2. Составление принципиальной схемы компрессорной установки и системы осушки, краткое описание технологии производства сжатого воздуха

На рис. 1 изображена принципиальная воздушная схема компрессорной станции с турбокомпрессорами:

1 - воздухозаборное устройство; 2 - фильтр пыли; 3 - дроссельная заслонка; 4 - секции турбокомпрессора; 5 - промежуточные охладители воздуха; 6 - воздухоохладитель концевой (ВОК); 7 - влагоотделитель (ВО); 8 -регенеративный теплообменник (РТО); 9 - охладитель-осушитель воздуха (ООВ); 10 - насос хладоносителя; 11 - холодильная машина (ХМ); 12 - коллектор сжатого воздуха после КС; 13 - воздушная магистраль; 14 - коллектор сжатого воздуха у потребителя; 15 - электродвигатель (ЭД) ; 16 -насос оборотной воды; 17 - вентиляторная градирня (ВГ); Тр - тройник; ОК- обратный клапан.

При работе компрессора воздух из воздухозаборного устройства через фильтр и дроссельную заслонку поступает в 1-ую секцию сжатия. В секции может быть 1-3 центробежные ступени. После 1-ой секции воздух охлаждается в ПО₁, то же происходит и в ПО₂ после 2-ой секции. После последней секции воздух охлаждается в концевом охладителе с целью удаления из него части влаги. На напорной линии обязательны обратный клапан, противопомпажный и пусковой клапаны, запорная задвижка. Обратный клапан препятствует обратному току воздуха и раскрутке компрессора при аварийной остановке агрегата.

При выходе на номинальную частоту вращения ротора компрессора клапан закрывается, а дроссельной заслонкой 3 устанавливают требуемые давление и расход воздуха. При выравнивании давления воздуха за компрессором и в воздушной магистрали 13 самостоятельно открывается обратный клапан и воздух начинает поступать в общий коллектор или непосредственно в магистраль.

(ВСТАВИТЬ РИСУНОК!!!)

Рис. 1 Принципиальная воздушная схема трехсекционной компрессорной станции с турбокомпрессорами

3. Выбор типа и типоразмера водоохлаждающего устройства и определение параметров охлаждающей воды

В качестве расчётных принимаем параметры наружного воздуха в г. Бийске для самого жаркого месяца года с необеспеченностью в 200 ч.

Барометрическое давление Р_а = 0,097 МПа или 763 мм рт. ст.

Расчётная температура t_a = 28,6 °С.

Энтальпия i_a = 55,3 кДж/кг.

Скорость ветра ω_a = 2,8 м/с.

В соответствии с i,d - диаграммой в этих условиях:

Влагосодержание воздуха d_a = 10,2 г/кг.

Относительная влажность (степень насыщения) φ = 42 %.

Температура "мокрого" термометра t_мт = 19,5 °С.

Температура насыщения "точка росы" t_тp = 13,5 °С.

Максимальная температура воды на выходе из градирни t_wl = 25,4 °С.

4. Аэродинамический расчет магистрального воздухопровода

4.1 Расчёт участка магистрального трубопровода

За расчётный расход воздуха принимаем максимально длительную нагрузку КС:

м³/мин. (4.1)

Определяем массовый расход воздуха в магистрали G_в:

кг/с, (4.2)

где кг/м^З - плотность воздуха в стандартных условиях.

Определяем ориентировочную приведённую длину трубопровода:

м. (4.3)

Принимаем в первом приближении величину удельного падения давления в трассе 50 Па/м.

Определяем падение давления в магистрали (в первом приближении):

. (4.4)

Определяем средние параметры воздуха:

МПа. (4.5)

Температура воздуха или .

Средняя плотность воздуха в трубопроводе:

кг/м³, (4.6)

где Т_о = 273,15 К и Р_о = 0,1 МПа.

Вычисляем действительный средний объёмный расход воздуха в магистрали:

м³/с. (4.7)

Выбираем экономически оптимальную скорость воздуха: W_опт= 13 м/с.

Определяем расчётный внутренний диаметр трубопровода магистрали:

м. (4.8)

По ГОСТ берём трубу: D_н = 630 мм, = 7мм = 0,007 м, с абсолютной шероховатостью = 0,8 мм [5].

, (4.9)

где .

Вычисляем фактическую скорость движения воздуха в магистрали в первом приближении:

м/с. (4.10)

Определяем значение Рейнольдса характеризующее режим течения:

, (4.11)

где Па с - коэффициент динамической вязкости при t_cp=45°C.

Оцениваем границы применимости расчётных формул:

, (4.12)

.

Так как Re'>500/e, то расчётное значение коэффициента трения ' составит:

. (4.13)

Определяем эквивалентные длины местных сопротивлений :

м,

м,

м,

м,

м,

м,

м.

Для колена с с коэффициентом местного сопротивления эквивалентная длина составит:

м. (4.14)

По ГОСТ м.

Уточняем приведённую длину магистрали во втором приближении:

м. (4.15)

Расписываем потери давления в магистрали:

. (4.16)

Определяем уточнённое значение средней плотности воздуха:

кг/м³. (4.17)

Расхождение в значениях плотности воздуха составляет:

(4.18)

это меньше допустимого (2,5%), других приближений не требуется.

Определяем уточнённое значение среднего давления воздуха:

МПа. (4.19)

Определяем давление воздуха в коллекторе КС:

МПа. (4.20)