График давления от расхода воздуха

Расход сжатого воздуха: особенности расчета

При работе с компрессионным оборудованием необходимо иметь представление как исчисляется расход сжатого воздуха, тем более что производительность компрессора и определяется как объем сжимаемого газа в единицу времени.

Конечно, существуют специальные контрольно-измерительные приборы, но в некоторых случаях необходимо быстро произвести расчет расхода воздуха отдельными устройствами.

Необходимо начать с того, что уточнить, в чем измеряется воздух. Объем воздуха измеряется в кубических метрах. Единицы измерения расхода воздуха исчисляются в кубических метрах (для винтовых компрессоров) или литрах (для поршневых компрессоров) потребляемого или производимого воздуха в единицу времени (м3/мин, м3/час, л/мин).

Согласно данным российского ГОСТ 12449-80 нормальными условиями считаются

• давление 101,325 кПа (760 мм. рт .ст),
• температура 293 К (20 С),
• влажность 1,205 кг/м3.

При определении расхода сжатого воздуха при нормальных условиях по ГОСТ 12449-80 перед единицей измерения сжатого воздуха ставят маркировку «н» (15нм3/мин или 165нм3/час и т.д.).

Также существуют две популярные методики расчета расхода воздуха потребляющим оборудованием.

Расчет расхода воздуха через падение давления – универсальный метод для всех видов компрессоров

• LB — искомое потребление сжатого воздуха [м³/мин]
• VR — объем резервуара с сжатым воздухом [м³] (1 м³ = 1000 л)
• pmax — давление на время начала измерений [бар]
• pmin — давление на время окончания измерений [бар]
• t — продолжительность измерений [мин]

На начало измерения необходимо знать объем резервуара и давление в нем (показания манометра). Включаем потребляющее оборудование, засекаем время работы. Отключаем оборудование, смотрим показания манометра резервуара. Подставляем данные в формулу.

Расчет расхода через время работы компрессора – метод для компрессоров с постоянной производительностью

• LB — искомое потребление сжатого воздуха [м³/мин]
• Q — производительность компрессора [м³/мин]
• ∑t — время работы компрессора под нагрузкой за период измерений [мин]
• T — период измерений = время работы под нагрузкой + на холостом ходу [мин]

На начало измерения нам необходимо знать производительность компрессора, снять показания счетчика общей наработки и счетчика работы под нагрузкой. Включаем потребляющее оборудование, засекаем время работы под нагрузкой при наборе давления до максимального значения, после которого компрессор работает на холостом ходу до начала следующего набора давления. Отключаем оборудование. Подставляем данные в формулу.

2.5. ГРАФИКИ ДАВЛЕНИЯ СЖАТОГО ВОЗДУХА

На работу компрессорной станции в значительной мере влияет выбор необходимого давления воздуха у потребителей во всей сети и на отдельных участках. Давление сжатого воздуха должно соответствовать давлению, которое необходимо пневмоприемникам.

Эксплуатация компрессорных установок, подающих сжатый воздух пневмоприемникам с давлением ниже необходимого, приводит к потере производительности пневмоприемников, а при подаче сжатого воздуха пневмоприемникам с давлением значительно выше необходимого происходит бесполезная трата энергии. Так, например, повышение давления на 1% увеличивает перерасход электроэнергии на 0,5%. Давление воздуха при выходе его из компрессора должно быть выше необходимого только на величину потерь давления в арматуре, воздухопроводах и вспомогательном оборудовании.

Потери давления воздуха, движущегося по воздухопроводу, пропорциональны длинам отдельных участков трубопроводов. При этом принято считать удельные расчетные потери давления на единицу длины трубопровода одинаковыми для различных участков трубопроводов. Учитывая, что расход воздуха потребителями и потери в сетях можно принять приблизительно прямо пропорциональными давлению воздуха, следует везде, где это не

Характеристика требуемого давления сжатого воздуха при разных режимах работы

отражается на производстве, снижать давление расходуемого воздуха.

Каждая компрессорная станция должна иметь характеристику требуемого давления сжатого воздуха в зависимости от производительности компрессоров и с учетом воздушной сети трубопроводов и типов пневмоприемников.

На рис. 20 показаны характеристики необходимого давления сжатого воздуха для разных случаев воздухо- снабжения.

Линия а-а изображает противодавление при расположении приемников, требующих постоянного давления сжатого воздуха, в непосредственной близости от воздухоснабжающей установки. Линия а-b характеризует наиболее распространенный случай переменного противодавления, обусловленного одновременно воздушной сетью и воздухоприемниками, требующими постоянного давления сжатого воздуха. Линия 0-с соответствует очень протяженной воздушной сети и необходимости преодоления сопротивления самой сети.

