Виды, принцип работы, преимущества и достоинства

Содержание

Глава 4. Преимущества и недостатки основных видов принтеров

Виды, принцип работы, преимущества и достоинства

Матричные принтеры постепенно выходятиз употребления, поскольку они оченьмедленно и шумно работают, а копииполучаются низкого качества. Однакосебестоимость печати одной копии наматричном принтере низкая, к тому жематричные принтеры позволяют делатьдо трех копий одновременно.

Поэтому в настоящее время матричныепринтеры чаще всего используют внеблагоприятных для других принтеровусловиях, например, на производстве, натех рабочих местах, где нужно постояннораспечатывать большое количествотекстовой информации. Цены на матричныепринтеры достаточно стабильны – внастоящее время они не снижаются и, помнению специалистов, вряд ли снизятсяв будущем.

4.2. Преимущества и недостатки струйных принтеров

Основными преимуществами струйныхпринтеров являются:

– достаточно невысокая стоимость;

– возможность печати цветных изображенийи сверхкачественной фотопечати;

– высокая скорость печати;

– относительно тихая работа;

– низкое потребление электроэнергии.

Также некоторые модели струйных принтеровпозволяют печатать не только на бумаге,но и на пленках, компакт-дисках, тканях.

К недостаткам струйных принтеровотносят:

– дороговизну расходных материалов(картриджей и специальной бумаги);

– уязвимость копий, напечатанных нанефирменной бумаге, к воздействию светаи воды;

– высокую себестоимость одной копии –около 25-30 копеек без учета стоимостибумаги.

4.3. Преимущества и недостатки лазерных принтеров

Основные преимущества лазерных принтеров:

– высокая скорость;

– большие объемы печати;

– низкий уровень шума при работе;

– стойкость напечатанных копий к влияниюводы и света;

– низкая себестоимость одной копии –около пяти копеек за листок.

Недостатками лазерных принтеровявляются:

– высокая цена;

– незначительное излучение.

Заключение

Необходимость применения принтеров внаши дни настолько огромна, что даже всамом маленьком офисном помещении онимеется в наличии. Кабинеты, приемные,конторы и отделы, а также жилые комнатынаполняются этими весьма полезными инеобходимыми для офисной работы и учебыустройствами.

Сейчас подобрать самый подходящийпринтер может каждый, принимая вовнимание их огромное ассортиментноемногообразие, которое предоставляетрынок. Самым востребованным является,наверное, струйный принтер ввиду егоуниверсальности и небольшой стоимости.На таком принтере можно печатать кактексы, так и разнообразные рисунки,графики, и даже фотографии.

На втором месте по своей известности ираспространенности находится лазерныйпринтер. Большинство офисов применяютмонохромные лазерные принтеры, которыеимеют высокую скорость печати и прекрасноекачество, при этом, достаточно приемлемыв цене. Относительно цветных лазерныхпринтеров можно сказать, что онидостаточно дорогостоящие, и не всякийможет позволить себе иметь подобноеприспособление.

Матричные принтеры выделяет от остальныхмоделей, как самая низкая цена, так исамая низкая скорость печати. Такжематричные принтеры монохромны, что несвидетельствует в их пользу. Однако,эти принтеры являются самыми первыми,они были изобретены в 1964 году и вполнедостойны почтения.

Сублимационные принтеры – это особаяспецифичная группа принтеров, поэтому,они не являются такими распространенными,как другие. Применение этих принтеровв большей степени распространяется напечать фотографий и изображений, поэтому,они имеют довольно высокую стоимость.

Также, можно назвать самые популярныефирмы, которые производят принтерыразличных моделей: «Epson», «Xerox», «Сanon»,«Hewlett Packard» и другие. Картриджи дляпринтеров, как обязательный сопроводительныйэлемент, также выпускаются вышеназваннымикомпаниями.

Принтер, для проведения печати изображенияна бумаге, использует, так называемую,точечную печать. Соответственно, чембольше точек, тем выше качествоизображения. Такой параметр, как «dotsper inch» (DPI), либо «line per inch» (LPI) – являетсяглавным для качества печати принтера,то есть, он показывает максимальноеколичество дочек на 1 дюйм, которое можетнапечатать принтер.

Расход тонера при печати текста достигает,в среднем, около 5 % от страницы. Припечати графических изображений данныйкоэффициент выше – примерно 15 %. Ресурсмонохромных картриджей для струйныхпринтеров при этом составляет 300-800страниц, ресурс цветных картриджейсущественно ниже.

Повышенный ресурс для печати имеюткартриджиHPдля лазерного принтера, монохромные- до 4500 страниц, цветные – до 2500 страниц,при этом, данные картриджи являютсясамыми дорогостоящими.

На сегодняшний день, для повышенияскорости печати, многие производителиоборудуют принтеры встроенной памятью.Достаточно универсальными моделямисегодня являются многофункциональныеустройства, которые сочетают в себеодновременно сканер, принтер и ксерокс.Стоят такие устройства недешево, однако,покупка всех этих приборов отдельнобудет стоить гораздо дороже.

