8. Гидравлический расчет и выбор насосов циркуляционных систем водо- и холодоснабжения кс

8.1 Расчёт системы хладоснабжения

В качестве хладоносителя принимается (согласно задания) водный раствор этиленгликоля с температурой замерзания t3aM.°C. Обычно температура замерзания ХН выбирается на величину Δt_зам = 5-10°С ниже температуры кипения ХА в испарителе. Принято Δt_зам = 10 °С

Тогда t_зам = t_o-Δt_зам = -15°С

Это соответствует концентрации раствора ξ⁼ 27,4%

Подогрев ХН в ООВ принимается:

Δt_s = t_sl-t_s2 = 7°С

Расход ХН в циркуляционной системе хладоснабжения составляет:

G_s = Q_o/(C_s*Δt_s) = 6,12 кг/с,

где C_s = 3,665 кДж/кг*К - теплоёмкость ХН при средней рабочей t_{cp s}

t_{cp s}= (t_sl+t_s2)/2 = -7,5°C,

В объёмных единицах расход ХН Vs, при плотности раствора р=1035 кг/м³ составит:

V_s = G_s/p_s = 21,3 м³/ч,

Расчёт напора циркуляционного насоса возможен только при выполненной монтажной схеме системы хладоснабжения. Приблизительно оценивается требуемый напор H_s =17м Для циркуляции системы ХН выбираем насос марки К-10/17 с числом оборотов η_н= 2900об/мин и КПД η_н = 80% в расчётном режиме.

Потребляемая электрическая мощность составит:

N_эс =(V_s*p_s*g*H_s)/η_н* 1000=12,75 кВт

8.2 Расчёт системы оборотного водоснабжения для КС с турбокомпрессорами

Общий расход производственной воды складывается из расходов в ПО, и конденсаторе холодильной машины.

Тепловые нагрузки водоохлаждаемых аппаратов КС составляют:

В промышленных охладителях воздуха:

Q'_по = G_k*С_рв*(Т'_нк-Т"_вк) = 508,0 кВт

Q"_по = G_K*C_pв*(T''_нк-T'''_вк) = 593,7 кВт

В концевом охладителе воздуха:

Q_{bo к} = G_k* С_рв* (Т"_нк-Т_ку) = 526,5 кВт

Тепловая мощность конденсатора холодильной машины системы осушки Qk = 194,2 кВт.

Расчёт воды в аппаратах Gw составит:

G_{поl w} = Q'_по/(C_w*Δt_w) = 15,54 кг/с (л/с)

G_{по2 w} = G_{по3 w}=Q"_по/(C_w*Δt_w) =18,17 кг/с (л/с)

G_{вок w} = Q_вок/(C_w*Δt_w)= 16,11 кг/с (л/с)

G_{к w} = Q_k/(C_w* Δt_w) = 5,94 кг/с (л/с)

Суммарное потребление воды в компрессорной установке с учётом 10% в маслоохладителях составляет:

G_{ку w} = 1,1 *( G_{поl w}+G_{по2 w}+G_{вок w}) = 54,8 кг/с (л/с)

Или в объёмных единицах:

У_{ку w} = G_{ку w}*(3600/1000) = 197,3 м³/ч

Общий расход оборотной воды для охлаждения рабочих машин КС составит:

G_{kc w} = n_paб*G_{ку w} = 219,2 кг/с (л/с)

Или в объёмных единицах:

У_{кс w} = n_раб*У_{ку w} = 789,2 м³/ч = 0,219 м³/с

Необходимая площадь поперечного сечения плёночного оросительного устройства, ориентировочно составит:

F'_op = V_{kc w}/g'_op = 87,69 м²

где g'_op = 9 м³/м²*ч

Выбираем двух секционную вентиляторную градирню типа "Союзводоканал проект" с поперечным сечением оросителя секции f '_op = 64м². Размеры секции 8x8 площадь орошения Fop = 128м² [1]. Действительная плотность орошения градирни составит:

g'_op = V_{kc w}/F_op = 6,17 м³/м²*ч,

Расчёт температуры охлаждённой в градирне воды, выполненный по диаграмме показал, что t_wl = 17,8°С при t_мт = 11°С.

С учётом поправки на действительную температуру влажного термометра t_мт = 18,8 °С она составляет t_w1=25,4 °С это совпадает с первоначально принятым значением.

При сохранении принятых ранее значений необходимого напора циркуляционных насосов оборотной системы определяется потребляемая насосами электрическая мощность:

N_{э w} =(V_{kc w}*p*g*H_w)/(η_н* 1000) = 80,6 кВт,

где р = 1000 кг/м³ - плотность воды,

g = 9,81 м/с² - ускорение свободного падения,

H_w = 30 м - требуемый напор насоса,

η_н = 0,8 общий (полный) КПД насоса.

Число работающих насосов n_раб = 2.

Производительность насоса составит:

V_h = G_{kc w}/η_paб = 110 л/с или 394,59 м³/ч,

Подходит насос Д 500-64 с производительностью 400 м³/ч и разви - ваемым напором 70 м. Мощность эл.дв. 135 кВт. Обороты 1450 об/мин.

9.Расчет удельных показателей компрессорной станции

Расчёт ведётся для всей компрессорной станции при работе всех рабочих компрессоров в номинальном для них режиме.

Эксергетический КПД станции без учёта расхода электроэнергии в вентиляторах градирни составляет [3]:

η_{кс ех} = Е_в/(∑Е_вк+£Евэ)= 0,67 или 67 %

Здесь Е_в - эксергия сжатого воздуха, которая определяется по формуле:

Е_в = G_K*n_paб*(i_в-i_oc-T_oc*(S_в-S_oc)) = 5228,2 кВт

i_в=l 1892 Дж/моль =411,5 кДж/кг - энтальпия сжатого воздуха при

Р_кс = 0,68 МПа и Т_кс = 318 К

i_oc = 11646,7 Дж/моль = 402 кДж/кг -энтальпия атмосферного воздуха при Т_ос = 298,8 К

S_в = 97,4 Дж/моль*К = 3,36 кДж/кг*К - энтропия сжатого воздуха,

S_oc=112,8 Дж/моль*К = 3,9 кДж/кг*К-энтропия атмосферного воздуха, при Т_ос = 298,8 К.

∑Е_вк = n_раб*N_к = 7269,1 кВт - эксергия, потребляемая всеми воздушными компрессорами станции

∑Е_вэ = n_раб*(N_{хм к}+N_{э w}+N_{э s}) = 536,3 кВт - эксергия (суммарная эл.мощ.), потребляемая насосами циркуляции оборотной воды и хладоносителя

Удельный расход эл. энергии на производство 1000 м³ сжатого воздуха находим по формуле:

Э_у = ((Э₁+Э₂+Э₃)*1000)/(Q_к*n_paб) = 91,6 кВт*ч/1000м³

Здесь Э₁ = N_к*n_{к раб}*1ч =7269,1 кВт*час - расход эл. энергии за 1 час в воздушных компрессорах

Э₂= N_{xm э}* n_{к раб}*1ч = 324,0 кВт*ч - расход эл. энергии в компрессорах холодильных машин за 1 час

Э₃= N_{3 w}+ N_{э s}= 212,29 кВт*ч -расход эл. энергии в циркуляционных насосах воды и ХН за 1 час

Удельный расход охлаждающей воды в компрессорной станции находим по формуле:

g_w = (G_{kc w}*60)/(Q_k*n_paб) = 9,3 л