Transportul gazelor implica anumite particularitati fata de cel al lichidelor , legate in special de proprietatea gazelor de a fi compresibile , ca reactie secundara aparand degajarea de caldura .
Construirea si functionarea utilajelor si instalatiilor din industria chimica se leaga nemijlocit de aspectele tehnico-economice ale proceselor de fabricatie.
Din acest motiv , cresterea eficientei economice a industriei chimice este conditionata de imbunatatirea permanenta a performantelor constructive functionale ale utilajelor si instalatiilor .
Utilajele si instalatiile trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii fundamentale : rezistenta mecanica , siguranta maxima de functionare , capacitate optima de productie in conditiile asigurarii tuturor indicatorilor de calitate a produsului finit .
Transportul gazelor prin conducte se realizeaza cu ajutorul pompelor pentru gaze .
In acest proiect vom studia transportul si comprimarea gazelor in diferite procese tehnice din industria chimica cu ajtorul ventilatorului centrifugal , determinand astfel viteza de curgere a gazelor prin conducte si determinarea relatiei dintre debitul de aer transportat si turatia motorului .
Aceste instalatii de transport si comprimare a agazelor se pot grupa intr-un numar relativ strans de tipuri fundamentale , corespunzator operatiilor unitare si starii de agregare a materialelor prelucrate .
Pe structura acestor tipuri fundamentale , diverse variante constructive , intalnite azi in industria chimica au acelasi rol functional , dar se disting prin unele particularitati generate de caracterul specific al procesului tehnologic si al materiei prime prelucrate .
Capitolul II
Notiuni generale
Transportul gazelor comporta anumite particularitati fata de cel al lichidelor , legate in special de proprietatea gazelor de a fi compresibil .
Se defineste ca raport de compresie raportul dintre presiunea de refulare (Pr) si presiunea de aspiratie (Pa) . Cu cat acest raport este mai mare cu atat temperatura gazului comprimat este mai mare ( deoarece gazele se incalzesc in timpul comprimarii datorita frecarii dintre molecule) ceea ce duce la cresterea lucrului mecanic absorbit de pompa si la pierderea calitatii lubrifiante a uleiului de curgere .
Din acest motiv , pentru a realiza presiuni mai mari , de 5N/cm2 se folosesc pompe cu doua sau mai multe trepte de compresie , iar gazul se raceste dupa fiecare treapta de comprimare , mentinandu-se astfel o temperatura admisibila .
In procesul de comprimare a gazelor are loc o degajare de caldura , de aceea panta curbei depinde de felul in care are loc comprimarea izoterma , lucrul mecanic este mai scazut .
Variatia de volum este insotita de variatia temperaturii si a presiunii gazului .
Comprimarea poate fi izoterma (la temperatura constanta ), adiabata (fara schimb de caldura cu mediul inconjurator ) si politropa ( cand se schimba caldura cu mediul exterior , iar temperatura gazului variaza in timpul comprimarii )
Procesul real , practic , prin care se realizeaza comprimarea gazului este cel poliotrop .
In urma comprimarii presiunea gazului creste . Raportul intre presiunea de refulare Pr si presiunea de aspiratie Pa se numeste raport (grad) de comprimare .
EMBED Equation.3
Dupa valoarea raportului de comprimare , pompele de gaze se impart in compresoare (r>3) , ventilatoare si suflante ( 1
Dupa principiul de functionare pompele pentru gaze se clasifica in pompe fara elemente mobile , cu piston , rotative si centrifuge .
1. Pompe cu miscari alternative pentru gaze
Compresoare cu miscari alternative .
- Compresoare cu piston si cilindru cu simplu efect .
Principiul de functionare si construirea compresoarelor cu piston sunt asemanatoare cu pompele cu piston. La acestea presiunea din cilindru in timpul aspiratiei este mai scazuta decat acea din conducta deoarece trebuie invinse rezistentele pe care le intampina gazul la trecerea prin supapa.
- Compresoarele cu cilindru si dublu efect sunt asemanatoare
pompelor cu piston si dublu efect.
- Compresoarele cu doua trepte :
au doua pistoane de diametre diferite . Gazul comprimat in cilindrul I cu diametrul mai mare , reprezentand primul etaj , sau ôprima treapta de comprimareö trece prin racitorul cu apa III si intra in cilindrul II cu diametrul mai mic care formeaza al doilea etaj al compresorului .
Compresoarele pot avea pozitia cilindrilor verticala sau orizontala dupa cum se urmareste realizarea unor avantaje constructive sau de exploatare .
- Compresoarele verticale sunt destinate comprimarii gazelor care nu condenseaza in timpul comprimarii si sunt mai avantajoase deoarece cilindrii si pistoanele se uzeaza uniform , ocupa un spatiu mic si sunt bine echilibrate.
- Compresoarele cu cilindrii in opozitie realizeaza turatii mari fata de compresoaele orizontale de tip mai vechi , avand gabarit mai mic si o buna echilibrare a pieselor in miscare . Se poate interveni usor la inlocuirea diferitelor piese , deoarece cilindrii sunt independenti .
La un compresor cu simplu efect debitul teoretic dse determina cu o relatie similara ca la pompa cu piston , exprimat pentru starea gazului in conducta de aspiratie .
EMBED Equation.3 (m3/sec)
Debitul compresorului cu dublu efect la care lucreaza ambele fete ale pistonului este :
EMBED Equation.3 (m3/sec)
Daca compresorul are mai multi cilindrii care lucreaza in paralel , debitul se multiplica cu numarul cilindrilor . Lucrul mecanic necesar efectuarii unui ciclu complet este :
L = LII + LIII - LI
sau
EMBED Equation.3 [ J ]
Pentru a apropia cat mai mult procesul de comprimare de unul izotermic , se introduce comprimarea in trepte , in mai multi cilindrii diferiti , intre trepte introducandu-se o racire cu apa sau cu aer .
Din motive constructive , numarul treptelor se limiteaza la trei sau patru in functie de presiunea de refulare si de temperatura maxima la care are voie gazul sa ajunga .
Diagrama comprimarii in trepte :
Daca in relatia de calcul a lucrului mecanic se introduce debitul de gaz Q (m3/sec) in locul volumului se obtine puterea indicata a compresorului :
EMBED Equation.3 (W)
Diagram acompresorului teoretic
Se caracterizeaza prin faptul ca refuleaza intreaga cantitate de gaz aflata in cilindru , ca supapele nu determina aparitia unor rezistente hidraulice la trecerea gazelor prin ele si ca se deschid si se inchid fara intarziere la aspiratie si refulare .
Aspiratia gazului ( linia bc , bc1 si bc2 la comprimarea izoterma respectiv poliotropa si adiabata ) are loc la deplasarea pistonului din pozitia B in pozitia C .
Refularea gazului (linia cd, c1d si c2d ) are loc la presiunea constanta Pr la deplasarea pistonului din pozitia C in pozitia A .
Cand pistonul ajunge in pozitia A intreg volumul de gaz aspirat este refulat , dupa care ciclul de comprimare se reia .
Diagrama reala a unui compresor
este o reprezentare simplificata a schimbului de stare pe care o parcurge gazul in timpul unui ciclu al unui compresor .
diagrama reala se realizeaza cu ajutorul indicatorului Watt .
pentru a evita lovitura pistonului in capacul compresorului care ar da dilatari neegale ale cilindrului , deoarece lungimea cursei pistonului trebuie sa fie mai mica .
