Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Влияние тепловых и аэродинамических характеристик промежуточных охладителей на энергопотребление центробежных компрессоров

Диссертация: Влияние тепловых и аэродинамических характеристик промежуточных охладителей на энергопотребление центробежных компрессоров
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Под энергопотреблением понимается мощность на муфте привода, потребляемая компрессором при заданных параметрах назначения (производительности и конечном давлении). От потребляемой компрессором мощности зависит расход пара в случае паротурбинного привода, либо затраты электроэнергии при использовании в качестве привода электродвигателя. Ухудшение характеристик промежуточных охладителей в процессе… Читать ещё >

Содержание

  • Глава 1. Состояние парка центробежных компрессоров и задачи по сбережению энергоресурсов при их эксплуатации
    • 1. 1. Характеристика отечественного парка центробежного компрессорного оборудования
    • 1. 2. Системы и способы охлаждения ЦКМ
    • 1. 3. Характеристики промежуточных охладителей. Задачи и способы их улучшения
    • 1. 4. Влияние различных факторов на энергопотребление ЦКМ
    • 1. 5. Состояние ЦКМ после длительной эксплуатации
    • 1. 6. Постановка задач дальнейших исследований
  • Глава 2. Методика и результаты расчетных исследований
    • 2. 1. Исследуемые параметры и критерии оценки работы ЦКМ
    • 2. 2. Влияние параметров 5р/рн, т и 7tk на оптимальное число охлаждений Z
    • 2. 3. Влияние показателя адиабаты к и политропного КПД т]1ЮЛ на т]из и Э
    • 2. 4. Влияние относительных потерь давления 5р/рн и фактора недоохлаждения т на т]из и Э
    • 2. 5. Результаты расчетных исследований
  • Глава 3. Результаты экспериментальных исследований влияния характеристик промежуточных воздухоохладителей на энергопотребление центробежных компрессоров
    • 3. 1. Методика и объекты экспериментальных исследований
    • 3. 2. Компрессор для блоков разделения воздуха К
    • 3. 3. Компрессоры для блоков разделения воздуха К250−61−2(5)
    • 3. 4. Компрессор технологического воздуха типа 2MCL 1006+2MCL 456 для установки крупнотоннажного производства аммиака ТЕС

Влияние тепловых и аэродинамических характеристик промежуточных охладителей на энергопотребление центробежных компрессоров (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Центробежные компрессорные машины (ЦКМ) нашли широкое применение практически во всех ведущих отраслях промышленности, в том числе в криогенной технике для подачи воздуха в воздухоразделительные установки (ВРУ). На долю центробежных компрессоров (ЦКМ с промежуточным охлаждением газа в процессе сжатия) приходится более 90% энергии, потребляемой всем парком ЦКМ.

При проектировании центробежных компрессоров расчетный режим выбирается вблизи максимальных значений политропного КПД неохлаждаемых секций. Вместе с тем, тепловые и аэродинамические характеристики промежуточных охладителей определяют режимы работы последующей секции. Следовательно, суммарная характеристика компрессора, оптимальный рабочий режим и энергопотребление зависят от сочетания газодинамических характеристик секций компрессора и характеристик теплообменных аппаратов промежуточного охлаждения. Это важно учитывать при новом проектировании, модернизации и эксплуатации компрессоров.

Под энергопотреблением понимается мощность на муфте привода, потребляемая компрессором при заданных параметрах назначения (производительности и конечном давлении). От потребляемой компрессором мощности зависит расход пара в случае паротурбинного привода, либо затраты электроэнергии при использовании в качестве привода электродвигателя. Ухудшение характеристик промежуточных охладителей в процессе эксплуатации приводит к повышению удельных энергозатрат. Например, обследование ряда компрессоров общего назначения с водяными промежуточными воздухоохладителями показало, что в течение 2^-5 лет эксплуатации снижение производительности достигает 25-К30%, а удельное энергопотребление при этом возрастает на 1СН-15% по сравнению с проектными величинами.

Освоение промышленностью новых технологических процессов требует от ЦКМ все более высоких значений конечных давлений и, следовательно, эффективного охлаждения газа в процессе сжатия. Однако, многообразие существующих схем ЦКМ, предназначенных для обеспечения близких параметров назначения, свидетельствует об отсутствии единого направления проектирования. В свете изложенного, задачи изучения влияния тепловых и аэродинамических характеристик промежуточных охладителей на энергопотребление центробежных компрессоров являются актуальными.

Целью настоящей работы является оценка влияния тепловых и аэродинамических характеристик промежуточных охладителей на энергопотребление ЦКМ.

