Влияние температуры окружающей среды на эффективность производства сжатого воздуха для горных машин

Замыцкий О.В.

ГОРНЫЕ МАШИНЫ

УДК 622.23.05

О.В. Замыцкий

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА СЖАТОГО ВОЗДУХА ДЛЯ ГОРНЫХ МАШИН

З

атраты на подземную добычу и переработку полезных ископаемых в значительной мере зависят от расхода электроэнергии при производстве сжатого воздуха, а также его качества.

Сезонные колебания температуры окружающей среды оказывают существенное влияние на работу компрессорных станций. Это связано с конструктивными особенностями применяемых в настоящее время для этих целей турбокомпрессоров, в частности их чувствительностью к воздействию различных факторов и изменению вследствие этого режимов работы и затрат электроэнергии.

Увеличение температуры окружающей среды приводит к увеличению температуры и уменьшению плотности засасываемого воздуха. Увеличивается также температура воздуха на выходе из промежуточных воздухоохладителей компрессора из-за возрастания температуры охлаж-

щей воды (с повышением темперы атмосферного воздуха ухудшаются условия для ее охлаждения в не). Это приводит к возрастанию емного расхода воздуха между нями компрессора, что и способствует изменению его режима работы и потребляемой мощности.

Количественно оценить влияние изменения температуры окружающей среды на показатели работы турбокомпрессоров можно при помощи проведения заводских испытаний, но при этом сложно обеспечить "чистоту" эксперимента, кроме того, такие эксперименты достаточно трудоемки и дороги это затрудняет применение данного метода. Еще одним способом получения такой информации является использование компьютерного моделирования, в этом случае легче обеспечить чистоту эксперимента при сохранении достаточно высокой точности результатов [1]. Этот метод и был выбран для исследования влияния температуры окружающей среды на работу турбокомпрессоров.

Задачей исследований является определение влияния температуры окружающей среды на параметры турбокомпрессора: абсолютное давление воздуха на выходе из компрессора, потребляемую мощность, изотермический КПД, а также удельный расход электроэнергии.

Исследования проведены на компьютерной модели турбокомпрессора К500-61-5 совместно с системой охлаждения [1]. Температура окружающей среды варьировалась в пределах от 0оС до 40оС. Применяемые на ком-компрессорных станциях замкнутые системы водяного охлаждения в градирнях обеспечивают охлаждение воды до температуры на 2-6о выше температуры окружающей среды по мокрому термометру [2]. Это приблизительно соответствует температуре окружающей среды по сухому термометру. Поэтому начальная температура охлаждающей воды может быть принята равной температуре окружающей среды. Температура засасываемого воздуха также с достаточной точностью может быть принята ной температуре окружающей среды (если не применяется предварительное охлаждение). Остальные начальные условия приняты номинальными,

ление засасываемого воздуха на входе в компрессор 0,98405 Па.

На рис.1 приведены характеристики турбокомпрессора К500-61-5 в зависимости от температуры окружающей среды, полученные при помощи компьютерного моделирования.

Кривые, проведенные сплошной линией соответствуют но-

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ТУРБОКОМПРЕССОРА К500-61-5

Температура Изменение параметров турбокомпрессора

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

0 525 +33,6 +5,8 -0,21

10 +16,7 +1,0 +0,41

20 - - -

30 -17,2 -3,3 -1,46

40 -39,1 -8,4 -6,05

с 1,1

о. 1

і 0,9

С 0,8

ю 0,7

ш 0,6

ш 0,5

5 0,4

0,Э

0,2

— " 1

- - -

- - N.

ч. ч \

V

\

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

Производительность объемная О, м3/мин

------------10

Э00 Э25 Э50 Э75 400 425 450 475 500 525 550 Производительность объемная Q, мЭ/мин

---------------10

---------------20

--------------Э0

..............40

Рис. 1. Зависимость характеристик турбокомпрессора К500-61-5 от температуры окружающей среды

0,105 0,1 0,095 0,09 Iе 0,085

г; <

У > ✓

| »*» *

- - 10

--------20

- - Э0

--------40

0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1

Давление абсолютное р, МПа

минальным начальным условиям (начальная температура воздуха и воды 20 оС, давление засасываемого воздуха на входе в компрессор 0,98» 105 Па).

В табл. приведены сведения о влиянии температуры окружающей среды на показатели роботы турбокомпрессора в процентах по отношению к показателям при номинальных начальных условиях исходя

Рис. 2. Зависимость удельного расхода электроэнергии турбокомпрессора К500-61-5 от температуры окружающей среды

уменьшения абсолютного давления на выходе из компрессора (3-5% на 10оС), что приводит к возрастанию удельных затрат электроэнергии (рис. 2).

Таким образом, повышение температуры окружающей среды на 10оС, в диапазоне давлений 0,7-0,8 МПа, при условии сохранения номинальной производительности, приводит к увеличению удельного расхода электроэнергии в среднем на 1,5 — 2%. При этом перерасход электроэнергии на один турбокомпрессор может составить 1000 — 1500 кВт^ч в сутки.

из сохранения номинальной произ-водительнос-ти (525 м3/мин).

Как видно табл. абсолютное давление воздуха на выходе из компрессора уменьшается примерно на 17 % с повышением температуры окружающей среды на каждые 10оС, это уменьшает критическое давление и увеличивает вероятность пом-пажа. Снижение потребляемой мощности заметно отстает от

1. Замыцкий О.В. Компьютерное моделирование режи-

мов многоступенчатых турбокомпрессоров// Г орный ин-

формационно-аналитический бюллетень. - М: МГГУ. -

2001.

----------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. Гладков В.А., Арефьев Ю.И., Пономаренко В.С. Вентиляторные градирни. - М.: Стройиздат. - 1976. - 216 с.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Э

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Замыцкий О. В.

Текст научной работы на тему «Влияние температуры окружающей среды на эффективность производства сжатого воздуха для горных машин»