Расчет системы воздухоснабжения промышленного объекта (стр. 2 из 7)

2.2 Пневмосети промышленных предприятий

При монтаже воздухопроводной сети используются трубы диаметром от 15 до 1400 мм. Трубы соединяются между собой сваркой; фланцевые соединения делаются только в местах присоединения арматуры и оборудования.

Для удаления конденсирующейся в воздухопроводе влаги должен быть предусмотрен дренаж и сами воздухопроводы прокладываются с уклоном 0,0025-0,004 в направлении движения воздуха (обычно 0,003).

В наиболее низких точках воздухопроводов устанавливаются спускные и продувочные краны или простейшие влагомаслоотделители с автоматической или ручной продувкой воздухопровода. Присоединение ответвлений к магистралям для предотвращения попадания воды осуществляется сверху, преимущественно под острым углом.

При прохождении воздухопровода вблизи теплоизлучающих поверхностей должны быть приняты меры для предотвращения нагревания воздуха. Для компенсации температурных расширений ПНЕВМОСЕТЕЙ обычно используют подвижные опоры, или температурные компенсаторы, чаще всего П-образной формы.

Пневмосети предприятий подразделяются на межцеховые и внутрицеховые. Межцеховые сети - это сеть воздухопроводов от сборного коллектора компрессорной станции до ввода в цех. Используются надземная и подземная прокладки воздухопроводов. Межцеховые сети монтируются в подземных траншеях и каналах ниже глубины промерзания грунта с прочими энергетическими коммуникациями - паропроводами, трубопроводами горячей воды и т.д. Надземная прокладка осуществляется по имеющимся эстакадам и в лотках. Прокладываются они по радиальной (тупиковой) схеме, как правило, при работе компрессоров на общий коллектор. Однако более надежной является схема индивидуальной работы компрессора на своего потребителя.

На узлах ввода в цехи устанавливается задвижка, влагоотделитель, манометр, измерительная шайба с дифманометром для замера расхода воздуха цехом. Ввод может быть укомплектован редукционным клапаном, если давление в цехе ниже, чем в межцеховой сети. В цехе у потребителя пониженного давления клапан устанавливается у группы или у каждого потребителя.

У цехов, потребляющих значительные объемы воздуха при неравномерном расходе, особенно при значительном удалении от компрессорной станции, устанавливаются воздухосборники соответствующего объема. Внутрицеховые воздухопроводы начинаются от ввода в цех. Конфигурация сетей предпочтительнее кольцевая, если это не вызывает значительного удорожания установки за счет больших расходов металла.

Цеховые сети монтируются по колоннам, стенам, фермам перекрытия или в каналах пола. На воздухопроводах, в местах, доступных для обслуживания, следует устанавливать задвижки (установка вентилей вызывает большую потерю давления воздуха). На верхних точках сети воздухопроводов для удаления воздуха при гидроиспытаниях устанавливаются вентили. В нижних точках устанавливаются влагомаслоотделители (цилиндрический сосуд со спускным краном в нижней части).

3. Расчет магистральных газопроводов

3.1 Порядок расчета газопроводов

Задачей аэродинамического расчета газо- и воздухопроводов является определение гидравлических сопротивлений и потерь давлений (напора) при транспортировке газообразного энергоносителя. При необходимости определяются также диаметры газопроводов. Расчет сети газопроводов и каналов производится в следующем порядке. Составляется подробно в изометрии имеющаяся или предполагаемая схема газопроводной сети (системы каналов исследуемого объекта) для предприятия с нанесением длин участков, необходимой запорной арматуры и количества протекающего энергоносителя.

Выбирается расчетная магистраль воздухопровода, имеющая наибольшее протяжение от источника генерации и трансформации энергоносителя до наиболее удаленного потребителя и, как правило, характеризуемая наибольшими гидравлическими потерями.

По принятой скорости потока и по расходу энергоносителя на каждом участке определяется диаметр газопровода. Найденный расчетный диаметр округляется до ближайшего большего стандартного диаметра. Определяются эквивалентные и приведенные длины участков. Находятся гидравлические потери энергии по участкам и в целом по всей магистрали. Если эти потери от промышленной энергетической станции (компрессорной, кислородной станции и т.д.) до самых отдаленных потребителей превышают 49 кПа (0,5 кгс/с² или 5 ¸ 10 % от номинального давления у потребителя), то пневмосеть следует пересчитать, задаваясь новыми значениями скорости энергоносителя.