В соответствии с этим было предусмотрено решение следующих основных задач:

— расчетно-теоретическое исследование влияния тепловых и аэродинамических характеристик промежуточных охладителей на энергопотребление ЦКМ для различных сжимаемых сред в широкой области отношения давлений 7Гк=9-К36;

— построение основных обобщенных графических зависимостей, позволяющих выбрать оптимальные значения числа охлаждений, потерь давления и коэффициента недоохлаждения при новом проектировании центробежных компрессоров;

— выбор критериев, позволяющих корректно оценить работу охлаждаемых ЦКМ как при новом проектировании, так и находящихся в эксплуатации машин;

— сопоставление всех расчетно-теоретических исследований с экспериментальными данными и обоснование их возможного расхождения;

— разработка рекомендаций по выбору характеристик промежуточных охладителей с целью снижения энергопотребления.

Научная новизна работы обосновывается следующими положениями: — получен ряд обобщенных графических зависимостей для газообразных сред с различными термодинамическими свойствами, позволяющих выбрать оптимальные значения числа охлаждений, относительных потерь давления и фактора недоохлаждения при проектировании и модернизации центробежных компрессоров;

— усовершенствована методика теоретической оценки эффективности работы компрессоров;

— определены границы параметров, при которых решающую роль играет с одной стороны аэродинамическая, с другой — тепловая характеристика охладителей в широком диапазоне отношения давлений 7гк=9-К36 для многоатомных и одноатомных газов;

— расчетным и экспериментальным путем определена доля, вносимая характеристиками промежуточных охладителей в энергопотребление центробежных компрессоров, позволяющая обоснованно внедрять мероприятия по их усовершенствованию;

— с помощью коэффициента эффективности Кэф выполнен экспрессанализ энергетической эффективности работы ЦКМ.

Рекомендации настоящей работы по изменению тепловых и аэродинамических характеристик промежуточных охладителей внедрены на предприятиях ЗАО «Еврохим» при модернизации турбокомпрессорных агрегатов производства аммиака: в ОАО «Невинномысский Азот» и ОАО HAK «Азот».

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на XIII и XIV Международных симпозиумах «Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования», Санкт-Петербург, 2007, 2008 г. гна научно-технических конференциях СПбГУНиПТ, 2006, 2007, 2008 г. г.

Основной материал диссертации опубликован в четырех печатных работах.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 91 странице машинописного текста, содержит 79 иллюстраций и 29 таблиц.

Список литературы

включает 61 наименование. В приложении представлена справка о внедрении результатов диссертационной работы.

Заключение

.

По результатам настоящей работы можно сделать следующие выводы:

1. Получен ряд обобщенных графических зависимостей, позволяющих выбрать оптимальные значения числа охлаждений Z, относительных потерь давления 5р/р" и недоохлаждения т в охладителе при проектировании ЦКМ в широком диапазоне начальных условий.

2. Теоретические исследования по влиянию параметров 5р/р" и т на энергопотребление ЦКМ позволили получить кривую, разделяющую исследуемую область параметров на две зоны, в одной из которых решающее значение играет параметр 6р/рн, а в другой — параметр тполученная кривая удобна для использования не только при новом проектировании, но и при выполнении работ по модернизации существующего компрессорного оборудования.

3. Расчетные исследования выполнены для трех сред с различными значениями к и R, что позволило существенно расширить область применения полученных зависимостей.

4. Отличие значений изотермных КПД, вычисленных по расчетным зависимостям и по экспериментальным данным, во всех случаях не превышало 2%- это дает основание использовать все полученные расчетные графики при проектировании центробежных компрессоров.

5. Для достижения значительного эффекта энергосбережения при улучшении промежуточных охладителей необходимо обеспечить их согласование с газодинамическими характеристиками секций компрессора.

6. Опыт совместного изменения тепловых и аэродинамических характеристик промежуточных охладителей и ГДХ неохлаждаемых секций компрессора показал, что доля, вносимая характеристиками промежуточных охладителей в снижение энергопотребления центробежного компрессора, может достигать 1/3 от общей экономии энергии при модернизации.

7. Разработана методика экспресс — анализа энергетической эффективности работы ЦКМ, позволяющая оценить энергопотребление компрессоров, не прибегая к многоитерационным пересчетам посекционных ГДХ с последующим построением суммарных ГДХ компрессора.

