Расчет газодинамических характеристик компрессора К-4250-41-1

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования Российской Федерации

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра промышленной теплоэнергетики

Расчет газодинамических характеристик компрессора К-4250-41-1

Пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине “Тепловые двигатели и нагнетатели”

Введение

Семестровое задание содержится принципиальная тепловая схема компрессора К-4250-41-1, посчитаны газодинамические характеристики компрессора. Построены графики зависимости газодинамических характеристик компрессора при постоянной частоте вращения ротора n. Рассмотрен вопрос: «Система газоснабжения».

1.Принципиальна тепловая схема компрессора К-4250-41-1

1 -Паровая турбина Кв 1835 (Тв 3090)

2. -Конденсатор

3. - Конденсатные насосы.

4. - Эжекторные подогреватели

5. - Подогреватели низкого давления.

6. - Деаэратор.

7. - Питательные насосы.

8. - Подогреватели высокого давления.

9. - Циркуляционные насосы.

10. - Всасывающая шахта.

11. - Сопло или диафрагма для измерения расхода воздуха.

12. - Воздушные фильтры.

13. - 1 секция компрессора К-4250-41-1.

14. - Промежуточный воздухоохладитель.

15. - 2 секция компрессора К-4250-41-1.

16. - Противопомпажный клапан.

17. - Обратный клапан.

18. - Задвижка к потребителю

19. - Пусковая (выдувная) задвижка

2. Расчет газодинамических характеристик компрессора на заданные параметры всасывания

Компрессор рассматривается как система двух последовательно работающих нагнетателей и установленного между ними промежуточного воздухоохладителя.

Исходные газодинамические характеристики 1 и 2 секций компрессора, построенные в координатах ех-Qвс при tвс, приведены в приложениях 9 и 10, а тепловая и аэродинамическая характеристики промежуточного воздухоохладителя указаны на рис. 7 и 8.

На характеристике 1 секции е1х-Qвс, составленной для = 8оС при n = 3200 об/мин, выбираем, например точки 1, 2, 3, 4:

= 3000 м3/ мин;

= 3400 м3/ мин;

= 3800 м3/ мин;

= 4200 м3/ мин.

для которых соответственно

=1,67;

=1,66;

=1,65;

=1,56;

1 секция компрессора.

Давление воздуха во всасывающем патрубке 1 секции определяем по формуле при А = 2100:

(1)

Температура воздуха перед 1 секцией

или

Степень повышения давления 1 секции для заданной температуры определяем по формуле при = 0оС (принимаем Rа = Rх)

(2)

Давление воздуха на нагнетании 1 секции:

(3)

Нагрев воздуха в 1 секции

Температура воздуха после 1 секции

(4)

Политропный КПД 1 секции находим по формуле:

Для параметров характеристики

(5)

Для заданных параметров

Погрешность

(6)

Погрешность составила меньше 10%, что подтверждает правильность вычисления давления и температуры воздуха после 1 секции при принятых значениях и .

Промежуточный воздухоподогреватель.

Массовая производительность компрессора и производительность Qн:

(7)

(8)

Относительный эффект охлаждения в охладителе Q = 0,85

Температура воздуха после охладителя, перед 2 секцией

(9)

Средняя плотность воздуха, проходящего через охладитель, находим по формуле:

(10)

Давление воздуха перед 2 секцией определяются с учетом параметра Z=6,8*103(Па*кг/м3) при Gм = 3359 (кг/мин), тогда считаем по формуле:

(11)

2.32 секция компрессора.

Плотность воздуха перед 2 секцией

(12)

Объемная производительность 2 секции

(13)

Степень повышения давления 2 секции =2,87 при , n=3200(1/мин) и . Для рабочей температуры степень повышения давления вычисляем по формуле:

Давление на нагнетании 2 секции (за компрессором)

Нагрев воздуха во 2 секции определен при и n=3200 (1/мин).

Температура воздуха на нагнетании 2 секции (за компрессором).