Источник: https://studfile.net/preview/3003795/page:6/

Автоматика для ворот: виды и принцип работы, достоинства и недостатки

Виды, принцип работы, преимущества и достоинства

Для комфортного заезда на собственную территорию или на парковочную зону предприятия, куда не каждому открыт доступ, устанавливается автоматика для ворот или шлагбаумов.

Более классическим вариантом является место постоянного вахтера и поворотный щиток (скрипучий), которые являются представителями классического кинематографа.

Сейчас же принято использовать более современные модели, которые оснащены дистанционными пультами управления.

В комплектацию устройства входит:

  • отвечающий за прием и передачу сигнала контроллер (приводится в действие при помощи пульта);
  • пульт управления, который может быть стационарным или дистанционным;
  • электрический привод, который оснащен тросовой или цепной тягой.

Благодаря многочисленным специализированным магазинам, приобрести подобное устройство не составит труда. Помимо многочисленной технической документации, следует предварительно ознакомиться с отзывами владельцев той или иной модели, которая привлекла внимание людей.

Разновидности автоматизированных ворот
На что стоит обратить внимание при выборе конструкции
Принцип работы
Приводы автоматических ворот
Недостатки и преимущества сдвижных конструкций
Разновидности механизмов
Автоматика
Какие меры предосторожности следует учитывать
Возможные проблемы

Разновидности автоматизированных ворот

Абсолютно все автоматизированные ворота можно условно разделить на несколько видов, которые будут характеризоваться определенными признаками. Исходя из такой классификации, могут быть:

  • ворота откатного типа, как откатывающиеся и подвесные, так и консольные;
  • ворота рулонного типа, представляют собой обычное полотно, которое сматывается в специальный короб, размещенный в верхней части ворот;
  • ворота с секциями отдаленно напоминают подъемно-поворотную конструкцию, которая состоит из нескольких секций, которые соединены между собой при помощи петель;
  • ворота подъемно-поворотного типа, имеют единое полотно, в длину совпадающую в габаритами используемого проема. Материя заматывается внутрь конструкции и фиксируется в верхней его части;
  • ворота распашные имеют лишь две створки, которые крепятся на створках. Открываются путем распахивания, поэтому следует позаботиться о наличии свободного пространства для этого.

Исходя из способов управления разновидности таковы:

  • возможность управления при помощи приложения в телефоне;
  • брелок или пульт помогут управлять воротами дистанционно на расстоянии;
  • установленный неподалеку пульт стационарного образца.

Автоматизированные конструкции могут иметь различные наборы приводов и тросиков (вал, направленный на закрытие и открытие, вспомогательные тросики, торсионные). И само полотно, которое полностью закрывает рабочий проем.

На что стоит обратить внимание при выборе конструкции

Если выбор пал на одну из разновидностей автоматических ворот, то следует обратить внимание на такие особенности:

  • дополнительного пространства не понадобится для ворот секционного или рулонного типа. К ним можно подъезжать вплотную и не бояться повредить транспортное средство;
  • только при наличии достаточного количества свободного пространства можно устанавливать ворота откатного типа, при этом пространство должно находиться в боковой части;
  • понадобится огромное количество свободного пространства для ворот распашного типа, так как для открытия створок понадобится ровно столько же свободного места, сколько занимают и сами створки. В зимний период времени перед открытием понадобится предварительно расчистить участок от снежных масс.

При этом, какому бы виду не было отдано предпочтение, рекомендуется дополнительно установить дистанционное управление. В этом случае понадобится дополнительный источник питания, который бы помог разблокировать привод в случае перебоев с электроэнергией, которые случаются в самый неподходящий момент.

Принцип работы

Подобных автоматизированных систем на современном рынке представлено великое множество, при этом у них у всех схожий принцип работы:

  • на имеющуюся контрольную плату подается специально-запрограммированный сигнал с устройства управления;
  • подобные сигналы приводят в действие все устройство;
  • дает сигнал к открытию ворот установленное приводное устройство.

Стандартная система включает в себя такие элементы:

  • блок для управления;
  • специальное оборудование, которое транслирует сигналы;
  • приемник антенного типа, который настроен на прием сигналов определенной частоты;
  • пульт управления.

Также возможна установка дополнительных комплектующих, таких как:

  • специальные сигнальные лампы, которые можно установить на узких улочках. Они подают предупредительный сигнал для окружающих о том, что ворота сейчас будут открываться;
  • дополнительные фотоэлементы и механизмы блокировки. Способны прекратить работу механизма в том случае, если за установленное или отведенное время человек или машина не успели пройти (проехать) выделенный участок;
  • датчики, контролирующие работоспособность конструкции.

Приводы автоматических ворот

Для запуска процесса открывания ворот могут быть задействованы одновременно три типа механизмов (подземный, рычажной и линейный). Если не углубляться в тонкости механики, в которой мало кто действительно разбирается, предлагаем рассмотреть более детально каждый из наиболее часто применимых механизмов.

