Расчет воздухоохладителей

Сжатие воздуха в компрессоре сопровождается повышением температуры сжимаемого воздуха и значительным выделением теплоты. С целью уменьшения работы сжатия в компрессоре применяется промежуточное охлаждение воздуха между ступенями.

Для понижения конечной температуры сжатого воздуха, выходящего из последней ступени компрессора, а также обеспечения наилучшего последующего отделения масла и влаги из воздуха перед нагнетанием его в воздухосборник или коллектор внешней сети воздухопроводов в машинных залах компрессорных станций устанавливаются конечные охладители.

Конструкции воздухоохладителей могут быть в зависимости от производительности компрессора, давления охлаждаемого воздуха и охлаждающей среды (вода, рассол или воздух): кожухотрубными элементами, типа «труба в трубе», U – образными, змеевиковыми и радиаторными. Охладители всех типов, кроме змеевиковых и U – образных, могут быть гладкотрубными или ребристыми, с трубами, имеющими поперечные или продольные ребра.

Компрессорные холодильники для низких давлений до 3,0-3,5 МПа выполняются преимущественно или элементами, а более высоких – кожухотрубными, типа «труба в трубе» и U – образными. Радиаторные холодильники применяются при охлаждении воздухом.

Определение размеров охладителей или выбор типовых конструкций теплообменников из каталогов производится на основе теплового расчета.

В компрессорных станциях низкого давления, в которых эксплуатируются компрессоры производительностью до 100 м³/мин включительно, целесообразно применять горизонтальные двухсекционные конечные кожухотрубчатые охладители.

Воздухоохладитель для компрессора производительностью 20 м³/мин по [табл. 10, 1]:

· рабочее давление воздуха в охладителе - 8 кг/см²;

· поверхность охлаждения – 10,7 м²;

· пропускная способность охладителя - 20 м³ /мин;

· температура воздуха, входящего в охладитель - =160⁰ C;

· температура воздуха, выходящего из охладителя - =50⁰ C;

· давление воды - до 3 кг/см²;

· расход охлаждающей воды - G=4,5 м³/час;

· температура охлаждающей воды - =20⁰ C;

· вес охладителя - 750 кг.

Количество тепла, отдаваемое сухим воздухом:

Q=V·Cв·rв· ( - ),

где V - производительность компрессора, м³/мин;

Cв - теплоемкость воздуха при постоянном давлении, кДж/(кг·К);

Cв=1,0056 кДж/(кг·К);

rв – плотность воздуха при давлении и температуре на всасе в компрессор, кг/ м³;

rв=1,2 кг/ м³;

и - температуры до и после теплообменника, ⁰C.

Q=20·1,0056·1,2· (160-50)=2654,8 кДж/мин = 44,25 кВт;

tк = tн+(Q /G·Cp);

где при p=8 бар:

Cp =4,1952 кДж/(кг·К);

G=4,5 м³/час=0,075 м³/мин.

tк=20+(2654,8/(0,075·4195,2))=28,4 ⁰C;

Температурный напор:

Dtб= - tк=150-28,4=121,6 ⁰C;

Dt м= - tн=50-20=30 ⁰C;

t = (t б - t м)/ln(t б /t м)= (121,6 -30)/ln(121,6/30)=65,45 ⁰C.

Поверхность теплообмена воздухоохладителя:

F = Q /(К · t);

k – коэффициент теплопередачи, Вт/ м²·К:

К=50-150 Вт/ м²·К;

F=2654,8/(100·65,45)=0,4 м².

Вывод

В ходе проделанного индивидуального задания:

По заданному числу пневмоприемников определена нагрузка на компрессорную станцию: средняя, максимально- длительная и максимальная. Максимально длительная нагрузка может поддерживаться компрессорной станцией не более 30 минут и покрывается работающими компрессорами. Максимально возможная нагрузка покрывается всеми возможными компрессорами.

Составлена графическая суточная зависимость нагрузок на компрессорную станцию. При работе компрессорной станции в три смены сжатый воздух производится первой сменой с 7:00 до 14:00 часов, второй - с 15:00 до 22:00 часов и третьей сменой с 23:00 до 06:00 часов.

Выбран тип и количество компрессоров (рабочих и резервных) − три компрессора 200 В-10/8 и два 2СГ-4 при одном резервном компрессоре 2СГ-4.

Составлена технологическая схема компрессорной станции, произведен расчет вспомогательного оборудования компрессорной станции (фильтров, влагомаслоотделителей, воздухосборника, воздухоохладителя).

Список литературы

1. Блейхер, И.Г. Компрессорные станции. — М.: Машгиз, 1959. — 324 с.
2. Молодёжникова, Л.И. Технологические энергоносители промышленных предприятий: учебное пособие для вузов. — Т.: Издательство ТПУ, 2010. — 240 с.

Поиск по сайту: