Автор: Пользователь скрыл имя, 14 Декабря 2012 в 10:54, реферат
Гидромеханика – часть общей механики, в которой изучается движение и равновесие жидкостей и газов и механические воздействия жидкостей и газов на находящиеся в них тела и ограничивающие их стенки. Подразделяется на гидростатику и гидродинамику.
Гидроциклоны широко применяются в промышленности для разделения суспензий под действием центробежной силы. Кроме того, в строительных технологиях эффективно используются гидроклассификаторы, применяемые чаще всего для получения фракций чистого (промытого) песка.
Принципы работы гидроциклонов, их расчетные характеристики в основном аналогичны тем, что уже рассмотрены для пневмоциклонов.
Жидкости и жидкообразные массы, применяемые в строительных технологиях (вода и водные растворы, суспензии, шликеры и шламы, растворные и бетонные смеси), приходится перемещать по вертикальным и горизонтальным трубопроводам, соединяющим отдельные аппараты и установки, накопительные и расходные емкости и т.п. Энергия, необходимая для перемещения жидкости (создания требуемой скорости потока и преодоления гидравлических сопротивлений в системе гидротранспорта), сообщается гидравлическими машинами, носящими название насосов.
Таким образом, насосы – это гидравлические машины, преобразующие механическую энергию привода в энергию перемещаемой жидкости.
Широкое использование насосов в разнообразных промышленных ситуациях привело к созданию многочисленных типов этих машин, отличающихся как по принципу действия, так и конструктивными особенностями. Тем не менее, все известные конструкции насосов по принципу их действия можно отнести к одному из двух основных типов: динамические и объемные.
В насосах динамического типа жидкость перемещается при воздействии сил на незамкнутый объем жидкости.
В насосах объемного типа жидкость перемещается (вытесняется) при периодическом изменении замкнутого объема жидкости.
Наиболее характерными и распространенными представителями насосов динамического типа являются центробежные насосы, а представителями насосов объемного типа – поршневые насосы.
В центробежных насосах всасывание и нагнетание жидкости происходит равномерно и непрерывно под действием центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса с лопатками, заключенного в улиткообразный корпус (рисунок 26) Вращение рабочего колеса осуществляется электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания (на рисунке не показаны). Жидкость из всасывающего трубопровода 1 поступает вдоль оси рабочего колеса 2 в корпус 3 насоса и, попадая на лопасти 4, приобретает вращательное движение. Центробежная сила отбрасывает жидкость в пространство между рабочим колесом и корпусом 3 и в нагнетательную трубу 5. В зависимости от скорости вращения рабочего колеса, формы лопаток и других характеристик насоса создается определенный напор (давление) жидкости, поступающей в нагнетательный трубопровод.
Рисунок 26 – Схема центробежного насоса
Соответственно, во всасывающем трубопроводе создается разрежение, обеспечивающее подсос жидкости из расходной емкости. Чтобы жидкость не выливалась обратно, на нижнем конце всасывающего трубопровода устанавливается обратный клапан (на рисунке не показан).
Напор одноступенчатых центробежных насосов (с одним рабочим колесом) ограничен и не превышает 50 м. Для создания более высоких напоров применяют многоступенчатые насосы, имеющие несколько рабочих колес, располагаемых последовательно на одном валу. В каждом последующем рабочем колесе жидкость получает дополнительную энергию и, соответственно, общий напор возрастает пропорционально числу рабочих колес.
В поршневом насосе (рисунок 27) всасывание и нагнетание жидкостипроисходит при возвратно-поступательном движении поршня 1 в цилиндре 2 насоса. При движении поршня вправо в замкнутом пространстве между крышкой 3 цилиндра и поршнем создается разрежение. Под действием разности давлений в приемной емкости и цилиндре жидкость поднимается по всасывающему трубопроводу и поступает в цилиндр через открывающийся при этом всасывающий клапан 4. Нагнетательный клапан 5 при ходе поршня вправо закрыт в результате действующего внутри цилиндра разрежения. При ходе поршня влево в цилиндре возникает давление, под действием которого закрывается клапан 4 и открывается клапан 5. Жидкость через нагнетательный клапан поступает в напорный трубопровод и далее в напорную емкость. Всасывание и нагнетание жидкости насосом простого действия, схематически представленного на рисунке 27, происходят неравномерно. Более равномерную подачу обеспечивают насосы двойного действия, имеющие два параллельных цилиндра, работающих в противофазе.
