INOVACE ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH ZAMĚŘENÉ NA VYUŽÍVÁNÍ ENERGETICKÝCH ZDROJŮ PRO 21. STOLETÍ A NA JEJICH DOPAD NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

Transkript

1 INOVACE ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH ZAMĚŘENÉ NA VYUŽÍVÁNÍ ENERGETICKÝCH ZDROJŮ PRO 2. STOLETÍ A NA JEJICH DOPAD NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ CZ..07/..00/ VZDUCHOTECHNIKA Ig. PAVEL ŽITEK TENTO DOKUMENT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

2 Charakteristika komresorů KOMPRESORY charakteristika Komresor je eergetický stroj ro stlačováí lyů a ar. V komresoru se vyaložeá eergie měí hlavě v tlakovou eergii racovích látek a částečě v telo. Proto atří komresory mezi stroje haé a teelé. Děleí komresorů dle zůsobu stlačováí: a) objemové stlačeý ly se získává objemovou změou racovího rostoru komresoru ΔV Δ b) eergetické stlačeý ly se získává změou kietické eergie v eergii tlakovou ΔE k ΔE t 2

3 a) objemové (statické) s vratým ohybem rac. elemetu ístové membráové s volým ístem ostatí rotačí s jedím rotorem křídlové kaaliokružé s valivým ístem ostatí se dvěma a více rotory šroubové zubové ostatí KOMPRESORY charakteristika b) eergetické (dyamické, rychlostí) loatkové (turbokomresory) radiálí axiálí diagoálí roudové (ejektory) 3

4 KOMPRESORY zůsoby komrese Průběh komrese v -v a T-s diagramu rovice olytroické změy stavu: v v 2 v2 cost. techická ráce komresoru : vd a t 4

5 KOMPRESORY zůsoby komrese A izotermická komrese (=) v v A va cost. 2 at v l A 5

6 6 KOMPRESORY KKE zůsoby komrese B olytroická komrese s odvodem tela (<k, q<0) 2 t v a B. cost v v v B B

7 7 KOMPRESORY KKE zůsoby komrese 2 k k k k v a C t. cost v v v C C k k k C adiabatická komrese (=k, q=0)

8 8 KOMPRESORY KKE zůsoby komrese D olytroická komrese s řívodem tela (>k, q>0) 2 t v a D. cost v v v D D

9 OBJEMOVÉ KOMPRESORY ístový komresor Pístový komresor Ideálí jedostuňový komresor: racuje s ideálím lyem (evazkým) emá žádé ztráty (mechaické, objemové, teelé, tlakové) olytroický exoet () je kostatí emá škodý rostor 9

10 OBJEMOVÉ KOMPRESORY ístový komresor Pracoví diagram ideálího komresoru 4 izobarické sáí 2 stlačováí 2 3 vytlačováí 3 4 áhlý okles tlaku 0

11 OBJEMOVÉ KOMPRESORY ístový komresor Pracoví diagram ístového komresoru se škodým rostorem 4 sáí lyu 2 stlačováí 2 3 vytlačováí stlačovaého lyu 3 4 exaze lyu V š V z V s škodý objem zdvihový objem sací objem skutečý asátý objem lyu

12 2 Techická ráce komresoru se škodým rostorem KKE ístový komresor 4 m m t V m m V A J V V V A s t 4 vyaložeá komresí ráce ráce získaá exazí ze škodého rostoru za ředokladu, že m = OBJEMOVÉ KOMPRESORY

13 OBJEMOVÉ KOMPRESORY ístový komresor Skutečý komresor Tlakový diagram komresoru se škodým rostorem a s reálým lyem (idikátorový diagram) 3

14 OBJEMOVÉ KOMPRESORY ístový komresor Vícestuňové komresory 4

15 OBJEMOVÉ KOMPRESORY ístový komresor Tyy ístových komresorů V i S L D [-] doraví účiost [s - ] očet otáček (cyklů) L [m] zdvih ístu S [m 2 ] locha ístu i [-] očet čiých loch D 5

16 OBJEMOVÉ KOMPRESORY membráový komresor Membráový komresor 6

17 OBJEMOVÉ KOMPRESORY křídlový komresor Křídlový komresor V 2e L( D mt) D e [m] excetricita L [m] délka křídla D [m] vitří růměr statoru m [-] očet křídel t [m] tloušťka křídla [s - ] otáčky D [-] doraví účiost 7

18 OBJEMOVÉ KOMPRESORY kaaliokružý komresor Kaaliokružý komresor V (4 Re mt h) L D R [m] vitří oloměr vodího rstece e m [-] t L h D [-] [m] excetricita očet loatek [m] tloušťka loatek [m] délka křídla [m] max. délka eoořeé loatky [s - ] otáčky doraví účiost 8