  1. Подземный тип привода. В специальной металлической коробочке размещен редуктор, его бетонируют неподалеку от столба таким образом, что в поле зрения остается только рычаг.
  2. При использовании рычажного привода, который размещается в отдельном корпусе, присутствует несколько подвижных рычагов и редуктор. Блок монтируется на поверхность столба, в то время как на створке размещается небольшой рычажок. Зачастую открытие такой конструкции производится вовнутрь.
  3. Использование линейного привода. Внешне он напоминает слегка вытянутый футляр. Его можно назвать практичным и невероятно надежным даже при условии регулярной эксплуатации. Работает это все на червячной передаче. Редуктор будет находиться в задней части корпуса. При включении он начинает тянуть на себя передачу, которая взаимодействует со створкой. Для изготовления корпуса под этот тип привода используется специальное порошковое напыление. Можно использовать вне зависимости от общего веса конструкции. Для установки используется один из столбов балок.

Выбор устройства является делом индивидуальным, и на него могут повлиять многие факторы. К примеру, линейный привод использовать не получится, если расстояние между креплением и столбом более восьми сантиметров.

Недостатки и преимущества сдвижных конструкций

К преимуществам подобной конструкции можно отнести:

  • невероятную устойчивость к различным природным факторам;
  • простота и надежность в эксплуатации;
  • возможность настройки ручного управления;
  • длительный срок эксплуатации;
  • на протяжении зимы нет необходимости ежедневно расчищать участок вдоль ворот;
  • практически полное отсутствие шумов при работе механизмов.

Недостатки механизма:

  • за роликовым устройством необходим регулярный уход;
  • для полного отката понадобится множество свободного пространства;
  • такие элементы, как ворота и столбы, необходимо бетонировать.

Разновидности механизмов

Перед тем как сделать окончательный выбор в пользу того или иного механизма, следует рассмотреть более детально недостатки и особенности каждого из них. Распашные ворота, оснащенные автоматическим приводом, могут быть нескольких видов:

В большинстве случаев выбор останавливается на линейном устройстве для обустройства калиток и дверей гаража. Она практична, так как способствует сохранению полезного пространства помещения или двора.

В основе принципа лежит работа гидроцилиндра. Привод задействует подвижные части штока, которые отодвигают створки на определенное расстояние.

Это позволяет устройству беспрепятственно передвигаться по створкам, не нанося ущерба профилям.

Популярность обусловлена такими факторами:

  • существенная экономия свободного пространства. Сдвиг материала производится на потолок либо на стену. Этот вариант считается наиболее оптимальным в случае наличия небольшого помещения гаража или двор небольшой квадратуры;
  • возможность использования не только автоматического привода, но и ручного. Таким образом, можно привести механизм в работу путем непосредственного воздействия на него;
  • нагрузка распределяется равномерно, что делает механизм долговечным;
  • конструкция достаточно простая, поэтому установить ее можно без посторонней помощи.

Зачастую подобные механизмы оснащены редукторами червяного типа. К особенностям можно отнести возможность механического воздействия в случае поломки автоматического привода.

Автоматика

Если присутствует необходимость в установке автоматики, которая позволит открывать ворота наружу, то будут задействованы рычаги. А вот автоматика рычажного типа будет иметь абсолютно другой принцип работы. Рычажки будут присоединяться к одной из неподвижных опор.

При включении, механизм придет в движение и начнет двигаться створка в определенном направлении. К преимуществам можно отнести невероятную простоту конструкции, при этом рычажки будут использоваться только в том случае, если присутствует необходимое количество свободного пространства для открытия ворот.

Для придания устройству большей подвижности, устанавливается специальный шарнир, который способен выдержать нагрузку в пол тонны. Также необходимо использование специальных приспособлений, которые защитят конструкцию от несанкционированного открытия. Схема рычажного типа является более затратной, по сравнению с линейной.

Но степень ее долговечности и надежности оставляет желать лучшего.

Встречаются такие разновидности:

  • внутреннего и наружного типа. Наиболее популярные и часто приобретаемые разновидности устройств. Разница заключается исключительно в направленности функционирования шарниров (наружные или внутренние);
  • подземного типа. В этом случае шарниры и рука будут установлены ниже уровня грунта, что позволит существенно сэкономить имеющееся пространство. Стальной короб защищает устройство от воздействия на него внешних факторов.

Устройство можно собрать и самостоятельно, при этом от купленного образца она мало чем будет отличаться. Скорее всего, оно будет даже надежнее и срок службы куда больше.

Какие меры предосторожности следует учитывать

Возможно усовершенствование устройства, при этом учитывая общий вес конструкции. Если этот показатель будет завышен, то некоторые детали будут изнашиваться в ускоренном режиме. В большинстве наборов уже присутствуют отражающие фотоэлементы, которые позволят уменьшить травматизм случайных прохожих.