3.2 Расчетные диаметры газопроводов

Определяем диаметры газопроводов круглого сечения при давлении, близком к атмосферному (например, системы вентиляции), или под давлением (например, системы воздухоснабжения):

d =

, м(3.1)

где Q_н - расход воздуха при нормальном давлении, м³/с;

r_н - плотность воздуха при нормальном давлении, кг/м³;

r_сж - плотность сжатого воздуха, кг/м³;

n - скорость движения воздуха, м/с.

Определяем плотность сжатого воздуха:

r_сж =

, кг/м³(3.2)

где Р - абсолютное давление (среднее) на расчетном участке, кг/м²;

R - газовая постоянная, равная 29,97 кг_*м/кг_*⁰С, если давление в кг/м², R=287,14 Дж/кг_*⁰С, если давление дается в единицах Н/м².

Определяем температуру сжатого воздуха в нагнетательном трубопроводе при адиабатном процессе многоступенчатого сжатия по выражению:

Т_сж = [ ( t_н + 273 ) + DТ ] _˙e^k-1/k , ⁰K(3.3)

где t_н - температура на всасывании, ⁰С;

DТ = 10 ¸ 15⁰С - обусловлена типом системы промежуточного охлаждения ступени компрессора;

к = 1,4 - показатель адиабаты для воздуха.

Определяем степень сжатия в каждой ступени компрессора при условии равенства в ней отношения давлений для всех ступеней:

e = ,(3.4)

где e - отношение давлений в каждой ступени компрессора (степень сжатия);

n - число ступеней компрессора;

Р_к - давление воздуха, выходящего из последней ступени;

Р_н - давление воздуха, поступающего в последнюю ступень компрессора.

Величина Р_н определяется оптимальным распределением давлений между ступенями при многоступенчатом сжатии. При одноступенчатом сжатии оно равно давлению на всасывании.

На выходе сжатого воздуха из компрессоров устанавливаются концевые воздухоохладители, после которых температура энергоносителя понижается до безопасного для обслуживающего персонала уровня. Поэтому при расчете межцеховых и внутрицеховых сетей промышленного предприятия температура сжатого воздуха рассчитывается по зависимости (3.3) при условии e=1, а параметр DТ принимается в пределах 15 ¸ 25 ⁰С.

Скорость воздуха в трубопроводах зависит от многих факторов, в том числе от назначения воздухопровода (магистральный, нагнетательный и т.д.).

В общем случае можно считать, что оптимальная с экономической точки зрения скорость воздуха в трубопроводах воздушной сети объекта также находится в пределах 10 ¸15 м/с. Для длинных трубопроводов (свыше 200 м) допускается увеличение скорости до 20 м/с; для коротких (до 100 м) и шлангов рекомендуется скорость до 10 м/с.

В цеховых трубопроводах скорость воздуха должна быть не более 8 ¸ 12 м/с, а для воздухопроводов малых диаметров может понижаться до 4 ¸ 8 м/с. При тупиковой схеме разводки трубопроводов в цехе скорость на ответвлениях к каждому потребителю принимается предельно допустимой.

Диаметры расчетных магистралей по зависимости (3.1) определяются по предварительно выявленным максимальным расходам энергоносителя у потребителей.

При кольцевой схеме внутрицеховые воздухопроводы допускаются одного диаметра. Расход воздуха в этом случае берется в размере 70 % от полусуммы расхода всеми потребителями кольцевого участка.

e = 1, DT = 10⁰С, тогда температура сжатого воздуха определится:

Т_сж = [(15+273)+10]=298 K

Определяем плотность сжатого воздуха:

r_сж =

= 2,1 кг/м³

Определяем диаметры расчетных участков:

d₁ =

= 1,28 м

стандартный ближайший больший диаметр d₁ = 1,4 м;

d₂ =

= 1,22м

стандартный ближайший больший диаметр d₂ = 1,4 м;

d₃ =

= 1,15 м

стандартный ближайший больший диаметр d₃ = 1,2 м;

d₄ =

= 1,07 м

стандартный ближайший больший диаметр d₄ = 1,1 м;

d₅ =

= 0,99 м

стандартный ближайший больший диаметр d₅ = 1 м;

d₆ =

= 0,9 м

стандартный ближайший больший диаметр d₆ = 0,9 м;

d₇ =

= 0,81 м

стандартный ближайший больший диаметр d₇ = 0,9 м;

d₈ =

= 0,7 м

стандартный ближайший больший диаметр d₈ = 0,7 м;

d₉ =

= 0,6 м