в Москве
по любым вопросам:
+7 (499) 608 1015, 608 1017
info@immertechnik.ru
процессная фильтрация:
+7 (499) 608-10-17
process@immertechnik.ru
в Санкт-Петербурге
по любым вопросам:
+7 (960) 261 2373
almazov@immertechnik.ru
· · · · · ·
Приглашаем Вас посетить наши новые сайты: — www.иммертехник.рф Сайт работает в тестовом режиме возможны неточности в размещенной информации.
Продажа маслосмазочных материалов Total — immeroil.ru: Маслосмазочные материалы для пищевой промышленности, консистентные, редукторные, гидравлические смазки индустриального назначения.
Этот калькулятор производит расчет внутреннего диаметра трубопровода для компрессора, с учетом объемного расхода сжатого воздуха, длины трубопровода, давления выключения (или перехода на холостой ход) компрессора, а также максимально допустимого падения давления.
Под длиной трубопровода следует понимать не только его собственную длину, но и условную добавку к ней, которая складывается из суммы длин трубы, примерно соответствующих по уровню вызываемого падения давления изменениям направления трубы, сужениям, а также некоторым фитингам. Примерно эквивалентные элементам трубопровода длины указаны в таблице внизу страницы. Если неизвестно, сколько на трубопроводе будет сужений/расширений, изгибов, вентилей (что бывает неизвестно довольно часто), или если точный расчет не отвечает стоящим перед Вами целям, мы рекомендуем вместо поправок применять к длине трубопровода поправочный коэффициент 1,6.
Внимание! Пожалуйста, вместо запятой при отделении дробной части чисел используйте точку. В противном случае, расчет диаметра трубопровода не будет работать.
Калькулятор работает по этой формуле:
, где
di — внутренний диаметр трубопровода [м],
V´ — объемный расход сжатого воздуха [м³/с],
L — длина трубопровода с поправками на фитинги [м],
Δp — допустимое падение давления [бар],
pmax — верхнее давление компрессора [бар]
Трубы, используемые для построения трубопроводов сжатого воздуха, могут изготавливаться по разным стандартам. Соответственно, на практике, трубы с одинаковым условным диаметром могут отличаться внешним диаметром и толщиной стенок — а значит, и внутренним диаметром, который имеет непосредственное отношение к пропускной способности трубопровода.
Не претендуя на изложение полной информации по различным стандартам изготовления труб на этой странице нашего сайта, мы все же решили привести данные по характеристикам труб, изготавливаемых по стандарту DIN2440. По этому стандарту изготавливаются стальные среднетяжелые трубы, довольно частно используемые в построении трубопроводов для сжатого воздуха.
Уфа 2012
Содержание
| 1. Задание и исходные данные |
| 2. Расчетная схема системы воздухоснабжения |
| 3. Расчет нагрузок на КС |
| 4. Подбор компрессоров |
| 5. Гидравлический расчет системы воздухоснабжения |
| 6. Определение диаметров всасывающих патрубков |
| 7. Вывод |
| 8. Список литературы |
1. Задание и исходные данные
Спроектировать компрессорную станцию для снабжения силовых и технологических потребителей сжатого воздуха. Обосновать схему прокладки воздухопроводов: кольцевую или тупиковую, оценить технико-экономические показатели процесса выработки сжатого воздуха. Для этого:
1. Составить схему системы воздухоснабжения с указанием местных сопротивлений. Принять расстояния: от КС до цеха №1 – 1800 м; от цеха №1 до цеха №2 – 1100 м; от цеха №2 до цеха №3 – 1500 м; отводы от магистрали к цехам – 150 м.
2. Определить расчетные нагрузки на КС: максимальный и максимально длительный расходы, расчетное давление.
3. Подобрать компрессоры по типу, расчетному давлению и производительности.
4. Произвести гидравлический расчет системы.
1.2 Исходные данные (вариант № 46):
| Наименование потребителя | Марка | Vном, м 3 /мин | Р, бар | кол-во пневмоприборов |
| Литейный цех: | ||||
| 1.Молотки рубильные | РМ-3 | 0,6 | ||
| ЭП-1059 | 0,3 | |||
| МН-10 | 0,5 | |||
| 2.Трамбовки | ТРМ | |||
| 3. Вибраторы | D=90мм | 2,2 | ||
| 4.Воздухоструйные аппараты | D=6мм | 2,2 | ||
| 5.Обдувочные сопла | D=4мм | |||
| D=6мм | ||||
| Кузнечный цех: | ||||
| 1.Воздушные штамповочные молоты | 1 т | 6,7 | ||
| 3 т | 6,7 | |||
| 2.Сопла для обдувки штампов | D=8мм | |||
| 3.Мазутные форсунки | В=30 кг/ч | 0,5 | ||
| В=100 кг/ч | 1,5 | |||
| Механический цех: | ||||
| 1.Сверлильные машины | СМ-5 | 0,9 | ||
| РС-8 | 0,5 | |||
| 2.Шлифовальные машины | РЧ-52-79 | |||
| 3. Машины для резки металлов | РПГ | 1,6 | ||
| 4.Винтозаверточные машины | И-96 | 2,8 | 3,5 | |
| 5.Пистолеты-краскораспылители | — | 0,8 | 3,5 |
 |
Расчетная схема системы воздухоснабжения
Выбор кольцевой сети обусловлен ее надежностью по сравнению с тупиковой, хотя ее основным недостатком является большой расход материала на трубопровод.
