Tel: 021 3390 3552 , 021 3390 1804
آخرین مقاله ها در سایت

ظرفيت تاسيسات هواي فشرده

ظرفيت تاسيسات هواي فشرده

ظرفيت تاسيسات هواي فشرده

تعدادي محاسبه معمولي براي برآورد ظرفيت تاٌسيسات هواي فشرده به شرح ذيل ارائه ميگردد .ما مي خواهيم چگونگي استفاده از بعضي فرمول ها و داده هاي فصل هاي قبل رانشان دهيم . مثال بر اساس هواي فشرده مطلوب مورد نياز است و داده هاي برآورد ظرفيت بر اساس تجهيزاتي كه ميتوانند براي تاٌسيسات هواي فشرده انتخاب شوند . بعد از مثال ، تعدادي مطلب اضافي كه نشانگر چگونگي راهبري موارد خاص مي باشد ارائه ميگردد .

5-1داده هاي ورودي ( Input data ) در ظرفيت تاسيسات هواي فشرده

قبل از شروع برآورد بايد مقتضيات هواي فشرده و شرايط محيط ثبت گردند . علاوه بر اين مقتضيات ، تصميمي مبني بر اين كه آيا كمپرسور بايد روغنكاري شونده يا روغنكاري نشونده باشد و آيا دستگاه بايد آب خنك يا هوا خنك باشد ، بايد گرفته شود .

5-2-1 مقتضيات ( Requirement ) در ظرفيت تاسيسات هواي فشرده

فرض كنيد كه نياز شامل سه مصرف كننده هواي فشرده است .

آنها داراي داده هاي زير هستند :

مصرف كننده جريان فشار نقطه شبنم
شماره 1 12   N/min 6 ( bar ) +5˚C
شماره 2 67   l/s(FAD) 7 ( bar ) +5˚C
شماره 3 95   l/s(FAD) 4 ( bar ) +5˚C

5-2-2 شرايط محيطي ( برآورد ظرفيت ) ( Ambient conditions ( dimensioning ) )

اندازه گيري دماي محيط اطراف :  ˚C 20

حداكثر دماي محيط اطراف : ˚C 30

فشار محيط اطراف :  bar(a)  1

رطوبت : % 60

5-2-3 موارد متفرقه ( Miscellaneous )

دستگاه هوا خنك شونده

كيفيت هواي فشرده حاصله از كمپرسور روغنكاري شونده كافي به نظر مي رسد .

5-3 انتخاب اجزاء تشكيل دهنده ( Component selection )

عقيده خوبي است كه تمام داده هاي ورودي را از جدول مقتضيات بخش 5-2-1  دوباره محاسبه كنيم ، به طوريكه قبل از شروع برآورد ظرفيت اجزاء مختلف ، اين داده ها با توجه به نوع اجزاء همگن  شوند .

جريان : بطور كل براي تعيين ظرفيت كمپرسور از واحد l/s استفاده مي شود ، و به همين دليل مصرف كننده شماره 1 ، كه بر حسب /min N ارائه شده است را بايد دوباره محاسبه كرد .

12 N/min = 12 x 1000 / 60 = 200 Nl/s

با وارد كردن داده ورودي جريان در فرمول ، داريم :

فشار : واحدي كه بطور معمول براي تعريف فشار قسمتهاي مختلف كمپرسور استفاده مي شود بر حسب بار فشار مازاد
است ، به عنوان مثال bar(e) .

مصرف كننده شماره 2 بر حسب فشار مطلق بيان مي شود ، مثل  bar(a)7 . فشار محيط بايد از اين  bar 7 كسر شود تا فشار مازاد حاصل آيد . از آنجائيكه در اين مورد ، فشار محيط 1 بار است فشار براي مصرف كننده شماره 2 مي تواند به صورت  6 bar(e) =  bar(e) 1 – 7  نوشته شود .

