Ннекоммерческое акционерное общество

Алматинский институт энергетики и связи 

 

Кафедра тепловых энергетических установок 

 

Системы производства и распределения энергоносителей промышленных предприятий

  

Методические указания к курсовой работе для студентов

бакалавриата по специальности  050717 – «Теплоэнергетика»

 

 

Алматы 2009 

СОСТАВИТЕЛЬ: Н.Г Борисова. Методические указания к курсовой работе по курсу «Системы производства  и распределения энергоносителей промышленных предприятий» для студентов бакалавриата по специальности 050717 – «Теплоэнергетика».– Алматы: АИЭС, 2009.- 51  с. 

Методические указания содержат основные положения и требования к объему и содержанию курсовой работы. Приведены основные теоретические положения по расчету, выбору основного и вспомогательного оборудования систем воздухоснабжения промышленных предприятий. Изложена примерная последовательность выполнения курсовой работы. В приложении даны справочно-информационные материалы необходимые для выполнения курсовой работы.

. 

Содержание 

 

Введение………………………………………………………

4

1

Общие методические указания…………………………….

4

2

Задание на курсовую работу………………………………..

4

3

Структура системы воздухоснабжения……………………

6

4

Определение нагрузок на компрессорную станцию……

8

5

Выбор типоразмера и количества компрессоров………..

15

6

 Расчет воздухопроводов……………………………………

17

7

Определение диаметра всасывающего патрубка………..

20

 

Приложение А……………………………………………….

22

 

Приложение Б...........................................................….

25

 

Приложение В...............................................................

28

 

Приложение Г…………………………………………………

36

 

Список литературы…………………………………………..

51

 

Введение 

Курсовая работа посвящена изучению и расчету системы воздухоснабжения промышленного предприятия и является составной частью дисциплины «Системы производства и распределения энергоносителей промышленных предприятий» (СПРЭПП).

Задачей курсовой работы является углубление и закрепление теоретических знаний, полученных при изучении дисциплины, приобретение практических навыков по расчету показателей и выбору элементов промышленной системы воздухоснабжения.

 

1 Общие методические указания

 

Необходимым условием, предшествующим выполнению курсовой работы, является изучение разделов дисциплины «Системы производства и распределения энергоносителей промышленных предприятий», посвященных системам воздухоснабжения, и дисциплины «Нагнетатели и тепловые двигатели».

Курсовая работа включает расчетно-пояснительную и графическую части. В расчетно-пояснительной части, объемом до 25 страниц, излагаются все вопросы и расчеты согласно заданию и методическим указаниям.

Графическая часть состоит из двух-трех листов формата А3 или А4, на которых представляется: схема воздухопровода в масштабе; план и компоновка компрессорной станции; конструкция компрессорного оборудования, вспомогательных систем и узлов, входящих в состав компрессорной установки.

При использовании в курсовой работе справочной, учебной и методической литературы обязательны ссылки на нее.

Все расчеты производятся в единицах СИ.

 

2 Задание на курсовую работу

 

2.1Выполнить проектный расчет системы воздухоснабжения промышленных потребителей с учетом расчетных параметров атмосферного воздуха регионов Казахстана (таблица 1)[1].

2.2 Система воздухоснабжения промышленного предприятия, обеспечивающая работу потребителей сжатого воздуха, имеет на трассе воздухопроводов длиной L n1 внезапных сужений, n2 проходных тройников, n3 вентилей, n4 задвижек. Составить принципиальную схему системы воздухоснабжения. Исходные данные в соответствии с вариантом выбираются в таблицах 3 - 5.

       Т а б л и ц а 1 – Расчетные данные атмосферного воздуха

 

Вариант

 

Город

t,0С, теплый период

t,0С, холодный период

Среднее барометричес-кое давление

p , гПа

1

Алматы

31,2

- 25

930

2

Актобе

32,5

- 31

990

3

Караганда

31

-32

950

4

Кустанай

28,4

-35

990

 

5

Семипалатинск

32

-38

970

 

6

Астана

31

-35

970

 

7

Атырау

35,2

-26

1010

 

8

Павлодар

31,6

-37

990

 

9

Уральск

32,8

-31

1010

 

10

Кызыл-Орда

37,4

-24

990

 

11

Тараз

33,5

-26

1010

 

12

Петропавловск

28,8

-36

990

 

13

Атырау

35,2

-26

1010

 

14

Павлодар

31,6

-37

990

 

15

Астана

31

-35

970

 

 

2.3 Определить нагрузку на компрессорную станцию.

2.4 Определить потери давления от воздуходувной станции до потребителя, диаметры воздухопроводов, необходимое давление на компрессорной установке.

Сопротивление доменного воздухонагревателя, включенного в тракт подачи воздуха, и участие сети от воздухонагревателя до печи принять равным рДВ=300кПа.

2.5 Подобрать типовой компрессор (группу компрессоров) для покрытия нагрузки, определить мощность привода и КПД компрессора, диаметр всасывающего патрубка. Представить конструкцию компрессора на чертеже.

2.6* Определить число ступеней сжатия и распределение давлений по ступеням, считая известными начальную температуру воздуха и атмосферное давление, привести Т-S диаграмму, найти расход воды в охладителях компрессора при нагревании ее на 10 0С.

2.7* Произвести тепловой расчет и подобрать типовой кожухотрубчатый теплообменный аппарат, используемый в качестве промежуточного или конечного охладителя компрессора.

2.8*Предложить схему оборотного водоснабжения компрессорной станции.

2.9* Предложить схему теплового контроля компрессорной станции и систему автоматического регулирования давления и температуры сжатого воздуха.

2.10* Технико-экономические показатели компрессорной станции.

2.11* Анализ показателей СВС. Энергосбережение и энергоаудит СВС.

* - дополнительные задания по выбору преподавателя.

 

3 Структура системы воздухоснабжения

 

Система воздухоснабжения промышленного предприятия (СВСПП) является одним из основных элементов общей системы производства и распределения энергоносителей любого предприятия и характеризуется значительным энергопотреблением в общем балансе предприятия [2].

 

Т а б л и ц а 2 - Доля энергетических затрат

на производство сжатого воздуха

от общих по отраслям промышленности, %

Отрасль

Доля энергозатрат, %

Черная и цветная металлургия

 

6 - 8

Машиностроение

20 - 25

Химическая промышленность

 

30

Горнодобывающая промышленность

 

40 - 60

Воздухоразделительные установки

 

90 - 95

 

Структура СВС состоит из компрессорной станции, коммуникаций сжатого воздуха, включающих в себя различные вспомогательные элементы (теплообменники, фильтры, устройства осушки и регулирования) и потребителей сжатого воздуха.

В зависимости от необходимого потребителю расхода воздуха и его давления, станции оборудуются центробежными компрессорами, с избыточным давлением сжатого воздуха 0,35-0,9 МПа и единичной производительностью 250-7000 м3/мин или поршневыми компрессорами с давлением 0,9-20,0 МПа и единичной производительностью не  более 100 м3/мин. На некоторых станциях используют винтовые компрессоры с избыточным давлением сжатого воздуха 0,31-1,3 МПа и единичной производительностью 0,5 - 80 м3/мин.

Компрессорные станции для производства сжатого воздуха включают в свой состав устройства для забора воздуха, очистки его от пыли, компрессоры и приводные двигатели, теплообменники охлаждения, систему маслоснабжения, регулирования защиты, контроля параметров и автоматику.

 

 

 

ВЗ - воздухозабор, АПК - антипомпажный клапан, Ф - фильтр, ГЛ - глушитель, ЭДВ - электродвигатель, Гр - градирня, ИР - измеритель расхода, ПО, КО - промежуточный и концевой  охладитель воздуха, ВО - влагоотделитель, ОС - осушка, I, II, III - неохлаждаемые секции турбокомпрессора, включающие в себя по две ступени сжатия, ОК - обратный клапан, РК - разгрузочный клапан

Рисунок 1 – Схема компрессорной станции с турбокомпрессором [2].

 

Вспомогательные элементы СВС предназначены для дополнительной обработки воздуха (осушка, очистка, изменение давления, аккумуляция),

На компрессорной станции могут размещаться компрессоры с электро- или паротурбинным приводом. Находят применение и комбинированные паровоздуходувные и электрические станции ТЭЦ –ПВС.

При воздухоснабжении от поршневых компрессоров в линии сжатого воздуха всегда устанавливаются ресиверы, выполняющие роль аккумуляторов при различии расходов воздуха, вырабатываемых компрессорами и необходимого потребителю.

Для СВС с турбокомпрессорами роль аккумулирующих емкостей выполняют трубопроводы, диаметр и протяженность которых достаточно велики. При необходимости дополнительного увеличения давления у отдельных потребителей ставят дожимающий компрессор.

Сжатый воздух на промышленных предприятиях используется по двум основным направлениям: технологическому (для выплавки чугуна и стали в металлургии, получения кислорода в воздухоразделительных установках и т.д.) и силовому (для привода различных машин и механизмов в машиностроении, горнодобывающей промышленности, кузнечном и других производствах) [3].

Использование воздуха по первому направлению характеризует сравнительно равномерный график потребления, большие масштабы потребления и большие единичные мощности компрессоров. Силовое потребление сжатого воздуха, напротив, характеризуется большой неравномерностью во времени (часовой, суточной, недельной), большим количеством и разнообразием единичных потребителей и сравнительно меньшими мощностями и производительностями компрессоров.

При снабжении сжатым воздухом ограниченного количества потребителей, каждый из которых требует значительного расхода воздуха (доменный цех, воздухоразделительная станция и т.д.), как правило, применяется блочная схема воздухоснабжения. При этой схеме подача воздуха каждому потребителю осуществляется индивидуальным компрессором, а общее количество компрессоров на станции определяется числом обслуживаемых потребителей.

Коммуникации сжатого воздуха могут иметь радиальные и кольцевые участки. Последние применяют при компактном, сосредоточенном расположении потребителей, а также при повышенных требованиях к надежности обеспечения сжатым воздухом потребителя.

Варианты схем СВС представлены на рисунке 2.

 

4 Определение нагрузок на компрессорную станцию

 

Нагрузкой на компрессорную станцию называется расход воздуха GV, необходимый пневмоприемникам предприятий с учетом потерь. Производительность включаемых в работу компрессоров компрессорной станции должна соответствовать нагрузке в любой рассматриваемый промежуток времени.

