- •Технологические энергоносители предприятий
- •1. Информация о дисциплине
- •1.1. Предисловие
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •Перечень видов практических занятий и контроля
- •2. Рабочие учебные материалы
- •2.1. Рабочая программа
- •Раздел 1. Система воздухоснабжения (44 часа)
- •Раздел 2. Система технического водоснабжения (44 часа)
- •Раздел 3. Системы газоснабжения (36 часов)
- •Раздел 4. Системы холодоснабжения (36 часов)
- •Раздел 5. Системы обеспечения продуктами разделения воздуха (32 часа)
- •2.2. Тематический план дисциплины
- •Тематический план дисциплины
- •Тематический план дисциплины
- •Тематический план дисциплины
- •2.3. Структурно - логическая схема дисциплины
- •2.4. Временной график изучения дисциплины
- •2.5. Практический блок
- •2.5.1. Практические занятия
- •2.5.2. Лабораторные работы
- •2.6. Рейтинговая система оценки знаний при использовании дот
- •Ранжирование результатов
- •3. Информационные ресурсы дисциплины
- •3.1. Библиографический список
- •3.2. Опорный конспект *)
- •Введение
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 1. Система воздухоснабжения
- •1.1. Схемы воздухоснабжения
- •1.1.1. Основные потребители сжатого воздуха на промпредприятии
- •1.1.2. Требования к качеству воздуха
- •Вопросы для самопроверки
- •1.2. Компрессорные станции
- •1.2.1. Состав компрессорной станции
- •1.2.2. Оборудование компрессорной станции
- •1.2.3. Расчет и проектирование компрессорной станции
- •1.2.4. Вспомогательное оборудование компрессорных станци
- •1.2.5. Воздухопроводы
- •1.2.6. Компоновка компрессорной станции
- •Вопросы для самопроверки
- •1.3. Компрессорные машины
- •1.3.1. Классификация компрессорных машин
- •1.3.2. Выбор типа компрессоров
- •1.3.3. Способы регулирования производительности поршневых компрессоров
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 2. Система технического водоснабжения
- •2.1. Системы водоснабжения
- •2.1.1. Схемы технического водоснабжения
- •2.1.2. Расходы воды
- •Вопросы для самопроверки
- •2.2. Прямоточная система водоснабжения
- •Вопросы для самопроверки
- •2.3. Оборотная система водоснабжения
- •2.3.1. Водохранилища – охладители
- •2.3.2. Градирни
- •2.3.3. Брызгальные бассейны
- •Вопросы для самопроверки
- •2.4. Очистка сточных вод
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 3. Система газоснабжения
- •3.1. Системы топливоснабжения предприятий
- •3.1.1. Топливный баланс промпредприятия
- •3.1.2. Топливоснабжение при твердом топливе
- •3.1.3. Топливоснабжение при жидком топливе
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2. Состав и схемы газоснабжения
- •3.2.1. Основные характеристики горючих газов
- •3.2.2. Система газоснабжения. Газовый баланс
- •3.2.3. Схема газоснабжения
- •3.2.4. Газопроводы
- •Рекомендуемые скорости газов в газопроводах низкого давления
- •Вопросы для самопроверки
- •3.3. Устройства и сооружения систем газоснабжения
- •3.3.1. Газораспределительные станции
- •3.3.2. Газорегуляторные пункты и установки природного газа
- •3.3.3. Газосмесительные станции
- •3.3.4. Газоповысительные станции
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 4. Системы холодоснабжения
- •4.1. Производство искусственного холода
- •4.1.1. Области применения низких температур
- •4.1.2. Потребители искусственного холода
- •4.1.3. Способы производства искусственного холода
- •Вопросы для самопроверки
- •4.2. Системы охлаждения
- •4.2.1. Системы непосредственного охлаждения
- •4.2.2. Системы косвенного охлаждения
- •4.2.3. Способы отвода теплоты от потребителей холода
- •Вопросы для самопроверки
- •4.3. Холодильные машины
- •4.3.1. Определение расчетной потребности в холоде
- •4.3.2. Выбор холодильного оборудования
- •4.3.3. Компоновка холодильного оборудования
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 5. Системы обеспечения предприятий продуктами разделения воздуха
- •5.1. Продукты разделеня воздуха
- •5.1.1. Использование в промышленности продуктов разделении воздуха
- •5.2.2. Методы промышленного получения продуктов разделения воздуха
- •Вопросы для самопроверки
