5.Тепловой расчет компрессорной и воздухоосушительной установок

Принимаем дополнительные данные к расчёту:

Р_вс = 800 Па = 0,0008 МПа - потери давления на линии всасывании;

- коэффициенты, учитывающие потери давления в промежуточных и концевых охладителях воздуха;

К - недоохлаждение воздуха до температуры воды в промежуточных охладителях;

- адиабатный (изотропный) КПД ступеней сжатия ТКУ;

- электромеханический КПД ступеней сжатия ТКУ.

Находим значение давлений на всасе и нагнетании компрессора:

МПа, (5.1)

МПа.

Степени повышения давления в секциях турбокомпрессора:

. (5.2)

Давление воздуха между ступенями сжатия:

МПа,

МПа,

МПа, (5.3)

МПа,

МПа.

Значение температур воздуха на входе в секции сжатия:

, (5.4)

.

Удельные работы сжатия по секциям:

а) в первой секции:

, (5.5)

кДж/кг;

б) во второй и третьей секциях:

, (5.6)

кДж/кг.

Здесь k = 1,4 – показатель адиабаты для воздуха, R = 0,287 кДж/кг К - газовая постоянная для воздуха.

Значение температур воздуха на выходе из секций сжатия:

, (5.7)

.

Здесь С_рв = 1,02 кДж/кг К - средняя изобарная теплоёмкость воздуха [2].

Рис. 2 Диаграмма изменения температур теплоносителей в промежуточном охладителе воздуха.

Рис. 3 Диаграмма изменения температур теплоносителей в концевом охладителе воздуха.

Массовая производительность компрессора в рассчитываемых условиях:

кг/с, (5.8)

где кг/м³ - плотность воздуха на всасывании.

Электрическая мощность, потребляемая приводом компрессора:

кВт, (5.9)

где кДж/кг - суммарная удельная работа сжатия компрессора.

6. Расчет влагосодержания воздуха во всех характерных точках схемы. Выбор основного теплообменного оборудования кс и поверочный расчет одного теплообменного аппарата

Вычисляем температуру воздуха в точке 3 t₃: d_п = 0,4 г/кг, так как d_п = d_н, то парциальное давление водяных паров в осушенном воздухе составит:

Па, (6.1)

В соответствии с термодинамическими свойствами воды и водяного пара это точка росы: t_н = - 3,8 °С. Принимаем t_н = t₃ - 4°С.

Значение температур воздуха t_l и t₂ (в точках 1 и 2) определяются из мнения теплового баланса для РТО. При отсутствии отбора воздуха на осушку это уравнение имеет вид t_кс - t₃ = t_l - t₂.

Принимаем средний температурный напор в РТО: t_cp = 20 °С.

Рис.4 Диаграмма изменения температур теплоносителей в регенеративном теплообменнике

Можно считать, что t₂ - t₃ = t_l - t_кc t_cp = 20 °С.

Тогда учитывая, что t_кc - t_п = 45°С:

t_l = t_кc + t_cp = 45 + 20 = 65°С, (6.2)

t₂ = t₃ + t_cp = - 4 + 20 = 16°С.

Заметим, что t_l=t_кс - температура воздуха за ВОК.

Тепловая мощность регенеративного теплообменника составляет:

кВт. (6.3)

Требуемая поверхность теплообмена F_рто оценивается примерно:

м², (6.4)

где k = 25 Вт/(м² К).

Вычисляем количество влаги, отделяемое в теплообменниках осушки G_woт, кг/с. В концевом воздухоохладителе - это разность между начальным влагосодержанием воздуха d_a = 10,2 г/кг и насыщающим влагосодержанием воздуха в точке 1 d_н1. Если она меньше при t_нl = 65°С.

г/кг. (6.5)

Так как d_нl > d_a, то выпадение влаги после ВОК не происходит.

Влагосодержание воздуха в точке 2 (после РТО) определяется насыщающим влагосодержанием d_н2 при температуре воздуха t_н2 = 16°C.

г/кг. (6.6)

Количество выпадаемой в виде росы влаги в точке 2 составляет:

г/с. (6.7)

Количество отделяемой влаги в охладителе осушителе составит:

г/с. (6.8)

Суммарное количество атмосферной влаги, отделяемой в воздухоохладителях компрессорной установки, составит:

г/с, (6.9)

м³/ч.