 


Т а б л и ц а 3 – Исходные данные к курсовой работе. Установки потребителей [4].

Наимено-вание потреби-телей

Пара-метры

Еди-ница

Варианты

 

1

 

2

 

3

 

4

 

5

 

6

 

7

 

8

 

9

 

0

Доменная печь №1

V∙10-8

м3/год

1,2

2,2

3,0

1,5

2,6

2,8

1,8

1,6

1,4

2,0

Р

МПа

0,35

0,30

0,40

0,45

0,30

0,45

0,40

0,30

0,35

0,25

Доменная печь №2

V∙10-8

м3/год

2,2

1,2

1,6

3,0

2,4

2,0

2,4

2,2

2,8

2,6

Р

МПа

0,45

0,35

0,40

0,30

0,45

0,40

0,35

0,30

0,35

0,30

ВРУ№1

марка

 

КА-32

АК-70

АК-70

А –

6

А –

6

КА-

5

Кт-

70

АК-0,6

К-

0,4

АК-

1,5

ВРУ№2

марка

 

КтА-35

К-

1,4

К-

1,4

Кт-

70

Кт-

70

АКт-30

КТА-35

АКт-30

К-0,15

А-

0,6

 

Т а б л и ц а 4 – Исходные данные к курсовой работе.

Пневмоинструменты и пневмооборудование потребителей.

Наименование потребителей

Единица

Варианты

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Ковочные молоты

шт

3

5

4

2

5

3

6

3

5

2

Сверлильные машины

 

шт

 

12

 

14

 

15

 

18

 

17

 

6

 

14

 

15

 

10

 

7

Механические пилы

 

шт

 

2

 

3

 

3

 

4

 

2

 

4

 

3

 

5

 

1

 

3

Вибраторы

шт

15

23

14

28

36

22

17

39

25

41

Пневмодвигатели

шт

20

25

37

44

19

26

42

46

55

45

Механические ножницы

 

шт

 

12

 

18

 

16

 

28

 

15

 

30

 

28

 

8

 

15

 

19


Т а б л и ц а 5 - Исходные данные к курсовой работе. Параметры воздухопровода.

 

 

Параметры

Единица

Варианты

 

 

1

 

2

 

3

 

4

 

5

 

6

 

7

 

8

 

9

 

0

 

L

м

3000

5000

6000

2000

4500

5000

6500

7000

8500

9500

 

n1, внезапных сужений

 

 

шт

 

 

3

 

 

4

 

 

5

 

 

3

 

 

4

 

 

5

 

 

5

 

 

6

 

 

6

 

 

7

n2, проходных тройников

 

 

шт

 

 

3

 

 

3

 

 

4

 

 

3

 

 

3

 

 

4

 

 

4

 

 

4

 

 

5

 

 

5

n3, вентилей

шт

10

17

  20

10

15

20

20

23

23

25

n4, задвижек

шт

8

10

12

5

10

12

15

15

18

20

 


 

 

 

а - схем СВС промышленного предприятия с радиальными участками; б - схем СВС промышленного предприятия с кольцевыми участками;  I - компрессорная станция с поршневыми компрессорами ; II - компрессорная станция с турбокомпрессорами; III, IV – коммуникации; 1 – поршневой компрессор; 2- турбокомпрессор; 3,4,5,14 – потребители сжатого воздуха от турбокомпрессоров; 6,7,8,13 - потребители сжатого воздуха от поршневых компрессоров; 9-устройство влаго- и маслоотделения; 10- устройство осушки воздуха; 11- ресиверы; 12- дожимающие компрессоры потребителей.

Рисунок 2 – Система снабжения потребителей сжатым воздухом [4].

 

 

 

Нагрузка на компрессорную станцию рассчитывается по формуле

GV = GVП+q= GVК  ,                              (1)

 

где GVП – количество воздуха, полезно расходуемое пневмоприемниками в единицу времени;

q - потери воздуха при выработке, транспортировке, использовании;

GVК – суммарная производительность работающих компрессоров на станции.

В зависимости от потребности в сжатом воздухе нагрузка на компрессорную станцию может быть: неполной – менее 50% от установленной производительности работающих компрессоров GVР, средней от 50÷75% от GVР и максимальной. В свою очередь, максимальная нагрузка условно подразделяется на максимально длительную Qмд и максимально возможную Qмв

 

0,75 GVР < GV МД <1,0GVР , GVМВ = GVР                      (2).

 

Практика эксплуатации компрессорных станций показывает, что длительность максимально-длительной нагрузки обычно не превышает 30 мин и покрывается она всеми работающими компрессорами, за исключением резервных и находящихся в ремонте.

Максимально возможная нагрузка обычно имеет кратковременный характер, она не является расчетной величиной и для ее покрытия включают в работу все установленные компрессоры.

Средняя и максимально длительная нагрузка на компрессорную станцию позволяет определить установленную, рабочую и резервную производительность компрессорной станции, расходы электрической или другого вида энергии, воды и вспомогательных материалов, диаметры воздухопроводов, стоимость 1м3 сжатого воздуха.

Средняя нагрузка может быть определена двумя методами:

а) по укрупненному методу (обычно используется для крупных работающих потребителей)

 

GVСР= GVГ/ τ раб.год,             (3)

 

где GVГ – годовой расход сжатого воздуха, м3/ч.

 

GVГ = αП ·П год ,                  (4)

 

где: αП – средний расход сжатого воздуха на единицу продукции, м3/т;

        П год –годовой выпуск продукции, т/год;

        τ раб.год – годовое число работы оборудования;

б) по расчетному методу, используемому обычно для более мелких потребителей (пневмоприемников) при большом их разнообразии и численности, разновременных режимах их работы.

При этом различают два типа пневмоприемников:

пневмоинструменты – более мелкие, переносные, заменяющие ручной труд, с коротким режимом работы (пневмо- пилы, ножницы, лопаты и т.п.);

пневмооборудование – с большими единичными расходами воздуха, стационарные, с длительным режимом работы (молоты, шлифовальные и сверлильные машины и т.п.)

Определение расчетных пневмонагрузок основано на применении ряда статистических коэффициентов, что позволяет с достаточной для практических целей точностью по номинальным расходам воздуха пневмоприемников, определить средние и максимальные нагрузки цеха или завода в целом.

Для расчета средней нагрузки все пневмоприемники каждого типа разрабатываются на n характерных групп и более или менее одинаковым режимом работы, например: пневмолотки, сверлильные машины, обдувочные сопла и т.д.

На каждой однотипной группы пневмоприемников средний расход воздуха находится по следующим формулам

      GVср инст i=                 (5)

GVср оборуд j=       (6)

где qiинст,qiоборуд – номинальные расходы воздуха, отнесенные к условиям всасывания компрессора соответственно i-ым пневмоинструментом и j–ым пневмооборудованием в рассматриваемой характерной группе, м3/мин;

Кспр=Кзагр∙Кодн∙Кизн∙Кут – коэффициент спроса, учитывающий: загрузку инструмента Кзагр; одновременность работы однотипных пневмоприемников в группе Кодн; непроизводительные потери воздуха за счет износа пневмоприемников Кизн; потери сжатого воздуха за счет утечек в соединениях патрубках, арматуре, шлангах Кут;

Кисп= - коэффициент использования пневмооборудования в течение смены; Т- продолжительность смены, мин; Кодн – показывает, какую часть от максимально возможной составляет данная загрузка пневмоприемника.

Данные коэффициенты определяются экспериментально при исследовании работы больших групп пневмоприемников, имеют статистический характер и справедливы для данного типа производства.

В таблице 6 приведены значения коэффициентов использования, одновременности, износа, утечек и загрузки для условий данного задания. В таблице 7 – номинальные расходы воздуха и избыточное давление для наиболее характерных пневмоприемников.

 

Т а б л и ц а 6 – Значения коэффициентов использования,

одновременности, износа, утечек и загрузки [2]. 

Кисп

Кодн

Кизн

Кут

Кзагр

 

 

0,4

0,5-0,8

1,12-1,2

1,05-1,10

0,6-0,7

 

Т а б л и ц а 7 - Номинальные расходы воздуха и избыточное

 давление для наиболее характерных потребителей

Потребитель

Расход, м3/мин

Избыточное давление, МПа

Ковочные молоты

10-40

0,5-0,6

Сверлильные машины

0,3-0,5

0,5-0,6

Шлифовальные машины

0,5-2,0

0,5-0,6

Механические пилы

0,5-2,0

0,5-0,6

Механические ножницы

0,5

0,5-0,6

Вибраторы

1,0-3,0

0,5-0,6

Пескоструйные машины

0,5-2,0

0,5-0,6

Пневмодвигатели

1,0-1,5

0,5-0,6

Винтозавертывающие машины

0,4-3,0

0,5-0,6

Штамповочные молоты

10-65

0,6-0,7

Формовочные машины

0,5-2,0

0,6-0,65

 

Суммарная средняя нагрузка по объекту

 

GV ср, расч = ΣGVср. инстi +ΣGVср. оборуд j         (7).

                                              i                       j

По средней нагрузке определяют максимальную:

 

       GVМ =  Км ·GV ср,расч ,                        (8)

 

где Км=1,2 – 1,5 – коэффициент максимума.

По максимальному расходу воздуха определяют диаметры трубопроводов и максимально-длительную нагрузку компрессорной станции:

 

GVМД = b ·åGVМ i ,             (9)

                                           i

 

гдеb – коэффициент неодновременности, учитывающий несовпадение по времени слагаемых максимальных нагрузок, он принимает значения от 0,85 до 0,95, в зависимости от состава и групп пневмоприемников.

По максимально длительной нагрузке определяют число компрессоров:

ПК= GV МД/GVР  ,          (10),      

 

где ПК число компрессоров,

GVР – единичная производительность компрессора.

При снабжении сжатым воздухом ограниченного количества потребителей, каждый из которых требует значительного расхода воздуха, изменяющегося по индивидуальному графику (доменный цех, воздухоразделительная станция и т.д.), как правило, применяется блочная схема от центробежных или осевых компрессоров. По этой схеме подача воздуха каждому потребителю осуществляется индивидуальным компрессором, а общее количество рабочих компрессоров определяется числом обслуживаемых потребителей.

