Ванин вариант (990608), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

А) Принципиальная схема системы воздухоснабжения для доменных печей.

ДП - доменная печь р - резервный ТК

ПТ – паровая турбина 2;3 – номер ТК в таблице 1

ТК – турбо компрессор

Б) Принципиальная схема системы воздухоснабжения для ВРУ.

ВРУ – воздухоразделительная установка р - резервный ТК

АВО – азотовоздухоохладитель 1;3;4;5 – номер ТК в таблице 1

ТК – турбо компрессор КО- концевой охладитель

В) Принципиальная схема системы воздухоснабжения для пневмоприемников.

ВМО – водомаслоотделитель р - резервный ПК

ОС – осушка воздуха 1 – номер ПК в таблице 1

ПК – поршневой компрессор КО - концевой охладитель

Р – ресивер П – пневмопотребитель

4 Технологическая схема компрессорной установки обеспечивающей сжатым воздухом пневмоприемники.

Получение сжатого воздуха происходит в следующем порядке. При запуске компрессора 2 атмосферный воздух входит в приемник 3 и по воздухопроводу 4 попадает в фильтр 5, где очищается от механических примесей и капельной влаги. По всасывающему трубопроводу 6 воздух поступает в первую ступень компрессора, из которой по промежуточному трубопроводу 7 нагнетается в межтрубное пространство промежуточного охладителя 8. Из промежуточного охладителя воздух всасывается второй ступенью компрессора, из которого по нагнетательному трубопроводу 9 подается в межтрубное пространство конечного охладителя 10. Охлажденный воздух проходит масловодоотделитель 11 и поступает в воздухосборник 12, из которого по магистральному трубопроводу 13 подается в пневмосеть предприятия.

Слив конденсата из концевого охладителя, масловодоотделителя и воздухосборника осуществляется через продувочный бак.

Технологическая схема компрессорной установки должна обязательно содержать: фильтр 5, масловодоотделитель 11, Предохранительные клапаны 14 и 16, обратный клапан18 и разгрузочный вентиль 19.

Пусковой разгрузочный вентиль 19 и запорная задвижка 17 предназначены для облегчения запуска поршневого компрессора. При пуске компрессора пусковой разгрузочный вентиль 19 открыт, а задвижка 17 закрыта, при этом электродвигатель развивает обороты без нагрузки. Как только число оборотов электродвигателя достигает номинальной величины, задвижку 17 постепенно открывают, одновременно закрывая вентиль 19.

5 Определение диаметра всасывающего трубопровода и гидравлический расчет.

Р_н = 0,731·10⁶ Па – давление нагнетания.

Т_н = 300 К – температура в нагнетательном трубопроводе.

R = 287 Дж/кг·гр – газовая постоянная.

Р_вс = 0,091·10⁶ Па – давление всасывания (нормальное условие)

Т_вс = 293 К – температура всасывания (нормальное условие)

W_вс = 12 м/с – скорость воздуха во всасывающем трубопроводе

W_н=18 м/с – скорость воздуха в нагнетательном трубопроводе

Определим диаметр всасывающего трубопровода.

V_вс = 1480 м³/мин расход воздуха при нормальных атмосферных условиях во всасывающем трубопроводе для компрессора (К – 1500 – 62 – 2),

Рассчитаем диаметр всасывающего трубопровода:

___________________ ____________________

d_вс = √((4· V_вс)/(π·W_вс·60)) = √((4·1480)/(3,14·12·60)) = 1,618 м

Определим диаметр нагнетающего трубопровода.

Составим схему нагнетательного трубопровода

Длина нагнетательного трубопровода L = 420 м

Задвижек 12

Р_{н ср} =(Pп+Pн)/2=(0,42+0,731)/2=0,576 мПа – абсолютное давление (среднее) в нагнетательном трубопроводе

Т_н = 300 К – температура в нагнетания

ρ_н = Р_{н ср} /(R·T) = (0,576·10⁶)/(287·300) = 6,690 кг/м³– плотность воздуха в нагнетательном трубопроводе (получена из уравнение состояния)

Из закона сохранения массы мы знаем что масса воздуха проходящего по трубопроводу в единицу времени независимо от его сжатия является постоянной

V_н ·ρ_н = V_вс·ρ_вс

ρ_вс= 1,29 кг/м³ – плотность воздуха при нормальных условиях (условия всасывания)

V_н = (V_вс·ρ_вс )/ρ_н = (1480·1,29)/6,690 = 285,381 м/мин – расход сжатого воздуха в нагнетательном трубопроводе

W_н = 18 м/с скорость в нагнетательном трубопроводе, выбрана в соответствии с рекомендациями оптимизации

Рассчитаем диаметр нагнетательного трубопровода

_________________ _____________________

d_н = √((4· V_н)/( π · W_н·60)) = √((4·285,381)/(3,14·18·60)) = 0,580 м

В соответствии с ГОСТом, внутренний диаметр нагнетательного трубопровода d_н = 612 мм

Гидравлический расчет нагнетательного трубопровода.

