Энергосбережение в промышленных системах воздухоснабжения
Энергосбережение в промышленных системах воздухоснабжения - раздел Энергетика, Энергосбережение В энергетике 9.3.1 Методика Нормирования Расхода Электроэнергии На Выработку Сжатого Возду...
9.3.1 Методика нормирования расхода электроэнергии на выработку сжатого воздуха
Норма удельного расхода электроэнергии на привод рассчитывается на теплый и холодный период года по каждому компрессору цеха
Здесь: α – поправочный коэффициент для перевода в нормальные кубические метры, - соответственно изотермический КПД компрессора, электропривода, передачи, механический КПД компрессоров, для поршневых компрессоров равный 0,8-0,95, для центробежных 0,96-,99.
Изотермическая мощность компрессора на сжатие 1 м3 воздуха:
, где: p1 и p2 , где соответственно давления нагнетания и всасывания, Па, V1=1 м3/с – объём сжимаемого воздуха.
,
где: tср -
9.3.2. Большой расход сжатого воздуха на промышленных предприятиях связан с его нерациональным использованием и различного рода утечками. Значительная часть утечек, связанных с продувкой трубопроводов и влагомаслоотделителей практически неизбежна, особенно в зимнее время [19]. За счет продувок из трубопроводов сжатого воздуха удаляют капельную влагу, которая неизбежно появляется в воздухопроводах, если воздух после сжатия не подвергать осушке. Влага в воздухопроводах создает и еще много проблем, в частности, трубы внутри всегда мокрые. Влага и кислород сжатого воздуха создают идеальные условия для коррозии. Мало того, она скапливается в нижних точках воздухопроводов и может либо замерзнуть, либо поступить к потребителю в виде пробки, проталкиваемой воздухом.
Для того чтобы не было обводнения и засорения, магистральные трубопроводы следует укладывать с уклоном 0,003—0,005 в направлении движения воздуха и отводы из магистрального трубопровода рекомендуется располагать сверху, что значительно уменьшает возможность попадания конденсата к потребителю. На практике прокладка воздухопровода с уклоном встречается редко, чаще всего воздухопровод прокладывают по существующим эстакадам (воды, пара, газа). При такой укладке трубопроводов возможно образование впадин, в которых происходит скопление воды, масла и грязи.
Рассчитаем потери сжатого воздуха из компрессорной сети.
Уравнение первого закона термодинамики для потока имеет вид
,
где h2 и h1 - энтальпии потока в начальном и конечном состоянии; lтехн – совершенная работа; С2 и С1 – скорости потока в начальном и конечном состоянии. В адиабатном процессе истечения lтехн=0, q=0, тогда уравнение преобразуется к виду [20]:
. (198)
Пусть истечение происходит из большого объема, тогда начальная скорость потока равна нулю (С1=0), а скорость истечения определится выражением
. (199)
Изменение энтальпии можно выразить через изменение внутренней энергии и произведения давления на удельный объем:
. (194)
Для адиабатного процесса истечения (q = 0) уравнение первого закона термодинамики можно записать в виде
. (200)
Работа адиабатного процесса:
. (201)
Подставляя значение теплоемкости при постоянном объеме в выражение для технической работы, получим
. (202)
Подставляя выражение для работы в выражение для изменения энтальпии, получим:
. В адиабатном процессе , отсюда , тогда комплекс в скобках в выражении для изменения энтальпии приобретет вид
, а выражение для изменения энтальпии в окончательном виде можно записать как
. (203)
Скорость истечения при этом определится выражением
. (204)
Массовый расход газа m через сопло , или
, (205)
выражая удельный объем из уравнения адиабаты как или и, подставляя в выражения для массового расхода, получим:
. (206)
Из выражения следует, что массовый расход идеального газа при истечении зависит от площади выходного сечения, свойств и начальных параметров газа и степени его расширения . При расход, естественно, равен нулю (). С уменьшением давления среды P2 расход газа увеличивается и достигает максимального значения при . При дальнейшем уменьшении отношения значение m, рассчитанное по выражению (206), убывает и при становится равным нулю. Эксперимент показывает, что на самом деле при достижении критического значения отношения давлений дальнейшее уменьшение не влияет на массовый расход, который в дальнейшем остается постоянным. Для отыскания максимума функции возьмем первую производную от выражения в квадратных скобках и приравняем ее нулю.