Внутренняя мощность компрессора находим по формуле:

(14)

Принимаем механические потери компрессора при n = 3000 (1/мин). Эти потери при n = 3200 (1/мин)

(15)

Потребляемая компрессором мощность:

(16)

Политропный КПД 2 секции находим по формуле:

Для параметров характеристики

Для заданных параметров

Поскольку , то вычисление параметров 2 секции сделано верно:

Общий политропный КПД компрессора найдем по формуле:

.(17)

Расчет газодинамических характеристик для точек 2, 3, 4.

№ п/п	Параметры	Точки
		1	2	3	4
2	,м3/ мин	3000	3400	3800	4200
		1,67	1,66	1,65	1,56
3		0,0977	0,097	0,0964	0,0957
4		30	30	30	30
5		1,61	1,6	1,6	1,51
6		0,157	0,156	0,154	0,145
7	(приложение 10 из [1])	52	52	50	48,5
8		82	82	80	78,5
9		0,881	0,853	0,874	0,798
		0,859	0,862	0,879	0,793
		2,5	1,04	0,57	0,63
10		3359	3779	4198	4606
		2787	3136	3484	3822
11	?, (по рис.7 из [1])	0,85	0,825	0,807	0,78
12		20,8	22,6	23,5	25,1
13		1,68	1,67	1,65	1,55
14	Z, (по рис.8 из [1])	6,8*103	8,5*103	10*103	11,7*103
		0,153	0,151	0,148	0,137
15		1,8	1,77	1,73	1,6
16		1866	2135	2427	2879
17	, (приложение 9 из [1])	2,87	2,8	2,7	2,34
		2,9	2,82	2,71	2,34
18		0,444	0,426	0,4	0,32
19	(приложение 10 из [1])	135	132,5	127	113
20		155,8	155,1	150,5	138,1
21		10611	11780	12555	12567
22		85,3	85,3	85,3	85,3
23		10696,3	11865,3	12640,3	12652,3
24		0,806	0,8	0,799	0,756
		0,806	0,8	0,799	0,756
		0,82	0,817	0,822	0,767

Теперь можно вычисленные значения представить на графиках, отражающих зависимости , , , т.е получим газодинамические характеристики компрессора при постоянной частоте вращения ротора n.(Приложение 1)

3.Теоретический вопрос «Установки утилизации тепла»

3.1 Установка утилизации тепла отходящих газов

Проект "Установка Утилизации Тепла" (УУТ) разработан для утилизации тепла низкотемпературных отходящих газов (до 300гр.С). УУТ позволяет снабдить в зависимости от мощности горячей водой или теплом городской район с населением до 40тыс.чел. УУТ был внедрен на Качканарском ГОКе "Ванадий" в 1994г. и позволяет покрывать потребность г.Качканара в горячей воде в летний период.

Назначение и устройство УУТ

Установка утилизации тепла предназначена для использования тепла низкотемпературных отходящих газов любого пиротехнического производства (печи, котлы, высокотемпературные и среднетемпературные экономайзеры и т.п.)

УУТ включает в себя:

Блок экономайзеров;

Металлоконструкции каркаса;

Верхний короб и бункер;

Газоходы;

Сетевые насосы;

Трубопроводы с запорной арматурой.

Результаты промышленной эксплуатации.

Исходя из опыта эксплуатации УУТ в зимний и летний периоды 1994-1995г.г. можно отметить большую надежность работы установки. Важным качеством является также ее мобильность, запуск и набор параметров для включения ее в основную теплосеть производится в течение 40-50 минут. Более эффективно УУТ работает на горячее водоснабжение, нагревая воду от 10 гр.С до 65 гр.С

При работе на отопление УУТ может покрыть до 40% потребности аглофабрики в тепле, а при работе на горячее водоснабжение она покрывает 100% потребности в горячей воде всей промплощадки Качканарского ГОКа.

Экономия тепла при работе УУТ на отопление составляет в среднем 4 Гкал/час или 96 Гкал в сутки.

Экономия тепла при работе УУТ на горячее водоснабжение составляет в среднем 5.5 Гкал/час или 132 Гкал в сутки.

Кроме того снижение температуры газа, поступающего на дымосос, увеличивает его производительность на 18-21%, что в свою очередь благоприятно отражается на работе охладителя агломашины.

Как уже отмечалось, оребренная поверхность труб экономайзеров является дополнительным фильтром, очичающим отходяший газ перед выбросом в атмосферу через дымовую трубу. Замеры показали, что при этом улавливается до 78.5 т/год агломерационной пыли.

