Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [ 35 ] 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57

Весьма экономичными оказались ступени компрессора насосного типа и ступени с прямолинейными диффузорами. Внедрение новых конструкций рабочих колес и направляющих аппаратов увеличит производительность и экономичность компрессорных машин.

В эксплуатируемых машинах необходимо обеспечить периодические ревизии и промывки проточной части с целью устранения засорений и отложений.

Компрессорные трубопроводы и промежуточные холодильники должны иметь достаточные сечения во избежание чрезмерных сопротивлений, увеличивающих расход энергии на сжатие и уменьшающих производительность компрессора. Скорости во всех участках воздушного тракта компрессора не должны превышать 10 м1сек для поршневых компрессоров и 15-20 м1сек для турбокомпрессоров.

Суммарная потеря мощности в коммуникациях компрессора не должна превышать 2-4% от индикаторной мощности.

Понижение температуры всасываемого

62. Охлаждение воздуха увеличивает его плотность; при воздуха сохранении давления производительность

компрессора возрастает пропорционально уменьшению абсолютной температуры, т. е. уменьшение температуры всасываемого воздуха на 3° увеличивает производительность примерно на 1%. Поэтому, помимо мероприятий, предотвращающих подогрев всасываемого воздуха, весьма целесообразно охлаждать всасываемый воздух.

При высокой температуре всасываемого воздуха (в летнее время, в южных районах или при неизбежном подогреве во всасывающем трубопроводе) и при наличии достаточно холодной воды поверхностный холодильник устанавливают перед компрессо-. ром. Такой холодильник целесообразно установить при температурном напоре (т. е. при средней разности температур воздуха и воды) не менее 10 С. В противном случае холодильник может оказаться слишком громоздким.

Охлаждение воздуха может быть достигнуто соприкосновением с поверхностью воды, или протеканием его над холодной поверхностью воды, или впуском в засасываемый воздух мелкораспыленной воды (мокрые воздухоохладители). Первый способ неэффективен и рассматриваться здесь не будет. При втором способе достигается большая поверхность соприкосновения воздуха с распыленной водой. Охлаждение происходит путем отдачи тепла от воздуха к воде в результате их соприкосновения и частичного испарения воды; при этом неизбежно происходит увлажнение воздуха. Однако это увеличение относительной влажности воздуха не является опасным, так как лишь в отдельных случаях может несколько увеличиться общее количество влаги, внесенной в компрессор; в большинстве случаев при интенсивном ох-

лаждении абсолютное количество паров воды в воздухе не увеличивается, а даже уменьшается. Так, например, если компрессор всасывает воздух с температурой / = 30 Си относительной влажностью ф = УОо, то каждый килограмм такого воздуха содержит в себе 18,4 г!кг водяных паров. Охладив при помощи распылительной установки воздух до = 15 С, получим относительную влажность ф = 100 9о, но зато в каждом килограмме всасываемого воздуха будет содержаться всего лишь 10,5 г влаги; все остальное количество выпадет в виде капель воды, которые и нужно своевременно отделить от воздуха до его поступления в компрессор. Лишь при всасывании воздуха с относительной

Фиг. 119. Мокрый воздухоохладитель:

/ - направляющие лопатки; 2-форсунки; 3-отвод воды; -г-эли-мннатор: 5 - к компрессору; 6 - холодная вода.

влажностью ниже 40о количество влаги, внесенное в компрессор увеличивается, что, однако, вполне окупается увеличением производительности установки. Чем глубже охлаждение, тем больше попутное осушение, тем меньше абсолютная влажность всасываемого воздуха.

Простейший мокрый воздухоохладитель (фиг. 119) представляет собой камеру с одним или несколькими рядами форсунок и элиминатора для сепарации капельной влаги и отвода воды. Воздух проходит через дождь мелких брызг воды, образуемый форсунками. Вследствие большой поверхности соприкосновения воды и воздуха удается получить воздух с температурой, мало отличающейся от температуры охлаждающей воды. Кроме того, при поступлении мало насыщенного водяными парами воздуха происходит его доу влажней ие за счет испарения части охлаждающей воды. Этот процесс сопровождается дальнейшим отбором тепла от воздуха (скрытая теплота испарения) и понижением его температуры. Поэтому увлажнение воздуха, неизбежное в мокрых воздухоохладителях, следует рассматривать скорее как фактор положительный, так как оно интенсифицирует процесс охлаждения.