Показать весь текст

Список литературы

  1. A.M. с соавторами. Криогенные системы. Том 2. Основы проектирования аппаратов, установок и систем. М.: Машиностроение, 1999. -С.13−119.
  2. A.JI. Опыт применения впрыска воды в тракт компрессоров для улучшения показателей их работы // Труды 2-го междунар. симпозиума «Потребители производители компрессоров и компрессорного оборудования».-СПб.:СП6ГПУ, 1996. -С. 171−174.
  3. Я.А., Маньковский О. Н., Рафалович А. П. Об оптимальном значении коэффициента оребрения пластинчато-ребристой теплопередающей поверхности. Теплоэнергетика. — 1982. № 3. -С.38.
  4. Я.А., Марр Ю. Н., Рафалович А. П. К расчету теплообменника с минимальной площадью теплопередающей поверхности // Теплоэнергетика. -1982. № 10. -С.62−63.
  5. Я.А., Марр Ю. Н., Рябов В. А. О связи работы сжатия центробежной компрессорной секции с режимом работы и конфигурацией газоохладителя // Химическое и нефтяное машиностроение. 1974. № 3. -С. 7−8.
  6. В.Г. Испарительное охлаждение в центробежных компрессорных установках. Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. Каунас, ИФТПЭ, 1982.-23с.
  7. Ю.Б. Состояние и перспективы развития компрессорной техники в России // Компрессорная техника и пневматика. 2006. № 6. — С. 2−16.
  8. Д.Л. Получение кислорода. М.: ГОСХИМИЗДАТ, 1962.
  9. Д. М. Ремонт охладителей компрессоров// Компрессорная техника и пневматика. 2008. № 1.-С.34−35.
  10. ГОСТ 23 467–79. Компрессоры воздушные для доменных печей и воздухоразделительных установок. Общие технические требования. М., «Стандарты», 1979. -С. 7.
  11. В.И., Евдокимов В. Е., Парийский В. А., Иоффе О. Б. О промежуточных воздухоохладителях стационарных центробежных компрессоров // Турбины и компрессоры. -2004. № 3,4. С. 8−15.
  12. В. И., Евдокимов В. Е., Парийский В. А., Степанов В. М. Предложения по улучшению эксплуатационных характеристик установленного оборудования// Турбины и компрессоры. Специальный выпуск. 2000. № 12.
  13. В.И., Орбис-Дияс B.C. О диагностике газоохладителей центробежных компрессоров // Турбины и компрессоры. 2001. № 3,4.- С.54−57.
  14. Ден Г. Н. Введение в термогазодинамику реальных газов. Курс лекций. СПб: СПбГПУ, 1998. 139с.
  15. Ден Г. Н. Влияние числа промежуточных охлаждений на мощность, потребляемую компрессором с высоким отношением давлений. — Машины и аппараты холодильной, криогенной техники и кондиционирования воздуха. Межвуз. сб. научн. тр. Л., 1978. -С.34−40.
  16. Ден Г. Н., Малышев A.A., Одегов A.C. К получению газодинамических характеристик компрессора с промежуточными воздухоохладителями приконденсации влаги перед секциями // Турбины и компрессоры. 2005. № 1,2. -С.27−30.
  17. Ден Г. Н. Проектирование проточной части центробежных компрессоров: термогазодинамические расчеты. JL: Машиностроение, 1980. 232 с.
  18. Ден Г. Н., Тилевич И. А. Регламент «Газодинамические испытания центробежных компрессорных машин на предприятии изготовителе» ТМ 84−001−97, СПб, 1997, 210 с.
  19. В.Е. Банк экспериментальных данных по модельным ступеням и их элементам для проектирования ЦКМ // Турбины и компрессоры. 1997. № 3,4. — С.12−20.
  20. В.Е., Попов A.A., Холодковский C.B. Центробежные компрессоры для воздух оразделительных установок большой производительности // Турбины и компрессоры. 2003. № 3,4. — С. 14−22.
  21. В.Е. Современные радиальные компрессоры общего назначения. М.: НИИЭинформэнергомаш, 1980. 41с.
  22. В.А., Коротков В. А. Влияние ширины безлопаточного диффузора на характеристики концевой ступени фреонового турбокомпрессора. Повышение эффективности холодильных машин. Межвуз. сб. науч. тр. Д.: ЛТИ им. Ленсовета, 1980. -С.107−111.
  23. С.Г., Вахабов A.A., Ризаев Т. Экспериментальное исследование солеотложения на высокоэффективных поверхностях теплообмена. — В кн.: Теплопроводность и конвективный теплообмен. Киев: Наукова думка, 1980. -С.531−539.
  24. Н. Аэродинамика компрессоров: Пер. с англ.-М.: Мир, 2000. -688с., ил.
  25. Конструктивные особенности изотермических компрессоров MAN // Труды 8-го междунар. симпозиума «Потребители — производители компрессоров и компрессорного оборудования». СПб.:СПбГПУ, 2002. — С. 36−39.
