Типовик неизвестного варианта (Расчет потребности в сжатом воздухе для отдельных потребител)

Посмотреть архив целиком

  • Расчет потребности в сжатом воздухе для отдельных потребителей.


      1. Доменный цех.


    Определим расход воздуха для двух доменных печей.


    Доменная печь №1.


    Годовая производительность П1=1,8106 т/год;

    Число часов работы h1=7200 ч/год;

    Давление Р1=0,36 МПа.


    Средний годовой расход воздуха рассчитывается по формуле:


    VгодПгод , м3/год ,


    где А – норма расхода сжатого воздуха.

    Поскольку продуктом производства доменной печи является чугун, то по данным таблицы 1.1 [1] выбираем для производства чугуна значение среднего расхода воздуха на единицу продукции А=900 м3/т.


    Vгод1Пгод1=9001,8106=1,62109 м3/год.


    Среднюю часовую нагрузку в рабочую часть года определяем по формуле:


    Vср= (VгодКут )/h , м3/ч ,


    где Кут – потери сжатого воздуха за счет утечек в соединениях трубопроводов. Обычно можно принять значение из интервала Кут = 1,051,07. Принимаем Кут = 1,065.


    Vср1= (Vгод1Кут )/h1=(1,621091,065 )/ 7200=2,25105 м3/ч..


    Максимальную нагрузку находим по формуле:


    Vmax=KmaxVcp , м3/ч ,


    где Кmaxкоэффициент, учитывающий максимум потребления сжатого воздуха. Принимаем Кmax=1,2.


    Vmax1=KmaxVcp1=1,22,25105=2,7105 м3/ч.


    Часовую максимально длительную нагрузку находим по формуле:


    Vм.д= Vmax , м3/ч ,


    где - коэффициент неодновременности, учитывающий вероятность несовпадания во времени максимальных нагрузок цехов или отделений предприятия. =0,850,95. Принимаем =0,95.


    Vм.д1= Vmax1=0,952,7105=2,565105 м3/ч.


    Максимально длительная нагрузка


    Vм.д1= Vм.д1/60=2,565105/60=4,275103=4275 м3/мин.


    По данным произведенного расчета подбираем компрессор, пользуясь характеристиками, приведенными в таблице 1,2 [1]. Выбираем компрессор К-5500-42-1 (Производительность 4360 м3/мин).

    Расчет потребности в сжатом воздухе для второй доменной печи производим аналогичным образом.


    Доменная печь №2.


    Годовая производительность П2=1,6106 т/год;

    Число часов работы h2=8300 ч/год;

    Давление Р2=0,42 Мпа.


    Vгод2Пгод2=9001,6106=1,44109 м3/год. Принимаем Кут = 1,065.

    Vср2= (Vгод2Кут )/h=(1,441091,065 )/ 8300=1,735105 м3/ч..

    Vmax2=KmaxVcp2=1,21,735105=2,082105 м3/ч. Принимаем Кmax=1,2.

    Vм.д2= Vmax2=0,952,082105=1,978105 м3/ч. Принимаем =0,95.

    Vм.д2= Vм.д2/60=1,978105/60=4,275103=3296,667 м3/мин.


    По данным произведенного расчета подбираем компрессор, пользуясь характеристиками, приведенными в таблице 1,2 [1]. Выбираем компрессор К-5500-42-1.


    Производство чугуна за год (на двух печах):


    Пгод=Пi , т/год ,

    где Пi – годовая производительность i-й доменной печи, т/год.


    Пгод=Пi=П12=(1,8+1,6)106=3,4106 т/год.


    Суммарный расход воздуха за год (на двух печах):


    VгодПгод=9003,4106=3,06109 м3/год.


    Полученные расчеты по всем доменным печам сведем в таблицу 1.1.


    Таблица 1.1. Сводная таблица расчета потребности в сжатом воздухе для доменных печей.

