Система воздухоснабжения промышленного предприятия. Учебное пособие

Выбор компрессоров производится по максимально длительной нагрузке:

VmaxКСд maxд VmaxКС ,

где max д – коэффициент, учитывающий вероятность несовпадения во времени максимальных нагрузок;

VmaxКСд 0,95 496,09 471,29м3/мин

Расход воздуха на ВРУ:

Vmax (Vчас /60) Кmax n,

где Vчас – часовая производительность, мэ/ч;

Кmax – коэффициент максимума, зависящий от типа производства; n– количество ВРУ, шт.;

Vmax (14400/60) 1,05 3 756 м3/мин

4.10.3 Подбор компрессоров и гидравлический расчет системы

Располагаемое давление воздуха на КС:

Pрасп Pвс Pтр Pизб Pн ,

где Pвс – потери давления на трение и в местных сопротивлениях, Па;

Pтр – потери давления на трение и местные сопротивления в наиболее

51

потребителя подбираем тип и марку компрессора:

для кольцевой сети: центробежный компрессор марки ЦК-135/8 с

характеристиками: V=135 м3/мин, Pвс=0,1 МПа, Pнагн=0,78 МПа, Nдв=1000 кВт;

для ВРУ: турбокомпрессор марки К-250-61-5 с характеристиками: V=255 м3/мин, Pвс=0,0981 МПа, Pнагн=0,882 МПа, Nдв=1470 кВт;

Для обеспечения всех потребителей кольцевой сети необходимым количеством воздуха предварительно устанавливаем 4 компрессора марки ЦК-135/8, один из которых резервный.

Для обеспечения ВРУ необходимым количеством воздуха предварительно устанавливаем 4 компрессора марки К-250-61-5, один из которых резервный.

Потери напора на трение и местные сопротивления:

hтр hтрi i (li lэквi ) wi2 ,

2 g di

где i – коэффициент трения на i -м участке; li – длина i-ro участка, м;

lэквi – эквивалентная длина местных сопротивлений i-гo участка, м;

52

g– ускорение свободного падения, м/с2;

di – внутренний диаметр трубопровода i-гo участка, м; wi – скорость воздуха на i-м участке, м/с.

Коэффициент трения:

где Vном – номинальный расход воздуха, рассчитанный на номинальное давление у потребителя, м3/мин;

k – абсолютная шероховатость труб, для стальных труб k=0,0001;

– кинематическая вязкость воздуха при температуре нагнетания Т2, м2/с

Для расчета коэффициента трения вкачестве Vном используем:

Vном V m,

где V – производительность компрессора, м3/мин; m – количество компрессоров (без учета резерва).

ВрасчетедиаметратрубопроводаVном =Vрасп.

Пересчет Vном на давление потребителя (считая воздух идеальным газом):

где P1 – давление на всасывании; P2 – давление на нагнетании;

53

T1 =303 K – температура на всасывании (T1 = 293 К -

температура, при которой заданы характеристики компрессоров в ка-

талоге);

T1 =303 K – температура на нагнетании.

Для кольцевой сети:

Следовательно,

Площадь сечения трубопровода:

Скорость воздуха в нагнетательном трубопроводе не должна превышать 10-15

м/с для центробежных и поршневых компрессоров двойного действия. Примем w=12 м/с, тогда

F Vизм2 0,770 0,0642м2.

w 12

Внутренний диаметр трубопровода

По стандарту (Приложение В) d = 0,309 м.

Уточняем скорость воздуха:

Определяем суммарную эквивалентную длину местных сопротивлений: lэкв lэi , где lэi – эквивалентная длина i-ro местного сопротивления, м.

Эквивалентные длины местных сопротивлений (Приложение В):

–1 задвижка: lэ 5,4м;

–3 поворота на 90 : lэ 12,63 3 37,89м.

Суммарная эквивалентная длина местных сопротивлений:

lэкв 5,4 37,89 43,29м.

Расчет потерь напора на трение и местные сопротивления ведется для наиболее протяженного участка трубопровода:

h 0,0161 (200 760 240 100 50 600 40 43,29) 10,272 639,5м.

тр

2 9,81 0,309

Потери давления на трение и местные сопротивления в наиболее протяженной

ветви:

Pтр hтр ном g,

где ном – плотность воздуха:

55

где – молярная масса воздуха, кг/кмоль;

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

Pтр 639,5 8,69 9,81 54516,67Па.

Следовательно:

Pрасп 5 103 54516,67 500 6,7 105 730016,67Па.

Pрасп Pкомпр 7,8 105 Па.

Аналогично ведётся расчёт для ВРУ.

Примем w=12 м/с. Номинальный расход воздуха, рассчитанный на номинальное давление у потребителя:

Vном Vmax 1,2(с учётом 20 %-го запаса).

56

Тогда площадь сечения трубопровода:

F Vmax2 1,2 1,476 1,2 0,1476м2.

w 12

Внутренний диаметр трубопровода:

По стандарту (Приложение В) d = 0,458 м.

Уточняем скорость воздуха:

Эквивалентные длины местных сопротивлений (Приложения 8):

– 1 задвижка: lэ 5,91м;

Суммарная эквивалентная длина местных сопротивлений:

lэкв 5,91м.

Коэффициент трения:

57

Расчет потерь напора на трение и местные сопротивления:

h 0,0157 (500 5,91) 10,762 102,34м.

тр

2 9,81 0,458

Потери давления на трение и местные сопротивления в наиболее протяженной ветви:

Pтр hтр ном g,

где ном – плотность воздуха на нагнетании:

где T – температура на нагнетании, К;

Pтр 102,37 9,83 9,81 9868,88Па.

Следовательно:

Pрасп 5 103 9868,88 500 5,1 105 525368,88Па.

Pрасп Pкомпр 8,82 105 Па.

58

4.10.4 Определение диаметров всасывающих патрубков

Определение диаметров всасывающих патрубков производится с учетом

требований, изложенных в п. 3.6.1.

Для компрессоров, работающих на кольцевую сеть:

Задаемся скоростью воздуха w = 12 м/с.

Площадь сечения трубопровода:

F V , w

где V – производительность компрессора, м3/с;

Внутренний диаметр трубопровода:

По стандарту (Приложение В) d = 0,511 м.

Уточняем скорость воздуха:

Эквивалентная длина местных сопротивлений:

отвода круглого сечения:

A B,

где A и B – коэффициенты (Приложение В);

1 0,11 0,11

Расчет потерь напора на трение и местные сопротивления:

h 0,0153 (9 3,67) 10,982 2,33м >50 мм.

тр

2 9,81 0,511

Следовательно, необходимо уменьшить скорость воздуха.

Пусть скорость воздуха w = 2 м/с.

Тогда площадь сечения трубопровода:

Внутренний диаметр трубопровода:

60