Створки заклинит, если на них случайно кто-то наткнется. Если устройство выходит из строя, то работа защитных датчиков прекратиться, при этом инерция, скорее всего, сохранится. С подобными параметрами следует быть очень осторожными.

Возможны перекосы, если открытие будет происходить не равномерно, то устройство будет воспринимать это как наличие препятствия. В этом случае понадобится вручную усилить имеющиеся петли. При выборе конструкции следует обратить внимание на такую, которая оснащена механизмом блокировки (шестерня будет автоматически заблокирована устройством).

В этом случае возможно переключение в ручном режиме, этот же механизм сработает и в случае отключения электричества. Имеющиеся линии подпитки следует изолировать и установить резервные кабели.

Возможные проблемы

В большинстве случаев поломки происходят исключительно механических элементов, которые можно заменить и самостоятельно. В случае, если механизм заклинило после столкновения с преградой, следует привести в действие ручной режим.

Раскрыть и полностью закрыть створки и снова привести механизм автоматического перемещения в действие. Все должно заработать. Если и это не помогло, следует проверить питание, целостность кабелей и локального блока управления.

Проверка проводится при помощи пульта управления или специального брелока. Если по каким-либо причинам, воспользоваться пультом не представляется возможным, следует воспользоваться кодовой клавиатурой.

Можно самостоятельно отключить блок и вручную разблокировать шестерню (открыть ставни самому). При перегорании диодов и герконов их следует незамедлительно заменить.

Источник: https://vodoprovodnaya.ru/zabory/avtomatika-dlya-vorot

Вихревой насос воды: устройство и принцип действия, разновидности, достоинства и недостатки

Виды, принцип работы, преимущества и достоинства

В системах автоматического водоснабжения и сельскохозяйственных оросительных комплексах устанавливаются вихревые насосы. Данный вид оборудования обеспечивает при малых объемах жидкости сильный напор. Имеет преимущества перед другими видами гидравлических машин.

Вихревые насосы используются в разных отраслях промышленности.

Где применяют вихревой насос?

Гидравлическое устройство данного вида используется для перекачки среды из резервуаров и водоемов, подъема воды из скважин, перемещения газообразных веществ. Может применяться только при отсутствии механических примесей в жидкости.

Имеет несколько областей применения:

  • системы водообеспечения жилых зон;
  • оросительные комплексы;
  • химическая промышленность;
  • в качестве компрессора пониженного давления;
  • в роли питающего насоса в котельных установках.

Гидравлические машины с данным механизмом используются в качестве вакуумных насосов.

Устройство и принцип работы

Механизм отличается простым устройством, что позволяет использовать при его изготовлении тугоплавкие сплавы, обладающие высокой прочностью и устойчивостью к агрессивной среде.

Особенности устройства:

  1. Основным рабочим элементом приспособления является колесо. Внешне деталь представляет собой массивный диск из стали, в конфигурации которого предусмотрены пазы. Они образуют лопатки (пластины), имеющие прямую направленность. Они расположены под углом или вдоль радиуса.
  2. Колесо размещено в корпусе цилиндрической формы. Особенностью механизма являются уменьшенные торцевые зазоры.
  3. В верхней части агрегата расположены всасывающий и напорный патрубки. Благодаря этой особенности при запуске аппарата происходит самовсасывание жидкости.
  4. Между отверстиями предусмотрена перемычка. При зазоре, составляющем 0,2 мм, она прижимается к основному элементу, при этом перекрывает несколько пластин. Позволяет отделить всасывающее пространство от напорной камеры.
  5. Отливной водоток размещен концентрично по отношению к центральной оси крутящего механизма, направлен от всасывающего до выходного патрубка.

Устройство вихревого насоса.

После всасывания вода перемещается внутри аппарата, затем выбрасывается под давлением из выходного отверстия. Циркуляция среды обеспечивается пластинами. Относительно основного элемента перемещение происходит по касательной оси. В процессе движения внутри корпуса жидкая структура испытывает воздействие центробежной силы, нарастающей в процессе вращения с главным элементом.

Принцип действия механизма основан на применении сил трения и инерции, что создает сходство с центробежными насосами.

Однако в алгоритме схемы работы существуют особенности:

  1. В момент вращения основного элемента в пазы попадает небольшой объем жидкости.
  2. Вода перемещается от периферии к центральной части (это отличает механизм от центробежного аппарата).
  3. Затем жидкость движется вдоль пластин, направляясь от центра к периферии.
  4. Благодаря этому среда получает ускорение и выходит с высокой скоростью.

На каждой лопасти образуется вихрь, жидкость совершает внутри корпуса сложные перемещения при простом устройстве механизма, повышая производительность. Благодаря всасывающей способности пластин и созданному давлению в механизм попадает следующая порция воды, цикл повторяется. Это увеличивает напор и давление при небольших затратах энергии.

Достоинства и недостатки вихревых насосов

Вихревой насос для воды обеспечивает бесперебойную транспортировку жидкости в трубопровод. При выборе устройства учитывается количество потребляемой воды за 1 час.