با محاسبه مجددي كه در بالا صورت گرفته ، جدول مقتضيات همگن به اينصورت در مي آيد :

مصرف كننده جريان فشار نقطه ميعان
شماره 1 225   l/s(FAD) 6 ( bar ) +5˚C
شماره 2 67   l/s(FAD) 7 ( bar ) +5˚C
شماره 3 95   l/s(FAD) 4 ( bar ) +5˚C

5-3-1 برآورد ظرفيت كمپرسور ( Dimensioning the compressor ) در ظرفيت تاسيسات هواي فشرده

مصرف كلي برابر است با مجموع سه مصرف كننده :                  l/s 387 = 95 + 67 + 225

يك حاشيه اطمينان تقريبي تقريبي %20-10 نيز بايد به آن اضافه گردد ، بدين ترتيب ميزان جريان اندازه گيري شده برابر است با  ( با % 15 حاشيه اطمينان )

حداكثر فشار مورد نياز براي مصرف كننده ها ،  bar(e)6  است . مصرف كننده اندازه گيري شده با احتساب افت فشار مصرف كننده اي است كه به بالاترين فشار نياز دارد .

يك شير كاهش فشار بايد به مصرف كننده اي كه به   bar(e)4  نياز دارد متصل گردد . فرض كنيد زماني كه فشار در خشك كن ، صافي و لوله افت مي كند ، اين افت مجموعاً بيشتر از  bar 5/1 نيست . بنابراين كمپرسوري با حداكثر فشار كاري  bar(e) 5/7 ، مناسب است .

5-3-2 فرضياتي براي محاسبه مستمر ( Assumption for the continued calculation ) در ظرفيت تاسيسات هواي فشرده

كمپرسوري با داده هاي زير انتخاب مي شود :

حداكثر فشار = bar (e) 5/7

چگونگي جريان در 7 bar(e) = l/s 450

توان تغذيه شده كلي در kW = 7 bar(e)  175

توان تغذيه شده محور گردنده در   kW = 7 bar(e)162

درجه حرارت هواي فشرده بيرون از كمپرسور برابر است با درجه حرارت محيط به علاوه  ˚C10

گذشته از اين ، كمپرسور انتخاب شده داراي كنترل باردهي / بي بار سازي با حداكثر فركانس چرخه 30 ثانيه است . با استفاده از كنترل باردهي /  بي بار سازي ، كمپرسور انتخاب شده داراي فشاري است كه بين 7/0 – 7/5 bar(e) در تغيير است .

5-3-3 برآورد ظرفيت حجم مخزن ذخيره هوا ( Dimensioning of the air receiver volume ) در ظرفيت تاسيسات هواي فشرده

= ظرفيت كمپرسور ( l/s) = 450  l/s

=  فشار ورودي كمپرسور( bar (a)) = 1 bar(a)

=  حداكثر دماي ورودي كمپرسور(K) = 273 + 30 = 303 K

=  حداكثر فركانس چرخه= چرخه 1 / ثانيه  30

(  ) = تفاوت فشار بين كمپرسور باردهي شده و كمپرسور بي بار سازي شده ( bar ) = 0/05 bar

=  بيشتر از دماي محيط است، 10˚C درجه حرارت هواي فشرده در بيرون از كمپرسور مورد نظر ،

به همين علت حداكثر درجه حرارت در مخزن ذخيره هوا برابر است با :      K  313=40+273

كمپرسوري كه داراي كنترل باردهي / بي بار سازي است ، فرمول صحيحي براي حجم مخزن دخيره هوا ارائه مي دهد .

=

اين حداقل حجم پيشنهاد شده مخزن ذخيره هوا است . اندازه استاندارد بزرگتر را انتخاب مي نمائيم .