Расчет нагрузок на КС
Расчетный метод применяется для предприятий с большим количеством мелких потребителей. При этом на стадии проектирования необходимо иметь данные по типам и количеству потребителей.
Всех потребителей разбиваем на две группы:
— пневмоинструменты (ПИ) – потребители, характеризующиеся кратковременным режимом работы;
— пневмооборудование (ПО) – потребители, характеризующиеся более длительным режимом работы.
3.1 Средняя нагрузка по ПИ:
3.1.1 Средняя нагрузка по i-группе ПИ, м 3 /мин:
= Kспр·qi·n,
где qi – паспортное потребление пневмоинструментов i-й группы, м 3 /мин.;
n – число пневмоинструментов в группе, шт;
Kспр – коэффициент спроса:
где Kодн – коэффициент одновременности, учитывающий неодновременность включения в работу ПИ (по лекциям);
Kзагр – коэффициент загрузки, учитывающий степень загрузки отдельных ПИ; в расчетах принимаем Kзагр=0,85-0,95; Для всех ПИ принимаем Kзагр= 0,90;
Kут – коэффициент утечек, учитывающий утечки в оборудовании; в расчетах принимают Kут=1,15-1,2; Для всего оборудования принимаем Kут=1,15;
Kизн – коэффициент износа, учитывающий степень износа оборудования; в расчетах принимают Kизн=1,05-1,3. Для всего оборудования принимаем Kизн=1,3.
3.1.2 Средняя нагрузка по всем ПИ, м 3 /мин: V 
= ΣV 
.
3.2 Средняя нагрузка по ПО:
3.2.1 Средняя нагрузка по i-группе ПО, м 3 /мин: V 
= Kисп·Kизн·Kут·qi·m,
где qi – паспортное потребление пневмооборудования i-й группы, м 3 /мин.;
m – количество пневмооборудования в группе, шт.;
Kисп – коэффициент использования, учитывающий время использования оборудования за весь рабочий период; в расчетах принимают Kисп= 0,45-0,85;
Kизн – коэффициент износа, учитывающий степень износа оборудования (см. п.3.1.1);
Kут – коэффициент утечек, учитывающий утечки в оборудовании (см. п.3.1.1).
3.2.2 Средняя нагрузка по всему ПО:
V 
= ΣV .
3.3 Средняя нагрузка на КС:
3.4 
V 
= V + V .
При работе предприятия возможно односменное, сезонное или кратковременное увеличение расхода воздуха за счет включения группы крупных потребителей. Тогда расход воздуха:
V 
= Kmax·V 
,
где Kmax – коэффициент максимума, учитывающий увеличение расхода воздуха за счет включения группы крупных потребителей; в расчетах принимают Kmax= 1,2-1,5. Принимаем Kmax=1,4.
Расчет нагрузок на КС приведен в таблице 2.
Общий максимальный расход воздуха на КС:
= ΣVmax = 405,542 м 3 /мин.
На эту максимальную нагрузку ведется гидравлический расчет трубопроводов.
Выбор компрессоров производится по максимально длительной нагрузке:
V 
= βmaxд·V 
=0,9·405,542 = 364,988 м 3 /мин,
где βmaxд – коэффициент, учитывающий вероятность несовпадения во времени максимальных нагрузок; в расчетах принимают βmaxд = 0,85-0,95 (с увеличением числа цехов коэффициент βmaxд уменьшается). Принимаем βmaxд = 0,9.
Подбор компрессоров
Исходя из необходимого количества сжатого воздуха и номинальных давлений у потребителей, осуществляется предварительный подбор типа и марки компрессоров.
Скорость воздуха в нагнетательном трубопроводе не должна превышать 10-15 м/с для центробежных компрессоров и поршневых компрессоров двойного действия, и не должна превышать 6 м/с для поршневых компрессоров простого действия. Если длина трубопровода более 200 м, то допускается увеличение скорости до 20 м/с.
4.1. Для кольцевой сети
По каталогу (прил. 12) [1] подбираем тип и марку компрессора для кольцевой сети: поршневой воздушный компрессор марки 4ВМ10-120/9 с характеристиками: V=124м 3 /мин, Рвс=0,1МПа, Рнагн=0,9МПа, Nдв=800кВт, в количестве четырех (один резервный).