19 OBJEMOVÉ KOMPRESORY komresor s valivým ístem Komresor s valivým ístem V 2 2 ( R r ) L D R [m] oloměr válce r [m] oloměr ístu L [m] délka válce [s - ] otáčky D [-] doraví účiost 9

20 OBJEMOVÉ KOMPRESORY šroubový komresor Šroubový komresor zmešeí objemu árových komůrek mezi šroubovými zuby V ( S S2) L z D S [m 2 ] lochy (kolmé a odélou osu rotoru) mezer mezi zuby hlavího a vedlejšího rotoru L z [-] [m] délka čié části rotoru očet zubů hlavího rotoru [s - ] otáčky hlavího rotoru D [-] doraví účiost 20

21 OBJEMOVÉ KOMPRESORY zubové komresory Komresory tyu Roots V 2 R 2 L D R [m] vější oloměr rotoru [-] L D [-] součiitel využití racovího rostoru [m] čiá délka rotoru [s - ] otáčky hlavího rotoru doraví účiost 2

22 ENERGETICKÉ KOMPRESORY charakteristika Charakteristika eergetických komresorů Turbodmychadla a turbokomresory jsou rotačí stroje určeé ke stlačováí lyů a ar. Stlačováí robíhá kotiuálě a dosahuje se změou hybosti lyu v růtočé části stroje. výhody velmi klidý chod jedoduchá obsluha a vysoká solehlivost rovozu bezmazost evýhody hlučý rovoz vysoké otáčky ejsou vhodé ro malé výkoy oužití lyáreství, chemický a hutí jaderé elektráry salovací turbíy turbodmychadla ro salovací motory 22

23 ENERGETICKÉ KOMPRESORY tyy turbokomresorů Radiálí turbokomresor 23

24 ENERGETICKÉ KOMPRESORY tyy turbokomresorů Axiálí turbokomresor 24

25 ENERGETICKÉ KOMPRESORY charakteristika Charakteristiky turbokomresor 25

26 ENERGETICKÉ KOMPRESORY charakteristika Pole charakteristik 26

27 ENERGETICKÉ KOMPRESORY turbodmychadla Turbodmychadla ro salovací motory Teto seciálí ty turbodmychadel oužívaý u salovacích motorů slouží ke zvýšeí celkového výkou díky zvětšeí možství vzduchu a tím i aliva, které lze řivést do motoru. Původě bylo toto zařízeí avržeo ro letecké motory, ro zvýšeí tlaku vstuího vzduchu ve větších admořských výškách, kde je ižší atmosférický tlak. Turbodmychadlo se skládá ze dvou částí turbíové a dmychadlové. Turbía je oháěa výfukovými lyy vystuujícími z motoru. Je umístěa a stejé hřídeli jako dmychadlo, které roztáčí až a otáčky mi - (měí se odle otáček motoru). Dmychadlo ak stlačuje vzduch, který vstuuje do motoru a výrazě tak zvyšuje jeho objemovou účiost. Stlačeím vzduchu se totiž síží jeho měrý objem a ři zachováí stejého oměru vzduchu a aliva je možé ustit do motoru více aliva. Eergie uvolěá sáleím aliva je tak vyšší a to vede k výrazému zvýšeí celkového výkou. 27

28 Vlastosti komresorů KOMPRESORY vlastosti komresorů a) Komresory ístové výhody dlouhodobé oužíváí řivedlo teto druh k relativí dokoalosti. sadá obsluha i oravy široký rozsah oužití mobilí i stabilí staice výkoost od ejmeších o 0 3 m 3 /hod bezmazost samomazé ístí kroužky (teflo, uhlík) evýhody ravidelé kotroly vetilů ulzace lyu vyvolaé vratým ohybem ístu utost těžšího ebo odružeého základu 28

29 KOMPRESORY vlastosti komresorů b) Šroubové komresory výhody vysoká solehlivost jedoduchá kostrukce žádé vetily základ eí zaotřebí (miimálí chvěí) vysoká životost malý obestavěý rostor bezmazost u mazaých komresorů ři vstřikováí 5 0 kg oleje a kg vzduchu odadá utost sychroizačího soukolí evýhody horší účiost vestavěý tlakový oměr vysoké otáčky citlivost uložeí rotorů začý hluk áročá techologie výroby i motáže 29

30 KOMPRESORY vlastosti komresorů c) Křídlové komresory výhody jedoduchá kostrukce i výroba malá hmotost i rozměry žádé vetily malé ebo žádé základy dlouhá životost, malé ootřebeí rovozí solehlivost evýhody horší účiost začý hluk komresory bezmazé (se samomazými křídly), mazaé (zmešeí třeí křídel) ebo se vstřikem 5 0 kg oleje a kg vzduchu (vitří chlazeí olejem) 30