Для распыления воды применяются обычные механические форсунки, т. е. с распылением при помощи напора.

Механическим распылением можно получить капельки воды диаметром от 0,1 до 0,05 мм. В первом случае распыление 1 л воды создает поверхность соприкосновения с воздухом

6v; d

СК 6-u.iHil

d TxoonT

= 60 m\

a BO втором случ.-е эта поверхность увеличивается в 2 раза, т. е

6-0,001

0,00005

- 120 м\

Фиг. 120. Оросительный охла.цитель.

Такая развитая поверхность обеспечивает максимальное испарение воды и почти полное выравнивание температуры воды и воздуха. Расход воды в форсуночных воздухоохладителях обычно около 1 л!м. В последнее время расход воды определяют по интенсивности орошения, т. е. по количеству воды в мЬч, разбрызгиваемой на 1 м~ поперечного сечения воздухоохладителя. Для каждого ряда форсунок иитексивнссть орошения принимают обычно 4-5 м:ч на 1 м поперечного сечения. Скорость воздуха, проходящего через камеру, равна 2-2,5 м/сек. Помимо форсуночных воздухоохладителей, применяются оросительные охладители с увеличенной поверхностью, получаемой чаще всего за счет колец Рашига (фиг. 120). Оба типа воздухоохладителей просты и компактны. Прн наличии охлаждающей воды с низкой температурой воздухоохладители могут быть рекомендованы для о.хлаждения всасываемого компрессором воздуха в течение летнего периода.

Необходимо отметить, что мокрые охладители, наряду с охлаждением, промывают воздух и в значительной мере выполняют роль фильтров.

При наличии температурных условий следует применять мокрые воздухоохладители, не опасаясь перенасыщения воздуха влагой. Как показывает приведенный выше пример, даже при полном насьниении воздуха количество влаги, внесенное в компрессор, уменьшается по сравнению с количеством влаги, внесенной теплым воздухом прн неполном насыщении. В случае внесения некоторого избыточного количества влаги, в том числе капельной, она испарится в процессе сжатия, так как повышение температуры резко увеличивает влагоемкость воздуха, 216

В случае применения влажного сжатия мокрый воздухоохладитель является первой ступенью такого процесса. Мокрый воздухоохладитель целесообразно использовать также в качестве фильтра.

На фиг. 121, а и б показаны схемы реконструированной смешанной системы охлаждения компрессоров В-55 и 2ВГ. По данным автора, реконструкция охлаждения привела к снижению удельного расхода энергии. Годовая экономия по всем компрессорам завода превысила 100000 руб. Устранено недоохлчждение в промежуточном холодильнике.

Фиг. 121. Системы охлаждения компрессора В-55 и 2-ВГ:

а~сущеС вующая система; б -реконструиропаи-ная смешаикпя система охлаждения; в - система последовательного протекания воды.

Помимо смешанной системы охлаждения, была разработана система последовательного протекания охлаждающей воды в таком порядке (фиг. 121, в): промежуточный холодильник, первый маслоохладитель, цилиндр низкого давления, цилиндр высокого давления, второй маслоохладитель, концевой хо.подильник.

Следует подчеркнуть, что системы последовательного или смешанного охлаждения имеют свои недочеты и не являются единственным средством для устранения указанных выше недостатков, замеченных при параллельном охлаждении.

При последовательном прохождении воды через промежуточный холодильник и последующие звенья охлаждения обеспечиваются наилучшие условия работы холодильника и отпадает надобность в регулировании количества воды на этот холодильник и остальные звенья охлаждения. Вместе с тем условия охлаждения в цилиндрах, маслоохладителях и концевом холодильнике ухудшаются, так как они охлаждаются водой, подогретой в промежуточном холодильнике. При смешанной системе охлаждения

температура охлаждающей воды, поступающей в цилиндры, маслоохладители и конечный холодильник, повышается примерно на 10%, а при последовательной системе охлаждения температура воды, поступающей в последние звенья охлаждения, возрастет еще больше. Увеличивается вероятность образования накипи от выпадения части солей.

