Система воздухоснабжения промышленного предприятия. Учебное пособие
.pdf
d |
4F |
|
4 1,125 |
1,197м. |
|
3,14 |
|||
|
|
|
||
По стандарту (Приложение В) d = 1,200 м.
Уточняем скорость воздуха:
w |
V |
|
4V |
|
4 135 |
1,99м/с. |
F |
|
3,14 60 1,2002 |
||||
|
d2 |
|
|
|||
Эквивалентная длина местных сопротивлений:
lэкв |
0,11 |
1,200 |
|
8,63м. |
|
||||
|
0,0153 |
|
||
Расчет потерь напора на трение и местные сопротивления:
h 0,0153 (9 8,63) 1,992 0,045м <50 мм.
тр
2 9,81 1,200
Таким образом, внутренний диаметр всасывающего патрубка равен 1200 мм.
Расчёт для ВРУ:
Пусть скорость воздуха w = 12 м/с.
Тогда площадь сечения трубопровода:
F |
V |
|
255 |
0,354м2. |
|
|
|||
|
w |
60 12 |
||
Внутренний диаметр трубопровода:
61
d |
4F |
|
4 0,354 |
0,672м. |
|
3,14 |
|||
|
|
|
||
По стандарту (Приложение В) d = 0,702 м.
Уточняем скорость воздуха:
w |
V |
|
4V |
|
4 255 |
|
|
10,99м/с. |
|||
F |
|
|
|
|
|||||||
|
|
d2 |
|
3,14 60 0,7022 |
|||||||
Коэффициент трения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
0,142 |
|
|
|
0,0149. |
|
|
|
1,274 255 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
lg |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
0,0001 16,00 10 6 |
60 |
|||||||
Эквивалентная длина местных сопротивлений:
l |
|
|
d |
, |
|
|
|||
экв |
|
м.с. |
||
где м.с. – сумма коэффициентов |
местных сопротивлений; для плавного |
|||
отвода круглого сечения:
A B,
где A и B – коэффициенты (Приложение В);
1 0,11 0,11
lэкв |
0,11 |
0,702 |
5,18м. |
|
|||
|
0,0149 |
|
|
|
62 |
|
|
Расчет потерь напора на трение и местные сопротивления:
h 0,0149 (9 5,18) 10,992 1,85м >50 мм.
тр
2 9,81 0,702
Следовательно, необходимо уменьшить скорость воздуха.
Пусть скорость воздуха w = 2 м/с.
Тогда площадь сечения трубопровода:
F |
V |
|
255 |
2,125м2. |
|
|
|||
|
w |
60 2 |
||
Внутренний диаметр трубопровода:
d |
4F |
|
4 2,125 |
1,645м. |
|
3,14 |
|||
|
|
|
||
По стандарту (Приложение В) d = 1,698 м.
Уточняем скорость воздуха:
w |
V |
|
4V |
|
4 255 |
1,88м/с. |
F |
|
3,14 60 1,6982 |
||||
|
d2 |
|
|
|||
Эквивалентная длина местных сопротивлений:
lэкв |
0,11 |
1,698 |
12,54м. |
|
|||
|
0,0149 |
|
|
Расчет потерь напора на трение и местные сопротивления:
63
h 0,0149 (9 12,54) 1,882 0,034м <50 мм.
тр
2 9,81 1,698
Таким образом, внутренний диаметр всасывающего патрубка равен 1698 мм.
4.10.5 Расход воды на охлаждение воздуха
С учетом приведенных в теоретическом разделе рекомендаций составим расчетную схему системы охлаждения только на среднюю температуру (Рисунок
3.3).
Рисунок 3.3 - Расчётная схема системы охлаждения для примера:
T1 303К – температура воздуха на входе в первую ступень;
T2 308К – температура воздуха на входе во вторую ступень;
T1,2 – температура воздуха на выходе из ступени, К;
tохл ,tохл – температура охлаждающей воды на входе и выходе, °С;
tохл 25°С; tохл tохл 10 15°С;
Для силовых пневмоприемников, подключенных к кольцевойсети:
1) Расход воздуха
G PV ,
RT
64
где P – давление на всасывании, Па;
V – производительность компрессора, м3/с;
T=T1=293 К (см. п. 3);
0,1 106 135 29 10 3
G |
60 |
2,68кг/с. |
|
8,314 293 |
|||
|
|
2) Степень повышения давления
1 0,95 |
Pк |
0,95 |
0,78 |
2,65 |
|
Pн |
0,1 |
||||
|
|
|
Следовательно, P1 2,65 0,1 0,265МПа.
