Определение энергоэффективности гидравлических и пневматических систем
Расчет суммарных потерь на всех участках гидравлической системы с учетом режима движения жидкости, материалов, состояния поверхностей труб, характера местных сопротивлений. Энергоэффективность пневматической системы. Потери энергии при работе компрессора.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 14.06.2010 |
Размер файла | 372,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Энергетический аудит»
на тему: «Определение энергоэффективности гидравлических и пневматических систем»
СОДЕРЖАНИЕ
1.Определение энергоэффективности гидравлических и пневматических систем
2.Определение энергоэффективности системы сжатого воздуха
Список использованной литературы
1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ И ПНЕВМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Рассчитать трубопроводную сеть (рис.1) и подобрать насосный агрегат 1 для подачи жидкости в производственных условиях из резервуара 2 в бак 8, расположенный на высоте над осью насоса. Величины абсолютных давлений на свободных поверхностях жидкости в резервуаре и баке равны соответственно и На всасывающей линии имеются приемный клапан 3 с защитной сеткой, на нагнетательной линии - дисковая задвижка 4 и обратный клапан 7. В системе возможна установка расходомерной шайбы (диафрагмы) 5 или охладителя 6.
Рисунок 1.1 - Схема трубопроводной сети
Таблица 1.1 - Исходные данные
Величины |
Вариант |
||
Обозначение |
Размерности |
7 |
|
Жидкость |
__ |
Вода |
|
Температура жидкости |
°C |
20 |
|
Давление: в баке в резервуаре |
МПа |
0,20 |
|
МПа |
0,0,9 |
||
Высоты: |
м |
1,2 |
|
м |
0,8 |
||
м |
1,0 |
||
Углы , колен |
градус |
15;60 |
|
Отношение R/d отводов |
__ |
6 |
|
Степень h/d открытия задвижки |
__ |
0,75 |
|
Отношение So/S площадей диафрагмы |
__ |
0,4 |
|
Коэффициент сопротивления охладителя |
__ |
4 |
|
Материал и состояние труб |
__ |
Медные |
|
Назначение трубопровода |
__ |
Вспомогательные трубопроводы для технической воды |
|
ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАСЧЕТА
1 Величины расходов Q, м3/з, высоты НГ, м, подъема жидкости и длины L2, м, нагнетательного трубопровода следует принять равными:
где n - (n=93);
длина всасывающего участка трубопровода.
где n - число.
Диаметры труб в пределах всасывающего и нагнетательного участков считать постоянными, углы отводов принять равным
Ориентировочные значения допустимых скоростей течения жидкости в технических трубопроводах 0,6 - 0,8 м/с на всасываемом участке, допустимые скорости течения жидкости в напорных трубопроводов на нагнетательном участке 1,0 - 3,0.
2 Определяем диаметр труб для участков системы:
Приймаємо d1=160 мм и d2=80 мм.
3 Уточняем величины истинных скоростей течения жидкости в трубах:
.
4 Суммарные потери на всех участках системы определяем с учетом режима движения жидкости, материалов и состояния поверхностей труб, характера местных сопротивлений.
Значения чисел Рейнольдса вычисляем по формуле:
где н=1,01·10-6 м2/с - кинематический коэффициент вязкости для воды при температуре 20°С.
Режим движения жидкости на участках - турбулентный, так как .
Коэффициент лi потерь на трение можно определить по графику зависимости л от Re для шероховатых труб:
и .
где - значение абсолютной шероховатости для бесшовных стальных труб, принимаем .
При Re1=110891 - л1=0,023.
При Re2=200990 - л2=0,025.
5 Потери напора на отдельных участках при движении жидкости по трубам вычисляем по формуле:
где g=9,81 м/с2 - ускорение свободного падения тел.
6 Выбираем коэффициенты местных сопротивлений на всасываемом участке:
где коэффициенты местных сопротивлений:
- всасывающего клапана с сеткой при
- коэффициент сопротивления колена при
7 На нагнетательном участке:
коэффициент сопротивления задвижки при
коэффициент сопротивления диафрагмы при ;
коэффициент сопротивления охладителя;
коэффициент сопротивления обратного клапана (при );
коэффициент сопротивления "выход из трубы";
коэффициент сопротивления колена при ;
- коэффициент сопротивления отвода.
.
8 Требуемый напор Н насоса определяем по формуле:
где разность уровней свободных поверхностей жидкости в баке и резервуаре,
плотность воды при температуре .
,
.
.
Для значений подачи 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1; 1,25 рассчитываем напор насоса.
