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空压机气体状态方程及其应用

空压机气体状态方程及其应用【斯格耐特公司官网】

   

    关于空气的压力, 温度和容积(流量)是息息相关的,大多数情况下,空气

可以被看作理想气体,其压力、温度、容积(流量)之间的关系可以用

  下式来表示:

或者


在此:

P= 绝对压力, V= 容积(流量),
T= 温度(开氏)=摄氏温度+273.15
R= 常数

P1、V1、T1=在状态1下空气的压力、温度、容积(流量)

P2、V2、T2=在状态2下空气的压力、温度、容积(流量)

气态方程在压缩空气领域的应用无所不在,下面做一个应用的举例

问题一:

BLT120 A 8在参考工况下出口的实际流量是多少?

BLT120 A 8技术数据:16.9m3/min, 8 Bar,

                   出口温度=环境温度+15度

空压机的参考工况:20度,1Bar(a)

据FAD定义,16.9m3/min是1Bar,20度下的流量:

P1、V1、T1分别表示空压机进口的压力、温度、流量

P2、V2、T2分别表示空压机出口的压力、温度、流量

P1=1Bar(a),T1=273+20=293K, V1=16.9m3/min

P2=8+1=9Bar(a),T2=273+20+15=308K

问题二:

在参考工况下,BLT120 A 8要把一个4m3的储气罐的压力自初始状

态升高到7Bar(g),需要多长时间?

BLT120 A 8技术数据:16.9m3/min, 8 Bar

 出口温度=环境温度+15

空压机的参考工况:20度,1Bar(a)

P1V1T1代表参考状态下的空气状态,P2V2T2代表储气罐中空气的状态

V2=4m3,T2=273+20+15=308K,P2=7+1=8Bar(a)

T1=273+20=293K,P1=1Bar(a),

 V1为容积为V2、压力为7Barg的气罐中的空气在P1T1状态下的体积

不要忘记储气罐在初始状态下本身就有4m31Bar(a)20度的空气,储气罐压力升高到7Bar(g)时需要充入气罐的空气量=30.44-4=26.44m3

储气罐压力升高到7Bar(g)时需要的时间=26.44/16.9=1.56分钟=94

V------储气罐的体积,m3

Q------系统中最大一台空压机的排气量,m3/min

R------空压机的加载率,加载率为50%时需要的储气罐最大

DP-----/卸载压力带宽,Bar

To-----空压机出口温度,K

Ti-----空压机入口温度,K

Patm---当地大气压

计算过程:

对螺杆压缩机来说,储气罐的作用不是用来保持压力的稳定,而是用来保证空压机的调节阀门的动作不要过于频繁。

采用加卸/载调节的空压机,最短的一个加/卸载调节过程需要的时间为30S,即0.5min。即加载时间加上卸载时间最短需要0.5min

一个系统中无论有几台空压机,通过压力设定或集中控制器的控制,只会允许一台机器进行负荷调节,其他机器满负荷工作或停机。

因此,用来减少空压机的调节次数的储气罐的容积仅仅和系统中最大的那一台空压机的流量有关。

计算过程:

假定在开始加载时,储气罐的压力为P1,开始卸载时,储气罐中的压力为P2,加载时间为t1,卸载时间为t2,大气压力为Patm

P1压力下,储气罐中的气体折算到空压机的入口状态下的体积为V1

P2压力下,储气罐中的气体折算到空压机的入口状态下的体积为V2  

   

在整个加载时间内,储气罐中实际充入的空气量为V2-V1

在整个加载时间内,空压机产生的气量为Q*t1,压缩空气系统使用的空气量为R*Q*t1Q*t1-R*Q*t1=V2-V1,Q*t1*(1-R)=V2-V1

在整个卸载时间内,储气罐需要放出的空气量为V2-V1