3) Расчетные температуры из соотношений параметров в адиабатном процессе:
|
T2 |
|
P2 |
|
k 1 |
||
|
k |
|
|||||
|
|
|
, |
||||
T |
P |
||||||
|
|
|
|
|
|||
1 |
|
1 |
|
|
|
||
где k=1,4 – показатель адиабаты для воздуха.
Тогда:
|
P2 |
|
|
k 1 |
|
|
|
|
1,4 1 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
0,265 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
1,4 |
|
|
|
|
|||
T1 |
T1 |
|
|
|
|
|
|
(273 30) |
|
|
|
|
|
|
|
400,29 |
K 127,29 |
||
|
P |
|
|
|
0,1 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
P2 |
|
|
|
k 1 |
|
|
0,78 |
1,4 1 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
1,4 |
|
|
|
|
||
T2 |
T2 |
|
|
|
|
|
|
(273 35) |
|
|
|
|
|
|
419,28 |
K 146,28 |
|||
P |
|
|
|
|
0,265 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4) Расчет расхода воды на ПО:
65
Уравнение теплового баланса:
|
|
|
|
|
Gводы |
|
|
|
|
|||
|
|
Gв cв (T1 T2) |
cводы (tохл |
tохл ); |
||||||||
где – кпд ТОА; принимаем 0,95; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
cв – теплоемкость воздуха (Приложение В); |
|
|
|
|||||||||
c |
1,05 |
кДж/(кг К) – при t |
|
|
|
t t |
127,29 35 |
|||||
ср |
|
1 |
2 |
|
|
|
81,15 |
|||||
|
|
|
|
|||||||||
в |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
cводы – теплоемкость воды (Приложение В);
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
||||
|
cводы |
4,188кДж/(кг К) – при tср |
|
tохл |
охл |
|
40 25 |
32,5 |
||||||||
|
|
2 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|||
|
|
Gв |
|
|
|
2,68 1,05 10 |
3 |
(400,29 308) 0,95 |
|
|||||||
G |
cв (T1 |
T2 ) |
|
|
3,93кг/с. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
воды |
|
|
|
|
|
4,118 (313 298) |
||||||||||
|
|
cводы(tохл |
tохл ) |
|
||||||||||||
5) Расчет расхода воды на КО:
Уравнение теплового баланса:
Gв cв (T2 T) Gводы cводы (tохл tохл );
где cв – теплоемкость воздуха (Приложение В);
cв |
1,06кДж/(кг К) – при tср |
|
t2 t |
|
146,28 40 |
93,14 |
|
|
|||||
|
|
2 |
2 |
|
||
cводы – теплоемкость воды (Приложение В);
66
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
||||
cводы 4,188кДж/(кг К) – при tср |
|
tохл |
охл |
|
40 25 |
32,5 |
|
|||||||||
|
2 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
3 |
(419,28 313) 0,95 |
|
|
|||||||||
Gводы |
|
Gв cв(T1 |
T) |
|
2,68 1,06 10 |
|
4,57 |
кг/с. |
||||||||
|
t ) |
|
|
|
||||||||||||
|
|
c |
(t |
|
4,118 (313 298) |
|
||||||||||
|
|
воды |
охл |
охл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для ВРУ, снабжающейся сжатым воздухом по радиальнойлинии:
1) Расход воздуха
G PV ,
RT
где T=T′1=293 К (см. п. 3);
0,1 106 225 29 10 3
G |
60 |
5,06кг/с. |
|
8,314 293 |
|||
|
|
2) Степень повышения давления
1 0,95 |
Pк |
0,95 |
0,882 |
2,82. |
|
Pн |
0,1 |
||||
|
|
|
Следовательно, P1 2,82 0,1 0,282МПа.
3) Расчетные температуры из соотношения параметров в адиабатном процессе:
|
T2 |
|
P2 |
|
k 1 |
||
|
k |
|
|||||
|
|
|
, |
||||
T |
P |
||||||
|
|
|
|
|
|||
1 |
|
1 |
|
|
|
||
67
где k=1,4 – показатель адиабаты для воздуха.
