2 Гидравлический расчет системы и подбор компрессоров

Определим расчетный расход воздуха для кольцевой сети, V_расп, м³/мин:

(3)

По полученному расходу воздуха и необходимому давлению у потребителя производим подбор компрессоров.

Для кольцевой сети принимаем центробежную турбокомпрессорную установку К – 250 – 61 – 5, со следующими характеристиками:

V = 255 м³/мин;

Р_вс = 0,0981 МПа;

Р_нагн =0,882 МПа;

N_дв =1470 кВт

Для обеспечения всех потребителей кольцевой сети необходимым количеством воздуха предварительно устанавливаем три турбокомпрессорных установки, одна из которых резервная.

Для ВРУ принимаем центробежную турбокомпрессорную установку К – 500 – 62 – 2, со следующими характеристиками:

V = 525 м³/мин;

Р_вс = 0,0981 МПа;

Р_нагн =0,882 МПа;

N_дв =3000 кВт

Для обеспечения ВРУ необходимым количеством воздуха предварительно устанавливаем четыре турбокомпрессорных установки, одна из которых резервная.

2.1 Гидравлический расчет кольцевой сети

Произведем пересчет V_ном на давление потребителя, считая воздух идеальным газом.

Определим V_ном2 для кольцевой сети, м³/сек:

(4)

,

где: Р₁ – давление на всасывании, Па;

Р₂ – давление на нагнетании, Па;

Т₁ – температура на всасывании, ⁰К;

Т₂ – температура на нагнетании, ⁰К;

Определим коэффициент трения λ:

(5)

,

где: V_ном2 – номинальный расход воздуха, рассчитанный на номинальное давление у потребителя, м³/сек;

k – абсолютная шероховатость труб;

ν – кинематическая вязкость воздуха при температуре нагнетания, м²/сек;

Скорость движения воздуха в нагнетательном трубопроводе не должна превышать 10 – 15 м/с. Исходя из этого примем скорость движения воздуха равной 14 м/с.

Определим площадь поперечного сечения трубопровода, F, м²:

(6)

,

где: V_ном2 – номинальный расход воздуха, рассчитанный на номинальное давление у потребителя, м³/сек;

w – скорость движения воздуха в нагнетательном трубопроводе, м/сек;

Определим внутренний диаметр трубопровода, d, м:

(7)

В соответствии со стандартом принимаем: d = 0,309 м.

Определим уточненную скорость движения воздуха в нагнетательном трубопроводе, w, м/сек:

(8)

Определим эквивалентную длину i – го местного сопротивления, м:

(9)

(10)

Определим суммарную эквивалентную длину местных сопротивлений, l_экв, м:

(11)

Определим потери напора на трение и местные сопротивления, h_тр, м:

(12)

Определим потери давления на трение и местные сопротивления, ΔР_тр, Па:

(13)

,

где: ρ_ном – плотность воздуха, кг/м³;

(14)

,

где: μ – молярная масса воздуха, кг/кмоль;

R – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль·К);

Определим располагаемое давление на компрессорной станции, Р_расп, Па:

(15)

,

где: ΔР_вс – потери давления на трение и сопротивление в трубопроводе компрессорной станции, Па;

ΔР_тр – потери давления на трение и местные сопротивления в наиболее протяженной ветви трубопровода компрессорной станции, Па;

ΔР_изб – избыточное или резервное давление, Па;

Р_н – номинальное давление воздуха у потребителя, Па;

Осуществим проверку:

Па

Из данного сравнения следует, что компрессоры, предназначенные для обеспечения воздухом потребителей кольцевой сети, подобраны правильно.