    Наименование

    ДП №1

    ДП №2

    Годовая производительность П,

    т/год

    1,8106

    1,6106

    Число часов работы h, ч

    7200

    8300

    Давление Р, МПа

    0,36

    0,42

    Годовой расход воздуха Vгод, м3/год

    1,62109

    1,44109

    Средняя часовая нагрузка Vср, м3

    2,25105

    1,735105

    Максимальная нагрузка Vmax, м3

    2,7105

    2,082105

    Часовая максимально длительная

    нагрузка Vм.д, м3

    2,565105

    1,978105

    Максимально длительная нагрузка

    Vм.д, м3/мин

    4275

    3296,667


    В зависимости от состава и характеристики установок, потребляющих сжатый воздух ( в данном случае доменной печи), рабочие компрессор, устанавливаемые на станции, могут различаться по производительности и по степени сжатия ( в нашем случае К-5500-42-1 (Производительность 4360 м3/мин) и К-5500-42-1 (Производительность 4130 м3/мин) различаются по производительности). Категория обслуживаемых потребителей и их требования к надежности воздухоснабжения определяют необходимое количество резервных агрегатов на станции. Обычно выбирается один компрессор – с производительностью и степенью сжатия самого крупного рабочего компрессора. В качестве резервного для наших условий работы выбираем компрессор марки К-5500-42-1 1 (Производительность 4360 м3/мин).


    Характеристики компрессоров сведем в таблицу 1.2.



    Таблица 1.2. Характеристики компрессоров доменного цеха.


    Марка компрессора.

    К-5500-42-1

    К-5500-42-1

    К-5500-42-1

    резервный

    Производительность,

    м3/мин

    4360

    4130

    4360

    Давление всасывания,

    МПа

    0,0981

    0,0981

    0,0981

    Давление нагнетания,

    МПа

    0,51

    0,51

    0,51

    Температура всасывания, 0С

    20

    20

    20

    Мощность потребления, кВт

    17200

    16300

    17200

    Частота вращения,

    об/мин

    3440

    3380

    3440

    Число ступений по

    секциям

    2+2

    2+2

    2+2

    Привод двигателя

    Турбина

    К-22-90

    Турбина

    К-19-35

    Турбина

    К-22-90

    Мощность, МВт

    20,5

    19,0

    20,5


    1.2 Воздухоразделительная станция.


    Воздухоразделительная установка №1: АК-15П.

    По данным таблицы 1.5 [1] для установки АК-15П находим ее парамеры и сводим в таблицу 1.3.


    Таблица 1.3. Технические характеристики установки комплексного разделения воздуха АК-15П.


    Тип установки

    Потоки продуктов и перерабатываемого воздуха

    Параметры потоков

    Себестои-мость,

    коп/нм3

    (коп/кг)

    , % осн

    Р,

    МПа

    Агрегат.

    состоян.

    Количество, м3

    (кг/ч)

    2 режим

    Кислород

    технический

    99,5

    0,105

    Г

    5000

    0,9

    Кислород

    технический

    99,5

    0,1

    Ж

    (200)

    (3,0)

    Азот

    99,9995

    0,10

    Г

    15000

    0,2

    Воздух

    79

    0,515

    Г

    31500


    Часовую потребность в сжатом воздухе находим по формуле:

    Vкомп=VвоздКут , м3/ч,


    где Vвозд – количество воздуха, необходимое для данной ВРУ, м3/ч;

    Значение Vвозд берем из таблицы 1.3. Vвозд=31500 м3/ч..

    Кут – коэффициент утечек, характеризующий потери сжатого воздуха за счет утечек в соединениях трубопроводов, арматуры и шлангах. Кут=1,051,07. Принимаем Кут=1,055.


    Vкомп1=Vвозд1Кут=315001,055=33232,5 м3/ч.


    Потребность в сжатом воздухе:


    Vкомп1=Vкомп1/60=33232,5/60=553,875 м3/мин.


    По полученным данным Vкомп1=553,875 м3/мин и Р1=0,515 Мпа выбираем турбокомпрессор, пользуясь характеристиками компрессоров, приведенных в таблице 1.2 [1]. Выбираем компрессор К-905-61-1.

    Производим аналогичный расчет для второй ВРУ.


    Воздухоразделительная установка №2: КтК-35.