31 KOMPRESORY vlastosti komresorů d) Turbokomresory výhody velmi klidý chod malé základy jedodušší obsluha i údržba vysoká solehlivost rovozu dlouhá životost malé ootřebeí delší itervaly ro revize a oravy bezmazost evýhody vysoká hladia hluku vysoká dolí hraice výkoosti ebezečí umováí 3

32 Regulace Regulace start sto Přerušeí řívodu elektrického roudu do motoru Odojeí komresoru od motoru vyíací sojkou Škrceí v sáí Přeouštěí z výtlaku do sáí Změa otáček komresoru Změa škodého rostoru Změa směru rouděí KOMPRESORY regulace 32

33 Sušeí vzduchu KOMPRESORY sušeí vzduchu metody sušeí: kodezačí (refrigeratio dryer) sorčí regeerující za tela (heat regeerated) regeerující za studea (heatless regeerated) membráové (membrae dryer) 33

34 Kodezačí sušiče KOMPRESORY sušeí vzduchu 34

35 Sorčí sušiče KOMPRESORY sušeí vzduchu 35

36 Membráové sušiče KOMPRESORY sušeí vzduchu 36

37 Charakteristika vetilátorů VENTILÁTORY charakteristika Vetilátory jsou rotačí loatkové stroje, které jsou určey ro kotiuálí doravu lyů (vzduši) ři malých stlačeích. Stlačeí (π = 2 / ) se obvykle ohybuje v rozmezí,0,0; výjimečě u vícestuňových vetilátorů až,50. Oběžé kolo vetilátoru ředává v růtočé části mechaickou eergii hřídele vzdušiě. Mechaická (rotačí) eergie se tak měí a kietickou a tlakovou. Děleí vetilátorů odle celkového doravího řetlaku a: a) ízkotlaké (do kpa) b) středotlaké ( 3 kpa) c) vysokotlaké (3 0 kpa) Pro vyšší doraví řetlaky se oužívají dmychadla a komresory. 37

38 VENTILÁTORY rozděleí Děleí odle růtoku lyu oběžým kolem a: - radiálí oběžé kolo zvýší kietickou eergii vzdušiy, a ta je oté ve sirálí skříi řeměěa a tlakovou eergii. - axiálí vzduch roudí ve směru osy otáčeí oběžého kola. - diagoálí ředstavuje řechod mezi radiálím a axiálím systémem. - diametrálí asává vzduch a vějším obvodu oběžého kola v sacím hrdle. Vzduch rochází říčě oběžým kolem a oět vystuuje a vějším obvodu, odkud je dále vyfuková do výtlačého hrdla. Po obvodě oběžého kola jsou rozmístěy doředu zahuté loatky. 38

39 VENTILÁTORY volba vetilátoru Při výběru vetilátoru se oužívají tzv. měré otáčky odle objemu: v Q h 4 3 jsou rovozí otáčky stroje [mi - ] [mi ] Q je objemový růtok [m 3 /s] h je tlaková výška [m] h c g Δ c je celkový řetlak [Pa] ρ je hustota vzdušiy [kg/m] g je gravitačí zrychleí [m/s] radiálí vetilátor vysokotlaký radiálí vetilátor středotlaký radiálí vetilátor ízkotlaký jedostraě sací radiálí vetilátor ízkotlaký oboustraě sací axiálí vetilátor rovotlaký axiálí vetilátor řetlakový

40 Regulace Změou otáček vetilátoru vysoká účiost rovozu olovodičová regulace Natáčeím loatek oběžého kola vysokou účiost vetilátoru Škrceí ve výtlaku regulačí orgá (ař. škrticí vetil) změa směru rouděí změa směru rouděí vzdušiy rozváděcími loatkami axiálí vetilátory VENTILÁTORY regulace 40

41 KOMPRESORY A VENTILÁTORY literatura Literatura CHLUMSKÝ V., LIŠKA A.: Komresory, SNTL Praha, 982 KEMKA V., BARTÁK J., MILČÁK P., ŽITEK P.: Stavba a rovoz strojů stroje a zařízeí, Iformatorium Praha, 2009, ISBN KRIVÁNKA D., ŽITEK P., MILČÁK P.: Otimalizace řízeí adsorčího sušiče vzduchu. I ERIN V Ostravě: VŠB Ostrava, s. 6. ISBN LIŠKA A., NOVÁK P.: Techika stlačeého vzduchu, ČVUT Praha, 999, ISBN