Система воздухоснабжения промышленного предприятия (стр. 2 из 6)

4. Термический цех.

Количество расходуемого воздуха для сжигания 1м³ природного газа определяется из теплового расчета и составляет 10м³ воздуха на 1м³ сжигаемого газа (с учетом потерь в воздухопроводах и воздуходувах).

расход природного газа на технологические нужды, м³/год;

Ф – годовой фонд времени, ч/год;

К_э – эксплутационный коэффициент по термическому цеху.

Далее определяются расходы сжатого воздуха по остальным цехам. Так как заданы требуемые расходы воздуха и эксплуатационный коэффициент, то:

5. Штамповочный цех

6. Сварочный цех

7. Цех металлопокрытий

8. Инструментальный цех

9. Малярный цех

10. Прочие цеха

Потребность предприятия в сжатом воздухе определяется как сумма расчетных расходов по отдельным цехам, приведенных к условиям свободного воздуха:

Для рационализации пневмосетей сжатого воздуха подключаем на левую ветку магистали к прочим цехам – 42,47 м³/мин, а на правую - 24 м³/мин. Тогда отпуск сжатого воздуха на каждую магистраль компрессорной станции одинаков и равен V_M=60 м³/мин.

В ходе расчёта были определены расходы воздуха для каждого из цехов, а так же была определена потребность в сжатом воздухе для сего предприятия.

2. Обоснование выбора компрессорной станции

Компрессорная станция – это стационарный комплекс для получения сжатого воздуха с целью обеспечения технологического процесса. Компрессорная станция проектируется из однотипных компрессоров с максимальной нагрузкой на каждый. Если потребление сжатого воздуха при рабочем цикле оборудования - равномерное, то компрессорную установку можно выбрать с минимальным объемом ресивера, если потребление сжатого воздуха – порционное – выбирают установку с максимально большим объемом ресивера.

В нашем случае подача сжатого воздуха в цеха осуществляется по двум магистралям, расходы в которых составляют:

в первой магистрали – 60

;

во второй магистрали – 60

.

Для обеспечения заданного расхода воздуха на промышленном предприятии Выбираем автоматизированную компрессорную станцию на 7 компрессоров 7(6)К-20А, производительностью 20 м³/мин при давлении 0,9МПа. Один компрессор предусмотрен в качестве резервного, заменяющего самый крупный из основных при его остановке.

Номинальная производительность компрессорной станции равна 140

, что полностью обеспечивает потребность нашего предприятия в сжатом воздухе.

Компрессорная станция должна располагаться вдали от источников загрязнения воздуха механическими примесями, газами и влагой (пескоструйные камеры, ацетиленовые станции, брызгальные бассейны и т.п.). Компрессорную станцию желательно располагать воздухосборниками, обращенными на север или северо-восток. Электроснабжение компрессорной станции должно осуществляться на напряжение 6 и 10 кВ по двум радиальным линиям, подключенным к разным источникам питания.

Режим работы компрессорной станции круглосуточный. На станции предусматривается обслуживающий персонал – машинист и старший машинист. Количество работающих определено по "Нормативам численности рабочих компрессорной станции (установок)" и требованиями правил безопасности.

3. Аэродинамический и прочностной расчет системы воздухоснабжения машиностроительного завода

Важной частью расчета систем снабжения сжатым воздухом является аэродинамический расчет, суть которого заключается в определении потерь давления в воздухопроводах, определения их диаметров, давлений у абонентов.

Схема воздухоснабжения промышленного предприятия представлена на рис.1, размеры отдельных участков схемы трубопровода приведены в табл.1. Номера цехов соответствуют указанным выше названиям.

Рис 1. Схема воздупроводов предприятия.

Таблица 1. Размеры участков сети

Участок	A1B1	A2B2	B1C1	B2C2	C1D1	C2D2	D1E1	D2E2	E1K1	E2K2
Длина, м	60	30	55	40	80	120	80	70	60	95
Участок	K1M1	l1	l2	l3	l4	l5	l6	l7	l8	l9
Длина, м	45	60	80	120	75	60	70	85	145	60

Для технического оборудования промышленного предприятия обычно требуется сжатый воздух с давлением, равным 0,3…0,8 МПа, следовательно, у абонентов давление сжатого воздуха не должно быть меньше 0,3 МПа. Давление, нагнетаемое компрессорами, составляет 0,9 МПа. Все остальные необходимые данные для расчета приведены в задании.

Методика аэродинамического и прочностного расчётов участков воздухопроводов предприятия:

1. Принимаем скорость движения сжатого воздуха в трубопроводе.

Рекомендуется принимать следующие значения:

- в магистральных трубопроводах υ = 15÷20 м/с;

- в ответвлениях к цехам υ = 10÷15 м/с.

Для того чтобы в дальнейшем воспользоваться номограммой [1, прил. 3], необходимо перейти от скоростей движения сжатого воздуха при давлении 0,9 МПа к скоростям, приведенным к условиям всасывания (p=0,1 МПа; t=15°С).

Переход осуществляется с помощью соотношения плотностей, которое выводится из условия равенства массовых расходов:

где:

G₀ – расход для условий всасывания при 0,1 МПа, 15°С;

G – расход сжатого воздуха при 0,9 МПа (давление сжатого воздуха в нагнетательной линии), 15°С;

Массовый расход:

, где:

V - объемный расход воздуха;

ρ - плотность воздуха при данных условиях;

ν - скорость воздуха при данных условиях;

S - площадь сечения канала, который в обоих случаях считается одинаковым.

(*),

где ν_о и ρ_о - скорость и плотность воздуха при р=0,1 МПа (условия всасывания);

ν и ρ - скорость и плотность воздуха при р=0,9 МПа.

Значение плотности воздуха берётся из справочной литературы при t=15°С:

; .

Из уравнения состояния идеального газа:

(**).

Подставив уравнение (**) в уравнение (*) для условий 1 и 2 получим:

;

Принимается

, м/с

2.По номограмме 4 [1] при известном расходе воздуха V_р и принятой скорости ν_сж в трубопроводе определяется внутренний диаметр трубопровода d_вн, а затем по среднему давлению в трубопроводе находятся потери давления на один погонный метр трубы δP. Средние давление в трубопроводе:

, где

Р_н =9 - давление сжатого воздуха, выдаваемое компрессорной станцией (на основании типового проекта);

Р_к =7 - давление сжатого воздуха, необходимое потребителям (т.к. давление находится в пределах 0,3 – 0,9МПа, принимаю Р_к =7).

Путевые потери учитываются при определении падения давления на отдельных участках.

3. Определяются потери давления в местных сопротивлениях (вентилях, тройниках, коленах). Для этого необходимо условно заменить соответствующие части арматуры "эквивалентными длинами", т.е. заменяем участками трубопровода, на котором потери напора по длине равны местным потерям напора. Этот метод применим только для турбулентного режима движения потока сжатого воздуха в зоне квадратичного сопротивления. Режим выбирается по значению критерия Рейнольдса, которое можно вычислить по формуле:

, где

– действительная скорость сжатого воздуха при Р=9ат;

d_вн – внутренний диаметр трубопровода(выбирается в соответствии с ГОСТ 10704-91 "Трубы стальные электросварные прямошовные"), м;

- кинематическая вязкость сжатого воздуха, м²/с. (для сжатого воздуха = 18,5·10^-6, м²/с.)