Расход воды на промежуточный холодильник во много раз больше расхода воды на цилиндры и маслоохладители. Так, например, для компрессора 2ВГ расчетный расход воды на промежуточный холодильник составляет 21 мУч, на каждый из цилиндров примерно по 3 мУч, а на маслоохладители 1,2 м/ч. На концевой холодильник расход воды 12,3 мУч. Пропуск после.10ва-тельно через все звенья суммарного расхода воды приведет к большому увеличению гидравлического сопротивления и возрастанию мощности водяного насоса. Возможность прокачки всего количества воды последовательно через каждый цилиндр и маслоохладитель становится проблематичной. Если бы такая прокачка оказалась возможной, то все же охлаждение всех звеньев, кроме первого по тракту охлаждения промежуточного холодильника, ухудшилось бы. Температурный напор уменьшится, а увеличение скорости прохождения воды существенно не повлияет на коэффициент теплопередачи, который лимитируется малыми коэффициентами теплоотдачи от воздуха и масла. Коэффициент же теплоотдачи к воде получается весьма большим при скоростях 0,5- 1 м/сек. Дальнейшее его увеличение практически не влияет на общий коэффициент теплопередачи. Сопротивление проходу может настолько возрасти, что его преодоление станет практически невозможнь[м. Возможно снижение общего расхода воды до расхода на промежуточный холодильник, но ухудшение охлаждения остальных звеньев безусловно останется, так же как не устранится повышение давления насоса и перерасход энергии на перекачку воды.

Исходя из указанного, более целесообразной следует признать систему смешанного охлаждения, поскольку расход воды на промежуточный холодильник почти равен суммарному расходу воды на цилиндры, маслоохладители и конечный холодильник. В случае отсутствия концевого холодильника это равенство резко нарушается и последовательный пропуск воды становится затруднительным. При всех вариантах охлаждение в последующих звеньях ухудшится из-за уменьшения температурного напора.

Несмотря на преимущества смешанной или последовательной системы охлаждения, ее следует внедрять лишь при очень небольшом подогреве воды в промежуточном холодильнике, что возможно при пропуске большого количества воды, равного (или большего) суммарному расходу воды на все звенья. Часть воды после промежуточного холодильника целесообразно пропустить

мимо остальных звеньев, оставив для них рациональное количество воды, проходящее через сечения этих звеньев со скоростью 1 мсек.

При обязательной установке дроссельных вентилей или дроссельных диафрагм на трубопроводах и отдельных звеньях охлаждения (аналогично установке диафрагм на маслопроводах к подшипникам и системам регулирования), хорошей пусковой наладке и правильном надзоре при эксплуатации можно обеспечить охлаждение всех звеньев компрессора.

На подводящем водопроводе необходимо установить предохранительный клапан для предотвращения случайного повышения давления воды в звеньях охлаждения. Давление воды перед компрессором, а лучше после диафрагм перед каждым звеном охлаждения, должно контролироваться манометром. Также контролируется температура воды до и после каждого звена. Весьма желательна установка автоматических защитных устройств - контактных манометров, термометров и т. п.

Планово-предупредительный ремонт должен предусматривать своевременную очистку труб и полостей охлаждения от грязи и накипи.

Работу промежуточного холодильника поршневых компрессоров можно существенно улучшить переводом на многооборотную циркуляцию воды. Во многих установленных холодильниках вода имеет один проход через трубы холодильника; в результате скорость ее снижается до 0,05 м/сек, режим движения воды становится ламинарным, коэффициент теплоотдачи падает. При этих условиях (для достаточно чистых поверхностей труб) общий коэффициент теплопередачи невелик. Если же поставить перегородки и заставить воду пройти несколько оборотов, скорость ее можно повысить; в результате коэффициент теплоотдачи и общий коэффициент теплопередачи возрастут, эффективность охлаждения также повысится.

Установка холодильников новых типов с турбулизирующими поверхностями может существенно улучшить эффект охлаждения и экономичность компрессоров.

Перспективным является применение воздухоохладителей из труб с проволочным оребрением, с успехом применяемых для газо- и воздухоохладителей турбогенераторов, а также воздухоохладителей из труб со спиральными ребрами.

Интенсификация теплоотдачи от воздуха за счет развитого оребрения и большой турбулентности дает возможность улучшить охлаждение и в несколько раз уменьшить расход металла на воздухоохладители.

Гидравлическое сопротивление воздухоохладителей должно быть небольшим, желательно не выше 0,1 am (по воздуху).

В ряде компрессоров устанавливают концевые холодильники, охлаждающие воздух, вышедщий из ступени высокого давления.

§19