. Отсюда следует, что , или . Таким образом, отношение критического давления на выходе к давлению перед соплом имеет постоянное значение и зависит только от показателя адиабаты.
Атомность газа… .1 2 3
k………….……….1,66 1,4 1,3
………………..0,49 0,528 0,546
Критическая скорость истечения устанавливается в устье при истечении в среду с давлением, равным или ниже критического. Ее можно определить, подставив в уравнение для скорости вместо отношения давлений значение , тогда получим выражение для скорости истечения в виде
. (207)
Как следует из выражения (202), величина критической скорости газов определяется физическими свойствами и начальными параметрами газа. В выражение для массового расхода входит удельный объем при критическом давлении, который может быть выражен из уравнения состояния .
.
Тогда массовый расход воздуха составит:
. (208)
Даже при избыточном давлении воздуха в 1 атм достигается критическая скорость истечения (рис. 79), которая в дальнейшем при увеличении давления воздуха в воздуховоде не изменяется. Поскольку при увеличении давления в воздуховоде пропорционально возрастает плотность воздуха, то увеличение давления в воздуховоде приводит к непрерывному росту массового количества воздуха, истекающего через отверстие (рис. 80).
Рис. 79. Изменение скорости воздуха через отверстие диаметром 10 мм при изменении давления в воздухопроводе
Рис. 80. Изменение расхода воздуха через отверстие диаметром 10 мм при изменении давления в воздухопроводе
Мунц В.А.
М90 Энергосбережение в энергетике и теплотехнологиях : конспект лекций / В.А. Мунц. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2009. 136 с.
ISBN 5-321-00985-7
978-5-321-00985
Энергоаудит
Энергетический аудит - это техническо-экономическое инспектирование систем энергогенерирования и энергопотребления предприятия с целью определить возможности экономии затрат на потребляемые топливн
Газообразные горючие ВЭР
Рассмотрим основные принципы использования газообразных горючих отбросных газов на примере сажевого производства. Технологическая схема получения сажи, необходимой для производства резины, представ
Огневое обезвреживание шламов металлургических производств
С середины 70-х годов прошлого века в черной металлургии активно начали использоваться схемы оборотного водоснабжения. Техническая вода отстаивается в баках отстойника от масел и окалины и направля
Газотрубные котлы-утилизаторы
При использовании теплоты высокотемпературных отходящих газов (Тг > 300-600 °С) устанавливаемые для этого котлы-утилизаторы (КУ) содержат обычно экономайзерные и испарительные
Водотрубные котлы-утилизаторы
Наиболее распространенными водотрубными котлами являются котлы марки КУ, выпускаемые Белгородским заводом. Завод выпускает шесть типоразмеров: КУ-40, КУ-60, КУ-100, КУ-100Б1, КУ-125, КУ-150 [4]. Ци
Котлы-утилизаторы за обжиговыми печами серного колчедана
При обжиге колчеданов получают два продукта: металл и диоксид серы. При содержании SO2 в продуктах сгорания более 7% становится рентабельным получение из газов серной кислоты. Поэтому до
Тепловой баланс схемы обжига колчедана
Запишем тепловой баланс для случая, когда в кипящем слое размещены и испарительные и пароперегревательные поверхности.
Баланс обжиговой печи
Установки сухого тушения кокса (УСТК)
В тепловом балансе коксовой батареи количество теплоты, уносимой раскаленным коксом, достигает 45-50 % от количества теплоты, поступающей на обогрев печи. Для быстрого охлаждения кокса на пр
Установки сухого тушения кокса (УСТК)
Укрэнергочермета опытно-промышленная установка сухого тушения кокса бункерного типа.
