АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ СНИЖЕНИЯ ВЫСОКИХ ПОТРЕБЛЯЕМЫХ МОЩНОСТЕЙ ТУРБОВОЗДУХОДУВОК С ПОМОЩЬЮ ВПРЫСКА КОНДЕНСАТА В ПРОТОЧНУЮ ЧАСТЬ КОМПРЕССОРА

​ANALYSIS OF THE POSSIBILITY OF REDUCING THE HIGH POWER CONSUMPTION OF TURBO BLOWERS BY INJECTING CONDENSATE INTO THE FLOW PART OF THE COMPRESSOR

Polina Russian

student, Department of Industrial Heat Power Engineering, Lipetsk State Technical University,

Russia, Lipetsk

Vasily Gubarev

scientific supervisor, Candidate of Technical Sciences. sciences, professor, Department of Industrial Heat, Lipetsk State Technical University,

Russia, Lipetsk

АННОТАЦИЯ

В настоящее время, турбовоздуходувки, расположенные по всему миру, имеют высокие потребляемые мощности и их снижение является актуальнейшей задачей для всего энергетического комплекса. Для того, чтобы снизить потребляемую мощность турбовоздуходувки, необходимо снизить работу сжатия компрессора, поэтому в данной работе рассматриваются именно способы снижения работы сжатия.

В ходе работы был смоделирован процесс сжатия компрессором воздуха и воздуха с впрыском конденсата в программном обеспечении Microsoft Excel, Сформулированы основные выводы об эффективности применения данного способа для снижения мощности турбовоздуходувки.

ABSTRACT

Currently, turbo blowers located all over the world have high power consumption and their reduction is an urgent task for the entire energy complex. In order to reduce the power consumption of the turbo blower, it is necessary to reduce the compression operation of the compressor, therefore, in this paper, it is the ways to reduce the compression operation that are considered.

In the course of the work, the process of compression by an air compressor and air with condensate injection in Microsoft Excel software was modeled, the main conclusions about the effectiveness of using this method to reduce the power of the turbo blower were formulated.

Ключевые слова: турбовоздуходувка, осевой компрессор, снижение мощности.

Keywords: turbo air blower, axial compressor, power reduction.

В данный момент существует несколько способов снижения работы сжатия компрессора, которые представляют собой:

1. Использование многоступенчатого сжатия с применением концевого охладителя;
2. Использование впрыска конденсата в проточную часть.

Для первого способа необходим компрессор, состоящий из нескольких частей, что сильно увеличивает стоимость агрегата. Также появляются проблемы с перетоком жидкости в концевом теплообменнике.

Второй же способ – использование впрыска конденсата – лишен этих недостатков, достаточно установки форсунок и подвода небольшого количества жидкости для получения значимых результатов.

Выбор места впрыска – на входе в проточную часть компрессора, так как это обеспечивает большую экономию потребляемой мощности, а также не нарушает конструктив турбовоздуходувки, то есть данную разработку можно применять к уже существующим турбокомпрессорам.

Для анализа снижения работы сжатия компрессора была составлена математическая модель в программном обеспечении Microsoft Excel.

Весь расчет будет вестись на одну каплю конденсата и соответствующее ей количество дутья.

В текущей работе мы имеем дело с излучением газа, следовательно, с объемным излучением. Сжатие воздушно-капельной смеси происходит в межлопаточном канале, у которого очень маленький объем и не смотря на высокую температуру, величина излучения оказывается очень малой, следовательно излучением можно пренебречь.

Так как весь расчет ведется на одну каплю и соответствующее ей количество дутья, то конвекция рассматривается относительно одной капли, размеры которой составляют десятки микрон. Коэффициент теплоотдачи будет определяться относительной скоростью скольжения между движущимся дутьем и каплей, которая составит миллиметры в секунду, следовательно, коэффициент теплоотдачи будет иметь очень малое значение и конвекцией можно пренебречь.

Таким образом, в данной работе теплопроводность будет играть решающую роль и весь расчет будет вестись с учетом только этого способа передачи тепла.

Тепловой баланс:

  коэффициент теплопроводности дутья;

– температура сжимаемого воздуха и конденсата, а также диаметр капель на входе соответственно;

Δτ – время, за которое дутье проходит проточную часть;

 – изменение массы капель конденсата;

– удельная теплота парообразования;

С_к – теплоемкость капель конденсата;

 – изменение температуры конденсата;

 - коэффициент диффузии;

 и  - плотность конденсата и дутья.

С помощью разработанной программы был получен следующий график для приведенного расхода Gк = 0,2 г/кг.в.: (рис.1.)

Рисунок 1. Зависимость снижения работы сжатия от диаметра капель конденсата для различных температур наружного воздуха

Вывод: целесообразно применять впрыск конденсата на входе в проточную часть компрессора для снижения работы сжатия, так как это позволяет сэкономить около 20 % работы сжатия. Таких результатов можно добиться при малых значениях диаметров капель выпрыскиваемого конденсата и при относительно небольшом количестве впрыскиваемого конденсата Gк = 0,2 г/кг.в. Предлагаемое мероприятие можно реализовать без больших материальных затрат и без каких-либо технических сложностей. Таким образом, впрыск конденсата в проточную часть решает актуальнейшую проблему всего энергетического комплекса – снижения высоких мощностей турбокомпрессоров.

Список литературы:

1. Цветков Ф.Ф., Григорьев Б.А. Тепломассообмен: учебное пособие / Ф.Ф. Цветков. – М.: Изд-во МЭИ, 2005. – 550 с.
2. Сидоров М.Д. Справочник по воздуходувным и газодувным машинам / М.Д. Сидоров. – Ленинград: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1962. – 260 с.
3. Галеркин Ю.Б., Козаченко Л.И. Турбокомпрессоры: учебное пособие / Ю.Б. Галеркин. – СПБ.: Изд-во Политехн. ун-та, 2008. – 374 с.