 |
Повышение эффективности работы систем воздухоснабжения
|
|
|
|
Экономия энергозатрат в процессе воздухоснабжения может быть достигнута на разных этапах работы системы: при производстве сжатого воздуха; при его транспортировке к месту потребления; при его использовании.
Снижение энергозатрат при транспортировке связано с уменьшением утечек воздуха, гидравлических и тепловых потерь энергии в воздухопроводах. Эти потери и методы их снижения рассмотрены ранее (в 13.2).
Повышение работоспособности сжатого воздуха его нагревом перед использованием
Мощность пневмомеханизмов, N м, кВт, вырабатывающих механическую энергию, прямо пропорциональна удельной работоспособности сжатого воздуха:
, (14.1)
где G в, – массовый расход воздуха в механизме, кг/с.
Удельная работоспособность воздуха l в, кДж/с, может быть вычислена по уравнению изоэнтропного расширения с учетом внутреннего относительного КПД механизма:
, (14.2)
где P 1, МПа и T 1, К – параметры сжатого воздуха на входе в механизм; P 2 – конечное давление расширения, МПа; R =0,287 кДж/(кг×К) – газовая постоянная для воздуха.
Из уравнений (14.1) и (14.2) видно, что при неизменной мощности механизма N м массовый расход воздуха G в, а следовательно, и расход энергии на его производство, находятся в прямой зависимости от его температуры T 1.
Производительность пневматических машин и инструментов, использующих потенциальную энергию сжатого воздуха, зависит от объема поступающего в цилиндры воздуха и не зависит от его температуры. Предварительный подогрев воздуха увеличивает его объем и уменьшает расход по массе.
Уменьшение массового расхода в таких механизмах (кузнечные молоты, подъемники, молотки, дрели, фортуны и др.) может быть вычислено по соотношению
|
|
|
(14.3)
Здесь одним штрихом помечены параметры воздуха до нагрева, двумя штрихами – параметры после нагрева.
В пневматических аппаратах, использующих кинетическую энергию сжатого воздуха (сопла для обдувки, пескоструйные и дробеструйные аппараты, утечки), уменьшение расхода сжатого воздуха по массе можно определить аналогично с помощью уравнения расхода [9]:
, (14.4)
где F – площадь поперечного сечения сопла (отверстия); y (l) – газодинамическая функция расхода; m – постоянный коэффициент; P 1, T 1 – параметры сжатого воздуха перед соплом (отверстием).
Тогда относительную экономию сжатого воздуха при его нагреве можно вычислять по соотношению
. (14.5)
Например, при подогреве сжатого воздуха от t 1=40 °C до t 2=120 °C расход воздуха на работу пневматических машин и инструментов уменьшается на 25,5 %, а расход сжатого воздуха на работу сопел и утечек уменьшится на 14 %.
Степень подогрева воздуха должна определяться условиями работы, применяемыми материалами и смазками механизмов. Однако учитывая, что при расширении воздух значительно охлаждается, то средняя температура ручного инструмента, например, не превысит 40 °C при предварительном его нагреве до 95 °C.
Экономия электроэнергии при производстве сжатого воздуха прямо пропорционально экономии этого воздуха при его использовании:
(14.6)
так как затраченная мощность в компрессоре прямо пропорциональна его массовой производительности (см. (6.9)).
Контрольные вопросы
1. В каких звеньях системы воздухоснабжения может быть достигнута экономия электроэнергии?
2. Как сказывается подогрев сжатого воздуха на величину его утечек через неплотности и разрывы?
3. За счет чего достигается экономия электроэнергии при подогреве сжатого воздуха перед его использованием?
___________
Библиографический список
1. Системы воздухоснабжения промышленных предприятий /Б.Г. Борисов, Н.В. Калинин, В.А. Михайлов и др.; Под ред. В.А. Германа. М.: Моск. энерг. ин-т, 1989. 180 с.
|
|
|
2. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры: Учебник для теплоэнергетических специальностей вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1984. 416 с.
3. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник/ Под общ. ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. 2-е изд., перераб. М.: Энергоатомиздат, 1991 (Теплоэнергетика и теплотехника, кн.4).
4. Кумиров Б.А., Валиев Р.Н. Расчет системы снабжения предприятий сжатым воздухом: Учеб. пособие. Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2003.
5. Кумиров Б.А.. Методические указания по курсовому проектиро-ванию по курсу "Технологические энергоносители предприятий". Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2003.
6. Холодильные машины: Справочник. Серия "Холодильная техника" /Под ред. А.В. Быкова. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982.
7. А.с. 1677369 А1 СССР, МКИ F 04 B 39/16, B 01 D 53/26. Способ осушки сжатого воздуха /Б.А. Кумиров, И.Н. Романов, М.В. Анисимова, И.А. Михеева, бюл. № 34 от 15.09.91.
8. Карабин А.И. Сжатый воздух. Выработка, потребление, пути экономии. М.: Машиностроение, 1964. 343 с.
9. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник /Под общей ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. 2-е изд., перераб. М.: Энергоатомиздат, 1988 (Теплоэнергетика и теплотехника, кн.2).
