Расчет удельных показателей компрессорной станции

Расчёт ведется для всей компрессорной станции при работе всех рабочих компрессоров в номинальном для них режиме.

Эксергетический КПД станции без учёта расхода электроэнергии в вентиляторах градирни составляет [3]:

. (9.1)

Здесь Е_в - эксергия сжатого воздуха, которая определяется по формуле:

, (9.2)

кВт.

Дж/моль = 411,5 кДж/кг - энтальпия сжатого воздуха при Р_кс = 0,68 МПа и Т_кс = 318 К;

= 11646,7 Дж/моль = 402 кДж/кг - энтальпия атмосферного воздуха при Т_ос = 298,8 К;

= 97,4 Дж/моль К = 3,36 кДж/кг К - энтропия сжатого воздуха;

= 112,8 Дж/моль К = 3,9 кДж/кг К - энтропия атмосферного воздуха, при Т_ос = 298,8 К.

кВт - эксергия, потребляемая всеми воздушными компрессорами станции.

кВт - эксергия (суммарная электрическая мощьность), потребляемая насосами циркуляции оборотной воды и хладоносителя.

Удельный расход электроэнергии на производство 1000 м³ сжатого воздуха находим по формуле:

кВт ч/1000м³. (9.3)

Здесь кВт час - расход электроэнергии за 1 час в воздушных компрессорах;

кВт ч - расход электроэнергии в компрессорах холодильных машин за 1 час;

кВт ч - расход электроэнергии в циркуляционных насосах воды и ХН за 1 час.

Удельный расход охлаждающей воды в компрессорной станции находим по формуле:

л. (9.4)

Адсорбционная доосушка воздуха

В соответствии с заданием воздух в количестве Q_ад = 100 м³/мин должен досушиваться до температуры точки росы t_ад = -50 °С. Такие параметры достигаются в серийной адсорбционной установке осушки воздуха УОВ-100. Это моноблочный двухкорпусный агрегат с одним электронагревателем воздуха для регенерации.

Основные показатели УОВ-100:

Расход осушаемого воздуха Q_ад = 100 м³/мин.

Масса загружаемого адсорбента G_ад = 2240 кг.

Мощность электронагревателя воздуха N_э.в = 87-90 кВт.

В качестве адсорбента выбран силикагель марки КСМ. Его динамическая влагоёмкость (при t = 20 °C) составляет 25%, а расчётная - 12% от массы адсорбента.

Он обеспечивает остаточное влагосодержание d_oст = 0,011 г/кг, что соответствует t_т.p = -52 °С. Рабочая влагоёмкость всей массы адсорбента установки составляет:

кг. (9.5)

В соответствии со схемой КС воздух для доосушки поступает с параметрами насыщения, то есть с температурой t₃ = - 4 °С, давлением Р₃ = 0,73 МПа и влагосодержанием d₃ = 0,4 г/кг.

Количество влаги, поглощаемой адсорбентом из поступающего на осушку воздуха:

кг/ч, (9.6)

где кг/ч.

Во время работы одного корпуса адсорбера до насыщения находящегося в нём адсорбента _раб составит:

ч или = 4,26 суток. (9.7)

Таким образом, регенерация аппарата производится 1 раз через 4,26 суток непрерывной работы блока осушки.

Заключение

Разработан источник сжатого воздуха для производственных нужд, с рабочей производительностью Q_paб = 1420 м³/мин. При давлении нагнетания Ркс < 0,9 МПа и температурой воздуха в коллекторе КС t_кc=45 °С. Принято для установки на КС 3 работающих и одна резервная машина типа К-345-92-1. Разработана система осушки состоящая из холодильной машины MKT 220-2-2, регенеративного теплообменника с поверхностью теплообмена F_pто = 666,23 м² и охладителя - осушителя с поверхностью теплообмена F_оов = 274,57 м² для каждого воздушного компрессора. Влагосодержание подаваемого потребителю воздуха составляет d_п = 0,4 г/кг. В качестве ХА принят хладон R22 и в качестве ХН - водный раствор этиленгликоля с концентрацией = 27,4 %. Для доосушки 100 м³/мин воздуха до t_тр = -50 °С выбрана серийная адсорбционная установка УОВ-100, позволяющая осушать 100 м³ в минуту до "точки росы" -52°С. В качестве адсорбента принят силикагель марки КСМ в количестве 2240 кг. Расчётом установлены диаметры трубопроводов: нагнетательного КУ - диаметром 325x7 мм, магистрального воздуховода диаметром 630x7 мм. В качестве водоохладительного устройства принята вентиляторная двух секционная градирня типа "Союзводоканалпроект" с плёночным оросительным устройством сечением 64 м (8x8) каждая и вентиляторами 1ВГ-50. Для циркуляции оборотной воды выбраны два работающих и два резервных насоса типа насос Д 500-55 с производительностью 380 м³/ч и n = 1450 об/мин. Для циркуляции ХН установлено по одному работающему и одному резервному насосу К-10/17 в каждой осушительной системе. Расчётный эксергетический КПД компрессорной станции составляет _{кс ех} = 75 %. Удельный расход электроэнергии на производство сжатого воздуха составляет Э_у = 72,24 кВт ч/1000 м³. Удельный расход охлаждающей воды составляет g_w = 26,2 л.

Список использованной литературы

1. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник. / Под общ. ред. В.А. Григорьева, В.А. Зорина. - 2-е изд. перераб. М.: Энергоатомиздат, 1991.

2. Богданов С.Н., Иванов O.П., Куприянова A.В. Холодильная техника. Свойства веществ: Справочник. М: Агропромиздат, 1985.

3. Системы воздухоснабжения промышленных предприятий. / Борисов Б.Г., Калинин Н.В., Михайлов В.А. и др.; Под ред. В.А. Германа. М.: Моск. энерг. ин-т, 1989.

4. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Г.С. Борисов, В.Л. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др.; Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и доп. М: Химия, 1991.

5. Справочник по физико-техническим основам криогеники / М.Л. Манков, И.Б. Данилов, А.Г. Зельдович и др.; Под ред. М.Л. Малкова. - 3-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1985.

6. Кумиров Б.А., Валиев Р.Н. Расчет системы снабжения предприятий сжатым воздухом: Учеб. пособие. Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2003.

7. Карелин В.Я., Минаев А.В. Насосы и насосные станции: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1986.

8. Щербин В.А., Гринберг Я.И. Холодильные станции и установки. М.: Химия, 1979.

9. Перельштейн И.И., Перушин Е.Б. Термодинамические и теплофизические свойства рабочих веществ холодильных машин и тепловых насосов. М: Легкая и пищевая промышленность, 1984.