Данный вид оборудования имеет преимущества:

  1. Создает сильный напор, превышающий в 7 или 9 раз показатель при использовании центробежного устройства при равном размере колес и частоте оборотов.
  2. Самостоятельно всасывает жидкую среду.
  3. Может использоваться при попадании воздуха внутрь корпуса, для перекачки газожидкостной смеси.
  4. Поднимает воду с глубины до 15 м (показатель можно усилить с помощью эжектора). Это обусловлено наличием импеллера, создающего давление по принципу эжекторного аппарата.
  5. Ремонт вихревых устройств обходится дешевле благодаря простой конструкции механизма.
  6. Меньшая зависимость от противоположного напора в водопроводе.

Преимущество насоса – простота конструкции механизма.

Одним из недостатков является высокая чувствительность к присутствию в среде абразивных частиц. В механизме используются малые зазоры, присутствие твердых примесей различной природы приводит к износу насоса.

Другие недостатки:

  1. Низкий общий коэффициент полезного действия, составляющий от 35 до 45%. Нецелесообразно использовать оборудование высокой мощности. Вследствие создания интенсивных вихрей жидкости происходит гидравлическая потеря, составляющая до 30% на валу. Из-за перетекания среды через зазоры перемычки отмечаются объемные потери до 20%. Вследствие трения в уплотнительных устройствах и подшипниках происходят механические потери.
  2. Неспособность перекачивать среду с высокой вязкостью.

Стабильная работа устройства при низком износе наблюдается при использовании для подачи воды из артезианских скважин.

Классификация вихревых конструкций

Разные модели вихревых гидравлических машин могут отличаться принципом работы.

Классификация изделий выглядит следующим образом:

  • открытого и закрытого типов;
  • поверхностные или погружные;
  • комбинированные.

У агрегатов отличаются особенности внутреннего строения.

Открыто-вихревые и закрыто-вихревые

Конструкция насосов закрытого и открытого типа.

Конструкции открытого типа называются открыто-вихревыми. Отличаются удлиненными пластинами. Имеют меньшее сечение колеса, чем диаметр водотока. При этом кольцевой канал имеет связь только с напорным отверстием.

Закрыто-вихревые механизмы характеризуются уменьшенной длиной пластин на колесе. При этом они могут быть расположены под разными углами. Еще одной особенностью являются равнозначные диаметры колеса и канала, который в данном устройстве соединен с входным и выходным отверстиями.

Данные особенности создают отличия в принципе работы:

  1. При запуске насоса открытого типа среда сначала попадает в рабочее пространство, а затем проходит в водоток.
  2. При использовании закрытого устройства жидкость сразу попадает в канал.

В обоих случаях формируется поток, направленный в трубопровод.

Погружные и поверхностные модели

Погружные модели устанавливаются в жидкой среде, используются для перекачки. Способны перемещать жидкости с небольшой степенью вязкости. Поверхностные изделия предназначены для циркуляции профильтрованной воды, используются в системах водообеспечения и для орошения участка земли.

Комбинированные варианты

Разрез центробежно-вихревого насоса.

Комбинированные вихревые механизмы отличаются техническими характеристиками.

Их классифицируют следующим образом:

  1. Центробежно-вихревые. Особенность устройств – внутри корпуса 2 вида колес: вихревые и центробежные. В сравнении с классическими моделями обладают более высоким КПД. Используются при перемещении жидкостей, нагревающихся не выше +105°C.
  2. Свободно-вихревые. Благодаря способности перекачивать загрязненную среду используются в очистных сооружениях, в качестве дренажных и фекальных насосов, а также для откачивания воды из скважин в добывающей промышленности.

Существуют вакуумные агрегаты, используемые для нагнетания горячего или холодного воздуха, создания условий вакуума, просушивания или в сфере аэрации водоемов.

Какой насос лучше – вихревой или центробежный?

Вихревые устройства позволяют добывать воду с большой глубины, центробежные насосы поднимают жидкость в колодцах не более 7 м. Работа первого вида в несколько раз эффективнее последнего, однако имеет ряд ограничений. Центробежные механизмы характеризуются универсальностью и высокой производительностью. Невозможно сказать однозначно, какое оборудование лучше.

При выборе насоса учитывается ряд параметров:

  1. Мощность. От характеристики зависит глубина забора воды, агрегат подбирается под особенности водопровода.
  2. Габариты. Размер насоса должен соответствовать величине скважины.
  3. Сила напора. Насос должен обеспечивать необходимое давление в системе водопровода. При отсутствии необходимого показателя нарушается работа бытовой техники, котлов, что приводит к их поломке.
  4. Количество точек потребления.
  5. Возможность технического сопровождения оборудования в случае его поломки.

Актуальность использования определяется индивидуально.