  26. Криогенное оборудование: Каталог. Издание четвертое, исправленное и дополненное. ЦШТИХИМНЕФТЕМАШ, Москва, 1966. № 1. -С35−42.
  27. JI.B. О работе воздухоохладителей центробежных компрессоров // Энергомашиностроение. 1985. № 8 -С. 11−12.
  28. О.Н., Толчинский А. Р., Александров М. В. Теплообменная аппаратура химических производств. Л.: Химия, 1976.-367с.
  29. A.C., Зельдес Н. Л. Результаты экспериментального исследования влияния воды, подаваемой на входе в центробежный компрессор, на параметры компрессора. В кн.: Самолетостроение. Техника воздушного флота. Харьков: ХГУ. — 1970. вып.22. -С.39−46.
  30. Основы расчета и проектирования теплообменников воздушного охлаждения: Справочник / Под общ. ред. В. Б. Кунтыша, А. Н. Бессонного -СПб.: Недра, 1996. 512 с.
  31. ОСТ 26−02−1309−87. Аппараты воздушного охлаждения. Общие технические условия.
  32. В.П. Системный анализ эффективности турбокомпрессорных установок для газовой и нефтяной промышленности // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2007. № 8.-С.44−48.
  33. В. И. Системы кондиционирования воздуха с воздушными холодильными машинами. М.: Стройиздат, 1980. -160с.
  34. А.П. Исследование влияния конденсации водяных паров на теплообмен и гидродинамику воздухоохладителей центробежных компрессоров. Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. Л. ЛИИ им. М. И. Калинина, 1973.- 22с.
  35. Рис В. Ф. Влияние воздухоохладителей на работу компрессора. Советское котлотурбостроение. 1946. № 5.
  36. Рис В. Ф. Критерии экономичности центробежных и осевых компрессоров// Энергомашиностроение. 1982. № 10. -С.6−10.
  37. Рис В. Ф. Об экономии энергии при эксплуатации компрессоров // Турбины и компрессоры. -2002. № 3,4. С.53−57.
  38. Рис В. Ф. Охлаждение компрессорных машин. 1950.
  39. Рис В. Ф. Уточненный метод испытаний и расчета характеристик компрессоров // Турбины и компрессоры. 1997. № 1.- С.56−64.
  40. Рис В. Ф. Центробежные компрессорные машины. M.-JI.: Машгиз, 1951. -245с.
  41. Рис В. Ф. Центробежные компрессорные машины. M.-JI.: Машиностроение, 1964.-336с.
  42. Рис В. Ф. Центробежные компрессорные машины. М.-Л.: Машиностроение, 1981.-351с.
  43. А.Х. Области применения и тенденции развития турбокомпрессоров в промышленно развитых странах // Турбины и компрессоры. 2005. № 1,2.-С. 13−21.
  44. К.П., Подобуев Ю. С., Анисимов С. А. Теория и расчет турбокомпрессоров. Л.: Машиностроение, 1968. -406 с.
  45. Системы охлаждения компрессорных установок /Я.А. Берман, О. Н. Маньковский, Ю. Н. Марр, А. П. Рафалович. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984. — 228с., ил.
  46. A.M., Шамеко С. Л. Модернизация турбокомпрессорного агрегата с целью увеличения выхода конечного продукта // Компрессорная техника и пневматика. 2007. № 3. -С.38−40.
  47. Совершенствование систем охлаждения компрессорных установок/С.Г. Соколов, Я. А Берман, Ю. Н. Марр, А.П. Рафалович// Химическое и нефтяное машиностроение. 1981. № 9. -С. 19−21.
  48. Современная технология производства аммиака. Вопросы модернизации и реконструкции. Под ред. Систер В.Г. М. Российский союз химиков. «Инфохим», 2006.-166 с.
  49. К.И. Центробежные компрессорные машины.- M.-JI.: Машгиз, 1940.-401с.
  50. Теплообменные аппараты холодильных установок/ Г. Н. Данилова, С. Н. Богданов, О. П. Иванов и др. JL: Машиностроение, 1973. -328с.
  51. X. Теплопередача при противотоке, прямотоке и перекрестном токе/ Пер. с нем., И. Н. Дулькина. М.: Энергоиздат, 1981. 383с.
  52. Холодильные машины: Учебник для студентов втузов специальности «Техника и физика низких температур"/ Под общ.ред. JI.C. Тимофеевского. -СПб.: Политехника, 2006. 944с.
  53. Центробежные компрессорные машины. Чистяков Ф. М., Игнатенко В. В., Романенко Н. Т., Фролов Е. С. М.: Машиностроение, 1969. 328с.
  54. .П., Архипов В. В., Васильев A.B. Развитие турбокомпрессоростроения на ПО «Невский Завод» // Компрессорная техника и пневматика. 1992. № 1.-С.25−29.
  55. C.JI. Исследование проточной части центробежного компрессора с промежуточным охлаждением с целью снижения энергопотребления // Компрессорная техника и пневматика. 2008. № 3. -С.13−18.
  56. А.Н. Компрессоры. М., 1959. — 191с.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?