 

5 Выбор типоразмера и количества компрессоров

 

В зависимости от состава и характеристики установок, потребляющих сжатый воздух, рабочие компрессоры, устанавливаемые на станции, могут различаться по производительности и степени сжатия. Категория обслуживаемых потребителей и их требования к надежности воздухоснабжения определяет необходимое количество резервных агрегатов на станции.

При выборе компрессоров учитывается и то, что должна обеспечиваться устойчивая работа и экономичность процессов сжатия при всех необходимых режимах потребления. Если диапазон изменения требуемых параметров подачи воздуха широк, то используют компрессоры с паротурбинным приводом, а при стабильных режимах – электропривод.

При проектировании компрессорных станций различают их установленную, рабочую и резервную – GVуст, GVраб, GVрез производительности.

Установленная производительность – сумма номинальных производительностей всех компрессоров, размещенных на станции

                                                         n

               GVУСТ = ∑GVКi ,                            (11)

                                                         i

где GVКi - номинальная производительность одного компрессора по всасываемому воздуху, которая обычно указывается в паспорте компрессора;

n=nРАБ+nРЕЗ - суммарное количество рабочих и резервных компрессоров.

Рабочая производительность - сумма номинальных производительностей всех компрессоров, кроме резервных:

 

           GVК РАБ = GVК УСТ -GVК РЕЗ                    (12)

      

                    G РАБ   = G VМД                          (13)

 

Резервная производительность GVРЕЗ равна сумме производительностей резервных компрессоров.

Тогда из (12) и (13) получим:

 

            G VУСТ = G VМД   +   G VРЕЗ                   (14)

 

Выбор указанных производительностей, а также количество и типоразмер компрессоров, устанавливаемых на станции, зависят от характера потребителей, получающих сжатый воздух.

При снабжении предприятий сжатым воздухом с давлением не выше 1,0-1,2 МПа, и имеющим в своем множество мелких и средних разнотипных пневмоприемников, рабочая производительность компрессорной станции выбирается,  исходя из максимально длительной нагрузки и категорийности технологических процессов.

Если категория технологических процессов не допускает снижения воздухпотребления, то рабочая производительность станции принимается равной максимально-длительной нагрузке предприятия по (13).

Если некоторое снижение воздухопотребления допустимо, то при прохождении максимально длительной нагрузки включается резервный компрессор, а рабочая производительность станции обеспечивает только 75-90% максимально-длительной нагрузки

 

      GVК РАБ = (0,75-0,9)·G VМД                           (15)

 

Обычно на компрессорной станции устанавливаются однотипные агрегаты (поршневые, если G VМД < 400 нм3/мин и центробежные или осевые, если G VМД > 4000 нм3/мин). Один из устанавливаемых агрегатов является резервным. Если на станции необходимо установить агрегаты с разной производительностью, то резервный компрессор должен иметь производительность самого крупного.

Оптимальное количество рабочих и резервных компрессоров на станции определяется на основе технико-экономических расчетов, исходя из минимума приведенных затрат на сооружение и эксплуатацию компрессорной станции.

В зависимости от тарифа на электрическую энергию и уровня зарплаты, а также в зависимости от типа используемых компрессоров, оптимальное число рабочих компрессоров на станции лежат в пределах

                  nРАБОПТ= 2-4 шт.                              (16)

 

Установленный оптимум количества работающих компрессоров определяет оптимальную производительность единичного агрегата

                GVКОПТ = GVК РАБ / nРАБОПТ                    (17)

 

По Приложению А выбирают типоразмер компрессора с производительностью GVКОПТ ближайшей большей и требуемой степенью сжатия воздуха. Степень сжатия воздуха определяется расчетом воздухопровода.

 

6 Расчет воздухопроводов

 

Расчет трассы воздухопроводов, соединяющих компрессорную станцию с потребителем, может быть выполнен по одному из двух следующих вариантов.

В первом случае определяется давление воздуха у потребителя, при известных характеристиках устанавливаемых компрессоров, т.е.

Рп = Рк.с - ∑∆Рi                       (18)

                                                      i

Во втором варианте определяется необходимый напор у компрессорных установок, при известном давлении у потребителя.

 

Рк.с = Рп +∑∆Рi                          (19)

                                                    i

где Рк.с – давление, создаваемое компрессорными установками, Па;

Рп – давление, необходимое для работы установок потребителя, Па;

∑∆Рi – суммарные потери на трассе воздухопроводов.

          i

В данной курсовой работе необходимо провести расчет по второму варианту.

Как известно, ∑∆Рi можно определить так

                       i

                ∑∆Рi = ∑∆Рмi + ∑∆Ртрi,                    (20)

                                      i              i               i

где ∑∆Рмi – суммарные потери давления на местных

         i

сопротивлениях;

      ∑∆Ртрi – суммарные потери давления на трение по длине

        i

воздухопровода.

Потери давления на преодоление гидравлического сопротивления на участке воздухопровода определяются уравнением Дарси:

                    ∆Ртр = λтр ρ,                       (21)

где λтр – коэффициент трения;

l – длина участка воздухопровода, м;

d – диаметр воздухопровода, м;

ρ – плотность воздуха, кг/м3;

W – скорость воздуха, м/с.

Для учета изменения плотности в зависимости от давления используют уравнение состояния идеального газа

 

                      P = ρRT,                                 (22)

 

где R – газовая постоянная; Т – температура воздуха в воздухопроводе.

Рекомендуемые скорости воздуха можно выбрать из таблицы 8.

По выбранной скорости и действительному расходу воздуха определяется диаметр воздухопровода.

 

GVК РАБ Д = (р0TД GVК РАБ 0)/ (рДT0)                  (23)

 

dВН = Ö4 GVК РАБ Д/(pW)                              (24) 

             

Подбирают стандартные трубы при выполнении условия

dВН ≤ dГОСТ.

 

Т а б л и ц а 8 – Скорость воздуха в

воздухопроводе при заданном давлении

Давление, МПа

Скорость воздуха, м/с

0,6

15,0-20,0

1,0

15,0

1,0-2,0

10,0

2,0-3,0

8,0

3-10,0

6,0

 

Все дальнейшие расчеты ведутся по выбранному диаметру с учетом стандарта.

Коэффициент трения λтр  может быть с достаточной точностью определен по одной из следующих формул:

а) В области ламинарного режима при величине Re < 2000

          λтр = ;                                      (24)

б) При 2000 <Re < 4000

 

        λтр = 0,0025;                             (25)

в) При величинах: Re > 4000

 

       λтр= 0,11()0,25;                                  (26)

 

где Re – критерий Рейнольдса;

Кэ – абсолютная эквивалентная шероховатость, которую можно принять Кэ = 1,0·10-4 м.

Потери давления на местных сопротивлениях определяются так

        ∑∆Рм i = ∑ξ i (ρ W2/2),                             (27)

                                       i                 i

где ∑ξi – сумма коэффициентов местных сопротивлений

         i

расчетного участка.

Потери давления на местных сопротивлениях могут быть учтены через эквивалентные длины.

 

Эквивалентную длину местных сопротивлений определяют по формуле

∑∆Рм i = ∑ξ i ρ = λ ρ.                   (28)

                     i                 i

Отсюда                                   

             lэ =∑ξ i                                  (29)

                                               i

Приближенные значения некоторых коэффициентов местных сопротивлений приведены в таблице 9.

 

Т а б л и ц а 9 – Коэффициенты местных сопротивлений

 

Вид местного сопротивления

Значения ξ для диаметров, мм

15

20

25

32

40

50 и более

Внезапное сужение

0,35

0,35

0,35

0,35

0,35

0,35

Тройник проходной

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

Вентиль прямой

11,0

7,0

6,0

6,0

6,0

5,0

Угольник

2,2

2,1

2

1,8

1,6

1,1

Задвижка

0,5

(d=50÷100)

0,25

(d=175÷200)

0,15

(d=300 и более)

 

 

7 Определение диаметра всасывающего патрубка

 

Как правило, диаметр всасывающей трубы задается, исходя из геометрических характеристик выбранного компрессора. При отсутствии данных диаметр определяется по следующему уравнению

dВС=√4·GVКОПТ/π·VВС ,                  (30) 

где GVКОПТ – производительность компрессора;

      VВС – скорость воздуха во всасывающем патрубке.

Оптимальная скорость воздуха во всасывающем патрубке определяется по минимуму приведенных затрат, складывающихся из суммы эксплуатационных и капитальных затрат. Расчетами показано, что VВС  = 10-12м/с. Кроме того, определяющим условием является минимальное сопротивление всего участка всасывания. При этом сопротивление тракта должно быть не более ∆Р = 3,2-4,0 Па.

В технических характеристиках компрессоров расход на нагнетание дается при заданном давлении, в связи с чем возникает необходимость пересчета расхода воздуха на параметры всасывания.          

                ,               (31)

где R – универсальная газовая постоянная,

      ρ – плотность воздуха;

      н и вс – соответственно, параметры нагнетания и всасывания.  


 

Приложение А 

Т а б л и ц а А.1 - Технические характеристики установок комплексного разделения

воздуха низкого, среднего и высокого давления, себестоимость продуктов [3]

 

Тип установки

Потоки продуктов и перерабатываемого воздуха

Параметры потоков

Себестоимость продуктов,

тиын/нм3

(тиын/кг)

 

 

Р, МПа

 

Агрегатное состояние

 

Количество,

м3/ч (кг/ч)

 

К -1,4

Кислород технический

Воздух

0,105

0,54

г

г

1400

8900

2,23

 

АК -70

Азот

Кислород технический

Воздух

0,105

0,105

0,51

г

г

7000

2100

14400

0,25

1,7

 

А - 6

Азот

Кислород технический

Азот

Воздух

0,71

22

0,6

0,8

г

г

ж

г

5000

100

(116,5)

14400

0,9

4,5

(3,7)

 

КА - 5

Кислород технический

Азот

Азот

Воздух

0,105

0,105

0,4

0,515

г

г

ж

г

5300

1500

(25)

31500

1,6

0,2

(3,6)

 

АКАр -6

Кислород технический

Азот

Аргон

Воздух

0,105

0,105

22

0,51

г

г

г

г

5500

5300

85

32000

0,89

0,18

11,0

 

          Продолжение таблицы А.1

АКт – 30

Кислород технический

Азот

Воздух

0,105

0,105

0,5

г

г

г

17500

30000

85000

0,8

0,2

КА -32

Кислород технический

Азот

Воздух

0,105

0,105

0,56

г

г

г

30000

25000

180000

0,78

0,2

КТА - 35

Кислород технический

Азот

Воздух

0,105

0,105

0,52

г

г

г

35500

22000

180000

0,65

0,17

КАр – 30 

Кислород технический

Аргон

Смесь Ne+He 

Смесь K2 + Хe

Воздух

0,105

0,16

0,4

0,105

0,59

г

г

г

ж

г

31000

350

1,6

0,15

180000

1,4

14,8

4,0

1,68

Кт - 70

Кислород технический

Смесь Ne+He 

Смесь K2 + Хe

Азот сухой

Воздух

0,105

0,4

0,105

0,105

0,525

г

г

ж

г

г

66000

0,915

130

30000

350000

0,75

1,73

4,05

0,12

А – 0,6

Азот

Воздух

0,55

4,75

г

г

550

960

2,02

АК – 0,6

Азот

Кислород технический

Воздух

0,125

20

4,5

г

г

г

605

87

960

1,5

2,3

К – 0,15

Кислород технический.