Таблица 1.2 - Результаты гидравлического расчета системы для разных значений подачи
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
36 |
||
14,4 |
02 |
0,8 |
31683,2 |
63366,3 |
0,024 |
0,026 |
0,017 |
1,13 |
37,2 |
|
27 |
0,37 |
1,5 |
58613,8 |
118812 |
0,023 |
0,025 |
0,06 |
4 |
40,1 |
|
40,5 |
0,56 |
2,24 |
88712,9 |
177426 |
0,022 |
0,025 |
0,13 |
8,7 |
45 |
|
54 |
0,75 |
3 |
118812 |
237623,8 |
0,021 |
0,025 |
0,24 |
15,7 |
52 |
|
72 |
1 |
4 |
158416 |
316831,7 |
0,021 |
0,025 |
0,43 |
28 |
64,5 |
|
Рисунок 1.2 - Характеристика насоса
По значениям Q и H выбираем центробежный насос типа К горизонтальный одноступенчатый, консольного типа с рабочим колесом одностороннего входа.
Насос 4К -8, с частотой вращения 2900 об/мин.
Мощность на валу насоса 17,5 кВт; на валу электродвигателя - 28 кВт.
Коэффициент полезного действия - 65,5 %.
9 Определяем потери:
,
Т - время эксплуатации в год (5000 ч);
С - стоимость . Принимаем С=0,5 грн.
Потери мощности:
,
Требуемая мощность электродвигателя с учетом запаса по возможным перегрузкам:
,
к = 1,05-1,2 - коэффициент запаса. Принимаем к = 1,2.
.
Определяем цену перерасхода электрической энергии в год одним электродвигателем:
.
Суммарный перерасход электрической энергии в год:
,
.
Полученные данные свидетельствуют о небольших потерях энергии при работе насоса.
Для повышения энергоэффективности гидравлической системы необходимо:
- уменьшение сопротивления сети трубопровода (местные и по длине трубопровода) за счет увеличения диаметра труб, уменьшения количества отводов, колен;
- уменьшить потери воды при ее подаче в оптимальном режиме, а также путем замены фланцевых уплотнений;
- повышение КПД насоса до паспортных данных за счет точной балансировке рабочих колес, а также за счет замены старых уплотнений новыми.
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ СЖАТОГО ВОЗДУХА
Рассчитать приведенную на схеме рисунка 2.1 сеть и подобрать компрессор на потребление сжатого воздуха с рабочим давлением в ремонтном цехе химического комбината.
Рисунок 2.1 - Схема компрессорной сети
Длины участков АВ, ВС, СД, CF, BE вычисляем по формуле:
число из двух последних цифр номера зачетной книжки ();
вариант задания;
порядковый номер участка.
Таблица 1. Исходные данные
Точка присоединения |
Потребитель |
Расход воздуха на единицу оборудования |
Количество |
|
D |
Молоток пневматический КЕ-16 |
1,6 |
3 |
|
Е |
Молоток отбойный ОМП - 10 |
2,3 |
1 |
|
F |
Машина шлифовальнаяШР - 2 |
2,8 |
2 |
|
F |
Гайковерт ручной ГП - 14 |
0,5 |
1 |
|
E |
Пистолет - пульверизатор ПУ - 1 |
0,03 |
2 |
|
D |
Ножницы-кусачки ПНК-3 |
1,3 |
1 |
|
D |
Пила ручная РПТ |
1,9 |
1 |
|
E |
Пылесос для производственного мусора ПП - 3 |
1,3 |
1 |
|
1 Определяем длину участка сети ABCD:
;
;
;
;
.
2 Находим расчетный расход воздуха на участках:
,
где число потребителей с удельным расходом воздуха на участке і-м участке трубопровода (і=3…5).
;
3 Определяем расчетный расход компрессора суммированием расходов по участкам
.
4 Вычисляем величину потребного воздуха с учетом условий одновременности работы каждого вида оборудования и потерь сжатого воздуха от утечек.
Потребный расход по участкам
коэффициент одновременности работы; при z<10, при z=11…20, при z>20.
коэффициент утечек;
Общий расход
Потребный расход компрессора - это расход воздуха на участке АВ магистрали.
5 Расчет ориентировочных диаметров трубопроводов на каждом из участков сети:
Участок |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Вычесленный |
0,048 |
0,043 |
0,033 |
0,028 |
0,023 |
|
Принятый |
0,050 |
0,050 |
0,040 |
0,04 |
0,025 |
|
6 Потери давления в сети от трения в сети и на местных сопротивлениях обычно не привышают 6-8% от среднего давления в трубопроводе.
Приведенные длины учкстков сети:
где эквивалентная длина, соответствующая наличию на участке длиной количеством m определенного вида местных сопротивлений с удельной характеристикой .
.
.
Приведенная длина магистрали:
,
7 Потери давления по магистрали:
,
,
,
,
.