- •5.2. Ожижители газов
- •5.2.1. Структура ожижителей газов
- •5.2.2. Ожижитель Линде
- •5.2.3. Ожижитель Капицы
- •Вопросы для самопроверки
- •5.3. Воздухоразделительные установки
- •5.3.1. Низкотемпературная ректификация воздуха
- •5.3.2. Расчет станций разделения воздуха
- •5.3.3. Оборудование воздухоразделительных установок
- •Вопросы для самопроверки
- •Заключение
- •3.3. Глоссарий (краткий словарь основных терминов и положений)
- •3.4. Методические указания к выполнению практических занятий
- •3.5. Методические указания к выполнению лабораторных работ
- •Охрана труда и техника безопасности при проведении лабораторных работ
- •Библиографический список для лабораторных работ
- •Лабораторная работа №1 получение напорной характеристики центробежного вентилятора
- •1.1. Цель работы
- •1.2. Основные теориетические понятия
- •1.3. Описание лабораторной установки
- •1.4. Порядок выполнения работы
- •1.5. Содержание отчета
- •Лабораторная работа №2 испытание поршневого процессора
- •2.1. Цель работы
- •2.2. Основные теоретические положения
- •2.3. Описание лабораторной утсановки
- •2.4. Порядок выполения работы
- •2.5. Содержание отчета
- •Лабораторная работа №3 определение жесткости воды
- •3.1. Цель работы
- •3.2. Основные теоретические положения
- •3.3. Описание лабораторной установки
- •3.4. Порядок выполнения лабораторной работы
- •3.5. Содержание отчета
- •Лабораторная работа № 4 умягчение воды методом катионного обмена
- •4.1. Цель работы
- •4.2. Основные теоретические положения
- •4.3. Описание лабораторной установки
- •4.4. Порядок выполнения работы
- •4.5. Содержание отчета
- •Методика определения хлоридов, сульфатов и кислотности воды
- •1. Определение содержания хлоридов ртутным методом
- •2. Определение сульфатов
- •3. Определение кислотности воды
- •Лабораторная работа №5 изучение и поверка пружинных технических манометров
- •5.1. Цель работы
- •5.2. Основные теоретические полпжения
- •5.3. Описание лабораторной установки
- •5.4. Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа №6 измерение расхода воздуха различными методами
- •Порядок определения массового расхода
- •6.2.2. Измерение расхода методом постоянного перепада давления
- •6.2.3. Измерение расхода методом динамического давления
- •6.3. Описание лабораторной установки
- •6.4. Порядок выполнения работы
- •7.5. Содержание отчета
- •Расчет погрешностей
- •4. Блок контроля освоения дисциплины
- •4.1. Задание на контрольную работу и методические указания к ее выполнению
- •Задача №2
- •1.1. Параметры атмосферного воздуха
- •1.2. Характеристики вентиляторных градирен
- •1.3. Стальные бесшовные трубы
- •1.4. Характеристики центробежных насосов консольного типа
- •1.5. Среднее расходы воздуха различными потребителями
- •1.6. Средние значение коэффициента одновременности к0
- •1.7. Поршневые воздушные крейцкопфные компрессоры с прямоугольным расположением цилиндров типа вп (гост 23680-79)
- •4.2. Задание на курсовой проект и методические указания к его выполнению Введение
- •1.Тематика курсовых проектов
- •Принципы формирования тем индивидуальных заданий
- •Задание на курсовой проект
- •2.Расчетная часть
- •Требования к пояснительной записке
- •Составление функциональной схемы системы водоснабжения
- •Расчет режима работы теплонасосной установки и выбор тепловых насосов
- •Выбор схем включения испарителей и конденсаторов тепловых насосов
- •2.5. Расчет термодинамического цикла теплового насоса
- •2.6. Тепловой расчет и подбор теплообменников
- •2.7. Расчет и подбор градирен
- •2.8. Расчет диаметров трубопроводов и подбор насосов
- •2.9. Разработка принципиальной схемы системы водоснабжения
- •2.10. Компоновка оборудования теплонасосной установки
- •2.11. Расчет показателей экономичности
- •3. Графическая часть
- •Литература
- •2.1. Характеристики парокомпрессионных тепловых насосов
- •2.2. Основные параметры водоводяных секционных подогревателей
- •2.3. Параметры атмосферного воздуха
- •2.4. Характеристики вентиляторных градирен
- •2.5. Характеристика стальных бесшовных труб
- •2.6. Характеристики центробежных насосов
