煤矿空压机技术测试热力学方法
来源：未知 日期：2017-11-21 13:40:21 编辑：派乐特客服
煤矿空压机技术测试热力学方法压缩空气在煤矿生产过程中有着极其重要的用途。空气压缩机是生产压缩空气的动力机械,空压机的技术性能和运行参数直接影响着生产过程和能源的利用水平,因此,经常性或连续检测空压机的技术性能和运行参数是提高空压机运行水平的必要手段。传统的压气量测试方法是喷嘴法或气包法,本文从工程应用和现场实际出发,提出了空压机技术测试的热力学方法,通过对被压缩气体和冷却水热工参数的测量和计算来测试压缩机的排气量和轴功率,此方法具有省时、简单、不影响生产、结果可靠准确等优点。
1 理论基础
煤矿常用空压机是活塞往复式水冷压缩机,其工作过程是通过改变工质的容积来实现其压缩过程的,由于压缩机运转速度较高,压缩过程可作为一个有稳定流动的开口系统,系统的能量转换关系根据热力学第一定律表达为H1+W=H2+Q (1)
式中 H1——流体进入系统时的焓,J;
W——外界对系统作的功,J;
H2——流体离开系统时的焓,J;
Q——系统向外界放的热量,J。
空气实际压缩过程不是等温过程,也不是绝热过程,而是多变过程,其状态变化关系描述如下
W——外界对系统作的功,J;
H2——流体离开系统时的焓,J;
Q——系统向外界放的热量,J。
空气实际压缩过程不是等温过程,也不是绝热过程,而是多变过程,其状态变化关系描述如下
pvn=定值 (2)
式中 p——气体压力,Pa;
v——气体体积,m3;
n——气体压缩过程多变指数。
式(1)由能量守恒定律导得,故对工质性质和是否可逆并无限制,为了对系统进行正确的分析计算,对压缩过程进行基本假设:①控制容积内工质参数均匀;②压缩过程指数恒定。
v——气体体积,m3;
n——气体压缩过程多变指数。
式(1)由能量守恒定律导得,故对工质性质和是否可逆并无限制,为了对系统进行正确的分析计算,对压缩过程进行基本假设:①控制容积内工质参数均匀;②压缩过程指数恒定。
2 计算公式
为了现场采用简单的测试手段和计算方法达到精确的结果,推导计算公式时暂不考虑以下因素:(1)空压机本体向空间的散热量;
(2)活塞的摩擦及空气流动阻力;
(3)气缸的余隙容积及漏气损失。
2.1 排气量计算公式
根据式(1)和式(2),压缩机的排气量可按下式计算Gi—— 冷却水流量,kg/min;
C—— 水比热,kJ/(kg。℃);
t1i,t2i—— 冷却水进、出口温度;(i=1,2,3),℃
Tp1,Tp2—— 一、二级缸出口温度,K;
Tx1,Tx2—— 一、二级缸吸气温度,K;
k—— 绝热状态下气体压缩常数；
Cv—— 定容比热,kJ/(m3。K)。
P0,T0——标准状态下压力及温度,MPa,K;
Px1,Tx1——实际吸气压力及温度,MPa,K。
2.2 轴功率计算公式
根据式(1),压缩机轴功率可按下式计算其它符号同式(3)。
3 测点布置
双级往复式水冷却压缩机的工作过程和测点布置如图1所示。一、二级吸气温度;Tp1,Tp2— 一、二级排气温度;t1i,t2i— 冷
却水进出温度(i=1,2,3);Gi— 冷却水流量(i=1,2,3)
4 热力学法测试结果
为了验证空压机测试热力学法的准确性和实用性,在有关煤矿的空压机上进行了对比测试,以GB 3853-83《一般用容积式压缩机性能试验方法》测试结果为参考标准。
4.1 试验计算结果
空气压缩机公称排气量及轴功率试验计算结果见表1和表2。
表1 排气量试验计算结果
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