Воздух

20

5,0

г

г

168

960

6,5

К -0,4

Кислород технический

Воздух

20

5,0

г

г

450

2600

5,25

 

 

 

 

          Окончание таблицы А.1

АК - 1,5

Азот

Кислород технический

Воздух

0,125

20

4,5

г

г

г

1625

230

2600

0,9

4,0

КжАжАрж- 6

Кислород технический.

Азот

Азот

Аргон

Воздух

0,15

0,11

0,53

0,15

3,1

ж

г

ж

ж

г

(6000)

13200

(1670)

(290)

22200

(2,7)

0,15

(4,0)

(17,0)

АжК– 0,02

Азот

Кислород технический

Воздух

0,1

20

8,8

ж

г

г

(20)

20

125

(34,4)

34,3

К – 0,04

Кислород технический

Воздух

19,6

10÷12

г

г

44

240

16,7

АжА– 0,04

Азот

Воздух

0,105

20

ж

г

(43)

240

(28,1)

КжКАж-0,25

Кислород технический

Воздух

0,14

20

ж

г

(265)

1140

(5,1)

КжКАжа-0,5

Кислород технический

Кислород технический

Азот

Воздух

0,14

0,15

0,4

20

ж

г

ж

г

(500)

85

(1100)

2300

(5,1)

1,4

(4,3)

АжАр-4

Азот

Азот

Кислород технический

Кислород

Воздух

0,5

0,105

22

0,105

20

ж

г

г

ж

г

(3500)

2100

85

(2200)

8400

(2,5)

0,1

5,2

(3,0)

П р и м е ч а н и е: г- газообразное; ж – жидкое состояние

Приложение Б 

Т а б л и ц а Б.1 - Центробежные и поршневые компрессоры [3,4]

Марка компрессора

Производи-

тельность,

нм3/мин

Давления всасывания, МПа

Давление нагнетания, МПа

Приводной двигатель

Масса установки, т

Цена

тыс.тг

Сжимаемая

среда

N, кВт

n, об/мин

 

 

 

Центробежные турбокомпрессорные установки

К-250-61-5

255

0,0981

0,882

1,6·103

3000

23,3

30,4

воздух

К-345-92-1

355

0,101

1,37

3,2·103

3000

48,8

17,2

воздух

К-350-62-1

370

0,097

0,736

2,5·103

300

23,4

 

воздух

К-500-61-2

510

0,097

0,736

3,5·103

3000

41,3

50,0

воздух

К-905-61-1

915

0,095

0,736

6,3·103

3000

76,8

96,0

воздух,

воздухо-

разделение

К-1500-62-2

1480

0,091

0,731

10·103

3000

82,1

111,0

воздух

К-3250-42-1

2370

0,0981

0,441

11,6·103

3400

150,4

113,0

воздух+О2 дутье

К-3250-41-2

3150

0,0981

0,441

12,3·103

3400

150,1

113,0

-//-

К-5500-61-1

4130

0,0981

0,51

19·103

3400

186,0

158,0

-//-

К-3000-61-1

3200

0,095

0,647

19,0

3400

202,0

189,0

-//-

Центробежные компрессоры

КТК-45/3,5М

41,6

0,095

0,35

315

2970

14,1

37,86

хлор

ЗЦК-160/6

160

0,102

0,6

1250

2970

23,11

73,7

азот

ЦК -135/8

135

0,1

0,78

2000

2970

15,04

33,54

азот, воздух

  

  Продолжение таблицы Б.1

КТК -7/14

117

0,1

1,4

1250

3000

17,91

49,2

кислород

43ЦКО -160/15

160

0,101

1,5

2000

3000

54,67

117,0

углеводороды

КТК–12,5/35

208

0,102

3,5

3150

3000

29,28

29,4

кислород

НЦ-230/3

233

0,294

0,343

400

3000

12,6

57,3

азот

54 ЦК -440/35

440

0,1

3,5

6300

3000

66,6

172,7

воздух

22 ЦКО -43/8

42

0,8

3,8

2000

3000

43,0

111,8

природный газ

Стационарные поршневые компрессоры

202ВП-20/2

20

0,1

0,3

75

750

2640

5,07

воздух

305ВП -60/2

60

0,1

0,3

200

500

6135

10,6

– ⁄⁄ –

4М10-200/2

200

0,1

0,32

630

500

14630

38,9

– ⁄⁄ –

ВУ-6/4

5,6

0,1

0,45

30

975

1460

1,3

– ⁄⁄ –

202ВП-12/3

12

0,1

0,45

75

750

2280

5,27

 

305ВП-40/3

40

0,1

0,45

200

500

5730

10,59

 

ВУ-0,6/8

0,6

0,1

0,9

5,5

970

405

1,7

– ⁄⁄ –

2ВУ1-2,5/13М8

2,5

0,1

0,9

18,5

1460

885

4,31

– ⁄⁄ –

4ВУ1-5/9М2

5

0,1

0,9

40

735

1420

2,42

 

КСЭ-5М

5

0,1

0,9

40

735

1393

1,38

 

ВП2-10/9

11

0,1

0,9

75

750

3240

6,17

 

2ВМУ-24/9

24

0,1

0,9

160

740

3750

15,86

 

305ВП-30/8

30

0,1

0,9

200

500

7480

14,19

 

ВП2-10/9

11

0,1

0,9

75

750

3240

6,17

 

ВП3-20/9

22

0,1

0,9

125

500

4800

8,35

 

2ВМ10-50/8

50

0,1

0,9

315

500

11450

16,7

– ⁄⁄ –

2ВМ10-63/9

62

0,1

0,9

400

600

9200

21,3

 

4ВМ10-100/8

100

0,1

0,9

630

500

19350

35,0

– ⁄⁄ –

  

   Окончание таблицы Б.1

4ВМ10-120/9

124

0,1

0,9

800

600

14500

35,7

воздух

4ВУ1-2,5/13М4

2,5

0,1

1,3

22

1460

690

3,99

– ⁄⁄ –

505ВП-20/18

20

0,1

1,9

200

500

6210

11,25

 

2ВТ-1,25/26М1

1,25

0,1

2,6

17

725

700

2,35

 

ЭКП-210/25М

3,5

0,1

2,6

55

980

1860

4,37

 

ЭКП-280/25М

4,66

0,1

2,6

65

975

1960

5,9

– ⁄⁄ –

302ВП-6/35

6

0,1

3,6

75

750

2550

6,4

 

302ВП-20-35

20

0,1

3,6

200

500

6690

14,2

 

22К-70-32

1,66

0,1

3,2

17

1450

680

13,0

 

3К-140/32

2,3

0,1

3,2

40

1450

1645

16,0

 

33К-420/32

7,2

0,1

3,2

90

1450

2620

24,0

 

ВШ-3/40М

3,0

0,1

4,1

40

975

1520

2,95

 

302ВП-5/70

5,0

0,1

7,1

75

750

2520

7,29

– ⁄⁄ –

305ВП-16/70

16,0

0,1

7,1

200

500

6860

13,52

 

4М10-4Р/70

43,3

0,1

7,1

630

500

32580

53,4

 

  


 

Приложение В

 

В.1 Интеллектуальные регуляторы давления

 

Рисунок В.1- Регулятор давления «Intelliflow»

Для предприятий, имеющих полностью или частично централизованную систему воздухоснабжения, как правило, необходимо решать задачу стабилизации давления, как на выходе компрессорной станции, так и по каждому потребителю сжатого воздуха. В особенности это касается цехов, наиболее удаленных от компрессорной станции, где имеются значительные потери давления из-за протяженной магистральной трассы. Если на выходе компрессорной станции задача стабилизации давления решается с помощью установки ресиверов, периодическим включением-выключением компрессоров или переводом их на холостой ход (винтовые компрессоры), установкой компрессоров с регулируемым электроприводом и т. д., то для распределенных на больших территориях цехов с разным потреблением воздуха, задача компенсации потери давления требует отдельного решения.

Устройство «Intelliflow» [12] представляет собой промежуточный регулятор, регулирующий давление воздуха в системе после себя. Регулятор «Intelliflow» оборудован местным ПИД-регулятором, который плавно управляет открытием клапана для поддержания постоянного давления, с точностью ± 0,05 бар, непосредственно после клапана.

Его назначение:

-       регулирование давления сжатого воздуха непосредственно перед потребителями (ПИД-закон);

-       стабилизация давления (расхода) сжатого воздуха;

-       минимизация потерь воздуха во время пересменок и обеденных перерывов;

-       увеличение срока службы пневмоприводов, пневмораспределителей и т.д. за счет перехода на номинальные значения рабочего давления;

-       увеличение магистрального давления воздуха за счет перераспределения давления по цехам (потребителям);

-       уменьшение утечек сжатого воздуха во время работы.

Технические характеристики регулятора:

- выпускается с типоразмерами от 50 мм до 150 мм;

- максимальное рабочее давление 10 бар;

- расчётный срок службы 10 лет;

- температура воздуха на входе не должна превышать 65°С;

-минимальное давление в системе управления (перед клапаном) равно 5,5 бар;

-перепад давления на всём узле не должен превышать 0,06 бар;

- в сборке установлен стандартный ПИД-регулятор;

- корпуса электрооборудования рассчитаны на соответствие требованиям категории IP66;

- температура окружающей среды от 2°С до 46°С;

- влажность воздуха от 0% до 95%, без концентрации влаги;

- электропитание 220 В, 50 Гц.

