочные материалы можно найти в приложении к данной работе.
Если контрольные работы не содержат ошибок принципиального характера, их оставляют на кафедре. В противном случае студент должен переделать заново неправильно решенные задачи в соответствии с указанными рецензентом замечаниями и направить в деканат вместе с первоначальным текстом работы. Не разрешается исправлять ошибки в первоначальном тексте, проверенном рецензентом. Правильно выполненные контрольные работы зачитываются только после собеседования по ним с преподавателем кафедры.