Отчет по практике на фабрике ООО ОФ «Возрождение»

Устройство компенсатора: 1- Соединительный патрубок; 2 - Гофрированная  мембрана (сильфон) 3 - Внутренний рукав.

Компенсаторами называют специальные устройства, имеющие  хорошую эластичность и гибкость в пределах своих упругих деформаций, которые применяются в различных  системах трубопровода. Основной задачей  компенсаторов является обеспечение  герметичного соединения движущихся деталей  трубопровода тепловых сетей, устройств, механизмов и электрических станций. Компенсаторы различают, исходя из их конструкций и принципа работы. П-образные или трубные, линзовые, сальниковые  и сильфонные – вот четыре основных вида компенсаторов.

 

Трубные компенсаторы. Данный вид компенсаторов – самый простой вид использования свойств самокомпенсации. П-образные компенсаторы используются при большом диапазоне температур и давлений. Они производятся целиком изогнутыми из одной трубы. Или же с помощью сварки с использованием сварных, крутоизогнутых или гнутых отводов. Существуют трубные компенсаторы с присоединительными концами на фланцах. Они производятся для трубопроводов, которым необходима разборка для очищения. У данного вида компенсаторов есть несколько минусов. Основными из них являются довольно большой расход труб, крупные размеры. И, последнее, для них обязательно нужны опорные конструкции. Для трубопроводов больших диаметров использование п-образных компенсаторов очень нерационально, так как строительство резко подорожает и увеличится расход труб.

Линзовые компенсаторы. Линза – это элемент сварной конструкции, состоящий из двух металлических, точнее стальных, тонкостенных полу линз. Исходя из этого, ясно, что такая конструкция легко сжимается. Линзовые компенсаторы – это ряд из последовательно включенных в трубопровод линз. Каждая такая линза имеет сравнительно небольшие компенсирующие свойства. И именно, исходя из требуемой компенсирующей способности, выбирается количество линз компенсатора. Внутри компенсатора встроены стаканы для ослабления сопротивления движению теплоносителя. А для выпуска конденсата в нижние части каждой линзы ввариваются дренажные штуцера.

Сальниковые компенсаторы. Сальниковые компенсаторы – это два вставленных друг в друга патрубка. Для герметизации пространства между патрубками применяется сальниковое уплотнение с грундбуксой. Данный вид компенсаторов обладает хорошим компенсирующим свойством и довольно небольшими размерами. Но их очень редко используют в технологических трубопроводах, из-за трудности герметизации сальниковых уплотнений. Также их совершенно не рекомендуется применять для трубопроводов токсичных, горючих и сжиженных газов. Сальниковые компенсаторы имеют ряд значительных недостатков. Таких, как: они требуют постоянный уход в процессе работы, сальниковое уплотнение очень быстро изнашивается, то есть нарушается герметизация.

Сильфонные компенсаторы. Компенсаторы данного вида имеют небольшие размеры. Их можно применять на любом участке трубопровода и при любом варианте его прокладки. Сильфонные компенсаторы не нуждаются в особом уходе и создании специальных камер. Срок эксплуатации таких компенсаторов равен сроку эксплуатации труб. Сильфонные компенсаторы отлично защищают трубы от динамических и статических нагрузок, которые могут возникнуть из-за гидроудара, вибрации или деформации. При производстве сильфонных компенсаторов применяют только высококачественные, нержавеющие стали.

Поэтому они легко работаю  в самых различных условиях, даже очень жестких (например, при температуре  рабочей среды от 0 до 1000 градусов Цельсия и давлении от вакуума  до 100атм). Конечно, исходя из внешних  условий и конструкции компенсатора.

Теплообменник, устройство для передачи тепла от нагретого (жидкого или газообразного) теплоносителя  более холодному. Примером может  служить аппарат для пастеризации молока, в котором холодное молоко нагревается горячей водой, протекающей  по внутренним трубам.

