Расчеты ТЭП

Задание и исходные данные к расчету.

Разработать и  рассчитать систему снабжения сжатым воздухом химического предприятия  г. Астрахани при следующих условиях работы:

• годовое потребление воздуха
• число часов воздухопотребления

 

Показатели  графика воздухопотребления:

• коэффициент максимально длительной нагрузки
• коэффициент максимально возможной нагрузки

 

Параметры воздуха, требуемые потребителем:

• давление в коллекторе у потребителя
• температура сжатого воздуха
• влагосодержание воздуха

 

Характеристика  воздушной магистрали:

• суммарная длина прямых участков
• число тройников
• число задвижек
• число поворотов на 90⁰

 

Дополнительные  условия:

• расход в ответвления магистрали отсутствует;
• часть воздуха в количестве Q_ад дополнительно осушать до точки росы t_тр = -50 ⁰С;
• производственное водоснабжение осуществляется от локальной оборотной системы водоснабжения с градирнями;
• хладагент — хладон R22
• хладоноситель — водный раствор этиленгликоля.

 

 

 

1. Расчет нагрузки на КС и выбор основного оборудования.

Среднегодовая нагрузка станции с учетом 10 % потерь воздуха в коммуникациях:

Максимально длительная нагрузка на КС:

Максимально возможная  нагрузка на КС:

При данных нагрузках  возможен вариант схем КС с использованием центробежных компрессоров.

 

Станция с ЦБК

Для станции  с центробежными компрессорами  оптимальное количество рабочих машин обычно составляет

 

1-й вариант:

Примем 

Расчетная производительность одного компрессора составит:

В этом варианте возможно использование компрессора К-250-61-5 (табл.10)

В этом случае при  работе ТКУ в расчетных режимах  КС будет иметь следующие производительности:

т. е. имеется некоторая избыточность в резерве:

 

 

 

2-й вариант:

Примем 

Тогда расчетная  производительность одного компрессора  должна быть:

Возможна установка  компрессора К-345-92-1

В таком случае производительности и коэффициент  резерва КС составят:

Для дальнейших расчетов выбираем 2-й вариант КС с ТКУ

 

 

2. Расчетные  параметры окружающей среды и  охлаждающей воды.

Барометрическое давление

расчетная температура 

энтальпия

ширина зоны охлаждения

В соответствии с i-d диаграммой Рамзина в этих условиях:

влагосодержание воздуха 

относительная влажность 

температура «мокрого»  термометра

температура насыщения (точка росы)

В качестве водоохлаждающего устройства локальной оборотной  системы водоснабжения КС принимаем вентиляторную градирню с пленочным оросителем.

В качестве расчетных условий работы градирни принимаем:

плотность орошения g = 2,5 л/(м²ч)

амплитуда суточных колебаний температуры 

 

 

3. Расчетная схема системы воздухоснабжения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Гидравлический расчет воздушной магистрали.

За  расчетный расход воздуха принята  максимально длительная нагрузка КС.

1. Определяется массовый расход воздуха в магистрали:

где -  плотность воздуха в стандартных условиях

2. Определяется ориентировочная приведенная длина трубопровода:

3. Принимается в первом приближении величина удельного падения давления:

4. Определяются падение давления в магистрали (в 1-м приближении):

5. Определяется среднее давление в магистрали:

6. Определяется средняя плотность воздуха в трубопроводе:

- температура  нагнетаемого воздуха

- стандартные  атмосферные условия.

7. Определяется объемный расход воздуха в магистрали:

8. Выбирается значение экономически оптимальной скорости воздуха:

9. Определяется расчетный внутренний диаметр трубопровода магистрали:

10.  По ГОСТу (табл. 4) для магистрали выбирается стальная бесшовная труба с и толщиной стенки с абсолютной шероховатостью и относительной шероховатостью , у которой
11. Вычисляется фактическая скорость движения воздуха в трубе:

12.  Определяется значение числа Рейнольдса, характеризующего режим течения:

где - коэффициент динамической вязкости воздуха при (табл. 9)

13. Оцениваются границы применимости расчетных формул:

Так как  , то расчетное значение коэффициента трения

14. Определяются эквивалентные длины местных сопротивлений

(табл.6):

• для задвижек:
• для тройников:

                                    

                                    

                                    

                                    

для колена с коэффициентом местного сопротивления  (табл. 7):

(по  табл. 6 )

15. Определяется приведенная длина магистрали во втором приближении:

рассчитываются  потери давления в магистрали:

16.  Определяется уточненное значение среднего давления воздуха:

17.  Определяется уточненное значение средней плотности воздуха:

18.  Расхождение в значениях плотности воздуха по приближениям составляет:

что меньше допустимого 2,5 %

19. Определяется давление воздуха в коллекторе КС:

 

 

Расчет  участка нагнетательного трубопровода отдельной КУ (от РТО до коллектора КС)

Диаметр нагнетательного  трубопровода КУ оценивается по номинальной производительности компрессора

1. Определяется массовый расход воздуха:

2. Определяется объемный расход в нагнетательном трубопроводе:

3. Определяем диаметр трубопровода:

4. По ГОСТ (табл. 6) выбирается труба 325ˣ8 с внутренним диаметром
5. Определяется реальная скорость потока воздуха:

6. Определяется число Рейнольдса:

7. Определяем абсолютную и относительную шероховатость:

8. Определяем границы режимов:

9. Определяем коэффициент трения:

10.  на участке от РТО до ресивера принимаются эквивалентные длины местных сопротивлений:

11.  определяется ориентировочно приведенная длина:

12.  определяются потери давления в трубопроводе от сил трения:

13.  определяются потери давления в ресивере и поворотах трубопровода обвязки. Принимаем коэффициенты сопротивлений (табл. 7):

- выход из трубы в  сосуд больших размеров;

- вход в трубу без  закругления кромок;

^- колено с углом поворота 90⁰

 

Эквивалентная длина этих сопротивлений:

Потери давления от местных сопротивлений:

14.  определяются общие потери давления в нагнетательном трубопроводе на участке от РТО до нагнетательного коллектора КС:

 

 

Оценка  потерь давления в системе осушки воздуха

Так как отсутствует монтажная схема  системы осушки, то потери давления в аппаратах и влагоотделителях оцениваются на основе эксплуатационного опыта. Приняты следующие потери давления: - в теплообменниках; - во влагоотделителях и соединительных трубопроводах.

Оцениваются значения давления воздуха в характерных  точках схемы:

 

 

 

5. Тепловой расчет турбокомпрессорной установки К -345-92-1

• Потери давления на линии всасывания

• Коэффициенты, учитывающие потери давления в промежуточных и концевом охладителях воздуха:
• Недоохлаждение воздуха до температуры воды в промежуточных охладителях
• Адиабатные КПД ступеней сжатия ТКУ
• электромеханический КПД привода ТКУ