Гидравлический расчет системы воздухоснабжения
Составляем схему сети, и находим длины расчетных участков. Затем расставляем арматуру и определяем расходы воздуха на участках. Расчет производим для наиболее протяженной магистрали.
Магистрали кольцевой сети принимаются одного диаметра, который определяется по расходу в одном направлении в размере 70 % от общего расхода всех потребителей, охватываемых кольцом.
5.1. Расчет кольцевой сети
5.1.1. Расчетный расход воздуха для кольцевой сети:
Vрасп = 0,7× 
= 
м 3 /мин=4,731 м 3 /с
5.1.2. Расход воздуха для расчета коэффициента трения:
V 
= 
=124·3=372 м 3 /мин = 6,2 м 3 /с
где V – производительность компрессора;
m – количество компрессоров (без учета резерва).
При расчете диаметра трубопровода Vном = Vрасп.
5.1.3. Производим пересчет Vном на давление потребителя (считая воздух идеальным газом)
,
где Р1 – давление на всасывании;
Р2 – давление на нагнетании;
T1= 303 К – температура на всасывании ( 
=293 К — температура, при которой заданы характеристики компрессоров в каталоге)
T2= 313 К – температура на нагнетании.
м 3 /с,
м 3 /с.
5.1.4. Задаемся оптимальной скоростью воздуха в нагнетательном трубопроводе в зависимости от типа компрессора. Для поршневого компрессора двойного действия она не должна превышать 15 м/с. Принимаем w=12 м/с.
5.1.5. Площадь сечения трубопровода:
F = 
м 2 ,
где Vном2 – номинальный расход воздуха, рассчитанный на номинальное давление у потребителя, м 3 /с.
5.1.6. Внутренний диаметр трубопровода:
d = 
м.
Диаметр трубопровода округляется до стандартного (прил.2) [1] d=259мм.
5.1.7. Уточняется скорость воздуха:
w = 
м/с.
5.1.8. Определяем суммарную эквивалентную длину местных сопротивлений: 
= Σ 
,
где — эквивалентная длина i-го местного сопротивления.
Эквивалентные длины местных сопротивлений (прил.3) [1]:
· 3 поворота на 90 0 : lэ=10,23·3=30,69 м
Суммарная эквивалентная длина местных сопротивлений:
5.1.9. Коэффициент трения:
,
где k – абсолютная шероховатость труб; для стальных труб k=0,0001;
— кинематическая вязкость воздуха при Т2
.
5.1.10. Потери напора на трение и местные сопротивления:
hтр = Σ hтрi = Σ 
;
hтр= 
.
5.1.11. Потери давления на трение и местные сопротивления в наиболее протяженной ветви:
где ρном – плотность воздуха, кг/м 3 :
ρном = 
кг/м 3 ,
— молярная масса воздуха, кг/кмоль;
5.1.12. Располагаемое давление воздуха на КС:
где ΔРвс – потери давления на трение и сопротивление в трубопроводе КС; принимаются равными 3÷5 кПа;
ΔРтр – потери давления на трение и местные сопротивления в наиболее протяженной ветви трубопровода КС;
ΔРизб – избыточное или резервное давление; принимается равным 0,5 кПа;
Рн – номинальное давление воздуха у потребителя.
Pрасп=5000+152984,91+500+6,7·10 5 =828484,91 Па.
Так как Pрасп=8,2·10 5 5 , то предварительно выбранные тип и марка компрессоров подходят.
Дата добавления: 2016-10-22 ; просмотров: 1109 | Нарушение авторских прав
Схема воздухоснабжения воздухоразделительной установки представлена на рис. 9 (на рисунке не показано полное количество поворотов и задвижек). На данной схеме потребителем воздуха является ВРУ, а поставщиком — компрессорная станция (К-500-61-1). Характеристики компрессора К-500-61-1, обслуживающего ВРУ№2:
производительность — 525 м 3 /мин;
давление всасывания — 0,0981 МПа;
давление нагнетания — 0,882 МПа;
температура нагнетания — 20 °С.
Расчет ведем по формулам 3.1—3.10.
Плотность всасываемого воздуха 
= 1,166025 кг/м 3 .
Расход всасываемого воздуха
=580,8195=9,68033 м 3 /с.
Принимаем Wвс=10 м/с. Определяем диаметр всасывающего трубопровода 
=1,1105 м и по табл. 3.1 выбираем ближайшее
большее значение стандартного внутреннего диаметра стальной трубы, равное dвс.вн=1,192 м.
