Аэродинамический расчёт всасывающего воздуховода компрессорной установки.

Предварительно выбираем три компрессора типа 2ВМ-10-50/8. Исходные данные:

P_о = 101325 Па (для г.Иваново),

Т_о = 293 К,

l = 10 м,

DP_{фильтра} = 800 Па,

Q_к = 50 нм³/мин.

Задаёмся оптимальной скоростью движения воздуха v_опт = 12 м/с.

 

Внутренний диаметр всасывающего воздухопровода

(1.17)

м.

 

Ближайший стандартный диаметр:

d_г = 0,313 м – внутренний диаметр,

D_г = 0,325 м – наружный диаметр,

d_ст = 6 мм – толщина стенки.

2.3.4. Уточняем фактическую скорость

(1.18)

, м/с

Критерий Рейнольдса

(1.19)

где n - коэффициент кинематической вязкости при 20 ^оС;

(n = 15,06 × 10^-6, м²/с [6]).

,

Re_пр^I = 10 ×d / Δ = 10 × 0,313/0,6× 10^-3 = 5217;

Re_пр^II = 500 ×d / Δ = 500 × 0,313/0,6× 10^-3 =260833;

Re_пр^I<Re<Re_пр^II – переходный режим течения.

 

Коэффициент аэродинамического сопротивления

, (1.20)

.

 

Потери давления всасывающего воздухопровода

(1.21)

где l_пр – приведённая длина участка, м;

l_пр= l_г + x×d_г /l, (1.22)

l_пр= 10 + 0,5×0,313/0,024 = 16,52 м;

Па.

Давление воздуха во всасывающем патрубке компрессора

P_вс = P_о - DP_вс - DP_ср, (1.23)

где P_о – атмосферное давление, Па (для г.ИвановоP_о = 101,325 кПа),

P_вс = 101325 – 89,68 – 800 = 100,42 ×10³ Па.

Потеря давления по всей главной магистрали

, (1.24)

DP_гл.маг.=3650+1540+760+3700+790+850=11300 МПа.

 

Давление на коллекторе компрессорной станции

P_кс = P_п(i) + DP_гл.маг. + P_рез, (1.25)

где P_рез = 1 кПа,

P_кс = 0,73× 10⁶ + 11300 + 100 = 741220 Па.

 

Давление в нагнетательном патрубке компрессора

P_н = P_кс + DP_{кх, в}+DP_тр, (1.26)

где DP_{кх, в} – потери давления в концевом охладителе и воздухосборнике,

(DP_кх,в = 1000 Па);

DP_тр –потери давления во внутристанционных трубопроводах (DP_тр=500 Па);

P_н = 741220+ 1000 +500 = 742720 Па.

 

Степень сжатия компрессорной установки

e = P_н/P_вс, (1.27)

e = (742720+101325)/100420 =8,4.

 

Расчёт простых ответвлений от главной магистрали

В результате расчета определяем диаметр трубопроводов на ответвлении и при необходимости рассчитываем дросселирующие устройства.

 

Простое ответвление с –3.

Потери давления на участке

DP_yч = P_С – P₃, (1.28)

DP_yч = 731375– 0,73× 10⁶ = 1375 Па.

 

Среднее давление сжатого воздуха

P_ср = (P_С+P₃)/2, (1.29)

P_ср = (731375+730000)/2 = 730687,5 Па.

 

Средняя температура сжатого воздуха

Т_ср = (Т_С+Т₃)/2, (1.30)

Так как потребители не требуют строгого соблюдения температурного режима, то температуру воздуха на всех участках сети принимаем постоянной

Т_ср = 35 ^оС = 308 К.

 

Средняя плотность сжатого воздуха

r_ср =P_ср/R×Т_ср, (1.31)

где R – универсальная газовая постоянная, R = 287,14 Дж/кг×К;

r_ср=730690 /287,14×308 = 8,26 кг/м³.

 

Приведённая длина участка, м.

l_пр= 1,25×l_г, (1.32)

где l_г - геометрическая длина участка, м l_г = 25м [по заданию],

l_пр= 1,25 ×41 = 51,25м.

 

Задаёмся ориентировочным значением коэффициента аэродинамического сопротивления

l^ор = 0,03.

 

Диаметр трубопровода

, (1.33)

 

Массовый расход

М_СЖ = Q_сж×r_сж, (1.34)

 

Q_сж = Q_н×r_н /r_ср, (1.35)

Q_сж = 0,423×1,205 / 8,26 =0,0392 м³/с;

М_СЖ = 0,0392×8,26 = 0,310 кг/с;

м.

 

Принимаем ближайшее значение диаметра по ГОСТ:

d_г = 100 мм – внутренний диаметр.

 

Действительная скорость движения на участке

(1.36)

м/с.

 

Критерий Рейнольдса

, (1.37)

n = 16,5 × 10^-6, м²/с [6];

Re = 4,994 × 0,1/16,5 × 10^-6 = 30264,43.

 

Действительное аэродинамическое сопротивление

, (1.38)

.

 

Погрешность

%, (1.39)

%.

 

Приведённая длина участка

l_пр= l_г + l_экв, (1.40)

где l_экв–эквивалентная длина местных сопротивлений, м;

l_экв = x×d_г/l, (1.41)

где x - суммарный коэффициент местных сопротивлений;

x = 1,2 [по заданию];

l_экв = 1,2×0,1/0,0305 = 4,262 м;

l_пр = 41 +4,262 = 45,262 м.

 

Потери давления на участке

, (1.42)

Па.

 

Избыточное давление

DP_изб = DP - DP_уч, (1.43)

DP_изб = 1375 – 881,79 = 493,2, Па.