Установка (рис. 2.16) состоит [6, 7] из тушильного бункера 1 вместимостью 270 м3, котла мног
Тепловой баланс
Тепловой баланс камеры тушения кокса имеет следующий вид:
(2.14)
Теплота, отданная охлаждаемым коксом:
Котлы-утилизаторы в установках сухого тушения кокса
Для первых УСТК был разработан башенный котел КСТ-80 (см. рис. 2.16). Впоследствии был разработан котел КСТК-25/39С-1 (рис. 2.17). Котел барабанный, с принудительной циркуляцией, выполнен по V-обра
Котлы-утилизаторы сталеплавильных конвертеров
При кислородно-конвертерном процессе продувка чугуна проводится через водоохлаждаемую фурму техническим кислородом (98-99,5 %). Конвертерные газы состоят в основном из оксида углерода (СО = 90-95 %
Энерготехнологическое комбинирование в прокатном производстве
В прокатном производстве энерготехнологическое комбинирование позволяет снизить удельные затраты топлива на нагрев единицы массы металла. Котел на отходящих продуктах сгорания (рис. 3.1) устанавлив
Энерготехнологическое комбинирование в доменном производстве
Схема комбинированной установки сжатия и нагрева доменного дутья [5], конвертирования природного газа и выработки пара электроэнергетических параметров представлена на рис. 3.4.
Из доменно
Расчет тепловой схемы
1. Расчет каупера
На сжигание поступает доменный газ с расходом В. При сжигании образуются продукты сгорания с температурой t1. Температура t1
Тепловой расчет схемы
Расход газа на конверсию В1, расход газа на сжигание В2, сжигание осуществляется с коэффициентом избытка воздуха a = 1,05-1,2. Расход воздуха на сжигание составл
Охлаждение конструктивных элементов высокотемпературных установок
В высокотемпературных установках многие конструктивные элементы находятся в зонах высоких температур, и надежная их работа обеспечивается системами принудительного охлаждения. Различают водяное и и
Испарительное охлаждение
Сущность испарительного охлаждения (рис. 3.12) заключается в охлаждении конструктивных элементов печей химически очищенной водой, причем отводимая от конструктивных элементов теплота затрачивается
Использование теплоты пароконденсатной смеси
Системы сбора конденсата являются функциональными элементами системы теплоснабжения предприятий. В связи с наличием в конденсате «пролётного» пара можно использовать энергетический потенциал пароко
Утилизация теплоты загрязненных стоков
Утилизацию теплоты загрязненных стоков осуществляют в аппаратах мгновенного вскипания. Горячая загрязненная жидкость поступает в камеру (испаритель), где поддерживается низкое давление (рис. 5.1).
Утилизация теплоты агрессивных жидкостей
В производстве серной кислоты большая часть ВЭР (95 %) заключается в физической теплоте кислоты, которая в процессе ее получения охлаждается от 80-140 °С до 40-60 °С. В среднем с 1 т выпускаемой се
Утилизация теплоты вентиляционных выбросов
Проблема утилизации теплоты вентиляционных выбросов - это во многом проблема трассировки воздуховодов, если иметь в виду существующие схемы приточной и вытяжной вентиляции. Основными типами вентиля
Влажный воздух, влажные продукты сгорания
Масса паров в 1 м3 влажного воздуха, численно равная плотности пара rп при парциальном давлении Pп , называется абсолютной влажностью. Отношение действительн
Утилизация теплоты низкотемпературных дымовых газов
Проблему эффективного использования теплоты отходящих газов энергетических котлов и промышленных печей можно решить путем установки за ними контактных теплообменников с активной насадкой – КТАНов [
Основные типы парогазовых установок
Парогазовые установки с котлами полного горения (ПГУПГ) создают, объединяя серийные газотурбинные агрегаты и паротурбинные установки [12]. Принципиальная тепловая схема конденсационной ПГУПГ
Соотношения между параметрами газового и парового циклов
Критерием, определяющим целесообразность утилизации теплоты отходящих газов, является термический КПД. Для определения термического КПД рассмотрим термодинамический цикл, состоящий из двух циклов –
Парогазовые установки с впрыском пара
В парогазовых установках с впрыском пара (ПГУ ВП) в воздушный или газовый тракт энергетической газотурбинной установки (ГТУ) подаются продукты сгорания топлива и водяной пар, которы
Модернизация котельных в ТЭЦ
При существующем соотношении цен на энергоносители и оборудовании стала чрезвычайно целесообразной выработка электроэнергии на тепловом потреблении. Наиболее простой путь - это реконструкция сущест
Газопаровая установка со сжиганием топлива в кислороде
В США идет разработка третьего поколения энергоустановок со сжиганием в среде кислорода газообразного топлива, полученного из угля. Коэффициент полезного действия 36-40%, с учетом потерь на газифик
Термодинамическая оценка
В общем случае энтропия определяется следующим образом: . Изменение энтропии в любо
Теплоснабжение от котельной
Тепловая нагрузка задана и составляет Q МВт.