Потребное давление Р, развиваемое компрессором, должно быть не менее
8 По основным параметрам Q и P подбираем тип и марку требуемого компрессора.
Таблица 2.6 - Технические характеристики компрессора
Тип компрессора |
ВП3-20/9 |
||
Производительность, |
20 |
||
Конечное давление, МПа |
0,87 |
||
Масса, кг |
4800 |
||
Габариты, мм |
2370х1670х2230 |
||
Двигатель |
Мощность, кВт |
132 |
|
Тип |
ДСК-12-24-12 |
||
Частота вращения, |
500 |
||
4 Емкость воздухосборника V:
,
где производительность компрессора, .
5 Определяем потери:
,
производительность компрессора и расчетная производительность ;
конечное давление и расчетное давление компрессора, МПа;
Т - время эксплуатации в год (5000 ч);
С - стоимость . Принимаем С=0,5 грн.
Определяем цену перерасхода электрической энергии в год:
.
Полученные данные свидетельствуют о довольно больших потерях энергии при работе компрессора.
Для повышения энергоэффективности гидравлической системы необходимо:
- увеличение диаметра нагнетающих воздуховодов, дает экономию 6%;
- уменьшения количества отводов, колен;
- можно эффективно использовать тепло от компрессорной системы сжатого воздуха для отопления производственных помещений, а также для подогрева воды на технологические нужды. Это повышает энергетический КПД компрессора на 4-5%.;
- так как нагрузка компрессора не постоянная по времени, то его производительность должна контролироваться;
- целесообразна установить ресивер
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1 Методические указания к практическим занятиям по проведения гидравлических расчетов трубопроводных сетей, выбору насосных, вентиляционных и компрессорных установок промышленных предприятий по курсу «Гидравлика и гидравлические машины». Волков Н. И., 1989.
2 Каталог справочник насосы. Соколова Т.Ф., Тихонов А.Я., 1953.
Подобные документы
Физико-химическая характеристика жидкости. Определение основных параметров потока гидравлической сети. Нахождение потерь на трение. Определение местных гидравлических сопротивлений и общих потерь. Потребляемая мощность насоса. Расчет расхода материала.
контрольная работа [69,4 K], добавлен 14.12.2013Расчет трубопроводной сети и выбор насосного агрегата для подачи жидкости в производственных условиях из резервуара в бак. Подбор компрессора на потребление сжатого воздуха с заданным рабочим давлением в ремонтном цехе промышленного предприятия.
курсовая работа [376,7 K], добавлен 04.01.2012Сущность понятий энергосбережения и энергоэффективности. Общие для всех стран рекомендации по энергоэффективности. Иерархическая структурная схема энергии сложной системы. Методы определения форм энергии. Анализ методов определения состояния форм энергии.
реферат [139,1 K], добавлен 17.09.2012Методика расчёта гидравлических сопротивлений на примере расчёта сложного трубопровода с теплообменными аппаратами, установленными в его ветвях. Определение потерь на отдельных участках трубопровода, мощности насоса, необходимой для перемещения жидкости.
курсовая работа [158,3 K], добавлен 27.03.2015Особенности причин появления и расчет на трех участках по длине трубы коэффициента гидравлического трения, потерь давления, потерь напора на трение, местных потерь напора при описании прохождения воды в трубопроводе при условиях турбулентного движения.
задача [250,4 K], добавлен 03.06.2010Анализ гидравлического режима работы теплосетей поселка Инской на примере тепломагистрали №2. Определение характера местных гидравлических сопротивлений. Проверочный гидравлический расчет теплосети. Разработка мероприятий по решению обнаруженных проблем.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 22.11.2009Расчет расходов жидкости, поступающей в резервуары гидравлической системы, напора и полезной мощности насоса; потерь энергии, коэффициента гидравлического трения при ламинарном и турбулентном режиме. Определение давления графоаналитическим способом.
курсовая работа [88,0 K], добавлен 11.03.2012Применение гидравлических систем в машиностроении, на транспорте и в технологических процессах. Преимущества и принцип действия гидравлической передачи. Определение характеристик простых трубопроводов, рабочей подачи насоса и параметров циклов системы.
курсовая работа [278,3 K], добавлен 13.01.2011Сущность осредненного и пульсационного движения. Расчет сопротивления при турбулентном течении жидкости по каналам. Изучение понятия относительной и эквивалентной абсолютной шероховатости поверхности. Определение потери энергии в местных сопротивлениях.
презентация [121,2 K], добавлен 14.10.2013Общая характеристика гидравлических систем, их назначение и сферы применения. Принцип работы топливной системы воздушно-реактивного двигателя: основные понятия и расчётные формулы. Определение необходимых параметров данной гидравлической системы.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 25.12.2012