Источник: https://VodaSovet.ru/nasos/vihrevoj-nasos

Промышленные биореакторы (виды, схемы, принцип работы, достоинства, недостатки)

Виды, принцип работы, преимущества и достоинства

Федеральное агентство по здравоохранению и социальному развитию РФ

ГОУ ВПО “Самарский Государственный

Медицинский Университет Росздрава”

Кафедра фармацевтической технологии

Реферат по биотехнологии

Промышленные биотеакторы (виды, схемы, принцип работы, достоинства, недостатки)

Исполнитель:

студентка 6 курса 64 группы

Степанова Светлана Алексеевна

Руководитель:

зав. кафедрой фармацевтической технологии, доктор фармацевтических наук, профессор Первушкин С.В.

Самара 2009

Оглавление

Введение

1. Общая характеристика биореакторов

2. Типы биореакторов

3. Стерилизация и очистка воздуха от микроорганизмов

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

Промышленное производство биопрепаратов представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных физических, химических, биофизических, биохимических, физико-химических процессов и предполагает использование большого количества разнотипного оборудования, которое связано между собой материальными, энергетическими потоками, образующими технологические линии.

Биореакторы (ферментеры) составляют основу биотехнологического производства.

Масса аппаратов, используемых, например, в микробной биотехнологии, различна, и требования здесь определяются большей частью экономическими соображениями. Применительно к ферментерам различают следующие типы их: лабораторные емкостью 0,5-100 л, пилотные емкостью 100л-10 м3, промышленные емкостью 10-100 м3 и более.

При масштабировании добиваются соответствия важнейших характеристик процесса, а не сохранения принципа конструкции.

Применяемое в биотехнологии оборудование должно вносить определенную долю эстетичности в интерьер цеха или отделения. В ходе его эксплуатации и вне ее оборудование должно быть легко доступным, содержащимся и функционирующим в определенных рамках требований гигиены и санитарии.

В случае замены каких-либо частей или деталей в аппарате, смазки и чистки узлов при текущем ремонте, и т. д., загрязнения не должны попадать внутрь биореакторов, в материальные поточные коммуникационные линии, в конечные продукты.

1. Общая характеристика биореакторов

Основным аппаратурным элементом биотехнологического процесса является биореактор – ферментер. Биореакторы предназначены для культивирования микроорганизмов, накопления биомассы, синтеза целевого продукта.

Биореакторы изготавливают из высоколигированных марок стали, иногда из титана. Внутренняя поверхность биореактора должна быть отполирована.

Типовые ферментеры представляют собой вертикальные ёмкости различной вместимости (малые – от 1 до 10 л, многотоннажные – более 1000 л) с минимальным числом штуцеров и передающих устройств. В биореакторах должны быть обеспечены оптимальные гидродинамические и массообменные условия (рис. 1).

Ферментеры снабжены паровой рубашкой, мешалками, барботерами, стерилизующими воздушными фильтрами, отбойниками, обеспечивающими необходимые температурный, газовый режим, гидродинамическую обстановку в биореакторе (т.е. процессы массо- и теплообмена).

В биореакторах имеются пробоотборники для отбора проб культуральной жидкости в процессе биосинтеза. Могут быть и другие конструктивные особенности, учитывающие специфику биотехнологичеекого процесса.

Работа отдельных узлов контролируется измерительными приборами, фиксирующими как параметры технологического процесса, так и отдельные физико-химические показатели культивирования (температуру стерилизации и культивирования, скорость вращения мешалки, давление, расход воздуха или газов на аэрацию, ценообразование, рН, еН, рО2, рСО2 среды).

Тип биореактора, чистота обработки внутренних стенок аппарата и отдельных его узлов, ёмкость, коэффициент заполнения, поверхность теплоотдачи, способ отвода тепла, тип перемешивающих, аэрирующих устройств, арматура и запорные приспособления, способ пеногашения, — далеко не полный перечень отдельных элементов, которые, в отдельности и во взаимосвязи, влияют на процесс культивирования микроорганизмов и клеток.

2. Типы биореакторов

Биореакторы подразделяют на три основные группы (рис. 2):

1) реакторы с механическим перемешиванием;

2) барботажные колонны, через которые для перемешивания содержимого пропускают воздух;

3) эрлифтныереакторы с внутренней или внешней циркуляцией;

Перемешивание и циркуляция культуральной среды в них обеспечивается потоком воздуха, за счет которого между верхним и нижним слоями культуральной среды возникает градиент плотности.

Биореакторы первого типа используют чаще всего, так как они позволяют легко изменять технологические условия и эффективно доставлять к растущим клеткам воздух, определяющий характер развития микроорганизмов и их биосинтетическую активность.

В таких реакторах воздух подают в культуральную среду под давлением через разбрызгиватель – кольцо с множеством маленьких отверстий. При этом образуются мелкие пузырьки воздуха и за счет механического перемешивания обеспечивается их равномерное распределение.

Для этой же цели используют мешалки — одну или несколько.

Мешалки, разбивая крупные пузырьки воздуха, разносят их по всему реактору и увеличивают время пребывания в культуральной среде. Эффективность распределения воздуха зависит от типа мешалки, числа оборотов, физико-химических свойств среды.