    По данным таблицы 1.5 [1] для установки КтК-35 находим ее парамеры и сводим в таблицу 1.4.


    Таблица 1.4. Технические характеристики установки комплексного разделения воздуха КтК-35.

    Тип установки

    Потоки продуктов и перерабатываемого воздуха

    Параметры потоков

    Себестои-мость,

    коп/нм3

    (коп/кг)

    , % осн

    Р,

    МПа

    Агрегат.

    состоян.

    Количество, м3

    (кг/ч)

    1 режим

    Кислород

    технический

    95.0

    0.105

    Г

    24200

    0,82

    Кислород

    технический

    99,5

    0,105

    Г

    11000

    0,92

    Кислород

    технический

    99,7

    22,0

    Г

    300

    5,15

    Азот сухой

    99,3

    0,104

    Г

    10000

    0,12

    Смесь Ne+He

    40,0

    0,4

    Г

    1,5

    6,5

    Смесь Kr+Xe

    0,15

    0,105

    Ж

    143

    4,45

    Воздух

    79,0

    0,655

    Г

    180000


    Принимаем Кут=1,055.

    Vкомп2=Vвозд2Кут=1800001,055=189900 м3

    Vкомп2=Vкомп2/60=189900/60=3165 м3/мин.


    По полученным данным Vкомп2=3165 м3/мин и Р2=0,655 Мпа выбираем турбокомпрессор, пользуясь характеристиками компрессоров, приведенных в таблице 1.2 [1]. Выбираем компрессор К-3000-61-1.


    В качестве резервного выбираем компрессор К-3000-61-1 по максимальной производительности. Характеристики компрессоров для ВРУ приведены в таблице 1.5.


    Таблица 1.5.Характеристики компрессоров воздухоразделительных установок.


    Марка компрессора.

    К-905-61-1

    К-3000-61-1

    К-3000-61-1

    резервный

    Производительность,

    м3/мин

    915

    3200

    3200

    Давление всасывания,

    МПа

    0,095

    0,095

    0,095

    Давление нагнетания,

    МПа

    0,736

    0,655

    0,655

    Температура всасывания, 0С

    20

    20

    20

    Мощность потребления, кВт

    4500

    15100

    15100

    Частота вращения,

    об/мин

    5690

    3260

    3260

    Число ступений по

    секциям

    2+2+2

    Привод двигателя

    СТД-6300-24У

    Турбина


    Турбина


    Мощность, МВт

    6,3

    Частота вращения,

    Об/мин

    3000


    1.3 Цехи с пневмопотребителями.


    Цех с пневмоприемниками №1.

    Потребители сжатого воздуха цеха:

    Формовочные машины – 10 шт.

    Ковочные молоты – 20 шт.

    Прессы – 18 шт.


    Значения единичных расходов, а так же коэффициентов одновременности, загрузки, утечки, износа и использования приведены в таблице 1.6.


    Таблица 1.6 Характеристики пневмопотребителей цеха №1.


    Оборудование

    Тип

    пневмоприемника

    Номинальный

    расход

    Коэффициенты

    qH,

    м3/мин


    Кисп

    Кодн

    Кзагр

    Кут

    Кизн

    Формовочные машины

    0,75

    0,3

    -

    -

    1,2

    1,12

    Ковочные молоты

    1,5-5,0

    0,60-0,75

    -

    -

    1,1

    1,07

    Прессы

    1,5-5,0

    0,7

    -

    -

    1,1

    1,2


    Кисп – коэффициент использования пневмооборудования;

    Кодн – коэффициент, характеризующий одновременность работы однотипных пневмоприемников в группе; указывает какая часть из всех установленных пневмоприемникв находится в работе;

    Кзагр – показывает, какую часть от максимально возможной составляет данная загрузка пневмоприемника;

    Кут – коэффициент, характеризующий потери сжатого воздуха за счет утечек в соединениях трубопроводов, арматуры и в шлангах;

    Кизн – коэффициент, характеризующий непроизводительные потери воздуха пневмоинструментами за счет износа пневмоприемников.


    А) Формовочные машины – 10 шт.


