Анализ работы компрессорных установок (стр. 6 из 9)
Наибольшее распространение в качестве газоводяных охладителей ступеней высокого давления получили аппараты типа «труба в трубе». Газоохладители этого типа выполняются в виде нескольких параллельных секций, соединённых на входе и выходе общими коллекторами. Из соображений прочности охлаждаемый газ течёт по внутренней трубе, а охлаждающая вода - в зазоре между внутренней и наружной трубой. Соседние трубы соединяются между собой съёмными калачами. Основное преимущество таких теплообменников - возможность разборки и чистки. Основной недостаток - большие размеры и металлоёмкость.
4. РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ КОМПРЕССОРНОЙ
УСТАНОВКИ
4.1 Технические характеристики компрессора
Компрессор К-250-61-5 предназначен для сжатия и подачи воздуха промышленного назначения по ГОСТ 23467-69 шестиступенчатый трёхсекционный [2]. Система смазки подшипников и муфт - принудительно-циркуляционная.
Смазочное масло Т-30 (ГОСТ 32-74), заменители Т-22 (ГОСТ 32-74), Тп-22 и Тп-30 (ГОСТ 9972-74).
Приводом компрессора служит электродвигатель СТД-3150-23УХЛЧ мощностью 1575 кВт, напряжением 6 и 10 кВ. В агрегате используется повышающий редуктор типа РЦОТ-350-2,55-1 к.
| Объёмная производительность при 20°С и 0,1013 МПа, м3/мин | 254 |
| Массовая производительность, кг/мин | 305 |
| Конечное давление (абсолютное), МПа | 0,9 |
| Температура воздуха на выходе из нагнетательного патрубка, °С | 135 |
| Начальное абсолютное давление, МПа | 0,09807 |
| Начальная температура, °С | 20 |
Степень сжатия:
| в первой ступени компрессора | 2,57 |
| во второй ступени компрессора | 2,04 |
| в третьей ступени компрессора | 1,73 |
| Относительная влажность, % | 50 |
| Плотность воздуха при начальных условиях, кг/м3 | 1,199 |
| Температура охлаждающей воды, °С | 20 |
| Расход охлаждающей воды на концевой и промежуточный воздухоохладители, маслоохладитель и воздухоохладительэлектродвигателя, м3/ч | 312 |
Масса, т:
| компрессора в объёме поставки без главного электродвигателяи щитов автоматики | 29 |
| главного электродвигателя | 12,3 |
| редуктора | 2,4 |
| воздухоохладителя концевого | 1,3 |
Размеры, м:
| высота компрессорной установки | 4,96 |
| длина компрессорной установки | 14,17 |
| ширина компрессорной установки | 6,38 |
| высота подвального помещения | 3,8 |
| минимальная высота подъёма крюка крана от уровня поламашинного зала | 3,5 |
| частота вращения ротора, мин-1 | 7625 |
| изотермный КПД | 0,65 |
| потребная мощность, кВт | 1500 |
4.2 Расчёт технологической схемы КУ
Первым этапом расчёта технологической схемы компрессорной станции является выбор ступеней компрессора и числа промежуточных охладителей. При увеличении числа охладителей затраты энергии на сжатие воздуха уменьшаются, но при большом числе ступеней охлаждения значительно возрастают аэродинамические потери в них, а следовательно будут расти и затраты энергии на сжатие.
Поэтому с учётом затрат на сооружение охладителей и их эксплуатацию, принято устанавливать следующее число промежуточных охладителей у ЦК:
· конечная степень сжатия
=7,5-12· число промежуточных охладителей - 2
На выбор вида газоохладителей влияет ряд факторов:
- диапазон производительности КУ;
- вид и параметры сжимаемого газа;
- вид системы охлаждения.
Межсекционные охладители входят в комплект поставки КУ. В качестве концевого для К-250-61-5 выбирают воздухоохладитель типа ВОК-79.2.
1. Из п.4.1. степень сжатия в соответствующих ступенях компрессора:
2.Зная степень сжатия в каждой ступени компрессора, необходимо под считать работу сжатия воздуха в каждой ступени компрессора и конечную температуру воздуха за ступенями.Работу адиабатического сжатия в любой ступени многоступенчатого компрессора можно найти
, (4.1)где k= 1,4 - показатель адиабаты для воздуха; R=287,14 Дж/кг-К — газовая постоянная;
= 0,75 – 0,9 - адиабатический КПД; 
- температура воздуха на входе в i-ю ступень компрессора. 
Полная удельная работа сжатия
(4.2)lk = 113940+85998+64532=264470 Дж/кг
Мощность компрессора
, (4.3)где G — массовый расход воздуха, кг/мин
, кг/мин. 
0,97 - 0,98 - механический КПД. 
кВтТемпература воздуха после ступени компрессора
(4.4) 
Количество тепла отданное в промежуточном охладителе можно определить, зная температуру воздуха перед и после охладителя
, (4.5)где
= 1.007 кДж/кгК - теплоёмкость воздуха, 
= 5.08 кг/с - расход воздуха через компрессор. 
Аналогично произведён расчёт при различной температуре окружающей среды. Результаты расчёта сведены в таблицу 4.1.
Таблица 4.1. Результаты расчёта схемы компрессора при различной
температуре окружающей среды
| to.c.,°C | Твх.к. i, К | Твых.к. i, К | Lk, Дж/кг | Nk, кВт | Qi, кДж/с |
| 288 | 399 | 567 | |||
| 15 | 298 | 382 | 260042 | 1363 | 429 |
| 298 | 361 | 322 | |||
| 293 | 406 | 578 | |||
| 20 | 303 | 389 | 264470 | 1386 | 439 |
| 303 | 367 | 327 | |||
| 298 | 413 | 588 | |||
| 25 | 308 | 395 | 268890 | 1409 | 445 |
| 308 | 373 | 332 | |||
| 303 | 420 | 598 | |||
| 30 | 313 | 401 | 273327 | 1432 | 450 |
| 313 | 379 | 337 |
Графически изменение температуры воздуха на выходе из ступени компрессора при изменении температуры окружающей среды показано на рис. 4.1.
Рис. 4.1. График зависимости Твых.к. = f(Toc)
4.3 Расчёт ступени системы охлаждения компрессора К-250-61-5
1. Определим секундный расход сжатого газа
(4.6) 
Из процесса сжатия (рис. 4.2.) определим количество тепла, которое отнимается в газоохладителе
, (4.7)где
= 1,007 кДж/кгК - теплоёмкость воздуха. 
Рис. 4.2. Ступень охлаждения компрессор
2. Возьмём для расчёта конструктивные размеры газоохладителя заводского изготовления
;- наружный диаметр оребрения: D=19,2 мм;
- толщина ребра Sp = 0,6 мм;
- шаг оребрения t = 2.4 мм;
- шаг поперечный Sl = 20 мм;
- шаг продольный S2 = 18 мм.
Определим число рёбер на 1м длины
(4.8) 