 

В.2 Воздушные фильтры

В каждую модель фильтров сжатого воздуха/газа включены уникальные элементы, позволяющие удалять инородные вещества (твердые, жидкие и газообразные) [12]. Включенные индикаторы давления определяют время, оставшееся до замены фильтра. Фильтры защищены от коррозии. Внешняя поверхность фильтров обработана электростатической порошковой краской для гарантирования максимальной защиты. Внутренняя поверхность окрашена специальной антикоррозийной эпоксидной краской. В фильтры могут быть встроены автоматически регулируемые конденсатоотводчики, установленные в них фильтрующие элементы - это высокотехнологические продукты, использующие боросиликоновое стеклянное микроволокно. Прочная и легкая структура этих фильтров и элементов  увеличивает эффективность фильтрации, продолжительность времени эксплуатации фильтра,  уменьшает сроки и средства, затраченные на обслуживание фильтров (рисунок В.2).

В.3 Фильтры очистки сжатого воздуха серии G и HG

 

Фильтры очистки сжатого воздуха серии G [12]  предназначены для установки в пневмосетях с расходом воздуха от 0,41 до 36,66 м3/мин, и с максимальным давлением 16 бар. Они могут быть снабжены различными по типу фильтрующими элементами, в зависимости от требуемого качества воздуха.

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок В.2- Фильтры для сжатого воздуха и газа

Рисунок В.3 - Фильтры очистки сжатого воздуха серии G

 

Фильтры очистки сжатого воздуха серии HG предназначены для установки в пневмосетях с расходом воздуха от 1,0 до 10,2 м3/мин, и с максимальным давлением 350 бар. Они могут быть снабжены различными по типу фильтрующими элементами, в зависимости от требуемого качества воздуха.

 

В.4 Осушители воздуха адсорбционного типа серии SDA

 

Осушители воздуха адсорбционного типа с холодной регенерацией серии SDA [12] предназначены для удаления влаги из сжатого воздуха. Осушитель сжатого воздуха адсорбционного типа позволяет получать воздух с точкой росы до - 70оС (содержание влаги 0,12 г на 1 м3). 

Характеристики осушителей представлены в таблицах В.1-В.3.

Производительность, приведённая в таблице, указана для следующих условий: давление осушаемого воздуха - 7 бар, атмосферное давление 1 бар, температура осушаемого воздуха - +35оС, температура окружающего воздуха - +20оС, 100% относительная влажность.

Потери на регенерацию 15%, падение давления менее 0,1 бар. В осушителях с точкой росы - 40оС используется активированный оксид алюминия, с точкой росы - 60оС - молекулярное сито.

Выбор необходимого оборудования производится по следующей формуле

Gvнеобх = Gvном х К1 х К2,

 

где Gvном - производительность, приведённая в таблице,

       К1 – коэффициент, зависящий от давления воздуха в пневмосети,

       К2 – коэффициент, зависящий от температуры сжатого воздуха на входе в осушитель.

     Т а б л и ц а В.1 - Осушители адсорбционного типа серии SDA

Модель

макс. давл.,

бар

- 40
производ,

м3/мин

- 60
производ,

м3/мин

Длина,

мм

Ширина,

мм

Высота,

мм

Масса,

кг

Диаметр подсоед. труб-да

SDA W04

16

0,45

0,31

820

270

790

28

1/2"

SDA W08

16

0,89

0,62

820

270

1125

38

1/2"

SDA W13

16

1,34

0,94

820

270

1470

70

1/2"

SDA 013

16

1,34

0,94

600

240

1845

96

1/2"

SDA 016

16

1,69

1,18

600

240

1845

96

1/2"

SDA 025

16

2,69

1,88

750

330

1780

156

1"

SDA 040

16

3,92

2,74

750

330

1780

156

1"

SDA 055

16

5,91

4,14

1000

380

2120

260

1 1/2"

SDA 070

16

7,15

5

1000

380

2120

260

1 1/2"

SDA 090

16

9,82

6,87

1200

560

2160

410

1 1/2"

SDA 110

16

12,15

8,5

1200

560

2160

410

1 1/2"

SDA 130

16

13,15

9,76

1200

560

2350

546

2"

SDA 170

16

17,89

12,52

1200

610

2350

650

2"

SDA 200

10

21,47

15,03

1520

700

2440

776

DN 65

SDA 250

10

26,83

18,78

1570

750

2467

912

DN 65

SDA 300

10

32,21

22,55

1620

800

2493

1210

DN 65

SDA 370

10

39,35

27,54

1730

850

2588

1042

DN 80

SDA 420

10

44,71

31,3

1780

900

2636

1414

DN 80

SDA 550

10

59,05

41,33

1880

1000

2688

1716

DN 80


                     Т а б л и ц а В.2 - Значения коэффициента К1

 Давление, бар

 4

10 

 Коэффициент

К1

 0,63

0,75 

0,87 

1,00 

1,13 

1,25 

1,38 


                     Т а б л и ц а В.3 - Значения коэффициента К2

 Температура, оС

 25

30 

35 

40

45 

50 

 Коэффициент

 К2

 1,10

1,06 

1,00 

0,86 

0,73 

0,59 

 

 

 

Рисунок В.4 - Фильтры очистки сжатого воздуха серии HG

Рисунок В.5 - Осушители воздуха адсорбционного типа

 

Пример: осушитель SDA 200 в заданных условиях (давление осушаемого воздуха - 7 бар, температура осушаемого воздуха - +35оС, температура окружающего воздуха - +20оС, точка росы осушенного воздуха - -60оС, 100% относительная влажность) может быть применён для оборудования с производительностью 15,03 м3/мин.

Если параметры сжатого воздуха в системе следующие (давление 10 бар, температура осушаемого воздуха - +25оС), то этот же осушитель можно будет использовать и на оборудовании производительностью 15,03х1,38х1,10 = 22,81 м3/мин.

 

В.5 Осушители сжатого воздуха высокого давления серии DE

 

Осушители сжатого воздуха холодильного типа серии DE и HPD предназначены для удаления влаги из сжатого воздуха. Осушитель сжатого воздуха холодильного типа позволяет получать воздух с точкой росы +3оС (содержание влаги 5,9 гр. на 1 м3).Осушители сжатого воздуха серии DE и HPD  предназначены для осушения воздуха высокого давления (до 40 бар). 

Характеристики осушителей представлены в таблице В.4.

Производительность, приведённая в таблице, указана для следующих условий: давление осушаемого воздуха  40 бар; атмосферное давление 1 бар; температура осушаемого воздуха +35 оС; температура окружающего воздуха +25 оС; точка росы осушенного воздуха +3 оС.

 

 

 

 

     Т а б л и ц а В.4 - Осушитель сжатого воздуха рефрижераторного типа с

    точкой росы + 3 С серий DE и HPD

Модель

Макс. давл.,

бар

Gv,

м3/мин

Хладон

U,.В

Длина,

мм

Ширина,

мм

Высота,

мм

Масса,

кг

d"  

DE 007 hp

40

0,69

R134a

 

 

 

 

 

 

DE 015 hp

40

1,46

R134a

 

 

 

 

 

 

DE 040 hp

40

3,95

R134a

 

 

 

 

 

 

DE 060 hp

40

5,91

R134a

 

 

 

 

 

 

DE 075 hp

40

7,77

R134a

 

 

 

 

 

 

DE 095 hp

40

9,97

R134a

 

 

 

 

 

 

DE 170 hp

40

16,78

R134a

 

 

 

 

 

 

DE 235 hp

40

23,71

R134a

 

 

 

 

 

 

HPD 260

40

25,4

R407c

400/3/50

740

1466

1650

520

1 1/2"

HPD 340

40

32,7

R407c

400/3/50

740

1466

1650

545

1 1/2"

HPD 640

40

61,9

R407c

400/3/50

740

2070

1760

740

2"

 

В.6 Воздушные ресиверы

 

Воздухораспределительные сети предприятий, как правило, снабжаются ресиверами (воздухосборниками). Функциями воздушных ресиверов являются; сглаживание пульсаций давления, накопление сжатого воздуха, сбор и удаление конденсата.

 

Т а б л и ц а В.5 - Характеристики ресиверов

Модель 

Объём, л 

Макс. давление, бар

d,

 "

Габариты

(ширина, высота, диаметр), мм 

Масса, кг

РВ 500.10

430

10

1 1/2

620х1900х610 

230

РВ 500.16

430 

16

1

620х1900х610

230

РВ 230.25

230 

25

1/2

560х1750х462

140

РВ 900.10 

900 

10

2

880х2200х812

300


 

 

Рисунок В.6 - Осушители воздуха высокого давления

 

Рисунок В.7 - Воздушный ресивер

 

В.7 Датчики измерения точки росы

 

 

 

 

 

 

Рисунок В.8 - Датчик точки росы для стационарного измерения FA 300

Рисунок В.9 - Портативный датчик точки росы DP 300

 

 

 

 

 

 

 Т а б л и ц а В.6 - Технические характеристики датчика точки росы FA 300

Диапазон измерений:

-10…+50…С (FA 300 - 1)

-80…+20…С (FA 300 - 2)

Рабочее давление:

-1…50 бар (стандартная версия)

Выходной сигнал:

4…20 мА (стандартная версия)

Степень защиты:

IP 65

Погрешность:

± 0,5…С при -10…+50…С

± 2…С при -20 …С

Питание:

24 VDC (10…30 М DC)

Рабочая температура:

-20…+70…С корпус

-40…+80…С датчик

Стандарт:

DIN EN 61326

Монтажная резьба:

½" (нержавеющая сталь)

Защита датчика:

металлокерамический фильтр

Корпус:

поликарбонат

 

 Т а б л и ц а В.7 - Технические характеристики датчика точки росы DP 300

Строка дисплея:

Точка росы (…С или …F)

Относительная влажность (% RH)

Функции дисплея:

min, max, состояние батареи

Диапазон измерений:

Точка росы (1) -80…+50…С

Точка росы (2) -20…+70…С

Относительная влажность 0…100 % RH

Рабочее давление:

-1…50 бар (стандартная версия)

-1…350 бар (версия для высокого давления)

Подключение к ПК:

SDI интерфейс

Погрешность:

± 0,5…С при -10…+50…С

± 2…С при -20 …С

Питание:

4х1,5 NiMh AAA аккумулятора для работы до 15 часов

Рабочая температура:

-20…+70…С

Стандарт:

DIN EN 61326

Монтажная резьба:

½" (нержавеющая сталь)

Корпус:

поликарбонат

Приложение Г

 

Справочные данные по сжатому воздуху

 

Г.1 Влажность воздуха

 

Одной из важнейших характеристик сжатого воздуха, используемого в промышленности, пищевой индустрии, медицине и других отраслях, является влажность. В  приложении  даётся определение понятия «влажность воздуха», приводятся  таблицы по определению точки росы в зависимости от температуры и относительной влажности, значений давления насыщенного пара над поверхностью воды и льда, значений абсолютной влажности, а также таблица поправочных коэффициентов пересчета относительной влажности воздуха, насыщенного относительно воды, в относительную влажность воздуха, насыщенного относительно льда.