    Из таблицы 1.6:

    qH фм=0.75 м3/мин, Кисп фм=0,875, Кут фм=1,2, Кизн фм=1,12


    Vср фм=nфмqн фмКисп фмКизн фмКут фм=100,750,8751,21,12=8,82 м3/мин.


    Б) Ковочные молоты 20 шт.


    Из таблицы 1.6:

    10 шт. - qH км=1,5 м3/мин, Кисп км=0,60,75, Кут км=1,1, Кизн км=1,07

    10 шт. - qH км=3,5 м3/мин. Принимаем Кисп км=0,7.


    Vср км1=nкм1qн км1Кисп км Кизн кмКут км=101,50,71,11,07=12,359 м3/мин.

    Vср км2=nкм2qн км2Кисп км Кизн кмКут км=103,50,71,11,07=28,837 м3/мин.

    Vср км= Vср км1+ Vср км2=12,359+28,837=41,196 м3/мин.


    В) Прессы – 18 шт.


    Из таблицы 1.6:

    9 шт. - qH пр=1,5 м3/мин, Кисп пр=0,7, Кут пр=1,1, Кизн пр=1,2

    9 шт. - qH пр=3,5 м3/мин.


    Vср пр1=nпр1qн км1Кисп пр Кизн прКут пр=91,50,71,11,2=12,474 м3/мин.

    Vср пр2=nпр2qн км2Кисп км Кизн прКут пр=93,50,71,11,2=29,106 м3/мин.

    Vср пр= Vср пр1+ Vср пр2=12,474+29,106=41,58 м3/мин.


    Средний расход воздуха для пневмопотребителей цеха №1:


    Vср цех1= Vср фм+ Vср км+ Vср пр=8,82+41,196+41,58=91,596 м3/мин


    Определяем максимальный расход воздуха:


    Кмах – коэффициент максимума, зависящий от характера нагрузки, вероятности одновременного включения в работу большого количества пневмоприемников или перераспределения загрузки смен. Обычно Кмах принимается равным 1,21,5. Большие значения Кмах относятся к меньшему количеству потребителей с большими расходами воздуха при сравнительно редком включении. Для цеха №1 принимаем Кмах=1,3.


    Vмах цех1мах Vср цех1=1,391,596=119,075 м3/мин.


    Максимально длительную нагрузку определяем по формуле:


    Vмд=Vмах , м3/мин,


    где - коэффициент неодновременности, учитывающий вероятность несовпадения во времени максимальных нагрузок цехов или отделений предприятия. В зависимости от состава и числа цехов предприятия с неодинаковыми режимами работы коэффициент имеет значения от 0,85 до 0,95 и с увеличением числа цехов уменьшается. Принимаем для цеха №1 =0,9.


    Vмд цех1=Vмах цех1=0,9119,075=107,168 м3/мин.


    Для расчета, используя данные таблицы 1.8 [1], выбираем компрессор. Нашим условиям удовлетворяеют поршневые компрессоры: 2 шт. – 2ВМ4-24/9 и 2 шт. – 305ВП-30/8.

    Характеристики компрессоров приведены в таблице 1.7.


    Таблица 1.7 Характеристики поршневых компрессоров для цеха №1.


    Марка компрессора

    2ВМ4-24/9

    305ВП-30/8

    Производительность,

    м3/мин

    24

    30

    Давление всасывания

    Рвс, МПа

    0,1

    0,1

    Давление нагнетания

    Рнг, МПа

    0,9

    0,9

    Тип электродвигателя

    А2К8/24-8/16У4

    БСДК-15-21-12

    Мощность электродвигателя Nдв, кВт

    160

    200

    n, об/мин

    740

    500

    Габаритные размеры компрессорной установки, мм

    2685*1485*1550

    2440*1880*2670

    Масса установки, кг

    3750

    7480



    Цех с пневмоприемниками №2.


    Потребители сжатого воздуха цеха:

    Механические ножницы – 15 шт.

    Пескоструйные машины – 20 шт.

    Вибраторы – 30 шт.



