Расчет системы воздухоснабжения промышленного объекта (стр. 3 из 7)

стандартный ближайший больший диаметр d₉ = 0,6 м;

d₁₀ =

= 0,41 м

стандартный ближайший больший диаметр d₁₀ = 0,45 м;

3.3 Определение и выбор расчетных коэффициентов

Величина коэффициента сопротивления трения l зависит от критерия Рейнольдса (Re) и шероховатости поверхности труб.

Согласно опытным данным всю область режима течения в шероховатых трубах можно разделить на три зоны:

1. Зона без проявления шероховатости, в которой сопротивление шероховатых труб и коэффициент l зависит только от числа Re (так называемый ламинарный режим):

l = ,(3.5)

где Re = d ·u/n < 2300;

n - коэффициент кинематической вязкости, м²/с.

2. Зона, в которой сопротивление шероховатых труб отходит от закона гладких и зависит, кроме критерия Re, также от шероховатости ( переходный режим). Переходная зона характеризуется значением числа Re=2300¸ 4000. В этом случае также можно использовать простые зависимости, например:

l = 0,0025(Re)^1/3. (3.6)

3. Зона с полным проявлением шероховатости, где l слабо зависит от Re (турбулентный режим течения, Re > 10000):

l = 0,11^0,25(3.7)

где K- эквивалентная абсолютная шероховатость, мм.

Эквивалентная абсолютная шероховатость является искусственным понятием, при использовании которой в расчетах получаются сопротивления, одинаковые с сопротивлениями испытываемой шероховатой поверхности.

Определяем критерий Рейнольдса на каждом участке сети:

Re_i =

,(3.8)

где w - скорость энергоносителя, м/с;

d_i - диаметр участка, м;

n - коэффициент кинематической вязкости определяемый при температуре на всасывании (t_н), м²/с.

При t_н = 15 ⁰С Þn = 14,61*

, м²/с, тогда получим:

Re₁ =

= 1533196 - турбулентный режим

Re₂ =

= 1533196 - турбулентный режим

Re₃ =

= 1314168 - турбулентный режим

Re₄ =

= 1204654 – турбулентный режим

Re₅ =

= 1095140 – турбулентный режим

Re₆ =

=985626 – турбулентный режим

Re₇ =

= 985626 – турбулентный режим

Re₈ =

= 766598 – турбулентный режим

Re₉ =

= 657084 – турбулентный режим

Re₁₀ =

= 462813 – турбулентный режим

Определяем коэффициент сопротивления трения:

l₁ = ^0,25 =

= 0,02

l₂ = ^0,25 =

= 0,02

l₃ = ^0,25 =

= 0,019

Определяем дополнительную длину участков воздухопровода эквивалентную, расположенным на них местным сопротивлениям:

1 участок:d = 1400 мм

Вид местного сопротивления	количество, шт	длина эквивалентная 1м.с.,м
колено круто загнутое R=1,5d	3	50,7
задвижка нормальная	2	15
тройник при разделении на проход	1	124

Итого по 1 участку: l =3*50,7+2*15+1*124 = 306,1 м;

2 участок: d = 1400 мм

Вид местного сопротивления	количество, шт	длина эквивалентная 1м.с.,м
колено круто загнутое R=1,5d	0
задвижка нормальная	1	15
тройник при разделении на проход	1	124

Итого по 2 участку: l= 0+1*15+1*124 = 139 м;

3 участок:d = 1200мм

Вид местного сопротивления	количество, шт	длина эквивалентная 1м.с., м
колено круто загнутое R=1,5d	0
задвижка нормальная	1	13,6
тройник при разделении на проход	1	112,5

Итого по 3 участку: l= 0+1*13,6+1*112,5 = 126,1 м;

3.4 Определение потерь напора и давления на трение

Потери на трение по рассматриваемой ветви воздухопровода определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:

h_тр = h_трi = l_i

· , мм. вод.ст.,(3.9)

где l_i- длина соответствующего участка рассчитываемой ветви воздухопровода, м;

l_i- коэффициент трения воздуха;

l_эквi - дополнительная длина участка воздухопровода, эквивалентная расположенным на нем местным сопротивлениям, м;

n - количество расчетных участков сети, шт;

g = 9.81 - ускорение свободного падения, м²/с.

h= 0,02*

= 113 мм..вод. ст.;

h= 0,02*

= 27

h= 0,019*

= 28

Для упрощения расчетов целесообразно местные сопротивления (задвижки, тройники и т.д.) заменить условными прямыми участками трубопровода, эквивалентными по сопротивлению.