Самое общее определение таково: влажность - это мера, характеризующая содержание водяных паров в воздухе (или другом газе).

Для количественной оценки "влажности" газов наиболее часто используют следующие характеристики:

-  парциальное давление водяного пара (р) - давление, которое имел бы водяной пар, входящий в состав атмосферного или сжатого воздуха, если бы он один занимал объём, равный объёму воздуха при той же температуре. Общее давление смеси газов равно сумме парциальных давлений отдельных составляющих этой смеси;

- относительная влажность - отношение действительной влажности воздуха к его максимально возможной влажности, т. е. относительная влажность показывает, сколько еще влаги не хватает, чтобы при данных условиях окружающей среды началась конденсация или отношение парциального давления водяного пара (р) к давлению насыщенного пара (рS)  при данной температуре, выраженное в процентах;

-   температура точки росы (инея), определяется как температура, при которой парциальное давление насыщенного относительно воды (льда) пара равно парциальному давлению водяного пара в характеризуемом газе, то есть это температура, при которой начинается процесс конденсации влаги. Практическое значение точки росы заключается в том, что оно показывает, какое максимальное количество влаги может содержаться в воздухе при указанной температуре. Действительно, фактическое количество воды, которое может удерживаться в постоянном объеме воздуха, зависит только от температуры. Понятие точки росы является наиболее удобным техническим параметром. Зная значение точки росы,  можно смело утверждать, что количество влаги в заданном объеме воздуха не превысит определенного значения;

-    абсолютная влажность, определяемая как массовое содержание воды в единице объема газа, величина, показывающая, какое количество паров воды содержится в заданном объеме воздуха в г/м3.

При очень низкой влажности газа используется такой параметр как влагосодержание, единица измерения которого ppm (parts per million - частей на миллион). Это абсолютная величина, которая характеризует число молекул воды на миллион молекул всей смеси. Она не зависит ни от температуры, ни от давления. Это и понятно, количество молекул воды не может увеличиваться или уменьшаться при изменениях давления и температуры.

Зависимости давления насыщенного пара над плоской поверхностью воды и льда от температуры, полученные теоретически на основании уравнения Клаузиуса - Клапейрона и сверенные с экспериментальными данными многих исследователей, рекомендованы для метеорологической практики Всемирной метеорологической организацией (ВМО):

 

ln psw = - 6094,4692·T-1 + 21,1249952 - 0,027245552·T + 0,000016853396T2+ +2,4575506 · lnT;

 

ln psi = -5504,4088·T-1 - 3,5704628 - 0,017337458·T + 0,0000065204209·T2 +

+ 6,1295027 ·lnT,

где psw - давление насыщенного пара над плоской поверхностью воды (Па);
                 psi - давление насыщенного пара над плоской поверхностью льда (Па);
                 Т - температура (К).

Приведенные формулы справедливы для температур от 0 до 100ºC (для psw) и от -0 до -100ºC (для psi). ВМО также рекомендует первую формулу и для отрицательных температур для переохлажденной воды (до -50ºC).

Очевидно, что эти формулы достаточно громоздки и неудобны для практической работы, поэтому в расчётах намного удобнее пользоваться готовыми данными, сведёнными в специальные таблицы. Ниже приведены некоторые из этих таблиц.

 

 

 

 

 


 

Т а б л и ц а Г.1 -  Значения точки росы в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха

Температура

воздуха  t, °C

Относительная влажность воздуха

30%

35%

40%

45%

50%

55%

60%&

65%

70%

75%

80%

85%

90%

95%

 -10

-23,2

-21,8

-20,4

-19,0

-17,8

-16,7

-15,8

-14,9

-14,1

-13,3

-12,6

-11,9

-10,6

-10,0

 -5

 -18,9

-17,2 

-15,8 

-14,5 

-13,3 

-11,9 

-10,9 

-10,2

-9,3

-8,8 

-8,1 

-7,7 

 -6,5

 -5,8

 0

 -14,5

 -12,8

 -11,3

 -9,9

-8,7

-7,5

-6,2

-5,3 

-4,4 

-3,5 

-2,8 

-2 

-1,3 

 -0,7

 +2

 -12,8

 -11,0

 -9,5

 -8,1

 -6,8

 -5,8

 -4,7

 -3,6

 -2,6

-1,7 

-1 

-0,2 

-0,6 

+1,3 

 +4

 -11,3

-9,5 

-7,9 

-6,5 

-4,9 

-4,0 

-3,0 

-1,9 

-1,0 

+0,0 

+0,8 

+1,6 

+2,4 

 +3,2

 +5

 -10,5

-8,7 

-7,3 

-5,7 

-4,3 

-3,3 

-2,2 

-1,1 

-0,1 

+0,7 

+1,6 

+2,5 

 +3,3

 +4,1

 +6

 -9,5

-7,7 

-6,0 

 -4,5

-3,3 

-2,3 

-1,1 

-0,1 

+0,8 

+1,8 

+2,7 

 +3,6

 +4,5

 +5,3

 +7

 -9,0

-7,2 

-5,5 

-4,0 

-2,8 

-1,5 

-0,5 

+0,7 

+1,6 

+2,5 

+3,4 

+4,3 

+5,2 

+6,1 

 +8

 -8,2

-6,3 

-4,7 

-3,3 

-2,1 

-0,9 

+0,3 

+1,3 

+2,3 

+3,4 

+4,5 

+5,4 

 +6,2

 +7,1

 +9

 -7,5

-5,5 

-3,9 

-2,5 

-1,2 

+0,0 

+1,2 

+2,4 

+3,4 

 +4,5

 +5,5

 +6,4

 +7,3

 +8,2

 +10

 -6,7

 -5,2

 -3,2

 -1,7

 -0,3

+0,8 

+2,2 

+3,2 

+4,4 

+5,5 

+6,4 

+7,3 

+8,2 

+9,1 

 +11

 -6,0

-4,0 

-2,4 

-0,9 

+0,5 

+1,8 

+3,0 

+4,2 

+5,3 

+6,3 

+7,4 

+8,3 

 +9,2

 +10,1

 +12

 -4,9

-3,3 

-1,6 

-0,1 

+1,6 

+2,8 

+4,1 

 +5,2

+6,3

+7,5 

+8,6 

+9,5 

+10,4 

+11,7 

 +13

 -4,3

-2,5 

-0,7 

+0,7 

+2,2 

+3,6 

+5,2 

+6,4 

+7,5 

+8,4 

+9,5 

+10,5 

+11,5 

+12,3 

 +14

 -3,7

-1,7 

-0,0 

+1,5 

+3,0 

+4,5 

+5,8 

+7,0 

+8,2 

+9,3 

+10,3 

+11,2 

+12,1 

+13,1 

 +15

 -2,9

-1,0 

+0,8 

+2,4 

+4,0 

+5,5 

+6,7 

+8,0 

+9,2 

 +10,2

+11,2 

+12,2 

+13,1 

+14,1 

 +16

 -2,1

-0,1 

+1,5 

+3,2 

+5,0 

+6,3 

+7,6 

+9,0 

+10,2 

 +11,3

+12,2 

+13,2 

+14,2 

+15,1 

 

 

Продолжение таблицы Г.1

Температура

воздуха  t, °C

Относительная влажность воздуха Ψ, %

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

 +17

-1,3

+0,6

+2,5

+4,3

+5,9

+7,2

+8,8

+10,0

+11,2

+12,2

+13,5

+14,3

+15,2

+16,6

 +18

-0,5

+1,5

+3,2

+5,3

+6,8

+8,2

+9,6

+11,0

+12,2

+13,2

+14,2

+15,3

+16,2

+17,1

 +19

+0,3

+2,2

+4,2

+6,0

+7,7

+9,2

+10,5

+11,7

+13,0

+14,2

+15,2

+16,3

+17,2

+18,1

 +20

+1,0

+3,1

+5,2

+7,0

+8,7

+10,2

+11,5

+12,8

+14,0

+15,2

+16,2

+17,2

+18,1

+19,1

 +21

+1,8

+4,0

+6,0

+7,9

+9,5

+11,1

+12,4

+13,5

+15,0

+16,2

+17,2

+18,1

+19,1

+20,0

 +22

+2,5

+5,0

+6,9

+8,8

+10,5

+11,9

+13,5

+14,8

+16,0

+17,0

+18,0

+19,0

+20,0

+21,0

 +23

+3,5

+5,7

+7,8

+9,8

+11,5

+12,9

+14,3

+15,7

+16,9

+18,1

+19,1

+20,0

+21,0

+22,0

 +24

+4,3

+6,7

+8,8

+10,8

+12,3

+13,8

+15,3

+16,5

+17,8

+19,0

+20,1

+21,1

+22,0

+23,0

 +25

+5,2

+7,5

+9,7

+11,5

+13,1

+14,7

+16,2

+17,5

+18,8

+20,0

+21,1

+22,1

+23,0

+24,0

 +26

+6,0

+8,5

+10,6

+12,4

+14,2

+15,8

+17,2

+18,5

+19,8

+21,0

+22,2

+23,1

+24,1

+25,1

 +27

+6,9

+9,5

+11,4

+13,3

+15,2

+16,5

+18,1

+19,5

+20,7

+21,9

+23,1

+24,1

+25,0

+26,1

 +28

+7,7

+10,2

+12,2

+14,2

+16,0

+17,5

+19,0

+20,5

+21,7

+22,8

+24,0

+25,1

+26,1

+27,0

 +29

+8,7

+11,1

+13,1

+15,1

+16,8

+18,5

+19,9

+21,3

+22,5

+24,1

+25,0

+26,0

+27,0

+28,0

 +30

+9,5

+11,8

+13,9

+16,0

+17,7

+19,7

+21,3

+22,5

+23,8

+25,0

+26,1

+27,1

+28,1

+29,0

 +32

+11,2

+13,8

+16,0

+17,9

+19,7

+21,4

+22,8

+24,3

+25,6

+26,7

+28,0

+29,2

+30,2

+31,1

 +34

+12,5

+15,2

+17,2

+19,2

+21,4

+22,8

+24,2

+25,7

+27,0

+28,3

+29,4

+31,1

+31,9

+33,0

 +36

+14,6

+17,1

+19,4

+21,5

+23,2

+25,0

+26,3

+28,0

+29,3

+30,7

+31,8

+32,8

+34,0

+35,1

 +38

+16,3

+18,8

+21,3

+23,4

+25,1

+26,7

+28,3

+29,9

+31,2

+32,3

+33,5

+34,6

+35,7

+36,9

 +40

+17,9

+20,6

+ 22,6

+25,0

+26,9

+28,7

+30,3

+31,7

+33,0

+34,3

+35,6

+36,8

+38,0

+39,0

 