Определение расхода воздуха на различных режимах работы двигателей внутреннего сгорания

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ВОЗДУХА НА РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕНЕГО СГОРАНИЯ

Цель работы: выполнение расчетов по расходу воздуха на различных режимах работы ДВС и построение графиков зависимостей расходов от режимов работы последних.

Для образования рабочей смеси в цилиндре ДВС в период такта впуска поступает воздух, заполняя разряженный подпоршневый объем. Количество поступающего в цилиндры воздуха G_в зависит от многих факторов. Расчеты довольно сложны. Однако для решения практических задач может быть использована следующая зависимость по определению количества поступающего в цилиндры воздуха G_в кг/ч

где V_h — рабочий объем двигателя, л;

— коэффициент наполнения воздухом цилиндров двигателя;

i — число цилиндров (i = 2…6). Принимаем i = 6;

n — частота вращения коленчатого вала двигателя, мин -1 ;

P_в — плотность воздуха, кг/м 3 . Принимаем P_в = 0,001213 кг/м 3 ;

ф — число тактов (ф = 2…4). Принимаем ф = 4

Рабочие объемы двигателя V_h, л, с искровой системой зажигания и дизельных двигателей рассчитывают по формуле:

где N_е — эффективная мощность, кВт;

p_е — среднее эффективное давление, МПа,

здесь p_i, p_m — среднее индикаторное давление механических потерь, МПа.

Значение среднего эффективного давления p_е, МПа при нормальной нагрузке изменяются в следующих пределах:

ли с искровым зажигание (0,6…1,1). Принимаем p_е = 0,8.

Примеры для расчетов количества поступающего в цилиндры воздуха G_в:

_е1 = 55кВт, ф = 4, число оборотов коленчатого вала n: 2000, 3000, 4000, 5000, 6000 мин -1 .

N_е2 = 70кВт, ф = 4, число оборотов коленчатого вала n: 500, 1000, 1500, 2000, 2500 мин -1 .

Значения коэффициента наполнения воздухом цилиндров двигателя для различных типов автомобильных и тракторных двигателей при работе их с полной нагрузкой изменяются в пределах:

В приведенной формуле сложность расчета вызывает определение величины коэффициента наполнения . По тепловому расчету ДВС этот коэффициент для четырехтактного двигателей с учетом продувки и дозядки цилиндра определяют по следующей формуле:

где T_k — температура воздуха на выходе из компрессора, К;

p_k — давление наддувочного воздуха, МПа;

— температура подогрева свежего заряда, К;

— давление в конце впуска, МПа;

— давление остаточных газов, МПа;

Для четырехтактных двигателей без продувки и дозарядки:

К — температура окружающей среды;

давление окружающей среды принимаем p_o = p_k = 0,1 МПа;

— температура подогрева свежего заряда, в зависимости от типа двигателя значение принимают следующим:

двигатели с искровым зажиганием (0…20). Принимаем =10;

Двигатели с наддувом (-5…+10). Принимаем = 5.

В двигателях с искровым зажиганием (6…12). Принимаем = 10

Дизели с турбонаддувом (20…25). Принимаем = 22.

Давление в цилиндрах в конце впуска p_a, МПа, определяют по формуле:

При работе двигателей с наддувом воздух поступает в цилиндр из компрессора, где он предварительно сжимается.

Давление наддува принимается равным давлению p_k на выходе из компрессора.

В зависимости от степени наддува применяются следующие давления , МПа, наддувочного воздуха на выходе из компрессора:

У четырёхтактных двигателей без наддува потери давления , МПа, за счет сопротивления впускной системы и затухания скорости движения свежего заряда в цилиндре составляет:

Давление остаточных газов p_о, МПа, для двигателей без наддува, а также с наддувом и выпуском в атмосферу определяют по формуле:

а двигателей с наддувом и наличием газовой турбины на выпуске:

Расчет потребляемого кислорода определяют по формуле:

где p_в — удельный вес 1 м 3 воздуха, p_в = 0,001213 кг/м 3 .

Для бензинового двигателя эффективная мощность N_e1 = 55 кВт;

Для дизельного двигателя эффективная мощность N_e2 = 70 кВт.