Следует отметить, что при больших расходах воздуха через компрессор ставят несколько всасывающих трубопроводов (так называемые "штаны"), в которых происходит разделение потока воздуха на части, и затем воздух подается уже не через одну трубу, а через несколько (две или три) труб стандартного диаметра. Произведем расчет нагнетательного трубопровода.
Скорость воздуха находится из следующих условий: гидравлические сопротивления трубопроводов желательно иметь наименьшими для уменьшения потерь и соответственно эксплуатационных затрат, для чего необходимо увеличивать диаметр труб, снижая скорость потока. Однако при этом будут расти расходы на монтаж и содержание трубопровода, а также амортизационные расходы. Оптимальная с экономической точки зрения скорость воздуха находится в пределах 10-15 м/с. Для длинных трубопроводов (свыше 200 м) допускается увеличение скорости до 20 м/с; для коротких трубопроводов (до 100 м) и шлангов рекомендуется скорость до 10 м/с. Принимаем Wсж = 15 м/с.
Плотность сжатого воздуха 
= 9,81365 кг/м 3 .
Расход сжатого воздуха 
= 69,011 = 1,1502 м 3 /с.
Внутренний диаметр нагнетательного трубопровода
=0,31254 м,
и по табл. 3.1 выбираем ближайшее большее значение стандартного внутреннего диаметра стальной трубы, равное dсж 
вн=0,359 м.
Определим давление поступающего к потребителю воздуха. По таблице 4.1 определяем кинематический коэффициент вязкости воздуха при температуре tсж =Tсж -273=313-273=40 °С (определена ранее в втором пункте данного пособия), который равен v = 16,96 10 -6 м 2 /с.
Число Рейнольдса для нагнетательного трубопровода равно
Re= 
= 317511,8 и поскольку Rе превышает 10 5 , то
коэффициент трения воздуха определим как
λ=0,0032+ 
=0,0032+ 
=0,014673.
Отметим, что в данном случае при расчете компрессора, снабжающего сжатым воздухом воздухоразделительную установку, на всех рассматриваемых участках внутренний диаметр нагнетательного трубопровода не меняется. Коэффициент трения воздуха остается постоянным по всей длине рассматриваемого трубопровода. Но в общем случае может быть и изменение внутреннего диаметра труб и расходов воздуха на разных участках рассматриваемой магистрали, в таком случае значение числа Рейнольдса, а также и коэффициента трения воздуха будет определяться отдельно для каждого участка.
По данным табл. 3.2 выбираем длину воздухопровода, эквивалентную местным сопротивлениям (при условном диаметре 350 мм):
колено сварное под углом 90° двухшовное R=D;Lк1 =14,6м;
колено круто загнутое, гладкое R=1,5D; Lк2=10,5 м;
колено сварное под углом 90° трехшовное R=1,5D; Lк3=12,6 м;
Потери в трубопроводе в общем виде можно записать как
где ∆РЛ — линейная потеря давления (фактически потеря на трение по длине трубопровода), Па; ∆РМ — потеря давления в местных сопротивлениях (к которым относятся различные типы регулирующей или запорной арматуры, повороты, изгибы трубопровода), Па.
| Таблица 3.1. Стальные трубы | |||||
| Наружный диаметр, мм | Внутренний диаметр, мм | Толщина стенки, мм | Масса 1 м трубы, кг | Объем 1 м, м 3 10 -3 |
Экваториальный момент сопротивлния, м 3 10 -6 |
| 2,5 | 2.15 | 0,855 | 2.33 | ||
| 2,5 | 2.6 | 1,26 | 3.52 | ||
| 3,0 | 4,0 | 2.04 | 6.85 | ||
| 3,0 | 5.4 | 3,85 | 12,1 | ||
| 4,0 | 7.3 | 5,34 | 18,1 | ||
| 4,0 | 10,2 | 7.86 | 35.2 | ||
| 4,0 | 12.7 | 12.3 | |||
| 5,5 | 17,2 | 17,7 | 82.1 | ||
| 23.2 | 26.7 | ||||
| 31,5 | 33.4 | ||||
| 46.7 | 52.7 | ||||
| 62.5 | 75.4 | ||||
| 81.5 | |||||
| 91,6 | |||||
| 62,0 | |||||
| 80,5 | 169.5 |
Рис. 9. К гидравлическому расчету трубопроводов
Потери давления в трубопроводе:
∆Р= 
=λ(L+Lк1+4Lк2+3Lк3+9L3)ρсж 
=
= 0,014673 (265 +14,6 + 4 10,5 + 3 12,6 + 9 6,3) 9,81365 
=18776,1 Па.
Принимаем ∆Ризб = 0,5 кПа = 0,0005 МПа, ∆РВС = 4 кПа = 0,004 МПа.
Давление у потребителя
Полученное давление удовлетворяет требованиям
воздухоразделительной установки ( Рпотрдолжно быть не ниже номинального Рн).