Определяем потери давления на трение:

DР_тр = h_трi·r_сжi ·g, (3.10)

Определяем суммарные потери на трение:

Sh_тр = h+ h+ h(3.11)

Sh_тр = 113 + 27 + 28 + 29 + 31 + 31 + 31 + 36 + 40 + 82 = 448

DР_тр = 448*2,1*9,8 = 9219,84 Па

3.5 Определение давления на промышленной энергетической станции

При подаче воздуха в сеть промышленного объекта расчетное давление на компрессорной станции определяется по выражению:

Р_кс = DР_вс + DР_тр + DР_из + DР_ну + Р_н, Па,(3.12)

где Р_н - номинальное давление воздуха у потребителя, Па;

DР_вс - потери давления на трение и местные сопротивления в трубопроводах компрессорной станции, Па;

DР_из - избыточное, или резервное давление, Па;

DР_ну - неучтенные виды сопротивлений на расчетной ветви ( сопротивление влагомаслоотделителя, регенератора доменной печи и т.д.), Па;

DР_тр - потери давления на трение и местные сопротивления по наиболее протяженной ветви воздухопровода, Па.

Ориентировочно избыточное, или резервное, давление принимается равным 0,5 кПа, а потери в трубопроводах компрессорной станции можно принять в пределах 3 ¸ 5 кПа.

Р_кс = 3000 + 500 + 9219,84 + 180000 = 190719,84 Па

Потери давления по расчетной ветви составляют:

D = ·100 %.(3.13)

D =

·100% = 5,955%

Определяем общее давление на компрессорной станции:

P_{кс общ} = Р_кс + ∆P_вп, Па, (3.14)

P_{кс общ} = 190719,84 + 30000 = 220719,84 Па = 0,221 МПа

Таким образом, получили при заданной скорости движения энергоносителя w = 16 м/с, расчетное давление на компрессорной станции Р^кс=0,221 МПа и потери давления по наиболее сложной ветви газопровода D=5,955%. Так как потери давления получились незначительные (<10%), следовательно, заданная скорость потока нам подходит.

4. Расчет и выбор основного оборудования и показателей компрессорной станции

4.1 Определение нагрузок на компрессорную станцию

Основной задачей при расчете воздушных компрессорных станций является расчет и выбор основного оборудования - компрессоров. Выбор типа, марки, количества и производительности компрессоров производят на основе: средней расчетной и максимально длительной нагрузок на компрессорную станцию; требуемого давления сжатого воздуха у потребителя.

Нагрузкой на компрессорную станцию Q называется расход воздуха, требуемый пневмоприемникам предприятия с учетом потерь энергоносителя при выработке, транспортировании и использовании.

Нагрузка на компрессорную станцию может быть:

неполной Q£ 0,5·Q_р, (4.1)

средней 0,5·Q_p < Q£ 0,75·Q_p, (4.2)

максимальной Q = Q_p, (4.3)

где Qp - производительность работающих компрессоров станции, м³/с.

Определяем максимальный расход воздуха всеми потребителями предприятия:

Q_max = Q_ср · K_max, м³/с,

где K_max – коэффициент максимума (K_max = 1,2 – 1,5);(4.4)

Q_max = 36,1*1,3 = 46,9 м³/с

Максимально длительную нагрузку определяем по выражению:

где

-0,85-0,95 – коэффициент неодновременности, учитывающий вероятность несовпадения во времени максимальных нагрузок отделения предприятия;

= 0,9*46,9=42,21 м³/с

=(0,05-1,5)*42,21=2,1105-63,315 м³/с

Определяем максимально длительную нагрузку в 1-ю смену:

Q

= Q_max · (0,6 ÷ 0,9) (4.5)