    Значения единичных расходов, а так же коэффициентов одновременности, загрузки, утечки, износа и использования приведены в таблице 1.8.





    Таблица 1.8 Характеристики пневмопотребителей цеха №2.


    Тип

    пневмоприемника

    Номинальный

    расход

    Коэффициенты

    qH,

    м3/мин


    Кисп

    Кодн

    Кзагр

    Кут

    Кизн

    Механические ножницы

    0,5-1,0

    -

    0,55

    0,6

    1,1

    1,12

    Пескоструйные машины

    0,5-1,5

    -

    0,4 - 0,5

    0,55

    1,15

    1,2

    Вибраторы

    1,0-3,0

    0,3-0,4

    -

    -

    1,15

    1,05


    А) Механические ножницы – 15 шт.


    Из таблицы 1.7:

    qH мн=0,7 м3/мин, Кодн мн =0,55, Кзагр мн=0,6, Кут фм=1,1, Кизн фм=1,12


    Vср мн=nмнqн мн Кодн мн Кисп мнКизн мнКут мн=150,70,550,61,11,12=4,296 м3/мин.


    Б) Пескоструйные машины – 20 шт.


    Из таблицы 1.6:

    10 шт. - qH пм=0,5 м3/мин, Кодн пм=0,45, Кзагр мн=0,55 , Кут пм=1,15, Кизн пм=1,2

    10 шт. - qH пм=1,5 м3/мин.


    Vср пм1=nпм1qн пм1Кисп мп Кизн пмКут пм=100,50,451,151,20,55=1,708 м3/мин.

    Vср пм2=nпм2qн пм2Кисп мп Кизн пмКут пм=101,50,451,151,20,55=15,123 м3/мин..

    Vср пм= Vср пм1+ Vср пм2=1,708+15,123=6,831 м3/мин.


    В) Вибраторы – 30шт.


    Из таблицы 1.7:

    15 шт. - qH пр=1,0 м3/мин, Кисп пр=0,35, Кут пр=1,15, Кизн пр=1,05

    15 шт. - qH пр=3,0 м3/мин.


    Vср в1=nв1qн в1Кисп в Кизн вКут в=151,00,351,151,05=6,339 м3/мин.

    Vср в2=nв2qн в2Кисп вКизн вКут в=153,00,351,151,05=19,018м3/мин.

    Vср в= Vср в1+ Vср в2=6,339+19,018=25,357 м3/мин.

    Vср цех2= Vср мн+ Vср пм+ Vср в=4,296+6,891+25,357=36,517 м3/мин

    Для цеха №2 принимаем Кмах=1,4

    Vмах цех2мах Vср цех2=1,436,517=51,124 м3/мин.

    Принимаем для цеха №2 =0,9.

    Vмд цех2=Vмах цех2=0,951,124=46,012 м3/мин.


    Для расчета, используя данные таблицы 1.8 [1], выбираем компрессор. Нашим условиям удовлетворяеют поршневые компрессоры: 1 шт. – 2ВМ4-24/9 и 1 шт. – 305ВП-30/8. В качестве резервного компрессора для двух цехов выбираем компрессор 305ВП-30/8.


    Характеристики компрессоров приведены в таблице 1.9.


    Таблица 1.9 Характеристики поршневых компрессоров для цеха №2.


    Марка компрессора

    2ВМ4-24/9

    305ВП-30/8

    305ВП-30/8

    резервный

    Производительность,

    м3/мин

    24

    30

    30

    Давление всасывания

    Рвс, МПа

    0,1

    0,1

    0,1

    Давление нагнетания

    Рнг, МПа

    0,9

    0,9

    0,9

    Тип электродвигателя

    А2К8/24-8/16У4

    БСДК-15-21-12

    БСДК-15-21-12

    Мощность электродвигателя Nдв, кВт

    160

    200

    200

    n, об/мин

    740

    500

    500

    Габаритные размеры компрессорной установки, мм

    2685*1485*1550

    2440*1880*2670

    2440*1880*2670

    Масса установки, кг

    3750

    7480

    7480


    Максимальный расход воздуха по заводу в целом:


    Vмах=Vмах цех1+ Vмах цех2=119,075+51,124=170,199 м3/мин.