Определим гидравлические потери

ΔР = ΔР_тр + ΔР_м + ΔР_{каупера} d_н = 612 мм

ν= 15,72·10^-6 м²/с (кинематическая вязкость воздуха определена с помощью таблицы по значению температуры нагнетания)

Число Рейнольдца R_е = (W_н·d_н)/ν = (18·0,612)/(15,72·10^-6) = 7,008·10⁵

т. к. R_е >10⁵ , то режим течения турбулентный и λ_тр определяется формуле Никурадзе:

λ_тр = 0,032 + (0,221/ R_е ^0,237) = 0,041

Заменим L трубопровода на L_экв по таблице 4.3 [1] определим L_экв для 8 поворотов и 12 задвижек

(условимся, что повороты выполнены из колен круто загнутых и гладких причем R=1,5dн)

L_экв поворотов = 21,452·8 = 171,616 м

L_экв задвижек = 8,72·12 = 104,64 м

L_экв = L_экв поворотов + L_экв задвижек = 171,616 + 104,64 = 276,256 м

ΔР = λ_тр· ((L+L_экв)/ d_н) · (W_н²/2) ·ρ_н+ ΔР_{каупера}

ΔР = 0,041· ((420+276,256)/0,612) · (18²/2) ·6,690+0,019·10⁶=0,070 мПа – гидравлическая потеря давления

Давление нагнетания компрессора: Р_н = 0,731

Давление у потребителя с учетом гидравлических потерь: Р_пд = Р_н – ΔР = 0,731 -0,070 = 0,661 мПа

Давление необходимое потребителю в данном варианте Р_п = 0,42 мПа

Т. е. ΔР = Р_пд – Р_п = 0,661 – 0,42 = 0,241 мПа избыточное давление, которое необходимо устранить

Устраним ΔР с помощью диафрагмы установленной перед потребителем

Найдем коэффициент местного сопротивления диафрагмы ξ_д

ξ_д = (2·ΔР)/( W_н ²·ρ_н) = (2·0,241·10⁶)/(18²·6,690) = 222,370

Найдем внутренний диаметр диафрагмы на котором срабатывается избыток давления ΔР

d_диаф = 0.33*d_н = 0,37·0,612 = 0,229 м

1. Рассчитаем энергетические характеристики компрессора работающего на ДП 2

На графике изобразим процесс протекающий в ступенях компрессора К – 1500 – 62 – 2

Линия – черная – реальный процесс

– красная – идеальный адиабатический процесс

– фиолетовая – идеальный изотермический процесс

Р_{1 нач} = 0,091 мПа

Р_{7 конеч} = 0,731 мПа

О пределим степень сжатия ε = ³√(Р₇/Р₁)

ε = ³√(0,731/0,091)=2,003

Р₃ = Р_{1 нач}·ε = 0,091·2,003 = 0,182 мПа

Р₅ = Р₃·ε =0,182·2,003 = 0,365 мПа

Р₇/Р₁=Р₅/Р₃=Р₃/Р₁ = const; к = 1,4

С учетом потерь при сжатии в соответствии с рекомендациями принимаем следующие значения ΔР

1 секция: ΔР₁ = 0,02мПа

2 секция: ΔР₂ = 0,02 мПа

3 секция: ΔР₃ = 0,02 мПа

тогда:

Р₂ = Р₃ + ΔР₁ = 0,182+0,02 = 0,202 мПа

Р₄ = Р₅ + ΔР₂ = 0,365+0,02 = 0,385 мПа

Р₆ = Р₇ + ΔР₃ = 0,731+0,02 = 0,751 мПа

Рассчитаем работу в каждой секции

1 секция Т₁ = 393,15К

ℓ_s^1-2 = (К/(К-1)) ·R·T₁· ((Р₂/Р₁)^(К-1)/К-1) = (1,4/(1,4-1)) ·287·393,15((0,202/0,091)^(1,4-1)/1,4-1) = 75,347 кДж/кг

2 секция Т₃ = 300К

ℓ_s^3-4 = (К/(К-1)) ·R·T₃· ((Р₄/Р₃)^(К-1)/К-1) = (1,4/(1,4-1)) ·287·300((0,385/0,182)^(1,4-1)/1,4-1) = 71,934 кДж/кг

3 секция Т₅ = 300К

ℓ_s^5-6 = (К/(К-1)) ·R·T₅· ((Р₆/Р₅)^(К-1)/К-1) = (1,4/(1,4-1)) ·287·300((0,751/0,365)^(1,4-1)/1,4-1) = 68,989 кДж/кг