При интенсивном перемешивании культуральной среды происходит ее вспенивание, поэтому рабочий объем биореактора не превышает 70% общего объема. Свободное пространство над поверхностью раствора используется как буферное, где накапливается пена, и таким образом предотвращается потеря культуральной жидкости.

В пенящейся жидкости условия аэрации лучше, чем в плотных растворах (при условии непрерывного перемешивания и циркуляции слоя пены, т.е. при исключении нахождения микроорганизмов вне культуральной жидкости).

Вместе с тем вспенивание может привести к переувлажнению фильтров в отверстиях, через которые воздух выходит из биореактора, уменьшению потока воздуха и к попаданию в ферментер посторонних микроорганизмов.

Конструктивные особенности барботажных колонн и эрлифтных биореакторов дают этим типам ферментеров некоторые преимущества перед реакторами с механическим перемешиванием.

Барботажные колонны более экономичны, так как перемешивание в них происходит восходящими потоками воздуха равномерно по всему объему. Отсутствие механической мешалки исключает один из путей проникновения в биореактор посторонних микроорганизмов.

В барботажных биореакторах не возникает сильных гидродинамических возмущений (сдвигов слоев жидкости культуральной среды относительно друг друга).

Уменьшение сдвиговых факторов важно по следующим причинам:

1. клетки рекомбинантных микроорганизмов менее прочны, чем нетрансформированные;

2. клетка отвечает на внешние воздействие уменьшением количества синтезируемых белков, в том числе рекомбинантных; под влиянием сдвиговых эффектов могут изменяться физические и химические свойства клеток, что затрудняет дальнейшую работу с ними (ухудшаются условия выделения, очистка рекомбинантных белков).

В барботажных колоннах воздух подают под высоким давлением в нижнюю часть биореактора; по мере подъема мелкие пузырьки воздуха объединяются, что влечет неравномерное его распределение. Кроме того, подача воздуха под высоким давлением приводит к сильному пенообразованию.

В эрлифтных биореакторах воздух подают в нижнюю часть вертикального канала. Поднимаясь, воздух увлекает за собой жидкость к верхней части канала, где расположен газожидкостный сепаратор (здесь частично выходит воздух).

Более плотная деаэрированная жидкость опускается по другому вертикальному каналу ко дну реактора и процесс повторяется.

Таким образом, в эрлифтном биореакторе культуральная среда вместе с клетками непрерывно циркулирует в биореакторе.

Эрлифтные биореакторы выпускаются в двух конструктивных вариантах. В первом – реактор представляет емкость с центральной трубой, которая обеспечивает циркуляцию жидкости (реакторы с внутренней циркуляцией). У эрлифтного биореактора второго типа культуральная среда проходит через отдельные независимые каналы (реактор с внешней системой циркуляции).

Эрлифтные биореакторы более эффективны, чем барботажные колонны, особенно в суспензиях микроорганизмов с большей плотностью или вязкостью. Перемешивание в эрлифтных ферментерах более интенсивно и вероятность слипания пузырьков минимальна.

3. Стерилизация и очистка воздуха от микроорганизмов

Для стерилизации биореактора применяют пар под давлением. Внутри биореактора не должно быть “мертвых зон”, недоступных для пара во время стерилизации. Стерилизации подлежат все клапаны, датчики, входные и выходные отверстия.

Стерильность обеспечивается и герметизацией биотехнологического оборудования, работающего в асептических условиях. Стерильная передача жидкости осуществляется через штуцеры парового затвора.

Технологическая обвязка биореактора исключает контаминацию культуральной жидкости посторонней микрофлорой и возможности попадания продуктов биосинтеза в окружающую среду. Основные агенты, контаминирующие клеточные культуры – бактерии, дрожжи, грибы, простейшие, микоплазмы, вирусы.

Источники контаминации – воздух, пыль, питательные среды, рабочие растворы, оборудование, рабочий персонал.

Очистка воздуха от микроорганизмов и аэрозольных частиц осуществляется через фильтры предварительной очистки (комбинированные глубинные фильтры — бумага, картон, тканевые материалы), которые устанавливают на всасывающей линии перед компрессором (воздух очищается от частиц размером более 5 мкм) и фильтры тонкой очистки (ткань ФП, удаляющая частицы размером до 0,3 мкм, металлокерамические и мембранные фильтры).

Источник: https://mirznanii.com/a/190153/promyshlennye-bioreaktory-vidy-skhemy-printsip-raboty-dostoinstva-nedostatki

Двигатель внутреннего сгорания: виды, принцип действия, преимущества и недостатки

Виды, принцип работы, преимущества и достоинства

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – автомобильный механизм, работа которого зависит от преобразования одного вида энергии (в частности, химической реакции от сгорания топлива) в другой вид (механическую энергию для запуска автомобиля).