Тогда:
|
|
|
|
P1 |
|
k 1 |
|
|
|
|
0,282 |
|
1,4 1 |
|
||||||||
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1,4 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
(273 30) |
|
|
|
407,46 K 134,46 . |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
T1 |
T1 |
|
Pн |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,1 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
P2 |
|
k 1 |
|
|
|
|
1,4 1 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
0,882 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,4 |
|
|
|
||||
|
T2 |
|
T2 |
|
|
|
|
|
(273 35) |
|
|
|
|
|
426,62 K 153,628 |
|||||||
|
|
|
P |
|
|
|
0,282 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4) Расчет расхода воды на ПО:
Уравнение теплового баланса:
|
|
|
|
|
|
|
|
Gв cв (T1 T2) |
Gводы cводы (tохл |
tохл ); |
|||||
c 1,05кДж/(кг К) – при tср |
|
t1 t2 |
|
134,46 35 |
84,73 C |
||
|
|
||||||
в |
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
cводы – теплоемкость воды (Приложение В);
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 25 |
|
|
|
|
cводы |
4,188кДж/(кг К) – при tср |
|
tохл t |
охл |
|
32,5 |
||||||||||
|
|
|
2 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||
G |
|
|
G c |
в |
(T T ) |
|
5,06 1,05 103(407,46 308) 0,95 |
||||||||||
воды |
|
|
в |
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
8,00кг/с. |
||
cводы(t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
4,188 (313 298) |
||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
охл |
tохл) |
|
||||||||||||
5) Расчет расхода воды на КО:
Уравнение теплового баланса:
Gв cв (T2 T) Gводы cводы (tохл tохл );
68
cв |
1,056кДж/(кг К) – при tср |
t1 t |
|
|
153,62 40 |
96,81 |
|||||||||
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 25 |
|
|
||
cводы 4,188кДж/(кг К) – при tср |
tохл |
tохл |
|
32,5 |
|||||||||||
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
G |
|
Gв cв (T2 T) |
|
5,06 1,056 103(426,62 313) 0,95 |
9,18кг/с. |
||||||||||
|
|
||||||||||||||
воды |
|
|
|
4,188 (313 298) |
|||||||||||
|
|
cводы (tохл |
tохл ) |
||||||||||||
4.10.6 Определение расхода электроэнергии на сжатие 1000 м3 воздуха
Для кольцевой сети
1) Потребляемая (необходимая) мощность
|
|
|
|
|
|
|
k 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
k |
||||
|
k 1 |
|
|
P1 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
N V |
|
|
P0 |
|
|
|
1 , |
||
|
|
|
|||||||
|
k |
|
|
P0 |
|
|
|||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где V – производительность компрессора, м3/с;
|
135 |
|
1,4 1 |
|
|
|
0,78 |
1,4 1 |
|
|
|||||
|
|
|
6 |
|
|
1,4 |
|
3 |
|||||||
N |
|
|
|
|
|
0,1 10 |
|
|
|
|
|
|
628,73 10 Вт. |
||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
60 |
1,4 |
|
|
|
1 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
0,1 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2) Расход электроэнергии на сжатие 1000 м3 воздуха:
A N , 3600
где – время работы компрессора на сжатие 1000 м3 воздуха, с: 1000.
V
69
A |
628,73 1000 |
77,62кВт ч. |
||
|
||||
|
|
135 |
3600 |
|
|
60 |
|||
|
|
|
||
Для ВРУ:
1) Потребляемая (необходимая) мощность
255 |
1,4 1 |
|
|
|
|
0,882 |
1,4 1 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
6 |
|
|
1,4 |
|
3 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
0,1 10 |
|
|
|
0,1 |
|
1 |
1283,2 10 Вт. |
|||||
60 |
1,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2) Расход электроэнергии на сжатие 1000 м3 воздуха:
A |
1283,2 1000 |
83,87 кВт ч. |
||
|
||||
|
|
255 |
3600 |
|
|
60 |
|||
|
|
|
||
4.10.7 Механический расчёт
Расчет допустимой толщины стенок труб
Для кольцевой сети (сталь 15ГС):
|
|
|
0,78 106 325 |
|
8 0,2 1,608мм. |
|
Д |
200 179,31 106 0,85 |
|||||
|
|
|
||||
Для ВРУ (сталь 15ГС):
|
|
|
0,82 106 476 |
|
7 0,2 1,414мм. |
|
Д |
200 179,31 106 0,85 |
|||||
|
|
|
||||
70