- •2.7. Дополнительные технические решения, разрабатываемые на принципиальной схеме системы водоснабжения
- •2.8. Примерный состав вспомогательных помещений машинного отделения теплонасосной установки
- •Оглавление курсового проекта
- •4.3. Текущий контроль
- •4.3.1. Тестовые задания тест №1
- •Тест №2
- •Тест №3
- •Тест №4
- •Тест №5
- •4.3.2. Вопросы к зачету
- •4.4. Итоговый контроль
- •4.4.1. Вопросы к экзамену
- •Содержание
- •1. Информация о дисциплине
- •1.1. Предисловие
- •2. Рабочие учебные материалы
- •3. Информационные ресурсы дисциплины
- •4. Блок контроля освоения дисциплины
4. Блок контроля освоения дисциплины
4.1. Задание на контрольную работу и методические указания к ее выполнению
Контрольная работа включает две задачи. Вариант контрольного задания определяется двумя-тремя последними цифрами шрифта. Контрольная работа должна быть аккуратно выполнена в отдельной тетради. Следует полностью переписывать условие задач и сопровождать ее решение краткими пояснениями. при выполнении расчетов надо сначала выписать формулу, затем подставить числовые значения входящих в нее величин и после этого записать результат вычислений. Буквенные обозначения и размерности физических величин должны соответствовать международным стандартам и рекомендациям ИСО31. Для выбранного оборудования необходимо указать его тип и основные характеристики.
Схемы и графики необходимо выполнить карандашом с применением чертежных принадлежностей. Выкопировки на кальке, а также графики, построенные на миллиметровой бумаге, вклеиваются работу.
Задача №1
Для компрессорной станции, функциональная схема которой приведена на рис. 1. выбрать марку и количество компрессоров, определить мощность электродвигателей для них, рассчитать воздушные фильтры, концевые воздухоохладители, водомаслоотделители, воздухосборники, воздухопроводы, расходы охлаждающей воды и смазочного масла. Потребителей сжатого воздуха и их количество выбрать по табл. 1, график безразмерного расхода сжатого воздуха
Рис.1.
Таблица 1
Потребители Сжатого воздуха |
Варианты и количество потребителей |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
Последняя цифра шифра |
||||||||||
Ковочные или штамповочные молоты 0,5 т |
4 |
5 |
6 |
10 |
2 |
1 |
- |
- |
- |
- |
1,5 т |
- |
- |
- |
1 |
3 |
1 |
- |
2 |
- |
- |
3,0 т |
- |
1 |
1 |
- |
- |
- |
- |
1 |
- |
- |
5,0 т |
- |
- |
1 |
- |
- |
- |
1 |
- |
1 |
- |
10,0 т |
1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 |
12,0 т |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 |
1 |
2 |
2 |
15,0 т |
2 |
2 |
1 |
1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Предпоследняя цифра шифра |
||||||||||
Молоты клепальные |
- |
2 |
- |
4 |
6 |
- |
9 |
8 |
8 |
12 |
Сверлильные машины |
6 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
11 |
16 |
16 |
20 |
Шлифовальные машины |
4 |
5 |
6 |
2 |
8 |
12 |
16 |
4 |
20 |
16 |
Машины для резки металла |
2 |
1 |
6 |
4 |
6 |
12 |
10 |
8 |
10 |
12 |
Винтозавертывающие машины |
- |
2 |
4 |
6 |
4 |
8 |
6 |
12 |
9 |
8 |
Пескоструйные аппараты |
- |
1 |
- |
2 |
4 |
- |
1 |
4 |
9 |
7 |
потребителями – по рис. 1. Нечетной последней цифрой шифра студента соответствует кривая 1 графика, четной – кривая 2.
Тип компрессоров – поршневые воздушные крейцкопфные с прямоугольным расположением цилиндров. Система охлаждения – оборотная. Температура охлаждающей воды, поступающей на компрессоры и концевые воздухоохладители, принять равной температуре охлаждающей воды после градирни, полученной в задаче 2.
Привести функциональную схему компрессорной станции и график расхода сжатого воздуха потребителями в абсолютных значения расхода. Рассмотреть и проанализировать не менее двух вариантов по марке и количеству выбранных компрессоров для покрытия заданного графика расхода и выбрать наилучший.
Рис. 2
Указания. В начале определяется расчетный объемный расход воздуха потребителями, который вычисляется по формуле:
,
где - количество однотипных потребителей воздуха; - расход воздуха потребителями каждого типа (приложение 5); - коэффициент одновременности для каждой однотипной группы потребителей (приложение 6).
