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 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 [ 112 ] 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139

необходимой для сжатия воздуха, к знергии iq, подводимой к компрессору. Вследствие зтого

Р« = =

. Y ZRT.

т.----

• Y-I Му],

(6.86)

Отметим, что хфиведшные ниже 1фивые к.пл- справедливы при использовании сухого воздуха. При разработке компрессоров обычно щш-нимается во внимание максимальная влажность в месте планируемой их установки и вводится пшравка, которой можно пренебречь при хфибли-женных расчетах.

Поршневые компрессоры. Из-за увеличения температуры, вызванной сжатиом воздуха, степень сжатия ограничена возможностью обес-печедия герметичности между боковой поверхностью поршня и стенками цилиндра. Для зтого используются поршневые кольца следующих типов: металлические, требукяцие смазки, и пластмассовые, способные работать без нее.

При повышении температуры смазочные масла раздагаются, теряют свои свойства и даже могут воспламеняться при контакте с воздухом, температура которого падает с ростом давления. Использование высококачественного смазочного масла, как правило, синтетического, с повышенной температурой воспламенения позволяет увеличить максимальную рабочую температуру до 140-160 °С. В условиях низких температур .01фужающей среды запускать компрессор необходимо пря температуре, превышающей порог текучести смазочного масла.

Поршневые кольца, способные работать без смазки, изготавливают из тефпснаснаполнитедями. Такие кольца работают до давления 100 бар. При повышении температурт тефлон теряет свои свойства, позтому не рекомендуется поднимать ее более чем до 160 "С.

Теплота, выделяемая пря трении поршневых колед о стенки цилиндра, также способствует возрастанию знтальпии воздуха. Позтому, чтобы не превысить максимальную рабочую температуру поршневых колец, стенки цилиндра охлаждаются циркулирующей водой. Мощность, уносимая водой, составляет лишь 0,2-Н)Д % мощности, необходимой для сжатия. Таким образом, можно полагать, что поршневой компрессор является адиабатическим.

Однако процесс сжатия воздуха отнести к таковому нельзя. Действительно, если трение воздуха о стенки цилиндра пренебрежимо мало, то внутреннее трение, возникающее пря работе впускного и выхлопного клапанов, имеет заметный зффект.

При впуске воздуха давление в цилиндре на Apj ниже pj на входе, а пря выхлше - на Арц выше Рп на выходе, так что стедень сжатия в цилиндре не Рц/Рг. а О»!! + Ap,j)/(p, Ар{). Как и щ)и дросселировании, энтальпия или температура для идеального газа остаются постоянными

(Y -О/т

Т, \р, - Ар,) И адиабатический клл. записывается следующим образом:

У], =-----

т.., - Т, /А, + Аргг\ lY- О/т

/.. + Арт \р,~Арг

1ивая зависимости т},- от степеии сжатия (рис. 6.20) является усредненной для обычных компрессоров, которые в далы1ейиюм будут назы-ътля классическими. Компрессоры с болыпими к.п.д. используются при повьпиенных расходах воздуха и небольпгах степшях сжатия, причем повышение к л л. достигается за счет снижения потерь на трение и потерь напора в клапанах [6.51].

К факторам, ограничивающим диапазон работы поршневых компрессоров, относится зависимость степеии сжатия от температуры воздуха на входе компрессора и максимально допустимой температуры, достигаемой щ)и сжатии (рис. 6.21).

Следует также хфинимать во внимание и величину механического к л л. в котором учтены потери мощности за счет трения в подшипниках, поршневых кольцах и уплотнитель ных прокладках между штоком и герьютичным кожухом и тд., а также потребление мощности масляным и водяным насосами. Для классических компрессоров обычно полагают т}„ = 0,96.

Если требуемая степень сжатия не может быть достигнута в одном

Рж 6.20. Орсяний шщаЛахтакЛ клид. для поришевых ком1феоооров клкжвмского типа

4flg/pi to го JO м 50Tj,K

Рве. 6.21. Завнсимость стеоенв сжатва от TCMnqtaiypbi воздуха на входе и выходе поршишых компрессоров

компрессоре, следует использовать несколько последовательных компрессоров. Температура воздуха, охлажденного в теплообменнике, установленном между двумя ступенями компрессора, не должна существенно хфевьппать максимально допустимую температуру первой ступши, иначе число ступеней будет возрастать, а к.пЛ - снижаться.

Для компрессоров классического типа оо смазываомыми поршневыми кольцами при допустимой рабочей температуре около 45 °С не следует в одной степени превышать степень сжатия, равную 2,5 (см. рис. 6.21).

Для/-й ступош сжатия с давлением на входе у (температурой Г], у) и давлошом на выходе рц у работа сжатия определяется следующим образом:

ПмТц,, Y - I М

(6.87)

Отметим, что давление pj j на входе (/ + l)4i ступени несколько ниже давления рц у на выходе /-й ступени вследствие потерь в теплообменнике, установленном между ними (см. раздел 6.3.2).

Если количество воздуха выразить через объемный расход {«о стандартных условиях (например, ро = 1,013 бар и Го = 288 К) и положить Zo = 1, что очень близко к реальности, то для /-й ступош сжатия получаем:

"JUL.

(y-O/y

(6.88)

Повышение температуры воздуха при схсатии АГу = Г]] у - Г] у составляет

(y-0/y

(6.89)

Срок службы поршневых колец в компрессорах классического типа при соблюдении условий эксплуатации составляет 10 000-15 ООО ч, а подвижных узлов клапанов - около 8000 ч [6.51]. Отсюда следует, что на установке, работающей в течение нескольких лет, необходимо иметь запасные компрессоры, включаемые при возникновении неисправностей в работающих компрессорах или пря их профилактическом осмотре (обычно в резерве имеются три компрессора пря четырех работающих).

Существуют компрессоры производительностью до 40 ООО нм/ч, способные обеспечить любую необходимую степшь сжатия воздуха, нагнетаемого в пласт. Максимальная мощность таких компрессоров достигает 18 ООО кВт при частоте вращения коленчатого вала от 130 мин~