Таким образом, использование установки утилизации тепла дает значительный экономический эффект и улучшает режим работы связанного с ней в технологическом процессе оборудования и является дополнительным фильтром на пути выбрасываемых в атмосферу газов.

Вывод.

Установка утилизации тепла (УУТ) на Качканарском ГОКе эсксплуатируется с сентября 1994 года и обеспечивает снижение температуры запыленного воздуха после охладителей агломашин с 270 до 110 градусов С.

По существу это первый отечественный опыт утилизации тепла низкотемпературных газов в подотрасли окускования сырья черной металлургии. Применение УУТ в аналогичных целях на аглофабриках, имеющих в своем составе охладители агломерата (ЗСМК, КарМК, НЛМК и др.), позволило бы существенно улучшить энегетический баланс предприятий и удешивить производство агломерата.

УУТ могут найти применение в схемах и сетях удаления низкотемпературных газов от сушильно-обжигового оборудования как в черной металлургии, так и в других отраслях народного хозяйства (цветной металлургии, химической и строительной промышленности).

Неоспоримым преимуществом УУТ являются небольшие потери давления (30-50 кгс\кв.м).

3.2 Установка новый «Климат»

Климатические установки, разработанные российской компанией «КЛИМАТ ГРУПП» и объединённые в серии «Климат», совмещают в себе функции приточной и вытяжной вентиляции, а также кондиционирования воздуха. Управляются единой системой микропроцессорной автоматики с выносным малогабаритным пультом. В основе установок--реверсивный тепловой насос, который и обеспечивает их основные преимущества. Во-первых, за счёт утилизации тепла вытяжного потока достигается существенная экономия электроэнергии на нагреве приточного воздуха. Это также решает проблему «переходного периода», когда до начала отопительного сезона в квартире возможно применение только электрического обогрева. Во-вторых, кондиционирование воздуха реализуется без выносных блоков и внешних трубопроводов, что позволяет не нарушать внутренний и внешний облик зданий. Фреоновый контур полностью локализован внутри установки и заправлен в заводских условиях. Благодаря канальному исполнению, не нуждающемуся в вентиляционной камере, малому весу и низкому уровню шума, а также многоуровневой системе обеспечения безопасности работы, устройства могут использоваться как в офисах, так и в коттеджах или квартирах.

Установка максимально подготовлена к монтажу, что обеспечивает простоту и скорость выполнения работ--необходимо лишь обвязать её вентсистемой, подключить электроэнергию, подсоединить дренаж конденсата и смонтировать настенный пульт управления (приточная и вытяжная системы, холодильная машина, система автоматики со всеми контроллерами, регуляторами и датчиками полностью замкнуты внутри устройства). Предлагается широкий размерный ряд систем производительностью от 800 до 3500 м3/ч.

3.3Утилизация тепла: SUPER R2

С апреля 2002 года Мицубиси Электрик начинает выпуск мультизональных систем с утилизацией тепла Сити Мульти R2 повышенной мощности. Так, в дополнение к моделям 8 и 10 НР (23.3 и 29.1 кВт соответственно) появятся модели 16 и 20 НР (46.5 и 58.2 кВт). Одновременно с новыми наружными блоками появятся и новые ВС- контроллеры.

К наружным блокам 16 и 20 НР можно будет подключать от 2 до 24 внутренних блоков.

При этом если количество внутренних блоков превышает 16, необходимо использовать дополнительный ВС-контроллер. По-прежнему допускается 50%-ное превышение мощности внутренних блоков над наружными, а минимальная подключаемая модель внутреннего блока - "20" (2.3 кВт).

На схеме и в таблице приведены ограничения по длине магистрали и перепаду высот.