Прежде чем приступить к расчетам мы определяем какой тип двигателя мы будем считать. Сначала мы рассчитываем рабочий объем бензинового двигателя :

Определение дозарядку цилиндра и с учетом продувки четырёхтактного бензинового двигателя:

Определение давления надувочного воздуха на выходе из компрессора:

Определение потери давления:

Определение давления в цилиндрах в конце впуска:

Определение остаточных газов:

Расчет поступающего в цилиндры воздуха:

Определения потребления воздуха при определенных оборотов коленчатого вала:

Определения потребления кислорода в зависимости от потребления воздуха:

После всех расчетов строим графики зависимости.

Рис. 2.1 — график расхода бензинового двигателя количества воздуха при частоте вращения коленчатого вала.

двигатель дизельный воздух зажигание

Рис 2.2 — график расхода бензинового двигателя количества кислорода при частоте вращения коленчатого вала.

Теперь аналогично делаем все расчеты для дизельного двигателя. Определим рабочий объем дизельного двигателя:

Определение четырёхтактного дизельного двигателя без учета дозарядки и продувки цилиндров:

Определение давления в цилиндрах:

Определение давления надувочного воздуха на выходе из компрессора:

Определение потери давления:

Определение остаточных газов:

Расчет поступающего в цилиндры воздуха:

Определения потребления воздуха при определенных оборотов коленчатого вала:

Определения потребления кислорода в зависимости от потребления воздуха:

После всех расчетов строим графики зависимости.

Рис. 2.3 — график расхода дизельного двигателя количества воздуха при частоте вращения коленчатого вала.

Рис 2.4 — график расхода дизельного двигателя количества кислорода при частоте вращения коленчатого вала.

Таблица 1.1 — расход воздуха и кислорода в зависимости от частоты вращения коленчатого вала

Вентпортал

Опубликовано чт, 01/27/2011 — 12:26 пользователем editor

Сопротивление прохождению воздуха в вентиляционной системе, в основном, определяется скоростью движения воздуха в этой системе. С увеличением скорости возрастает и сопротивление. Это явление называется потерей давления. Статическое давление, создаваемое вентилятором, обуславливает движение воздуха в вентиляционной системе, имеющей определенное сопротивление. Чем выше сопротивление такой системы, тем меньше расход воздуха, перемещаемый вентилятором. Расчет потерь на трение для воздуха в воздуховодах, а также сопротивление сетевого оборудования (фильтр, шумоглушитель, нагреватель, клапан и др.) может быть произведен с помощью соответствующих таблиц и диаграмм, указанных в каталоге. Общее падение давления можно рассчитать, просуммировав показатели сопротивления всех элементов вентиляционной системы.

Рекомендуемая скорость движения воздуха в воздуховодах:

Определение скорости движения воздуха в воздуховодах:

V= L / 3600*F (м/сек)

где L – расход воздуха, м3/ч; F – площадь сечения канала, м2.

Рекомендация 1.

Потеря давления в системе воздуховодов может быть снижена за счет увеличения сечения воздуховодов, обеспечивающих относительно одинаковую скорость воздуха во всей системе. На изображении мы видим, как можно обеспечить относительно одинаковую скорость воздуха в сети воздуховодов при минимальной потере давления.

Рекомендация 2.

В системах с большой протяженностью воздуховодов и большим количеством вентиляционных решеток целесообразно размещать вентилятор в середине вентиляционной системы. Такое решение обладает несколькими преимуществами. С одной стороны, снижаются потери давления, а с другой стороны, можно использовать воздуховоды меньшего сечения.

Пример расчета вентиляционной системы:

Расчет необходимо начать с составления эскиза системы с указанием мест расположения воздуховодов, вентиляционных решеток, вентиляторов, а также длин участков воздуховодов между тройниками, затем определить расход воздуха на каждом участке сети.

Выясним потери давления для участков 1-6, воспользовавшись графиком потери давления в круглых воздуховодах, определим необходимые диаметры воздуховодов и потерю давления в них при условии, что необходимо обеспечить допустимую скорость движения воздуха.

Участок 1: расход воздуха будет составлять 220 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 200 мм, скорость – 1,95 м/с, потеря давления составит 0,2 Па/м х 15 м = 3 Па (см. диаграмму определение потерь давления в воздуховодах).

Участок 2: повторим те же расчеты, не забыв, что расход воздуха через этот участок уже будет составлять 220+350=570 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 250 мм, скорость – 3,23 м/с. Потеря давления составит 0,9 Па/м х 20 м = 18 Па.

Участок 3: расход воздуха через этот участок будет составлять 1070 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость 3,82 м/с. Потеря давления составит 1,1 Па/м х 20= 22 Па.

Участок 4: расход воздуха через этот участок будет составлять 1570 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость – 5,6 м/с. Потеря давления составит 2,3 Па х 20 = 46 Па.

Участок 5: расход воздуха через этот участок будет составлять 1570 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость 5,6 м/с. Потеря давления составит 2,3 Па/м х 1= 2,3 Па.

Участок 6: расход воздуха через этот участок будет составлять 1570 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость 5,6 м/с. Потеря давления составит 2,3 Па х 10 = 23 Па. Суммарная потеря давления в воздуховодах будет составлять 114,3 Па.

Когда расчет последнего участка завершен, необходимо определить потери давления в сетевых элементах: в шумоглушителе СР 315/900 (16 Па) и в обратном клапане КОМ 315 (22 Па). Также определим потерю давления в отводах к решеткам (сопротивление 4-х отводов в сумме будут составлять 8 Па).

Определение потерь давления на изгибах воздуховодов

График позволяет определить потери давления в отводе, исходя из величины угла изгиба, диаметра и расхода воздуха.

Пример. Определим потерю давления для отвода 90° диаметром 250 мм при расходе воздуха 500 м3/ч. Для этого найдем пересечение вертикальной линии, соответствующей нашему расходу воздуха, с наклонной чертой, характеризующей диаметр 250 мм, и на вертикальной черте слева для отвода в 90° находим величину потери давления, которая составляет 2Па.

Принимаем к установке потолочные диффузоры серии ПФ, сопротивление которых, согласно графику, будет составлять 26 Па.

Теперь просуммируем все величины потери давления для прямых участков воздуховодов, сетевых элементов, отводов и решеток. Искомая величина 186,3 Па.

Мы рассчитали систему и определили, что нам нужен вентилятор, удаляющий 1570 м3/ч воздуха при сопротивлении сети 186,3 Па. Учитывая требуемые для работы системы характеристики нас устроит вентилятор требуемые для работы системы характеристики нас устроит вентилятор ВЕНТС ВКМС 315.

Расчет потери давления в воздуховодах в системе вентиляции

Когда известны параметры воздуховодов (их длина, сечение, коэффициент трения воздуха о поверхность), можно рассчитать потери давления в системе при проектируемом расходе воздуха.

Общие потери давления (в кг/кв.м.) рассчитываются по формуле:

где R — потери давления на трение в расчете на 1 погонный метр воздуховода, l — длина воздуховода в метрах, z — потери давления на местные сопротивления (при переменном сечении).

1. Потери на трение:

В круглом воздуховоде потери давления на трение P тр считаются так:

Pтр = (x*l/d) * (v*v*y)/2g,

где x — коэффициент сопротивления трения, l — длина воздуховода в метрах, d — диаметр воздуховода в метрах, v — скорость течения воздуха в м/с, y — плотность воздуха в кг/куб.м., g — ускорение свободного падения (9,8 м/с2).

• Замечание: Если воздуховод имеет не круглое, а прямоугольное сечение, в формулу надо подставлять эквивалентный диаметр, который для воздуховода со сторонами А и В равен: dэкв = 2АВ/(А + В)

2. Потери на местные сопротивления:

Потери давления на местные сопротивления считаются по формуле:

где Q — сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке воздуховода, для которого производят расчет, v — скорость течения воздуха в м/с, y — плотность воздуха в кг/куб.м., g — ускорение свободного падения (9,8 м/с2). Значения Q содержатся в табличном виде.

Метод допустимых скоростей

При расчете сети воздуховодов по методу допустимых скоростей за исходные данные принимают оптимальную скорость воздуха (см. таблицу). Затем считают нужное сечение воздуховода и потери давления в нем.

Порядок действий при аэродинамическом расчете воздуховодов по методу допустимых скоростей:

• Начертить схему воздухораспределительной системы. Для каждого участка воздуховода указать длину и количество воздуха, проходящего за 1 час.
• Расчет начинаем с самых дальних от вентилятора и самых нагруженных участков.
• Зная оптимальную скорость воздуха для данного помещения и объем воздуха, проходящего через воздуховод за 1 час, определим подходящий диаметр (или сечение) воздуховода.
• Вычисляем потери давления на трение P тр.
• По табличным данным определяем сумму местных сопротивлений Q и рассчитываем потери давления на местные сопротивления z.
• Располагаемое давление для следующих ветвлений воздухораспределительной сети определяется как сумма потерь давления на участках, расположенных до данного ветвления.

В процессе расчета нужно последовательно увязать все ветви сети, приравняв сопротивление каждой ветви к сопротивлению самой нагруженной ветви. Это делают с помощью диафрагм. Их устанавливают на слабо нагруженные участки воздуховодов, повышая сопротивление.