Т а б л и ц а Г.2 - Значения давления насыщенного пара над плоской поверхностью воды (psw) и льда (psi)

t, °C

psw, Па

psi, Па

t, °C

psw, Па

psi, Па

t, °C

psw, Па

psi, Па

 -50

 6,453

3,924 

 -33

38,38 

 27,65

 -16

176,37 

 150,58

 -49

 7,225

 4,438

 -32

 42,26

 30,76

 -15

 191,59

 165,22

 -48

 8,082

 5,013

 -31

 46,50

 34,18

 -14

 207,98

 181,14

 -47

 9,030

 5,657

 -30

 51,11

 37,94

 -13

 225,61

 198,45

 -46

 10,08

 6,38

 -29

 56,13

 42,09

 -12

 244,56

 217,27

 -45

 11,24

 7,18

 -28

 61,59

 46,65

 -11

 264,93

 237,71

 -44

 12,52

 8,08

 -27

 67,53

 51,66

 -10

 286,79

 259,89

 -43

 13,93

 9,08

 -26

 73,97

 57,16

 -9

 310,25

 283,94

 -42

 15,48

 10,19

 -25

 80,97

 63,20

 -8

 335,41

 310,02

 -41

 17,19

 11,43

 -24

 88,56

 69,81

 -7

 362,37

 338,26

 -40

 19,07

 12,81

 -23

 96,78

 77,06

 -6

 391,25

 368,84

 -39

 21,13

 14,34

 -22

 105,69

 85,00

 -5

 422,15

 401,92

 -38

 23,40

 16,03

 -21

 115,32

 93,67

 -4

 455,21

 437,68

 -37

 25,88

 17,91

 -20

 125,74

 103,16

 -3

 490,55

 476,32

 -36

 28,60

 19,99

 -19

 136,99

 113,52

 -2

 528,31

 518,05

 -35

 31,57

 22,30

 -18

 149,14

 124,82

 -1

 568,62

 563,09

 -34

 34,83

 24,84

 -17

 162,24

 137,15

 0

 611,65

 611,66

 

 

 

 

Т а б л и ц а Г.3 - Значения давления насыщенного пара над плоской поверхностью воды (psw)

t, °C

psw, Па

t, °C

psw, Па

t, °C

psw, Па

t, °C

psw, Па

0

611,65

26

3364,5

52

13629,5

78

43684,4

 1

 657,5

 27

 3568,7

 53

 14310,3

 79

 45507,1

 2

 706,4

 28

 3783,7

 54

 15020,0

 80

 47393,4

 3

 758,5

 29

 4009,8

 55

 15759,6

 81

 49344,8

 4

 814,0

 30

 4247,6

 56

 16530,0

 82

 51363,3

 5

 873,1

 31

 4497,5

 57

 17332,4

 83

 53450,5

 6

 935,9

 32

 4760,1

 58

 18167,8

 84

 55608,3

 7

 1002,6

 33

 5036,0

 59

 19037,3

 85

 57838,6

 8

 1073,5

 34

 5325,6

 60

 19942,0

 86

 60143,3

 9

 1148,8

 35

 5629,5

 61

 20883,1

 87

 62524,2

 10

 1228,7

 36

 5948,3

 62

 21861,6

 88

64983,4

 11

 1313,5

 37

 6282,6

 63

 22878,9

 89

  67522,9

 12

 1403,4

 38

 6633,1

 64

 23936,1

 90

 70144,7

 13

 1498,7

 39

 7000,4

 65

 25034,6

 91

  72850,8

 14

 1599,6

 40

 7385,1

 66

 26175,4

 92

75643,4

 15

 1706,4

 41

 7787,9

 67

 27360,1

 93

  78524,6

 16

 1819,4

 42

 8209,5

 68

 28589,9

 94

81496,5

 17

 1939,0

 43

 8650,7

 69

 29866,2

 95

 84561,4

 

 

 

 

Окончание таблицы Г.3

 18

 2065,4

 44

 9112,1

 70

 31190,3

 96

 87721,5

 19

 2198,9

 45

 9594,6

 71

 32563,8

 97

 90979,0

 20

 2340,0

 46

10098,9 

 72

 33988,0

 98

 94336,4

 21

 2488,9

 47

 10625,8

 73

 35464,5

 99

 97795,8

 22

 2646,0

 48

 11176,2

 74

 36994,7

100 

101359,8

 23

 2811,7

 49

 11750,9

 75

 38580,2

 

 

 24

 2986,4

 50

 12350,7

 76

 40222,5

 

 

 25

 3170,6

 51

 12976,6

 77

 41923,4

 

 

 

            Т а б л и ц а Г.4 - Значения абсолютной влажности газа с относительной влажностью по воде 100% 

         при различных температурах.

t,°С

ρ, г/м3

t,°С

ρ, г/м3

t,°С

ρ, г/м3

t,°С

ρ, г/м3

-50 

 0,063

 -10

 2,361

30 

 30,36

 70

196,94 

 -49

 0,070

 -9

 2,545

 31

 32,04

 71

 205,02

 -48

 0,078

 -8

 2,741

 32

 33,80

 72

 213,37

 -47

 0,087

 -7

 2,950

 33

 35,64

 73

 221,99

 -46

 0,096

 -6

 3,173

 34

 37,57

 74

 230,90

 -45

 0,107

 -5

 3,411

 35

 39,58

 75

 240,11

 -44

 0,118

 -4

 3,665

 36

 41,69

 76

 249,61

 -43

 0,131

 -3

 3,934

 37

 43,89

 77

 259,42

 -42

 0,145

 -2

 4,222

 38

 46,19

 78

 269,55

   

 

       Продолжение таблицы Г.4

 -41

 0,160

 -1

 4,527

 39

 48,59

 79

 280,00

 -40

 0,177

 0

 4,852

 40

 51,10

 80

 290,78

 -39

 0,196

 1

 5,197

 41

 53,71

 81

 301,90

 -38

 0,216

 2

 5,563

 42

 56,44

 82

 313,36

 -37

 0,237

 3

 5,952

 43

 59,29

 83

 325,18

 -36

 0,261

 4

 6,364

 44

 62,25

 84

 337,36

 -35

 0,287

 5

 6,801

 45

 65,34

 85

 349,91

 -34

 0,316

 6

 7,264

 46

 68,56

 86

 362,84

 -33

 0,346

 7

 7,754

 47

 71,91

 87

 376,16

 -32

 0,380

 8

 8,273

 48

 75,40

 88

 389,87

 -31

 0,416

 9

 8,822

 49

 79,03

 89

 403,99

 -30

 0,455

 10

 9,403

 50

 82,81

 90

 418,52

 -29

 0,498

 11

 10,02

 51

 86,74

 91

 433,47

 -28

 0,544

 12

 10,66

 52

 90,82

 92

 448,86

 -27

 0,594

 13

 11,35

 53

 95,07

 93

 464,68

 -26

 0,649

 14

 12,07

 54

 99,48

 94

 480,95

 -25

 0,707

 15

 12,83

 55

 104,06

 95

 497,68

 -24

 0,770

 16

 13,63

 56

 108,81

 96

 514,88

 -23

 0,838

 17

 14,48

 57

 113,75

 97

 532,56

 -22

 0,912

 18

 15,37

 58

 118,87

 98

 550,73

 -21

 0,991

 19

 16,31

 59

 124,19

 99

 569,39

 -20

 1,076

 20

 17,30

 60

 129,70

 100

 588,56

        Окончание таблицы Г.4

 -19

 1,168

 21

 18,33

 61

 135,41

 

 

 -18

 1,266

 22

 19,42

 62

 141,33

 

 

 -17

 1,372

 23

 20,57

 63

 147,47

 

 

 -16

 1,486

 24

 21,78

64 

 153,83

 

 

 -15

 1,608

 25

 23,04

 65

 160,41

 

 

 -14

 1,739

 26

 24,37

 66

 167,23

 

 

 -13

 1,879

 27

 25,76

 67

 174,28

 

 

 -12

 2,029

 28

 27,22

 68

 181,58

 

 

 -11

 2,190

 29

 28,75

 69

 189,13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Приведём пример использования вышеприведённых таблиц в практических расчетах.

На предприятии установлен компрессор производительностью   10 м3/мин, параметры атмосферного воздуха в данный момент времени следующие; температура +25 °С, относительная влажность 85%,  избыточное давление на выходе из компрессора 6 бар (7 бар абсолютное). Сколько воды выделится в жидком виде из сжатого воздуха за час работы компрессора при таких условиях?

Производительность компрессора - это объём газа, нагнетаемого им в единицу времени, измеренный на выходе из компрессора, но пересчитанный на условия всасывания, т.е. на давление и температуру в в стандартной точке всасывания (на входе в компрессор). Другими словами, компрессор производительностью   10 м3/мин  "всасывает" в минуту  10 кубических метров атмосферного воздуха.

Найдём количество воды содержащееся в 10 кубических метрах атмосферного воздуха с параметрами температура +25 °С, относительная влажность 85%. Согласно таблице 4, в воздухе с температурой   +25 °С и стопроцентной влажности содержится 23,04 г/мводы. Значит, при 85%-ной влажности в одном кубическом метре  воздуха будет содержаться 0,85*23,04=19,584г  воды, а в десяти - 195,84 г.