    Максимально длительная нагрузка на компрессорную станцию:


    Vмд= Vмд цех1+ Vмд цех2=107,168+46,012=153,18 м3/мин.

    1. Принципиальные схемы систем воздухоснабжения для потребителей.


    2.1. Принципиальная схема системы вовоздухоснабжения доменного цеха.

    К ДП 2
    К ДП 1











    К-5500-42-1

    (резерв)






    К-5500-42-1

    К-5500-42-1










    КИСЛОРОД





    Т


    Т


    Т













    ПАР





    Рис.2.1 Принципиальная схема системы вовоздухоснабжения доменного цеха.

    2.2. Принципиальная схема системы вовоздухоснабжения ВРУ.
























    К-3000-61-1

    (резерв)



    К-3000-61-1



    К-905-61-1













    ВОЗДУХ



    ВОЗДУХ



    ВОЗДУХ












    Рис.2.2 Принципиальная схема системы вовоздухоснабжения ВРУ.


    2.3. Принципиальная схема системы воздухоснабжения пневмоприемников.




    КО
    Р

    ВМО

    2ВМ4-24/9




    КО
    ВМО


    Р
    ЦЕХ 1

    2ВМ4-24/9





    КО
    ВМО

    Р


    305ВП-30/8




    КО
    ВМО
    Р



    305ВП-30/8




    КО
    ВМО

    КОЛЛЕКТОР


    Р


    305ВП-30/8

    (резерв)








    КО
    ВМО
    Р


    2ВМ4-24/9


    ЦЕХ 2




    КОЛЛЕКТОР


    КО
    ВМО
    Р


    305ВП-30/8




    Рис.2.3 Принципиальная схема системы воздухоснабжения пневмоприемников.

    3. Технологическая схема компрессорной установки, обеспечивающей сжатым воздухом доменный цех.


    от К-5500-42-1






    ГР




    ЦН












    ГЗ ОК



    К

    А

    У

    П

    Е

    Р


    РВ



    ДП №1



    АПК







    Т


    I


    I


    II






    К-5500-42-1






    ГЛ

    КФ
    ГЛ

    ИР





    от К-5500-42-1

    (резерв)




    коллектор





    Рис.3.1 Технологическая схема компрессорной установки, обеспечивающей сжатым воздухом доменный цех.


    Принципиальная схема компрессорной установки, обеспечивающей сжатым воздухом доменную печь №1, показывает графически процесс получения сжатого воздуха компрессорной установки или компрессорной станцией. Здесь не показаны способы присоединения трубопроводов к арматуре и оборудованию, а также стенам и другим конструкциям здания.

    Фактически схема представляет собой две линии: воздушную и водяную.

    Атмосферный воздух засасывается через воздухозаборник (ВЗ), откуда поступает в камеру фильтров. Воздухозаборник предусматривает в своей конструкции различные приспособления от попадания в воздухозаборные трубы посторонних предметов, например сеточка от попадания птиц. Из КФ очищенный воздух по трубопроводу через измеритель расхода (ИР) поступает в компрессор. Измеритель расхода непосредственным образом соединен с усилителем сигнала (У), который управляет антипомпажный клапан (АПК). Задвижка на входе в первую секцию компрессора не ставится, это обусловлено наличием обратного клапана (ОК) в нагнетательном трубопроводе, а также тем, что при низких температурах окружающей среды ( -15 0 и ниже ) задвижки могут отмерзать. Между секциями компрессора расположен промежуточный охладитель (ПО), где происходит охлаждение воздуха и конденсация влаги, которая в дальнейшем отводится из аппарата. ПО является теплообменником типа «вода-воздух», где вода подается через циркуляционный насос (ЦН) из градирни насадочного типа (ГР). Обычно при проектировании ПО добиваются того, чтобы на выходе вода имела температуру не более 5060 0С во избежание солевых отложений.