5-3-4 برآورد ظرفيت خشك كن (Dimensioning of the dryer ) در ظرفيت تاسيسات هواي فشرده

از آنجائيكه نقطه شبنم مورد نياز در اين مثال ، C˚ 6+ است ، خشك كن تبريدي مناسب ترين گزينه خشك كن است . هنگام انتخاب اندازه خشك تبريدي ، بايد چندين ضريب را مورد توجه قرار دهيم ، براي تصحيح كردن ظرفيت خشك كن تبريدي از ضريب هاي تصحيح استفاده كنيد . اين ضرائب تصحيح براي هر مدل خشك كن تبريدي ، منحصر بفرد است . در زير ضرائب تصحيح  قابل استفاده براي خشك كن هاي تبريدي Atlas Copco  مورد استفاده قرار گرفته و در صفحه دادهاي Atlas Copco بيان         مي شوند . در اينجا چهار ضريب تصحيح ذكر شده است .

1- دماي ورودي خشك كن تبريدي و نقطه شبنم فشار در ظرفيت تاسيسات هواي فشرده

از آنجائيكه دماي هواي فشرده در بيرون از كمپرسور مورد نظر ، C ˚10 بالاتر از درجه حرارت محيط اطراف است ، بنابراين دماي ورودي خشك كن تبريدي ، حداكثر برابر است با C˚40=10+30 . بعلاوه ، نقطه شبنم فشار مطلوب
برابر است با C˚5+ .

ضريب تصحيح 95/0 از صفحه داده هاي Atlac Copco  بدست مي آيد .

2- فشار كاري در ظرفيت تاسيسات هواي فشرده

فشار كاري واقعي در كمپرسور مركزي تقريباً bar 7  است كه بيانگر ضريب تصحيح 0/1 است .

3- دماي محيط در ظرفيت تاسيسات هواي فشرده

اگر حداكثر درجه حرارت محيط C˚30 باشد ، عدد تصحيح برابر است با 95/0.

به همين ترتيب ، خشك كن تبريدي بايد قادر به تحمل ظرفيت كامل كمپرسور ضربدر ضريب تصحيح ذكر شده در
بالا باشد .

450 : 0/95 x 1/0 : 0/95 = 406 l/s

5-3-5 فرضياتي براي محاسبه مستمر ( Assumptions for the continued calculation ) در ظرفيت تاسيسات هواي فشرده

يك خشك كن تبريدي هوا خنك با داده هاي ذيل انتخاب شده است :

450  l/s = 7 bar(e)در   ظرفيت

5.1  kW = كل توان مصرفي

14/1 kW = جريان گرماي پخش شده در محيط

0/09 bar = افت فشار در خشك كن

5-3-6 محاسبات كنترل ( Control calculations ) در ظرفيت تاسيسات هواي فشرده

وقتي كه تمامي قسمتهاي تشكيل دهنده دستگاه كمپرسور انتخاب شدند ، بايد بررسي كنيم كه افت فشار خيلي زياد نباشد . به اين منظور بايد افت فشار را در قسمت هاي مختلف كمپرسور و لوله ها با يكديگر جمع كنيم .

همانگونه كه در شكل 5:1 مشاهده ميكنيد ، مي توان از تاٌسيسات هواي فشرده يك نمودار شماتيك ترسيم كرد .

افت فشار براي قسمتهاي تشكيل دهنده كمپرسور از طريق عرضه كنندگان اين قطعات بدست مي آيد ، در حاليكه افت فشار در سيستم لوله كشي از 0/1 bar تجاوز نمي كند .

اجزاء افت فشار ( bar )
صافي روغن ( افت فشار زماني كه صافي جديد است ) 14/0
خشك كن تبريدي 09/0
صافي گرد و غبار ( افت فشار زماني كه صافي جديد است ) 2/0
سيستم لوله كشي در كمپرسور مركزي 05/0
سيستم لوله كشي از كمپرسور مركزي تا نقاط مصرف 1/0
افت كلي فشار 58/0

حداكثر فشار bar(e) 5/7 و فشار كاري 7/0 bar(e) در كمپرسور مورد نظر براي مصرف كننده ها پايين ترين فشار 7/5 – 0/58 = 6/42 bar(e) را ارائه ميدهد . بايد به اين رقم ، افزايش افت فشار را كه با بهره برداري بيش از حد از صافي رخ مي دهد اضافه كنيد . اين افزايش افت فشار را مي توان از عرضه كننده صافي دريافت نمود .