Рисунок 27 – Схема поршневого насоса
Действительный напор и производительность насосов обоих из рассмотренных типов поддаются расчету. Но это задача конструкторов и мы ее рассматривать не будем. Задача же технолога сводится к формулированию задания на расчет и проектирование насоса или же к выбору подходящего насоса из серии имеющихся. Для этого требуется определить необходимые расчетные характеристики или параметры насоса, а именно производительность, создаваемые им напор или давление, мощность привода. Эти вопросы мы и рассмотрим в следующем разделе.
Низконапорные вентиляторы используются чаще всего в приточной и вытяжной вентиляции производственных помещений.
Вентиляторы среднего давления могут применяться для отсасывания воздуха из сильно запыленных производственных помещений (пылевые вентиляторы) и для отсасывания дымовых газов из печей и сушилок (дымососы).
Пылевые вентиляторы (выпускаются марок ВПР и Ц6-46) отличаются от обычных тем, что имеют образивноустойчивые броневые лопатки и внутреннюю облицовку корпуса керамической плиткой, отличающейся высокой износоусточивостью.
Дымососы по устройству аналогичны обычным вентиляторам, но, как и пылевые вентиляторы, имеют более прочную конструкцию и более высокую износоустойчивость. Кроме того, подшипники рабочих колес охлаждаются проточной водой, а внешняя поверхность корпуса, наоборот, теплоизолируется с целью предохранения внутренней поверхности корпуса от конденсации паров воды, содержащихся в составе дымовых газов.
Дымососы, работающие с агрессивными газами, имеют дополнительную антикоррозионную защиту.
Обозначают дымососы индексом «Д», например: Д-8, Д-20.
Вентиляторы высокого давления применяются в основном для подачи воздуха, обеспечивающего горение топлива в печах и сушилах, ими комплектуют также некоторые системы пневмотранспорта. Называют их дутьевыми вентиляторами или просто воздуходувками; маркируют индексом «ВД».
К основным расчетным характеристикам вентиляторов, как и насосов, относятся: производительность, создаваемые напор и давление, мощность.
Обозначенная в заголовке данного раздела тема весьма актуальна для современных строительных технологий, так как дает теоретическую и практическую основу для многих процессов. Это, прежде всего, транспортирование по трубам растворных и бетонных смесей, формование многих строительных изделий методом экструзии и др. Вот как, например, выглядит (рисунок 28) ленточный пресс для формования керамического кирпича пластическим способом.
Рисунок 28 – Схема устройства ленточного пресса:
1 – мундштук; 2 головка пресса;
3 – цилиндр пресса; 4 –лопасти шнека; 5 воронка
Для формования используется
пластичная глиняная масса. В корпусе
пресса вращается шнек-вал с
В качестве задания к расчету пресса требуются технологические обоснования таких вопросов, как: какими реологическими характеристиками должна обладать глиняная масса, какое давление должен развивать пресс.
Такие же вопросы возникают при разработке систем транспорта по трубам бетонных и растворных смесей.
Рассмотрение обозначенной проблемы начнем с вопросов реологии.
Гидротранспорт по трубам бетонных и растворных смесей является самым эффективным современным средством доставки этих материалов к месту их применения. Этот способ пришел на смену ленточным конвейерам, всевозможным бункерам, бадьям и т.п.
В заводской технологии бетона и железобетона, где доминируют пока другие средства, гидротранспорт по трубам удобен тем, что не требует специально отведенных транспортных зон, а может прокладываться где угодно, достигать любой точки на территории цеха, не влияя на расстановку основного технологического оборудования.
Но особенно эффективно применение гидротранспорта на строительных площадках при возведении монолитных бетонных и железобетонных конструкций (бетонные смеси), при выполнении отделочных работ (растворные смеси). Его применение принципиально меняет технологию строительных работ, в несколько раз повышает производительность труда.