    После прохождения последней секции поток воздуха разделяется: часть воздуха (основная), проходя через главную задвижку и обратный клапан ОК, поступает в общий коллектор; другая часть поступает в глушитель (ГЛ) через АПК и в разгрузочный вентиль (РВ). Как отмечалось выше, АПК управляет усилитель (У), который получает сигнал от ИР. При включении компрессора сначала работает РВ (при этом ОК закрыт), затем постепенно закрывают РВ при этом открывая ОК. АПК предохраняет компрессор от режима помпажа, который свойственен турбокомпрессорам. Концевой охладитель на данной установке не ставится, так как нет необходимости охлаждать воздух перед его подачей в каупер (доменный воздухонагреватель), где происходит дополнительный нагрев воздуха перед поступлением в доменную печь. На компрессорной станции имеется оборудование для записи температур на промежуточном теплообменнике, измерения частоты вращения компрессора, расхода газа, температуры масла в подшипниках и др.


    4. Расчет энергетических показателей компрессора, работающего на доменный цех.


    4.1 Расчет идеального процесса сжатия компрессора.


    Расчитываем энергетические характеристики компрессора К-5500-42-1, обеспечивающего доменный цех сжатым воздухом при сжатии без потерь.


    Характеристики данного компрессора приведены в таблице 1.2 данного расчета.

    Производительность – 4360 м3/мин;

    Давление всасывания - 0,0981 МПа;

    Давление нагнетани – 0,51 МПа;

    Потребляемая мощность – 17200 кВт;

    Число ступеней по секциям – 2+2.


    Рн



    Т


    Рвс


    Р2




    2


    4


    Т2










    Т1


    1


    3


    5






    S




    Рис4.1 Диаграмма идеального процесса сжатия воздуха в компрессоре.


    На T-S диаграмме (рис. ) показано изменение параметров рабочего тела при сжатии в компрессоре с промежуточным охлаждением. Характерные точки процесса представлены на указанном рисунке. Следует отметить, что давление в точке 1 равно давлению всасывания , то есть P1=Pвс=0,0981 МПа, давление в точке 5 – давлению нагнетания P5нг=0,51 МПа.

    Суммарная степень сжатия компрессора:


    сум== =5,199


    Степень сжатия в каждой степени:


    1=2==


    Промежуточные давления определяются из соотношений =.

    И учитывая, что охлаждение в теплообменниках происходит по изобаре Р=const, то давления Р23, Р45. Тогда промежуточные давления процесса сжатия:

    Р23=Р1=2,280,0981=0,224 МПа;

    Р45нг=Р2=2,280,224=0,51 МПа.


    Работа идеального сжатия в одной секции ( в идеальном процессе работа в каждой секции одинакова):


    Дж/кг


    Суммарная работа компрессора:


    L=Ls i=278183,927=156367,854 Дж.


    Плотность воздуха на всасе компрессора:


    = кг/м3.


    Массовый расход воздуха: G=V= кг/с.


    Суммарная мощность идеального компрессора:


    Ns=G L=84,293156367,854=13180715,517 Вт=13180,716 кВт,


    тогда разность между паспортной и полученной мощностями:


    N=N-Ns=17200-13180,716=4019,284 кВт.


    Изотермический КПД компрессора:


    изот комп=%.




    4.2 Расчет реального процесса сжатия компрессора.

    Р4



    Т4



    Рвс

    Р2

    2

    4



    Т2









    Т3

    3

    5



    Т1

    Рн

    1



    Р3




    S




    Рис.4.2 Диаграмма реального процесса сжатия воздуха в компрессоре.


    Для сравнения рассчитаем энергетические характеристики реального процесса сжатия в компрессорею Разность температур в охладителях Tвод=Т//вод/вод=50-25=25 0С, если нагрев воды в каждом охладителе происходит на величину, равную 25 0С, что позволяет охладить воздух до требуемой температуры перед входом в последующую секцию. Следует иметь ввиду, что геометрические размеры теплообменников отличаются между собой, поскольку параметры поступающего в них воздуха различны. Предположим, чо температура воздуха на выходе из охладителей на Тохл = 150С ниже температуры воды, подаваемой в аппарат (Т/вод = 25 0С ). Обычно величина Тохл лежит в пределах 1015 0С и обуславливается особенностями и типом системы промежуточного охлаждения компрессора. Тогда определим температуру охлажденного воздуха Т35/вод-Тохл=25+15 = 40 0С =313 К. Промежуточные давления аналогичны рассчитанным в идеальном процессе, то есть Рвс1=0,0981 МПа, Р2=0,224 МПа, Р4нг=0,51 МПа. В таком случае степень сжатия в первой секции остается без изменений по сравнению с идеальным процессом:


    = и работа будет равна:


    Lд1= Дж/кг.