5-2 اندازه گيري هاي ديگر ( Other dimensioning ) در ظرفيت تاسيسات هواي فشرده

5-2-1 محاسبه كميت آب تقطير ( Condensation quantity calculation ) در ظرفيت تاسيسات هواي فشرده

به اين علت كه در اين مثال كمپرسورروغنكاري شونده انتخاب شده است ، بنابراين آب تقطير جدا شده از كمپرسور و خشك كن تبريدي حاوي روغن خواهد بود . قبل از اينكه آب وارد فاضلاب شود بايد روغن آن جدا شود ، كه اين كار مي تواند در دستگاه جدا كننده روغن صورت بگيرد . به منظور تعيين اندازه جدا كننده روغن ، اطلاعاتي مبني بر مقدار آب تقطير شده مورد نياز است .

مقدار آب جاري كل در هواي وارد شده از طريق رابطه زير بدست آورده مي شود :

= رطوبت نسبي  x 30 مي تواند جذب نمايد ˚C مقدار آبي كه هوا در حداكثر دماي محيط xجريان هوا  =  0/6 x 0/030078 x 445 ≈ 8/0 g/s .

مقدار آب باقي مانده در هواي فشرده بعد از خشك كردن از اين كميت كسر مي شود ( وضعيت اشباع در C ˚6+ )

بنابراين جريان كلي تقطير حاصله از دستگاه  برابر است با :

به كمك جريان تقطير محاسبه شده مي توان جدا كننده مناسبي براي روغن انتخاب كرد .

5-2-2 مقتضيات تهويه در اتاقك كمپرسور ( Ventilation requirement in the compressor room ) در ظرفيت تاسيسات هواي فشرده

براي تعيين مقتضيات تهويه هوا در اتاقك كمپرسور از اين اصل استفاده مي شود كه توان به كار گرفته شده در هواي اتاقك بايد از طريق دستگاه تهويه هوا خارج شود .

براي انجام اين محاسبه از رابطه زير استفاده مي شود :

Q = m x  x ΔT

Q    = جريان كلي گرما (kW)

m    = جريان جرم  ( kg/s)

= ظرفيت گرمائي مخصوص  ( kJ/kg,K)

ΔT  = اختلاف دما (K)

فرمول مورد نظر را مي توان به اين صورت نوشت :

m =

كه :

ΔT   افزايش دماي هواي تهويه

∆T = 10K   مورد قبول باشد  10 K  فرض كنيد كه افزايش دماي هوا مي تواند تا

=  1/006 kJ/kg x K ( 20˚C و 1 bar  در ) ظرفيت گرمائي مخصوص براي هوا

=  ( kWبرحسب ) جريان كلي گرما

( % 94 توان اعمال شده در محور گردنده كمپرسور + اختلاف بين توان كل اعمال شده در كمپرسور

و توان محور گردنده اعمال شده در كمپرسور + جريان گرماي حاصله از خشك كن تبريدي )

= 0/94 x 162 + ( 175 – 162 ) + 14/1 ≈ 180 kW

كه هواي تهويه را ارائه مي دهد .

m =

كه در دانسيته هواي /kg 2/1 معادل است s/ 15≈ 2/1 / 9/17

5-3 ( ضميمه 1 ) در ارتفاع بالا ( ( Addition 1 ) At high altitude ) در ظرفيت تاسيسات هواي فشرده

سوال : كمپرسوري كه در مثال قبل توضيح داده شد را با همان مقتضيات هواي فشرده ، در نظر بگيريد ، كه اين كمپرسور در ارتفاع 2500 متري بالاتر از سطح دريا قرار دارد و داراي حداكثر دماي محيط C˚35 مي باشد . ظرفيت اين كمپرسور چقدر بايد باشد ؟

جواب : هوا در ارتفاعات بالا رقيق تر است ، كه مي بايستي به هنگام برآورد ظرفيت تجهيزات كه مقتضيات هواي فشرده براي شرايط معمولي تعيين نموده است ( به عنوان مثال min / N )  ، در نظر گرفته شود . در مواردي كه جريان در مصرف كننده بر حسب كميت هواي آزاد ( FAD ) بيان مي شود ، نيازي به محاسبه مجدد نيست .