	Обозначения на схеме	Новые модели 16 и 20 НР	Текущие модели 8 и 10 НР
Длина магистрали
Полная длина	A+B+a+b+c+d	<220м(200м)+1	< 220м
Самый длинный отрезок	A+B+d	<125м(100м)+2	+
Нар. Блок-Главный ВС-контроллер	А	<50м(80м)+2	<70м(60м
Главный ВС-контроллер-дальний внутренний блок	B+dorb	<40м	<30м
Перепад высот
Внутренний блок-наружный	Наружный выше	H	<50м	+
	Наружный ниже	HT	<40м	+
Внутренний блок- ВС-контроллер	h1	<15м	+
Внутренний блок- внутренний блок	h2	<15м(10м)+3	+
Главный ВС-контроллер-вспомогательный ВС-контролер	h3	<15м	+
Внутренний блок( на главном ВС- контр.)- внутренний блок ( на вспомогательном ВС-контр.)	h4	<15м(10м)+3	+

*1 Когда расстояние межу наружным и главным ВС - контроллером превышает 70 м.

*2 Когда суммарная мощность внутренних блоков превышает 130 %.

*3 Если подключены внутренние блоки «125», «140».

Экономия энергии в системе с утилизацией тепла

Данная система VRV обеспечивает уникальный режим работы с полной утилизацией тепла. В этом режиме тепло, отведенное при охлаждении воздуха в одних помещениях, используется для нагрева воздуха в других помещениях. При этом обеспечивается экономия потребления электроэнергии 15--20% по сравнению с системами раздельного охлаждения и нагрева. В отличие от таких систем, в системе VRV с утилизацией тепла баланс охлаждения и нагрева контролируется микропроцессором, который обеспечивает возврат выделяющегося тепла в систему. Поскольку во всех режимах компрессор работает с минимальной нагрузкой, его мощность на 40--45% ниже, чем у других моделей кондиционеров.

Примечание: Режимы (А) и (Е) возможны при температуре воздуха 15°С и 0°С соответственно.

Остальные режимы имеют место при типичных погодных условиях.

компрессор утилизация тепло газ

Режим работы с утилизацией тепла  Суммарная нагрузка Характеристики наружного блока при стандартных условиях (A) Режим выброса тепла (все блоки работают на охлаждение) 10 - 10 10 - 100 (B) Частичная утилизация тепла с преобладанием выброса тепла (большинство блоков работает на охлаждение) 7.5 2.5 10 5 - 48 (C) Утилизация тепла (блоки работают как на нагрев, так и на охлаждение) 5 5 10 - - 46 (D) Утилизация тепла с преобладанием поглощения (большинство блоков работает на нагрев) 2.5 7.5 10 - 5 66 (E) Поглощение тепла (все блоки работают на нагрев) - 10 10 - 10 76

3.5Утилизация тепла

В случае равномерной на весь год потребности в низкотемпературном тепле часто имеет смысл отказаться от раздельного производства тепла, а вместо этого использовать отходящее тепло. Примером служит использование отходящего тепла пневматических компрессорных установок или центральных холодильно-компрессорных установок.

При помощи теплообменника неизбежное отходящее тепло электромоторов передаётся на теплоноситель, как правило, воду, и может быть использовано в целях отопления помещений или нагрева воды для хозяйственных нужд.

При этом экономичность утилизации тепла, однако, зависит от многих факторов, например, от цен за энергию, от необходимого годового количества тепла и временного развития этого процесса, а также от пространственных условий, прежде всего от расстояния между местом производства и местом потребления тепла и т. д.

Заключение

В курсовом проекте были посчитаны газодинамические характеристики компрессора. Построена принципиальная тепловая схема компрессора К-7000-41-1. Построены графики зависимости газодинамических характеристик компрессора при постоянной частоте вращения ротора n. В результате анализа можно сделать вывод: с увеличением производительности, растет КПД и потребляемая мощность; в случаи, при уменьшении давления воздуха на нагнетании, производительность увеличивается. Был подробно рассмотрен вопрос: «Установки по утилизации тепла».

Литература

Жиргалова Т.Б., Учебное пособие для студентов специальности 0308 «Газодинамические расчеты центробежных компрессорных машин», Челябинс, 1989г.- 91с. http://www.ivd.ru/

Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы» №5, май 2004г http://formula.aircon.ru/

Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы» №4, апрель 2003г

http://www.daichi.ru/ Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы» №5, май 2004г

http://www.energieforum.ru/ Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы» №5, май 2004г

http://pravitelstvo.gov.ru Федеральные целевые программы.

Размещено на Allbest.ru

...