Существует много разных видов теплообменных аппаратов. В контактных (смесительных) теплообменниках  потоки греющего и нагреваемого веществ  приводятся в прямой контакт друг с другом. Типичный пример – струйный конденсатор, в котором разбрызгиваемая  вода используется для конденсации  водяного пара. В теплообменниках  поверхностного типа теплоноситель  и нагреваемая среда разделяются  тонкой стенкой. Часть поверхности  стенки, соприкасающаяся с греющим  и нагреваемым потоками, называется поверхностью теплообмена.

 

 

Примером теплообменника поверхностного типа может служить  автомобильный радиатор, в котором  вода системы охлаждения двигателя  и более холодный атмосферный  воздух находятся по разные стороны  стенок решетки из тонких медных или  латунных радиаторных трубок. В жаротрубных  теплообменниках в результате сгорания топлива образуется поток горячих  газов, как, например, в паровых котлах и бытовых котлах водяного отопления  с топочным устройством.

  ТЕПЛООБМЕННИК ПОВЕРХНОСТНОГО ТИПА           РЕБРИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

 

Дальнейшая классификация  теплообменных аппаратов основана на различиях их конструкции. На рисунке  представлен часто встречающийся  теплообменник кожухотрубного типа. Широко распространены также теплообменники с развитой поверхностью (пластинчатые, или ребристые). В них за счет применения поперечных ребер достигается значительное увеличение площади поверхности  теплообмена. Отношение площадей поверхности  ребер и неоребренной части труб может достигать 10. Правда, поверхность  ребер менее эффективна в отношении  теплопередачи, нежели собственная  поверхность труб. И все же правильно  спроектированный ребристый теплообменник  более компактен, чем теплообменник  без оребрения труб, т.е. при одинаковых рабочих условиях у него более  высокая интенсивность теплопередачи, приходящаяся на единицу объема.

Поперечные ребра теплообменника, показанного на рис., припаиваются к  трубам твердым или мягким припоем.

Интенсивность теплопередачи. Интенсивность теплопередачи (тепловой поток) пропорциональна разности температур греющего и нагреваемого веществ. Кроме того, она зависит от термического сопротивления пленок рабочих тел, находящихся в контакте с поверхностью теплообмена, и термического сопротивления стенки.

Вследствие образования  твердых отложений на поверхностях теплообменника (накипи) термическое  сопротивление возрастает. Если термические  сопротивления берутся в расчете  на единицу площади поверхности  теплообмена, то полная интенсивность  теплопередачи пропорциональна  также площади теплообмена в  теплообменнике.

Благодаря той простоте, с которой тепловые трубы работают в условиях нормальной силы тяжести, на их основе были созданы энергосберегающие  теплообменники. «Сбросное» тепло отходящих  газов печи или топки можно  улавливать посредством теплообменника с решеткой из тепловых труб, один конец  которой омывается отходящими газами, а другой – потоком холодного  свежего воздуха. Свежий воздух нагревается  за счет тепла отходящих газов, передаваемого  посредством рабочего тела тепловой трубы. Для увеличения площади поверхности  теплообмена трубы можно оребрить. Компактная система такого рода способна сберегать 60–70% энергии, которая иначе  просто бы, рассеиваясь в атмосфере. Нагретый воздух можно использовать для отопления или подавать в  топку (например, парового котла) в качестве предварительно подогретого воздуха  для горения топлива.

На практике обычно применяются  либо горизонтальные тепловые трубы, либо наклонные с нижней нагреваемой  секцией. Сила тяжести способствует возврату жидкости в испарительную  секцию, а фитиль равномерно распределяет ее по всей поверхности.

 

Но разработаны и т.н. антигравитационные тепловые трубы, в  которых нагреваемая секция расположена  выше охлаждаемой.

Тепловая труба может  работать в широком диапазоне  температур, если в качестве рабочих  жидкостей использовать воду, обычные  хладагенты и жидкие углеводороды. Превосходными рабочими жидкостями оказываются жидкие металлы при  высоких температурах. Например, одно экспериментальное устройство с  расплавленным серебром в вольфрамовом резервуаре проработало сотни часов  при температуре выше 2200 К.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. ХОЛОДИЛЬНОЕ  ХОЗЯЙСТВО. УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ  ХЛАДАГЕНТОВ, СЖАТЫХ И СЖИЖЕННЫХ  ГАЗОВ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОСЛЕДНИХ  В ТЕХНОЛОГИИ. КОМПРЕССОРНЫЕ СТАНЦИИ.

ХОЛОДИЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ, обеспечивают непрерывное искусств, охлаждение различных веществ (тел) путем отвода от них теплоты. Естественное охлаждение с помощью холодной воды или воздуха позволяет охладить вещество до температуры охлаждающей среды и не требует подвода энергии. Охлаждение до более низких температур происходит в искусств. холодных средах, на создание которых расходуется механическая, тепловая или химическая энергия. Охлаждение до температур выше 120 К принято называть умеренным, ниже - глубоким или криогенным.

Искусственные холодные среды. Для их получения необходим перенос теплоты с низкого на более высокий температурный уровень, которым, как правило, является температура окружающей среды. Этот перенос осуществляется с использованием так называемых обратимых круговых термодинамических циклов, которые в промышленности обычно реализуются в холодильных установках. В последних холодная среда создается с помощью рабочих тел, называемых холодильными агентами или просто хладагентами (вода, NH₃, пропан-пропиленовые смеси, хладоны, сжиженные газы - воздух, N₂, Н₂, Не и др.).  
В лабораторной практике холодные среды получают, приготовляя так называемые охлаждающие смеси- системы из двух или нескольких твердых (либо твердых и жидких) веществ, при смешении которых вследствие поглощения теплоты при плавлении или растворении происходит понижение температуры. Наиболее употребительны смеси из льда и NaCl (достигаемая температура от -20 до - 21,2 °С), льда и СаС₁₂ х 6Н₂О (-40 °С), твердого СО₂ и этанола (-77 °С) и др. Для достижения криогенных температур в лабораториях применяют сжиженные газы, например N₂.

Термодинамические основы получения  холода. Согласно второму началу термодинамики, указанный выше перенос теплоты самопроизвольно не происходит, требуя затрат работы. В термодинамических процессах подвод или отвод теплоты q описывается через изменение энтропии dS системы: dq = TdS, где Т - температура. Отсюда следует, что при подводе к телу теплоты его энтропия возрастает, а при отводе теплоты -уменьшается. В непрерывных холодильных процессах хладагент должен принять теплоту от охлаждаемого тела на нижнем температурном уровне, отдать теплоту на верхний уровне какому-либо теплоприемнику и вернуться в исходное состояние. Поэтому в установившемся процессе суммарная энтропия хладагента не изменяется (dS=0).  
Поскольку при передаче теплоты от охлаждаемого тела энтропия хладагента повышается, в любой холодильной установке должен проходить иной (компенсирующий) процесс, при котором энтропия хладагента уменьшается.

В общем случае энтропия может быть представлена как функция температуры и какого-либо другого параметра тела (например, давление, фазовое состояние, степень намагниченности). Поэтому, если имеется изотермический или близкий к нему процесс, в котором наблюдается значит. изменение энтропии при изменении иного параметра, то подобный процесс можно рассматривать как потенциальную основу для создания холодильных установок. К таким процессам относятся, например, изотермические процессы сжатия либо адсорбции газов, намагничивания парамагнетиков и сверхпроводников. При этом низкая температура достигается соответственно в адиабатических процессах расширения и десорбции газов, размагничивания парамагнетиков и сверхпроводников.  
Перечисленные и иные процессы искусств. охлаждения в большинстве случаев осуществляются: 1) путем теплообмена между охлаждаемыми веществами и хладагентами - испаряющимися низкокипящими жидкостями, температура которых за счет уменьшения энтальпии i понижается до температуры кипения при давлении испарения; 2) изоэнтальпийным (i = const) расширением газов, предварительно сжатых в компрессорах, или жидкостей при их прохождении через сужение (вентиль, кран, пористая перегородка), т. е. их дросселированием (процесс протекает адиабатически без совершения внешней работы) с использованием эффекта Джоуля - Томсона, или дроссельного эффекта,- отрицательного либо положительного изменения температуры тела при отсутствии подвода к телу или отвода от него теплоты; 3) адиабатическим (изоэнтропийным, S = const) расширением газов с совершением внешней работы в так называемых детандерах - машинах, устроенных подобно поршневому компрессору или турбокомпрессору; 4) сочетанием обоих методов расширения.