В процессе сжатия воздуха объём, занимаемый им, будет уменьшаться. Уменьшенный объем сжатого воздуха при давлении 6 бар можно подсчитать, исходя из закона Бойля – Мариотта (температура воздуха существенно не изменяется)

P1 · V1 = P2 · V2,

V2 = (P1 · V1) / P2,

где Р1 - атмосферное давление равное 1,013 бар,

 

V2 = (1,013бар ·  10 м3 )/ (6+1,013)бар = 1,44 м3.

 

То есть, 10 кубических метров атмосферного воздуха, в процессе сжатия,  "превратились" в 1,44 м3 сжатого воздуха, с избыточным давлением 6 бар, на выходе из компрессора.

Количество воды, которое может содержаться в воздухе в газообразном состоянии, т.е. в виде водяного пара, зависит от температуры воздуха, и не зависит от его давления. Будем считать, что при сжатии воздух нагрелся на 15 °С, таким образом, для дальнейших расчётов, нам необходимо узнать какое максимальное количество воды может содержаться в воздухе при температуре +40 °С. Согласно таблице 4, в 1,44 м3 воздуха при температуре +40 °С, может максимально содержаться 1,44*39,58=56,9 г. несконденсированной (в газообразном виде) воды. Но, как было подсчитано ранее, в "сжатых" 10 кубических метрах атмосферного воздуха с указанными параметрами влажности и температуры содержится 195,84 г воды, таким образом, в жидком виде будет выделяться 195,84 – 56,9 = 138,4 г. воды в минуту, или 8,304 кг в час.

В расчётах абсолютная влажность воздуха ρ (г/м3), может быть определена по известной относительной влажности Ψ (%) по следующей формуле

 ρ = 6,2198 · Ψ · ps /(10000· (t+273,16)),

где ps - парциальное давление насыщенного водяного пара при температуре t , Па;

      t - температура газа, ºС.

В области отрицательных температур может возникать неоднозначность в определении давления насыщенного пара. Водяной пар может быть насыщенным как относительно "плоской поверхности льда", так и относительно "плоской поверхности воды" ( точка инея – точка росы). В последнем случае существует возможность  нахождения воды в жидкой фазе в переохлажденном состоянии при температуре вплоть до -50ºС. Единицы относительной влажности воздуха по воде при отрицательной температуре широко используются в метеорологами. Это объясняется тем, что в свободной атмосфере отсутствуют центры кристаллизации и процесс перехода "лишнего" водяного пара в твердую фазу затруднен. Другая ситуация наблюдается в замкнутых объемах, например, в холодильных камерах, ресиверах и т. д. Здесь на поверхностях, зачастую покрытых инеем, свободно конденсируется избыточный водяной пар в виде кристалликов льда.

На рисунке Г.1 приведена зависимость значения относительной влажности "по воде" при 100% относительной влажности "по льду" от температуры. Физический смысл графика состоит в том, что в области, лежащей на кривой и выше ее, происходит выпадение инея из воздуха.

Рисунок Г.1 - Зависимость значения относительной влажности воздуха

"по воде" при 100% относительной влажности "по льду" от температуры.

Следует отметить, что очень часто в нормативных документах, в технической документации не указывается, относительно чего измеряется влажность при отрицательной температуре.

При необходимости получения значения относительной влажности воздуха, насыщенного относительно льда по известной относительной влажности воздуха относительно воды, следует вводить коэффициент пересчёта, учитывающий разницу давлений насыщенного водяного пара относительно воды и льда.

Этот коэффициент рассчитывается следующим образом.

По определению

Ψw = 100 p / psw, Ψi =100 p / psi ,

 

где Ψw, Ψi - относительная влажность воздуха относительно воды и льда, соответственно;
                     p - парциальное давление водяного пара;

          psw и psi - парциальные давления водяного пара, насыщенного относительно поверхности воды и льда, соответственно.

Отсюда следует соотношение для пересчета относительной влажности воздуха, насыщенного относительно воды, в относительную влажность воздуха, насыщенного относительно льда

Ψiw (psw / psi)

В таблице Г.5 приведены значения поправочных коэффициентов (psw / psi) при различных температурах, на которые нужно умножать значение относительной влажности воздуха относительно воды, чтобы получить значение относительной влажности воздуха, насыщенного относительно льда.

Например: При температуре - 22ºС  относительная  влажность  относительно воды  - 76%.

Для перевода в значение относительной влажности воздуха, относительно льда, необходимо:

1)     определить из табл. Г5 значение поправочного коэффициента для температуры - 22ºС. Искомое значение коэффициента 1,243 находим на пересечении столбца -20ºС и -2ºС.

2)     Умножаем поправочный коэффициент на значение относительной влажности воздуха относительно воды

76 % x 1,243 = 94,5 %.

Относительная влажность воздуха, насыщенного относительно льда составляет 94,5 %.

В заключении можно добавить, что все выше приведённые параметры влажного воздуха, а также некоторые другие, можно получить с помощью I-d диаграммы влажного воздуха, или, как её ещё называют, диаграммы Рамзина.

 

 

   Т а б л и ц а Г.5 - Поправочные коэффициенты

Температура

-0

-10

-20

-30

-40

-0

1

1,104

1,219

1,347

1,489

-1

1,010

1,115

1,231

1,361

1,504

-2

1,020

1,126

1,243

1,374

1,519

-3

-1,030

1,137

1,256

1,388

1,534

-4

1,040

1,148

1,269

1,402

1,549

-5

1,050

1,160

1,281

1,416

1,565

-6

1,061

1,171

1,294

1,430

1,580

-7

1,071

1,183

1,307

1,445

1,596

-8

1,082

1,195

1,320

1,459

1,612

-9

1,093

1,207

1,334

1,474

1,628

 

Г.2 Единицы измерения давления

 

В технике применяется несколько различных единиц измерения давления и расхода сжатого воздуха.

Официально признанной системой единиц измерений является СИ (SI). Единицей измерения давления в ней является Паскаль, 1Па(Pa) = 1Н/м.2  Производные от этой единицы 1 кПа=1000 Па и 1 МПа=1000000 Па. В различных отраслях техники также используются  единицы измерения давления, не входящие в эту систему: миллиметр ртутного столба (мм. рт. ст. или тор), миллиметр водного столба, физическая атмосфера (атм.), техническая атмосфера (1 ат.= 1 кгс/см2), бар. В англоязычных странах популярностью пользуется фунт на квадратный дюйм (pounds per square inch или PSI).

Значение давления может отсчитываться от 0 (абсолютное давление) или от атмосферного (избыточное давление). Если давление измеряется в технических атмосферах, то абсолютное давление обозначается как ата, а избыточное - как ати, например, 9 ата, 8 ати.

 

Г.3 Единицы  производительности по  сжатому воздуху (газу)

 

Производительность компрессоров измеряется как объем сжимаемого газа за единицу времени. Основная применяемая единица - метр кубический в минуту (м3/мин).

Используются также единицы:  л/мин (1 л/мин=0,001 м3/мин), м3/ч (1 м3/ч=1/60 м3/мин), л/с (1 л/с = 60 л/мин. = 0,06 м3/мин.). Производительность приводят, как правило, либо для условий (давление и температура газа) всасывания, либо для нормальных условий (давление 1 атм., температура 20 С). В последнем случае перед единицей объема ставят букву "н" (например, 5 нм3/мин). В англоязычных странах в качестве единицы производительности используют кубический фут в минуту (cubic foot per minute или CFM). 1 CFM = 28,3168 л/мин = 0,02832 м3/мин,

1 м3/мин =35,314 CFM. 


Т а б л и ц а Г.6 -  Соотношения между  единицами  давления

Единицы

давления

МПа

бар

атм

кгс/см2

PSI

мм рт.ст.

мм вод.ст.

 1 МПа

 1

 10

 9,8692

 10,197

 145,04

 7500,7

 1,01972*105

 1 бар

 0,1

 1

 0,98692

 1,0197

 14,504

 750,07

 1,01972*104

 1 атм

 0,10133

 1,0133

 1

 1,0333

 14,896

 760

 1,0332*104

 1 кгс/см2

 0,098066

 0,98066

 0,96784

 1

 14,223

 735,6

 104

 1 PSI

 6,894 кПа

 0,068946

 0,068045

 0,070307

 1

 51,715

 703,0705

 1 мм рт. ст.

 133,32 Па

 1,333*10-3

 1,316*10-3

 1,359*10-3

 0,01934

 1

 13,5951

 1 мм вод. ст.

 9,8066 Па

 9,80665*10-5

 9,67841*10-5

 10-4

 0,001422

 7,3556*10-2

 1

 

 

 

 

 


Список литературы 

1. СНиП РК 2.04-01-2001* «Строительная климатология».- Астана.: МИиТ РК, 2004. -   с.

2. Практическое пособие по выбору и разработке энергосберегающих проектов/ Под общ. Редакцией О.Л.Данилова.-М.:2008.-668с.

3. Календарев Р.Н.Методические указания к курсовой работе по курсу «Системы производства и распределения энергоносителей промышленных предприятий.-Алма-Ата:АЭИ, 1990.-26с.

4. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник / Под обш. ред. В. А. Григорьева и  В.М. Зорина. – М.: Энергоатомиздат, 1983.- 552с.

5. Системы производства и распределения энергоносителей промышленных предприятий / Под общ. ред. А.П. Несенчука.-Минск: Вышейшая школа, 1989.-

6. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры: Учебник для теплоэнергетических специальностей вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1984.- 416с.

7. Карабин А.Н. Сжатый воздух. – М.: Машиностроение, 1964.-340с.

8. Блейхер И.Г., Лисеев В.П. Компрессорные станции, - М.: Машгаз, 1959. - 323с.

9. Борисова Н.Г. Системы производства и распределения энергоносителей промышленных предприятий. Конспект лекций. – Алматы: АИЭС, Ч1. – 2002.-79  с., Ч2. – 2003.- 56 с.

10. Борисова Н.Г. Системы производства и распределения энергоносителей. Методические указания к лабораторным работам.- Алматы: АИЭС, 2003.- 27 с.

11. Правила устройства и безопасной эксплуатации стационарных компрессорных установок. - Алматы.: НПА «Кранэнерго», 1996.- 84с.

12. http://www.tems.ru/contacts