Так, например, при доминировавшем многие десятилетия способе доставки бетонной смеси с помощью бадьи и башенного крана, ее укладка в опалубку производилась преимущественно лопатами. Это длительный и тяжелый труд.
При гидротранспорте бетонная смесь из гибкого шланга, легко передвигаемого по фронту работ, сразу выгружается в опалубку. Применение пластифицирующих добавок делает смесь подвижной настолько, что она практически без дополнительных воздействий легко заполняет весь внутренний объем опалубки.
В качестве примера на рисунке 29 показано устройство современного автобетононасоса, обслуживающего строительные площадки.
В состав бетононасоса входит следующее оборудование: шасси автомобиля, манипулятор в виде трехсекционной стрелы с бетоноводом, цилин- дропоршневая группа (собственно бетононасос), компрессор, бак для воды, приемная воронка, пульты и блоки управления узлами комплекса.
Для дистанционного управления процессом подачи бетонной смеси предусмотрен выносной ручной пульт.
Доставка бетонной смеси на строительную площадку осуществляется автобетоносмесителем («автомиксером»). Из автобетоносмесителя бетонная смесь подается равномерным потоком в приемную воронку автобетононасоса, где лопастным валом специального смесителя дополнительно смешивается и подается к распределительному устройству и отверстиям двух рабочих цилиндров.
Рисунок 28 – Автобетононасос с гидравлическим приводом:
1 – автомобиль; 2 – манипулятор; 3 – гидробак; 4 – блок управления; 5 – бак для воды; 6 – компрессор; 7 – приемная воронка; 8 – рама;
9 – выносные опоры (аутригеры); 10 – пульт управления и контроля; 11 – запасное колесо; 12 – цилиндропоршневая группа
При крайнем положении распределительного устройства один из цилиндров сообщается с приемной воронкой, и бетонная смесь подается в рабочий цилиндр, а другой цилиндр в это время с помощью распределительного устройства сообщается с напорным бетоноводом. Затем положение меняется. Таким образом, находящаяся в рабочих цилиндрах бетонная смесь нагнетается поршнями в бетоновод и перемещается по нему к месту укладки.
Вылет стрелы манипулятора достигает 20 и более метров. Это позволяет до определенной высоты возводимого сооружения (например, до 4-го этажа жилого дома) подавать бетонную смесь непосредственно с манипулятора. При большей высоте или при дальнем расстоянии продление стационарного бетоновода выполняется из инвентарных труб.
По окончанию подачи бетонной смеси вся система труб прочищается специальным пыжом, передвигаемым внутри трубы сжатым воздухом от компрессора. Периодически система промывается водой.
Таким образом, основой всего комплекса является гидробетононасос, который может использоваться в любых других вариантах подачи бетонной смеси.
Схема работы наиболее широко применяемого поршневого бетононасоса с гидравлическим приводом приведена на рисунке 29.
Рисунок 29 – Схема работы бетононасоса с гидравлическим
приводом:
а) – рабочий ход левого цилиндра; б) – то же, правого;
1 – приемный бункер; 2 – клапан; 3 – поршень бетонотранспортного цилиндра; 4 – поршень масляного цилиндра
В представленном бетононасосе поршень рабочего бетонотранспортного цилиндра соединен со штоком поршня гидравлического масляного цилиндра высокого давления. Возвратно-поступательное движение поршня гидравлического цилиндра и вместе с ним поршня рабочего цилиндра обеспечивается попеременной подачей масла в правую и левую полости гидроцилиндра масляным насосом высокого давления. Между рабочим и основным гидравлическими цилиндрами расположена промывочная камера, из которой удаляются частицы цемента и песка, проникающие чрез уплотнительную манжету поршня рабочего цилиндра.
Производительность таких насосов может достигать 100 м3/ч, дальность подачи по горизонтали – до 1000 м, по вертикали – до 100 м; подвижность транспортируемой смеси должна находиться в пределах 10 15 см осадки стандартного конуса.