 

Принцип работы холодильных установок. Его удобно иллюстрировать с помощью идеального (воображаемого) холодильного процесса (цикла) в координатах р - V ( р, V- давление в системе и ее объем). При сжатии в компрессоре (процесс ВbА)рабочего тела его температура Т повышается; при этом в окружающую среду с температурой Т0 передается удельная (на единицу количества хладагента) теплота q0 (площадь AbBdcA)и энтропия рабочего тела понижается; в конце сжатия Т = Т0. При последующем расширении (процесс АаВ)хладагента его температура понижается. Затем к нему от охлаждаемой среды переносится теплота qx(площадь AaBdcA) и энтропия рабочего тела возрастает.  
Повторяя указанные процессы, получают непрерывный круговой холодильный цикл с постоянной холодопроизводительностью qx(количество теплоты, отнимаемой от охлаждаемого тела). Расходуемая в цикле механическая работа lц (площадь АаВbА), параметры q0 и qx по закону сохранения энергии связаны между собой выражением: q0 = qx + lц. Энергетические показатели цикла характеризуются так называемым холодильным коэффициентом  Во всех идеальных циклах lц минимальна, а e максимален.

Холодильные циклы и установки, применяемые на практике, значительно  отличаются от идеальных. Это обусловлено  прежде всего тепловыми и гидравлическими  потерями, а также несовершенством  происходящих в установках процессов (не-дорекуперация теплоты, утечка и  перетечка хладагента и др.); в ряде случаев - несовершенством собственно холодильных циклов.  
Достигаемые в установках температура, холодопроизводительность и затраты мех. работы существенно зависят от вида и свойств хладагентов. Последние должны обладать способностью поглощать при испарении большое кол-во теплоты, иметь малые удельные объемы пара, невысокие критические температуры, вязкости и плотности, высокие коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи, раств. в воде, быть безвредными, пожаробезопасными, доступными и недорогими. Полностью удовлетворить все эти требования не может ни один из применяемых в настоящее время хладагентов. Поэтому при их выборе учитывают назначение холодильных установок, условия их работы и конструктивные особенности.

Установки для получения  умеренного холода, наз. также холодильными машинами, подразделяются на воздушные и паровые, а последние - на компрессионные, абсорбционные, адсорбционные и пароэжекторные.

Наиболее распространены парокомпрессионные, абсорбционные  и пароэжекторные машины.  
Парокомпрессионные машины (рисунок ниже) вырабатывают холод, используя кипение жидкостей при низких температурах с послед. сжатием образовавшихся паров и их конденсацией. Пары хладагента сжимаются в компрессоре К до давления конденсации рконд и сжижаются в конденсаторе ТК, отдавая теплоту конденсации охлаждающей воде или в окружающий воздух. Жидкий хладагент с помощью устройства Др дросселируется до давления кипения ркип, при этом его температура снижается до температуры кипения Ткип. За счет отвода в испарителе теплоты от охлаждаемого объекта жидкость кипит, а образующиеся пары засасываются компрессором и сжимаются. На практике из-за опасности разрушения компрессора при сжатии парожидкостной смеси (процесс 1-2) жидкость полностью испаряют (процесс 1-1') и сжимают только парообразный хладагент (процесс 1'-2'), который в результате оказывается несколько перегрет (точка 2'). В конденсаторе теплоту перегрева отводят охлаждающей водой (процесс 2'-2): кроме того, для снижения расхода энергии на единицу отнятой от охлаждаемого тела теплоты конденсат немного переохлаждают (процесс 3-3').