23. Показатели эффективности системы воздухоснабжения

Используя обобщенное понятие КПД системы запишем выражение в частном случае для системы воздухоснабжения с учетом потерь и затрат эксергии на компрессорной станции, в коммуникациях и распределительных устройствах потребителя:

, (2.1.)

где: - КПД компрессорной станции;

- КПД коммуникаций, характеризующий гидравлические и материальные потери при транспорте сжатого воздуха;

- КПД распределительных устройств сжатого воздуха, учитывающий как потери (аналогично потерям в коммуникациях), так и возможные дополнительные затраты эксергии в ВЭ, расположенных у потребителя:

, (2.2)

, (2.3)

где: , и - соответственно эксергии потока сжатого воздуха на выходе из КС, на входе в распределительные устройства потребителя и на входе в технологическую часть потребителя.

На рис.2.3 показана эксергетическая диаграмма потоков системы воздухоснабжения, из которой видно, что наибольшая часть потерь (до 50%) приходится на 1-й элемент системы - компрессорную станцию, в том числе и потери со сбросным теплом охлаждения компрессора, составляющими около 15%. С учетом потерь в коммуникации ( ) и у потребителя ( ) КПД системы составляет 30%.

КПД компрессорной станции, в общем виде, можно представить как:

, (2.4)

где: - сумма эксергий различных потоков сжатого воздуха, отличающихся по термодинамическим параметрам (давлению, температуре, влажности);

- эксергия отведенной и полезно используемой от компрессора теплоты;

- сумма эксергий подведенных в приводе компрессоров (в случае электропривода равна мощности привода);

- эксергия, затраченная во вспомогательных элементах.

Для наиболее простого случая - одного потока сжатого воздуха, отсутствия утилизации и затрат эксергии в ВЭ формула (2.4) имеет вид:

. (2.5)

Используя эксергию теплоты, отводимой от компрессора, в соответствии с выражением для можно повысить КПД компрессорной станции. При этом увеличится и КПД системы по всем ее элементам, в частности, если у компрессора увеличение КПД составит 15%, то у потребителя оно составит 9% (заштрихованная часть диаграммы на рис.2.3).

Чтобы представить, что означает полезное использование 15% эксергии, теряемой с теплотой, сбрасываемой в окружающую среду, приведем конкретный пример.

Системой охлаждения компрессорной станции, в состав которой входят 4 турбокомпрессора К-250-61-5, отводится в течении года тепловой поток, которого бы хватило для отопления 2-х чугунолитейных цехов с общим объемом зданий 6810³ м³ или для снабжения горячей водой жилого дома на 800 человек.

Величина дает возможность проводить анализ целесообразности утилизации теплоты, отводимой в процессе сжатия, а также находить оптимальное соотношение между величинами и , зависящее от расхода и температуры охлаждающей среды, поверхности и эффективности теплообмена, используя величину как целевую функцию.