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