В качестве достоинств двигателя внутреннего сгорания, которые определяют его широчайшее использование, отмечают: автономность, относительно невысокая стоимость, возможность использования на различных потребителях, многотопливность (двс могут работать на бензине, дизельном топливе, газе и даже на спирте и рапсовом масле). Так же к достоинствам можно отнести достаточно высокую надежность ДВС и неприхотливость в работе, простоту обслуживания.

При этом двигатели внутреннего сгорания обладают рядом недостатков: низкий коэффициент полезного действия, токсичность, шумность.

Однако по сочетанию своих достоинств и недостатков на сегодняшний день в транспортной сфере (в качестве автомобильных двигателей) серьезных конкурентов у двигателей внутреннего сгорания нет, и в ближайшее время не предвидится.

Двс могут разделяться по нескольким категориям

По типу преобразования энергии:

  • турбинные;
  • поршневые;
  • реактивные;
  • комбинированные

По типу рабочего цикла:

  • с 2-мя тактами цикла;
  • с 4-мя тактами цикла

По типу топлива, которое используется:

  • на бензине;
  • на дизеле;
  • на газе

Устройство ДВС

ДВС имеет достаточно сложное устройство, которое может быть оснащено:

  • корпусом (блоком и головкой цилиндров);
  • рабочими механизмами (кривошипно-шатунным и газораспределительным);
  • различными системами (топливной, впускной, выпускной, смазки, зажигания, охлаждения и управления).

КШМ (кривошипно-шатунный механизм) обеспечивает движение возвратно-поступательного характера поршня и обратное вращательное движение вала.

Газораспределительный механизм предназначен для подачи топлива и воздуха в цилиндры, для вывода отработанной газовой смеси.

Топливная система предназначена для обеспечения автомобильного двигателя топливом.

Система впуска отвечает за своевременную подачу воздуха в ДВС, а система выпуска – за вывод отработанных газов, уменьшения уровня шума от работы цилиндров, а также снижения их токсичности.

Система впрыска обеспечивает доставку ТПС в двигатель ВС.

Система розжига (зажигания) выполняет функцию розжига смеси воздуха и топлива, которая поступает в ДВС.

Система смазки обеспечивает своевременную смазку всех внутренних частей и деталей двигателя.

Система охлаждения обеспечивает интенсивное охлаждение рабочей системы ДВС во время работы.

Система управления отвечает за контроль над слаженной работой всех важных систем ДВС.

Принцип работы ДВС

Двигатель работает на тепловой энергии газов, образующихся при сгорании используемого топлива, что в свою очередь запускает поршневое движение в цилиндре. ДВС работает циклически. Для того чтобы повторялся каждый последующий цикл, отработанная смесь удаляется, а в поршень поступает новая часть топлива и воздуха.

В современных моделях автомобилей используются двигатели, работающие на 4-х тактах. Работа такого двигателя основана на четырех равных по времени частях. Такт – это процесс, который осуществляется в цилиндре автомобильного двигателя за один рабочий ход (поднятие/опускание) поршня.

Поршень в цилиндре осуществляет четыре тактовых движения – два вверх и два вниз. Тактовое движение начинается с крайней точки (нижней или верхней) и проходит следующие этапы: впуск, сжатие, движение и выпуск.

Более детально рассмотрим особенности работы ДВС на каждом из тактов.

Такт впуска

Впуск начинается в крайней точке (МТ – мертвая точка). Не имеет значения, с какой точки начинается движение, с верхней МТ или нижней МТ. Начиная свое движение в цилиндре, поршень захватывает поступившую топливно-воздушную смесь при открытом клапане впуска. При этом ТВС может образовываться как во впускном коллекторе, так и в камере сгорания.

Такт сжатия

При сжатии клапаны впуска полностью закрыты, ТВС начинает сжиматься непосредственно в цилиндрах. Это происходит за счет обратного поршневого движения от одной МТ к другой. При этом ТВС сжимается до размера самой камеры сгорания. Сильное сжатие обеспечивает более продуктивную работу ВДС.

Такт движения (рабочий ход)

На данном такте осуществляется розжиг воздушно-топливной смеси. Это может быть как путем самовоспламенения (для дизельных двигателей), так и принудительным воспламенением (для бензиновых двигателей).

Вследствие возгорания ВТС происходит быстрое образование газов, энергия которых воздействует на поршень, приводя его в движение. КШМ трансформирует поступательные поршневые движения во вращательные вала.

Клапаны системы на такте движения, как и на такте сжатия должны быть полностью закрытыми.

Такт выпуска

На последнем такте выпуска происходит открытие всех выпускных клапанов, после чего газораспределительный механизм удаляет отработанные газы из ДВС в выпускную систему, где происходит очистка, охлаждение и снижение уровня шума. В конце происходит полный выброс газов в атмосферу.

После завершения такта выпуска, циклы повторяются, начиная с такта впуска.

, в котором наглядно показывается устройство и работа двигателя внутреннего сгорания:

Источник: https://autodromo.ru/articles/dvigatel-vnutrennego-sgoraniya-vidy-princip-deystviya-preimushchestva-i-nedostatki

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.