С учетом потерь при сжатии в соответствии с рекомендациями принимаем следующие значения δр

1 секция: ΔР₁= 0,02мПа

2 секция: ΔР₂= 0,02 мПа

3 секция: ΔР₃= 0,02 мПа

тогда:

Р₂= Р₃+ΔР₁= 0,182+0,02 = 0,202 мПа

Р₄= Р₅ +ΔР₂= 0,365+0,02 = 0,385 мПа

Р₆= Р₇+ΔР₃= 0,731+0,02 = 0,751 мПа

Рассчитаем работу в каждой секции

1 секцияТ₁= 393,15К

ℓ_s^1-2= (К/(К-1)) ·R·T₁·((Р₂/Р₁)^(К-1)/К-1) = (1,4/(1,4-1)) ·287·393,15((0,202/0,091)^(1,4-1)/1,4-1) = 75,347 кДж/кг

2 секция Т₃= 300К

ℓ_s^3-4 = (К/(К-1)) ·R·T₃·((Р₄/Р₃)^(К-1)/К-1) = (1,4/(1,4-1)) ·287·300((0,385/0,182)^(1,4-1)/1,4-1) = 71,934 кДж/кг

3 секция Т₅= 300К

ℓ_s^5-6 = (К/(К-1)) ·R·T₅·((Р₆/Р₅)^(К-1)/К-1) = (1,4/(1,4-1)) ·287·300((0,751/0,365)^(1,4-1)/1,4-1) = 68,989 кДж/кг

Т. к. КПД адиабатический равен 0,8 (в соответствии с рекомендациями) то действительная работа сжатия будет выглядеть так:

L^1-2=ℓ_s^1-2/0.8 = 94.184 кДж/кг

L^3-4=ℓ_s^3-4/0,8 = 89,918 кДж/кг

L^5-6=ℓ_s^5-6/0.8 = 86.236 кДж/кг

Таким образом работа сжатия совершаемая компрессором равна L_k =L^1-2+L^3-4+L^5-6= 94,184 + 89,918 +

+ 86,236 = 270,338 кДж/кг

Рассчитаем реальный изометрический КПД компрессора:

η_из^р= (R·T₁·ℓn(Р_{кон 7}/Р_{кон 1}))/L_к= ((287·293,15·ℓn(0.731/0.091))/(270.338·10³) = 0.648

Рассчитаем идеальный изометрический КПД компрессора:

η_из^и= (R·T₁·ℓn(Р_{кон 7}/Р_{кон 1}))/(ℓ_s^1-2+ℓ_s^3-4 +ℓ_s^5-6) = ((287·293,15·ℓn(0.731/0.091))/(216.270·10³) = 0.811

Определим температуры воздуха за секциями компрессора:

Т_n+1=T_n +L_секции/C_рС_р= 1 кДж/кг·гр

Т₂= 293,15 + 94,184/1 = 387,184 К

Т₄ = 300 + 89,184/1 = 406,383 К

Т₆= 300 + 84,236/1 =386,236 К

Определим мощность компрессора и электродвигателя:

V_вс=1480 м³/мин – расход воздуха при нормальных условиях (условия всасывания)

ρ_вс= 1,29 кг/м³ –плотность воздуха при нормальных условиях (условия всасывания)

G= (V_вс·ρ_вс)/60 = (1480·1,29)/60 = 31.82 кг/с (массовый расход воздуха)

N_k= G·L_k= 31,82·270,338 = 8.6 МВт (мощность компрессора)

Мощность компрессора 8,6 МВт (расчетная)

Мощность по паспорту 10,0 МВт

Необходимая мощность двигателя: N_{двигтеля}=N_{kомпрессора}/η_{двигателя} = 8.6/0,98 = 8,8 МВт

Определим расход воды на компрессор:

Срв= 4,19 кДж/кг·гр; Ср_возд = 1 кДж/кг·гр (теплоемкости воды и воздуха)

G_возд= 31,82 кг/с (расход воздуха)

t_в1= 25^оС (температура на входе в теплообменник)

t_в2 = 50^оС (температура на выходе из теплообменника)

Все данные для расчета приняты в соответствии с рекомендациями

G_в1=(31.82·1·(387,184-300))/(4.19·(50-25)) = 26,484 кг/с (расход воды в первом промежуточном охладителей)

G_в2= (31.82·1·(389,184-300))/(4,19·(50-25)) = 27,092 кг/с (расход воды во втором промежуточном охладителей)

G_в3= (31.82·1·(386,236-300))/(4,19·(50-25)) = 26,196 кг/с (расход воды в концевом охладителе)

G_вк=G_в1+G_в2+G_в3= 79,772 кг/с (общий расход охлаждающей воды на компрессор)

Определим удельный расход энергии на 1000 м3 воздуха:

N_к= 8,6 мВт; V_к= 1480 м³/мин;

Э = (N_к/(V_к·60))·1000 = (8,6·10⁶)/(1480·60) = 96,5 кВт·ч/1000·м³

Определим эксергетический КПД компрессора:

Значение эксэргии принимаем Е7=175 кДж/кг

Реальная работа сжатия совершаемая компрессором L_k =270,338 кДж/кг

η_e = Е7/( L_k) = 175/270,338=0,647

6. Использованная литература

[1] - <<Системы воздухоснабжения промышленных предприятий >>

Б.Г.Борисов, Н.В.Калинин, В.А.Михайлов

[2] - <<Лекции>> Н.В.Калинин

Содержание

1 Определим расчетную потребность в сжатом воздухе.

2 Выбор типа (марки) и количества компрессоров с учетом резервирования.

3 Принципиальные схемы систем воздухоснабжения.

4 Технологическая схема компрессорной установки обеспечивающей сжатым воздухом пневмоприемники.

5 Определение диаметра всасывающего трубопровода и гидравлический расчет.

6 Рассчитаем энергетические характеристики компрессора работающего на ДП2

7 Использованная литература