10. Справочник по физико-техническим основам криогеники/ М.П. Малков, И.Б. Данилов, А.Г. Зельдович и др.; Под ред. М.П. Малкова. 3-е изд. перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1985. 432 с.
_____________
СОДЕРЖАНИЕ
| Введение................................................ | |
| 1. Общие сведения о системах производства и распределения энергоносителей............................. | |
| 1.1. Общие понятия и определения.......................... | |
| 1.2. Функции системы ПРЭ и методы их обеспечения......... | |
| 1.3. Функции вспомогательных Элементов................... | |
| 1.4. Показатели эффективности системы..................... | |
| 2. общие сведения о стемах воздухоснабжения.......... | |
| 2.1. Назначение, достоинства и недостатки систем воздухоснабжения........................................................ | |
| 2.2. Структура и схемы систем воздухоснабжения............. | |
| 3. Характеристика потребителей сжатого воздуха....... | |
| 3.1. Области применения сжатого воздуха и энергоемкость его применения................................................... | |
| 3.2. Классификация потребителей........................... | |
| 3.3. Параметры потребляемого сжатого воздуха............... | |
| 4. Режимы воздухопотребления......................... | |
| 3.1. Определение нагрузок на компрессорную станцию......... | |
| 4.2. Выбор типа, типоразмера и количества компрессоров, устанавливаемых на компрессорной станции.......................... | |
| 5. Оборудование и схемы компрессорных станций систем воздухоснабжения.......................................... | |
| 5.1. Общие сведения о компрессорном оборудовании.......... | |
| 5.2. Технологические схемы компрессорных станций.......... | |
| 6. Основы теории компрессорных машин................ | |
| 6.1. Основные показатели работы (параметры) компрессорных машин....................................................... | |
| 6.2. Ступенчатое сжатие и его расчет........................ | |
| 6.3. Работа лопаточных машин.............................. | |
| 7. Основные характеристики компрессоров.............. | |
| 7.1. Характеристики объемных машин....................... | |
| 7.2. Характеристики турбокомпрессоров..................... | |
| 7.3. Определение рабочих параметров компрессорных машин по характеристикам.............................................. | |
| 7.4. Пересчет характеристик турбокомпрессора на другие условия работы....................................................... | |
| 8. Регулирование работы компрессорных установок..... | |
| 8.1. Общие сведения...................................... | |
| 8.2. Регулирование поршневых компрессоров................. | |
| 8.3. Регулирование турбокомпрессоров...................... | |
| 9. Приводы компрессоров............................... | |
| 9.1. Привод поршневых компрессоров....................... | |
| 9.2. Привод турбокомпрессоров............................. | |
| 10. Вспомогательное оборудование компрессорных станций......................................................... | |
| 10.1. Загрязнения атмосферного воздуха..................... | |
| 10.2. Способы очистки воздуха и классификация воздухоочистительных устройств............................................. | |
| 10.3. Основные показатели воздушных фильтров.............. | |
| 10.4. Влаго- и маслоотделители............................. | |
| 10.5. Воздухосборники (ресиверы).......................... | |
| 10.6. Теплообменники компрессорных установок.............. | |
| 11. Компоновка компрессорных станций................ | |
| 11.1. Типы компоновок.................................... | |
| 11.2. Машинный зал, размещение оборудования............... | |
| 12. Осушка сжатого воздуха............................ | |
| 12.1. Способы осушки воздуха.............................. | |
| 12.2. Термодинамические основы осушки охлаждением........ | |
| 12.3. Установки для осушки воздуха охлаждением............. | |
| 12.4. Адсорбционный способ осушки........................ | |
| 13. Транспортирование сжатого воздуха................ | |
| 13.1. Трубопроводы компрессорной станции.................. | |
| 13.2. Потери энергии при транспортировке сжатого воздуха..... | |
| 13.3. Аэродинамический расчет воздухопровода............... | |
| 13.4. Конструкции воздушных сетей......................... | |
| 14. Повышение эффективности работы систем воздухоснабжения.................................................. | |
| 14.1. Повышение работоспособности сжатого воздуха его нагревом перед использованием...................................... | |
| Литература............................................. |
|
|
|
|
|
|
______________
Борис Александрович Кумиров
Системы снабжения предприятий сжатым воздухом
Учебное пособие по курсу
«Технологические энергоносители предприятий»
Часть 1
(Кафедра промышленной теплоэнергетики КГЭУ)
Редактор издательского отдела Артамонова Н.А.
_________________________________________________________________
Изд. лиц. № _____________ Темплан издания КГЭУ ______ г.
Подписано к печати Формат 60х84/16
Гарнитура “Times” Вид печати _________ Бумага
Физ.печ.л. Усл.печ.л. 6,31 Уч.-изд.л.
Тираж 450 Заказ
__________________________________________________________________
Издательский отдел КГЭУ,
420066, Казань, Красносельская, 51
__________________________________________________________________
Типография КГЭУ
420066, Казань, Красносельская, 51
|
|
|