Исходной величиной для выбора компрессоров служит рабочая производительность компрессорной станции
,
где - коэффициент, учитывающий увеличение расхода воздуха вследствие утечек из-за не плотностей в соединениях, арматуре, сальниках и т.п. (можно принять =1,2).
Количество компрессоров, устанавливаемых на компрессорной станции, равно
где - производительность компрессора, выбранной марки (приложение 6); - количество рабочих компрессоров; - количество резервных компрессоров.
Обычно на компрессорной станции устанавливается 3…6 компрессоров, включая резервные.
При выборе компрессоров и их производительности необходимо учитывать неравномерность расхода воздуха по сменам и стремиться к максимально возможному использованию компрессоров, обеспечивая гибкую работу компрессорной станции при изменении нагрузок. Желательно, чтобы при остановке самого крупного из компрессоров, остальные покрывали не менее 75…90% потребности в сжатом воздухе. Необходимо указать способ регулирования производительности компрессоров.
Мощность, электродвигателя для привода компрессора:
где - абсолютное давление всасывания; - абсолютное давление нагнетания; - производительность компрессора при условиях всасывания; - число ступеней компрессора; - изотермический КПД; - механический КПД; - КПД электродвигателя.
При выполнении расчетов принимается: = 105 Па, = 9·105 Па, =2, =0,65…0,85; =0,8…0,93; =0,83…0,91.
Для очистки воздуха, поступающего в компрессор, наибольшее распространение получили висциновые фильтры, состоящие из набора кассет, заполненных металлический стружкой, смоченной висциновым маслом. Расчет фильтра для каждого компрессора сводится к определению необходимой площади его поперечного сечения по условной скорости газа в коробке фильтра
.
При выполнении расчетов принимается =1,0…1,5 м/с.
В качестве концевых воздухоохладителей при низких давлениях воздуха (менее 3 МПа) используются кожухотрубчатые теплообменники с противоточной схемой движения воды и воздуха. Температура воздуха на входе в охладитель принимается равной 160…170°С. Расход воды через охладитель выбирается исходя из нормы 2,0…2,3 л/мин на 1 м3/мин всасываемого воздуха. Температура охлаждающей воды на выходе из цилиндров компрессора и концевых охладителей не должна быть выше 30… 40°С, а температура выходящего из охладителя сжатого воздуха не должна превышать температуру выходящей воды более чем на 20 К.
Отводимый от воздуха тепловой поток и температура воды после концевого охладителя рассчитываются из уравнения теплового баланса:
где и - плотности воды и воздуха; и - удельные теплоемкости воды и воздуха; - температура воды на входе в охладитель.
Обычно нагрев воды в компрессоре и концевом охладителе составляет 10…15 К.
Площадь поверхности теплообмена концевого воздухоохладителя определятся по основе уравнения теплопередачи
где - коэффициент теплоотдачи, принимается равным 50…60 Вт/(м2·К); - средняя логарифмическая разность температур между воздухом и водой.
Полный расход масла - определяется его расходом всеми компрессорами (см. приложение 7), установленными на компрессорной станции, а полный расход охлаждающей воды включает кроме расходов на компрессоры также расходы воды на концевые охладители.
На компрессорных станциях с низким давлением воздуха широкое применение получили водомаслоотделители жалюзийного типа с вертикально установленным пакетом жалюзийных пластин. Площадь поперечного сечения пакета жалюзей в водомаслоотделителе определяется по формуле
,
где - объемный расход воздуха через водомаслоотделитель (компрессор) при давлении нагнетания; - допустимая скорость газа при входе в пакет жалюзей.
Значение определяется из условия устойчивости пленки на поверхности жалюзей при динамическом воздействии потока на нее
.
где - коэффициент поверхностного натяжения для воды.
Для сглаживания пульсации сжатого воздуха устанавливается воздухосборник, объем которого должен быть не менее, чем 20 раз больше объема цилиндра компрессора.
С учетом максимально-возможного расхода воздуха при одновременной работе большинства потребителей объем воздухосборника принимается равным от 1/120 до 1/60 часовой производительности компрессора или рассчитывается по эмпирической формуле
,
где - объем воздухосборника, м3; - производительность компрессора, м3/мин.
Диаметры всасываемого и нагнетательного воздухопроводов для каждого компрессора определяются скоростью воздуха: во всасывающем трубопроводе = 10…12 м/с, в нагнетательном - = 12…15 м/с.