    Давление воздуха после охлаждения изменится на величину Р1 по=0,025 МПа и станет равным:


    Р32-Р1 по=0,224-0,025=0,199 МПа.


    Температура воды на входе в первый промежуточный теплообменник:


    К,

    где ср – теплоемкость воздуха. По таблице 2.1 [1] находим Cр=1,005 кДж/(кгК).

    Давление сжатого воздуха на выходе из второй секции турбокомпрессора Р45+Рко=0,51+0,02=0,53 МПа

    Теперь рассмотрим процесс сжатия воздуха во второй секции компрессора. Степень сжатия определяется как отношение давлений (с учетом потерь давления при охлаждении воздуха):


    = и работа будет равна:



    Lд2=123877,21 Дж/кг.


    Температура на выходе сжатого воздуха в нагнетатн\ельный трубопровод (перед охлаждением в концевом охладителе):


    440,241 К.


    Суммарная работа сжатия:


    Lд=Lsд i= Lд1+ Lд2=95346,252+123877,21=219223,462 Дж/кг.


    Действительная мощность компрессора:


    Nд=G Lд=84,293219223,462=16858600,243 Вт=16858,6 КВт,


    тогда между паспортной и полученной мощностями равна:


    N=N-Nд=17200-16858=341,4 кВт.


    Удельный расход энергии на 1000 м3 для данного компрессора:


    Э= =64,444 .


    Определим расход воды на каждую секцию компрессора. Так как сжатый воздух из компрессора далее поступает в доменную печь, то концевой охладитель не устанавливается, что бы воздух поступал в доменную печь уже нагретым. Таким образом необходимо рассчитать одни промежуточный охладитель.


    Т//вод
    Т/вод




    1ПО









    Т3





    Т2





    Рис.4.3 Расчетная схема ПО.


    В первый промежуточный охладитель воздух поступает с температурой Т2 и охлаждается до температуры Т3.Расход воды равен:


    Gвод 1по= кг/с.


    Суммарный расход воды на компрессор :


    Gвод = Gвод 1по=60,551 кг/с.


    Параметры сжатого воздуха в характерных точках:


    Точка 1: Р1вс=0,0981 МПа, Т1вс=293 К.

    Точка 2: Р2=0,224 МПа, Т2=387,873 К.

    Точка 3: Р3=0,199 МПа, Т3=313 К.

    Точка 4: Р4=0,53 МПа, Т4=440,241 К.

    Точка 5: Р5нг=0,51 МПа, Т5=313 К.


    Эксергетический КПД компрессора равен:


    экс=


    5. Определение диаметра всасывающего трубопровода и гидравлический расчет нагнетательного трубопровода.


    Характеристики компрессора 2ВМ4-24/9, обслуживающего цех с пневмопотребителями №1:

    производительность – 24 м3/мин;

    давление всасывания – 0,1 МПа;

    давление нагнетания – 0,9 МПа;

    температура нагнетания – 20 0С.

    Плотность всасываемого воздуха: вс=1,189 кг/м3.

    Расход всасываемого воздуха:


    Vвс=26,039 м3/мин=0,434 м3/с.

    н=1,29 кг/м3 - плотность воздуха при нормальном давлении и температуре.

    Принимаем Wвс=10 м/с. Определяем диаметр всасывающего трубопровода:

    dвс= м.

    По таблице 3.1 [1] выбираем ближайшее большее значение стандартного внутреннего диаметра стальной трубы, равное dвс вн=0,219 м =219мм.

    Определяем значение фактической скорости всасывания: