Эквивалентная длина местных сопротивлений, находится по номограмме [1,приложение 3], по известному нам внутреннему диаметру и значениям коэффициентов сопротивления, которые мы принимаем.
· для колена 0,33;
· для тройника 1,0;
· для вентиля 2,9.
4. Определяются общие потери давления на соответствующем участке:
, где
,
lфакт- фактическая длина участка, м.
5. Используя ГОСТ 10704-91 "Трубы стальные электросварные прямошовные", по известному внутреннему диаметру d подбирается труба с наружным диаметром D и толщиной стенки δ, причём D = d + 2δ.
6. Из условий прочности рассчитывается минимальная необходимая толщина стенки трубы:
Рср– среднее абсолютное давление в трубопроводе,;
Dн– наружный диаметр трубы, мм
k=1,7 – коэффициент запаса, будет обеспечивать запас прочности при давлении
0,9МПа:
– предел текучести материала.
Минимальная толщина стенки пропорциональна рабочему давлению, наружному диаметру и зависит от свойств металла.
Расчетная толщина стенки сопоставляется с ее действительным значением и при необходимости уточняется за счет выбора в соответствии с ГОСТ другого наружного диаметра трубы.
7. Находиться конечное давление на участке или у потребителя (для ответвлений).
Конечное давление на i-ом участке:
где i=1…5 – для правой ветки. i=1…4 – для левой ветки.
Конечное давление на предыдущем участке магистрали будет начальным на следующем.
Для участков А1В1, А2В2 в качестве отпускаемого от компрессорной станции принимается давление 0,9МПа.
Давление у i-го потребителя:
- конечное давление в точке j-го участка магистрали, к которому подключен j-ый потребитель, кгс/см2;
- потери давления на один погонный метр ответвления, кгс/см2.
j=1…9. Конечное давление у прочих потребителей без учета фактической длины воздухопровода определению не подлежит.
Примером применения данной методики может служить расчет участка А2B2 :
Длина участка ;
Расход сжатого воздуха на участке А2В2 и соответственно для левой ветки воздухопровода, отходящей от компрессорной станции:
Аналогично для правой ветки и участка А1В1.
Расход сжатого воздуха для последующих участков магистрали определяется по следовательно вычитая значение расхода цеха, который находится на данном участке.
Таким образом, для левого направления магистрали получаем:
т.к. от участка В2С2 не отходит ни одного ответвления к цехам-потребителям;
;
Принимаем скорость движения сжатого воздуха vсж=15 м/с на участке А2В2, тогда скорость при условии всасывания составила νо=135 м/с.
По номограмме (Приложение 4) [1] находим диаметр d и потери давления δP на участке А2В2 в зависимости от выбранного внутреннего диаметра dвн. По ГОСТ 10704-91 принимаем Dн=108 мм, ГОСТст=2мм, тогда dвн = Dн-2δ=104 мм.
Оцениваем действительную скорость сжатого воздуха в воздухопроводе:
На участке А2В2 находится колено и вентиль. По номограмме 3 [1] получаем соответственно и м, для данного участка.
Общее потери давления на участке А2В2:
Минимальная необходимая толщина стенки трубы рассчитывается по формуле:
Рср – среднее абсолютное давление в трубопроводе, кгс/см2;
k=1,7 – коэффициент запаса;
Выбранная толщина стенки ГОСТст=2 мм больше, чем минимально необходимая ст=0,337 мм, поэтому уточнение наружного диаметра не требуется.
Конечное давление в точке В2:
кгс/м2.
Аналогичным образом рассчитываются остальные участки и ответвления. Конечное давление каждого участка определяется с учётом давления на предыдущем. Сопротивление для колена учитывается только на участке А1B1, на всех остальных участках для определения эквивалентной длины учитываются сопротивления вентиля и тройника. В остальном методика сохраняется. Результаты расчета приведены в таблице 2.
На рис. 2 приведена схема воздухоснабжения предприятия с указанием длин участков, расходов воздуха и внутренних диаметров трубопроводов.
В результате проведенных расчетов мы определили, что система воздухоснабжения, отпускающая сжатый воздух с избыточным давлением 0,9 МПа, обеспечит для каждого цеха потребление воздуха с необходимым давлением Р=0,3-0,8 МПа. Для этого необходимы трубы следующих сортаментов: 108х2,0 длиной 180м; 95х2,0 длиной 440м; 88х1,6 длиной 10м; 76х1.4 длиной 60м; 70х1.4 длиной 45 метров; 60х1,4 длиной 75м; 51х1,4 длиной 120м; 48х1,4 длиной 80м; 33х1 длиной 60 метров; 27х1 длиной 145м;26х1 длиной 85м; 30х1 длиной 70м;22х1 длиной 60м; 14х1 длиной 60м.
Прочностной расчет показал, что расчетная толщина стенки трубопроводов не превышает толщин стенок труб, выбранных по ГОСТ для всех участков воздухопровода, и условия прочности обеспечены.
Таблица 2. Сводная таблица результатов аэродинамического и прочностного расчётов
Участок
l , м
,м/с
Vp ,м3/ мин
Pкгс/ см2 10-3
d, мм
lэкв, м
lр , м
Pуч, кгс/ см2 x10-2
Dгост мм
м/с
Pконеч кгс/ см2
, мм
ГОСТ
Рас.
A1B1
A2B2
B1C1
B2C2
C1D1
C2D2
D1E1
D2E2
E1K1
E2K2
K1M1
l1
l2
l3
l4
l5
l6
l7
l8
l9
Проч
цеха:
K2
M1
60
30
55
40
80
120
70
95
45
75
85
145
10
15
48,67
49.88
45,40
47,08
31,00
46,20
26,10
0,88
10,12
11,33
14,40
2,10
3,73
2,80
3,27
4,90
42,47
24,00
1,8
2,4
2,5
2,2
2,0
2,8
2,1
3,2
17
3,0
8,7
6,0
7,3
6,5
5,0
2,3
3,5
106.5
106,5
94,5
91,1
92,5
74,5
92,1
14
47,2
49,5
57,5
22,0
29,0
25,5
27,0
32,5
87,0
65,0
3,23
1
2,9
13
4,5
4.0
3.6
3,7
2,6
1,0
4,8
5,9
1,6
1,9
10,0
6,9
73,0
43,0
59,5
44,5
84,0
124,0
83,6
73,5
62,9
98,7
47,6
61,0
84,5
124,8
80,9
61,6
72,3
86,9
147,3
62,6
20,0
16,9
13,14
7,74
10,71
8,01
20,16
18,39
14,70
17,61
20,72
15,23
106,7
25,35
34,94
20,22
53,59
43,38
63,43
95,74
31,30
4,60
5,91
108
76
51
22
33
27
88
13,09
13,86
14,21
12,93
13,41
13,65
13,16
11,49
14,35
10,28
11,51
10,38
12,38
9,16
10,57
12,33
12,03
13,93
8,86
8,92
8,76
8,84
8,55
8,53
8,37
8,38
8,19
8,17
8,04
7,31
8,58
8,41
7,51
7,89
7,60
788
8,13
7,98
1,4
0,35
0,31
0,25
0,04
0,17
0,20
0,07
0,11
0,09
0,23
Как альтернатива, и в то же время для проверки расчетов, был произведен компьютерный расчет по программе "Расчёт трубопроводов", адаптированной для сетей сжатого воздуха. Исходными данными для такого расчета являются:
- тип энергоносителя (в нашем случае воздух);
- длины участков и ответвлений магистралей в метрах;
- расход энергоносителя, необходимый потребителям в .
Такой расчет был произведен отдельно для левой и правой магистралей системы воздухоснабжения. Результаты расчета сведены в таблицы 3 и 4.
Таблица З Значения конечного давления воздуха, поступающего к потребителям
№ цеха
Давление воздуха, МПа
Расчет
Компьютерная
программа
0,731
0,783
2
0,858
0,862
3
0,841
0,825
4
0,817
0,785
6
0,774
0,814
7
0,789
0,812
8
0,773
0,782
9
0,788
0,755
Максимальное расхождение по конечным давлениям воздуха составило 6% для цеха №1 (заготовительный). Следовательно, можно считать, что расчет произведен, верно, т.к. погрешность не достигает 15%.
Таблица 4 Значения диаметров участков трубопроводов
Участок трубопровода
Диаметр, м
Компьютерный расчет
0,108
0,114
В1С1
В2С2
С1D1
0,095
С2D2
0,100
Е1К1
0,076
0,073
Е2К2
0,102
L1
0,014
0,016
L2
0,048
0,051
L3
0,054
L4
0,060
L6
0,030
0,032
L7
0,026
0,028
L8
0,022
L9
0,033
0,036
Расхождение по диаметрам трубопроводов сжатого воздуха в среднем составило 5%. Максимальное для участка Е2К2 8% и инструментального цеха 12%. Следовательно, можно считать, что расчет произведен верно, т.к. погрешность не достигает 15%.
Сравнительный анализ данных полученных в результате расчёта и расчёта компьютерной программы показал о небольшие расхождения по давлениям и диаметрам, не превышающим в большинстве 4-12 %. Данная программа может быть использована для предварительной оценки давлений у потребителей.
5 Компрессорная станция
Компрессорная станция 7К-20А предназначается для применения на предприятиях всех отраслей промышленности, номинальное потребление которых находится в пределах 140 м3/мин при давлении 9кгс/, без превышенных требований в отношении чистоты сжатого воздуха. Максимально-длительная производительность компрессорной станции при одном агрегате, находящемся в резерве или ремонте, составляет 120м3/мин. Седьмой компрессор, в случае необходимости может заменить 1 из 6 компрессоров. Режим работы компрессорной станции - круглосуточный.
Типовой проект применим в несейсмичных районах с расчетными зимними температурами -20,-30 (основной вариант) и -40 С. Необходимо руководствоваться главой СНиП2-89-80 "Генеральные планы промышленных предприятий. Нормы проектирования" и СН-245-71 "Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий". Кроме этого, при привязке следует рассматривать вопрос о блокировании компрессорной станции с основными корпусами объектов энергетического и вспомогательного хозяйств, а также с производственными корпусами предприятий, в соответствии с п.27 "Указаний по строительному проектированию предприятий, зданий и сооружений машиностроительной промышленности" (СН-118-68).
Компрессорная станция должна располагаться вдали от источников загрязнения воздуха механическими примесями, газами и влагой (пескоструйные камеры, ацетиленовые станции, брызгальные бассейны и т.п.). Компрессорную станцию желательно располагать воздухосборниками, обращенными на север или северо-восток.
Настоящим проектом предусматривается установка компрессоров марки ВП3-20/9, изготовляемых Краснодарским компрессорным заводом.
Тип компрессора – горизонтальный. Двухрядный, крейцкопфный, оппозитный.
Таблица 3 Характеристика компрессора
Страницы: 1, 2, 3, 4