Т. к. КПД адиабатический равен 0,8 (в соответствии с рекомендациями) то действительная работа сжатия будет выглядеть так:

L^1-2 = ℓ_s^1-2/0.8 = 94.184 кДж/кг

L^3-4 = ℓ_s^3-4/0,8 = 89,918 кДж/кг

L^5-6 = ℓ_s^5-6/0.8 = 86.236 кДж/кг

Таким образом работа сжатия совершаемая компрессором равна L_k = L^1-2 + L^3-4 + L^5-6 = 94,184 + 89,918 +

+ 86,236 = 270,338 кДж/кг

Рассчитаем реальный изометрический КПД компрессора:

η_из^р = (R·T₁·ℓn(Р_{кон 7}/Р_{кон 1}))/L_к = ((287·293,15·ℓn(0.731/0.091))/(270.338·10³) = 0.648

Рассчитаем идеальный изометрический КПД компрессора:

η_из^и = (R·T₁·ℓn(Р_{кон 7}/Р_{кон 1}))/(ℓ_s^1-2 +ℓ_s^3-4 +ℓ_s^5-6) = ((287·293,15·ℓn(0.731/0.091))/(216.270·10³) = 0.811

Определим температуры воздуха за секциями компрессора:

Т_n+1 = T_n + L_секции/C_р С_р = 1 кДж/кг·гр

Т₂ = 293,15 + 94,184/1 = 387,184 К

Т₄ = 300 + 89,184/1 = 406,383 К

Т₆ = 300 + 84,236/1 = 386,236 К

Определим мощность компрессора и электродвигателя:

V_вс=1480 м³/мин – расход воздуха при нормальных условиях (условия всасывания)

ρ_вс= 1,29 кг/м³ – плотность воздуха при нормальных условиях (условия всасывания)

G = (V_вс·ρ_вс)/60 = (1480·1,29)/60 = 31.82 кг/с (массовый расход воздуха)

N_k = G·L_k = 31,82·270,338 = 8.6 МВт (мощность компрессора)

Мощность компрессора 8,6 МВт (расчетная)

Мощность по паспорту 10,0 МВт

Необходимая мощность двигателя: N_{двигтеля} = N_{kомпрессора}/η_{двигателя} = 8.6/0,98 = 8,8 МВт

Определим расход воды на компрессор:

Срв = 4,19 кДж/кг·гр; Ср_возд = 1 кДж/кг·гр (теплоемкости воды и воздуха)

G_возд = 31,82 кг/с (расход воздуха)

t_в1 = 25^оС (температура на входе в теплообменник)

t_в2 = 50^оС (температура на выходе из теплообменника)

Все данные для расчета приняты в соответствии с рекомендациями

G_в1 =(31.82 ·1· (387,184-300))/(4.19· (50-25)) = 26,484 кг/с (расход воды в первом промежуточном охладителей)

G_в2 = (31.82 ·1· (389,184-300))/(4,19· (50-25)) = 27,092 кг/с (расход воды во втором промежуточном охладителей)

G_в3 = (31.82 ·1· (386,236-300))/(4,19· (50-25)) = 26,196 кг/с (расход воды в концевом охладителе)

G_вк = G_в1 + G_в2 + G_в3 = 79,772 кг/с (общий расход охлаждающей воды на компрессор)

Определим удельный расход энергии на 1000 м³ воздуха:

N_к = 8,6 мВт; V_к = 1480 м³/мин;

Э = (N_к/(V_к·60))·1000 = (8,6·10⁶)/(1480·60) = 96,5 кВт·ч/1000·м³

Определим эксергетический КПД компрессора:

Значение эксэргии принимаем Е7 =175 кДж/кг

Реальная работа сжатия совершаемая компрессором L_k =270,338 кДж/кг

η_e = Е7 /( L_k) = 175 /270,338=0,647

1. Использованная литература

[1] - <<Системы воздухоснабжения промышленных предприятий >>

Б.Г.Борисов, Н.В.Калинин, В.А.Михайлов

[2] - <<Лекции>> Н.В.Калинин

Содержание

1 Определим расчетную потребность в сжатом воздухе.

2 Выбор типа (марки) и количества компрессоров с учетом резервирования.

3 Принципиальные схемы систем воздухоснабжения.

4 Технологическая схема компрессорной установки обеспечивающей сжатым воздухом пневмоприемники.

5 Определение диаметра всасывающего трубопровода и гидравлический расчет.

6 Рассчитаем энергетические характеристики компрессора работающего на ДП2

7 Использованная литература

Характеристики

Список файлов домашнего задания