Влияние промежуточного охлаждения на показатели работы турбокомпрессоров Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© О.В. Замыцкий, 2002

УДК 621.515

О.В. Замыцкий

ВЛИЯНИЕ ПРОМЕЖУТОЧНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ

П

невматическая энергия до сих пор остается основным видом энергии, применяемой для механизации предприятий подземной добычи полезных ископаемых. В то же время эффективность работы пневматических установок часто далека от возможной. Так, в настоящее время, для преобразования электрической энергии в пневматическую на горных предприятиях используются в основном многоступенчатые турбокомпрессоры. Обязательным условием их нормальной эксплуатации является промежуточное охлаждение сжатого воздуха между ступенями, этим достигается существенное уменьшение удельных затрат электроэнергии. Выносные воздухоохладители, применяемые для этих целей, не всегда обеспечивают необходимое охлаждение воздуха. Это связано в первую очередь с ухудшением их эффективности из-за загрязнения теплообменных поверхностей накипными отложениями вследствие отсутствия на компрессорных станциях водоподготовки. При этом температура воздуха на

выходе из воздухоохладителей в наихудших случаях может достигать 75-90 оС (вместо 35 оС). Это неблагоприятно сказывается на показателях работы турбокомпрессоров. Количественная оценка влияния промежуточного охлаждения серьезно затруднена сложностью термодинамических процессов, происходящих при сжатии воздуха в турбокомпрессоре. Поэтому наиболее рациональным является применение для этих целей компьютерного моделирования режимов турбокомпрессоров [1].

Моделировались режимы работы турбокомпрессора К500-61-5 в зависимости от температуры воздуха на выходе из промежуточных воздухоохладителей. Целью исследований являлось получение газодинамических характеристик турбокомпрессора в зависимости от указанных выше факторов, а также оценка влияния последних на удельные затраты электроэнергии. Для этого температура воздуха на выходе из обоих воздухоохладителей при номинальной объемной производительности ^ = 525 м3/с) варьировала в пределах 35-75 оС изменением коэффициента эффективности воздухоохладителей г/э1 и г/э2. Начальные условия приняты номинальными (начальная температура и давление воздуха, 20 оС и 0,98 • 105 Па, соответственно). Температура охлаждающей воды принята равной начальной температуре воздуха [2].

На рис. 1 приведены характеристики турбокомпрессора К500-61-5 в зависимости от температуры воздуха на выходе из промежуточных воздухоохладителей, полученные при

1,2

ГО „ „ 1= 1,1 5 ^ 1 ф о

Е 0,9 2

§ 0,8 ю

03 07

ф ' з

ф 0,6 с

ш

ГО г\ I-

0,5

0,4

- " *

-• .*. ■"* V. * N ч

> Ч V. V' л V

V \ V л

л

".

300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 550 Производительность объемная Q, м3/мин

-------------45

-------------55

300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 550 Производительность объемная О, м3/мин

0,7

0,65

0,6

0,55

0,5

0,45

0,4

0,35

0,3

35

45

55

65

75

300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 550 Производительность объемная О, м3/мин

Рис. 1. Зависимость характеристик турбокомпрессора К500-61-5 температуры воздуха после промежуточных воздухоохладителей

ВЛИЯНИЕ ОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗДУХА В ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ОХЛАДИТЕЛЯХ

Температура Изменение параметров турбокомпрессора

воздуха после охладителей, Со Производительность объемная, м3/мин Давление абсолютное, % Мощность потребляемая, % КПД изотермический, %

35 - - -

45 -8,8 -1,5 -1,78

55 525 -17,1 -2,9 -3,65

65 -26,4 -4,7 -6,05

75 -33,0 -6,2 -8,23

помощи компьютерного моделирования. Кривые, проведенные сплошной линией, соответствуют нормальной температуре воздуха (35 оС при номинальном режиме).

Рис. 2. Зависимость удельного расхода электроэнергии турбокомпрессора К500-61-5 от температуры воздуха после промежуточных воздухоохладителей

В таблице приведены сведения о влиянии промежуточного охлаждения на показатели работы турбокомпрессора в процентах по отношению к показателям при нормальном охлаждении (произво-дительность номинальная).

Как видно из таблицы абсолютное давление воздуха на выходе из компрессора уменьшается примерно на 8-9 % на каждые 10 оС увеличения температуры воздуха, потребляемая мощность при этом снижается на 1,5-1,6 %, что приводит к увеличению удельных затрат электроэнергии (рис. 2).

Таким образом, повышение температуры воздуха после промежуточных воздухоохладителей на 10 оС, в диапазоне давлений 0,7-0,8 МПа приводит к увеличению удельного расхода электроэнергии в среднем на 0,6-0,8 %. При этом перерасход электроэнергии на один турбокомпрессор может составить 450-600 кВт-ч в сутки. Производительность снижается на 2-3 %.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Замыцкий О.В. Компьютерное моде-

лирование режимов многоступенчатых тур-

бокомпрессоров// Г орный информационно-

аналитический бюллетень. - М.: Изд-во МГГУ, 2001, № 11, - С. 58-60.

2. Замыцкий О.В. Влияние температуры окружающей среды на эф-

фективность производства сжатого воздуха для горных машин//Г орный информационно-

аналитический бюллетень. - М.: Изд-во МГГУ, 2001, № 12, - С. 37.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Замыцкий Олег Владимирович — доцент, кандидат технических наук, Криворожский технический университет.

ГОРНЫЕ МАШИНЫ