به اين علت كه مصرف كننده شماره 1 در مثال بالا بر حسب واحد min / N ارائه شده است بنابراين جريان لازم براي اين مصرف كننده بايد مجدداً محاسبه شود . شرايط bar 1 و C˚20   وضعيتي است كه كارائي كمپرسور در آن عادي مي باشد ، به همين علت ، اگر كمپرسور در وضعيت 2500 متري از سطح دريا قرار گيرد بايد آن را طبق اين وضعيت مجدداً محاسبه كرد .

با استفاده از جدول ، فشار محيط bar 47/0 را در ارتفاع 2500 متري از سطح دريا مي توان بدست   آورد . اگر جريان بر حسب (  /min = 12000 / 60 Nl/s = 200 Nl/s12 N ) Nl/s محاسبه و در فرمول گنجانده شود ، رابطه زير حاصل ميگردد :

=

بنابراين ظرفيت كلي كمپرسور مورد نظر برابر است با :         l/s (FAD)471 = 95 + 67 + 309

5-4 ( ضميمه 2 ) خروجي متناوب ( ( Addition 2 ) Intermittent output ) در ظرفيت تاسيسات هواي فشرده

سوال : فرض كنيد كه در محاسبات مثال بالا مصرف كننده شماره 1 در هر ساعت مقدار هواي فشرده بيشتري حدود l/s 200 براي مدت40 ثانيه را نياز داشته باشد . همانطور كه ميدانيد در طول اين مرحله فشار سيستم تا bar(a) 5/5 افت مي كند . حجم مخزن ذخيره هوا چقدر بايد باشد تا بتواند اين نياز اضافي را بر آورده سازد ؟

جواب : اين امكان وجود دارد كه در طول دوره كوتاهي با ذخيره كردن هوا در مخزن ذخيره بتوان هواي فشرده بيشتري را نسبت به ميزاني كه كمپرسور مي تواند ارائه كند ، بدست آوريم . با اين وجود براي بدست آوردن اين مقدار هواي اضافي لازم است كه كمپرسور ظرفيت بالاي معيني داشته باشد .

رابطه زير درباره اين موضوع به كار مي رود :

V   =

Q  = 200 l/s             جريان هوا در مدت زمان مرحله تخليه

t    =  40 ثانيه                             مدت زمان مرحله تخليه

= 6/46 – 5/5 = 0/96 bar

حداقل فشار قابل قبول طي مرحله تخليه ـ  فشار معمولي = افت فشار مجاز طي مرحله تخليه

با وارد كردن آن در فرمول ، حجم مخزن ذخيره هواي مورد نياز بدست مي آيد :

V =

بعلاوه ، لازم است كه كمپرسور داراي ظرفيت مازاد معيني باشد ، بطوريكه به تواند مخزن ذخيره هوا را بعد از مرحله تخليه پر كند . كمپرسور انتخاب شده داراي ظرفيت مازاد 5 l/s = 18000 liters/hour

است . از آنجائيكه مخزن ذخيره هوا هر يك ساعت يكبار تخليه مي شود . بنابراين ظرفيت مازاد كمپرسور بيش از مقدار مورد نياز است .

ظرفيت تاسيسات هواي فشرده ” ظرفيت تاسيسات هواي فشرده ” ظرفيت تاسيسات هواي فشرده”ظرفيت تاسيسات هواي فشرده ” ظرفيت تاسيسات هواي فشرده ” ظرفيت تاسيسات هواي فشرده “

مطالب مرتبط