Установленная мощность котельной должна быть выше с учетом резервирования, тогда капитальные затраты на котельную составят
Утилизационная установка компрессорной станции
Капиталовложение включают в себя две составляющие: капитальные затраты на установку теплообменника и на сооружение магистрального трубопровода теплоснабжения.
1. Затраты на установку тепло
Снижение потерь теплоты с уходящими газами
Основными потерями в котельных установках являются потери с теплотой отходящих газов [17]. Потери теплоты с уходящими газами (q2) в котлах без хвостовых поверхностей, работающих с
Потери теплоты с химической неполнотой сгорания
Они должны быть сведены к нулю за счет правильного выбора горелок, качества изготовления и монтажа, проведения наладки работы горелок и топочных туннелей.
3. Потери теплоты в ок
Возврат конденсата в котельную
В практике эксплуатации паровых систем теплоснабжения недостаточное внимание уделяется сбору и возврату конденсата в котельную, а это приводит к значительному перерасходу топлива. Перерасход газа (
Режимы работы котельного оборудования
Большие, легкодоступные, практически не требующие затрат резервы экономии газа и электроэнергии заключены в оптимальном распределении нагрузок между котлами, работающими на общего потребителя.
Оптимизация работы насосного и тягодутьевого оборудования
В целях обеспечения надежности, как правило, тягодутьевое оборудование устанавливается с большим запасом мощности. Это приводит к тому, что дымососы и вентиляторы работают далеко от области максима
РАСХОД ТЕПЛА НА СОБСТВЕННЫЕ НУЖДЫ В КОТЕЛЬНЫХ
Общий расход теплоты на собственные нужды котельной определяется расчетным или опытным путем исходя из потребностей конкретного теплоисточника, как сумма расходов теплоты (пара) на отдельные элемен
Тепловые потери трубопроводов
Качество изоляции трубопроводов особенно в небольших населенных пунктах не соответствует нормам. Достаточно часто встречаются протяженные участки плохо изолированных либо совсем неизолированных тру
Система инфракрасного обогрева производственных помещений
Инфракрасные системы обогрева (ИКО) имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными системами [21]:
· высокая надежность теплоснабжения: отсутствие водяного цикла исключает размораживан
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
- соответственно изотермический КПД компрессора, электропривода, передачи, механический КПД компрессоров, для поршневых компрессоров равный 0,8-0,95, для центробежных 0,96-,99.
, где: p1 и p2 , где соответственно давления нагнетания и всасывания, Па, V1=1 м3/с – объём сжимаемого воздуха.
,
,
. (198)
. (199)
. (194)
. (200)
. (201)
в выражение для технической работы, получим
. (202)
. В адиабатном процессе 
, отсюда 
, тогда комплекс в скобках в выражении для изменения энтальпии приобретет вид
, а выражение для изменения энтальпии в окончательном виде можно записать как
. (203)
. (204)
, или
, (205)
или 
и, подставляя в выражения для массового расхода, получим:
. (206)
. При 
расход, естественно, равен нулю (
). С уменьшением давления среды P2 расход газа увеличивается и достигает максимального значения при 
. При дальнейшем уменьшении отношения 
значение m, рассчитанное по выражению (206), убывает и при 
становится равным нулю. Эксперимент показывает, что на самом деле при достижении критического значения отношения давлений дальнейшее уменьшение 
. Отсюда следует, что 
, или 
. Таким образом, отношение критического давления на выходе к давлению перед соплом имеет постоянное значение и зависит только от показателя адиабаты.
………………..0,49 0,528 0,546
вместо отношения давлений значение 
, тогда получим выражение для скорости истечения в виде
. (207)
входит удельный объем при критическом давлении, который может быть выражен из уравнения состояния 
.
.
. (208)
Новости и инфо для студентов