DOI: https://doi.org/10.18198/j.ind.gases.2013.0662

ОПТИМИЗАЦИЯ МНОГОВАЛЬНОГО ДЕТАНДЕР-КОМПРЕССОРНОГО АГРЕГАТА ВОЗДУХОРАЗДЕЛИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ СРЕДНЕЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

Г. К. Лавренченко, А. В. Плесной

Аннотация


В современных воздухоразделительных установках (ВРУ), реализующих циклы среднего давления, не удается эффективно использовать работу расширения воздуха в детандере. Исследования показали, что работу расширения части перерабатываемого воздуха можно полезно преобразовать в дополнительную холодопроизводительность в детандер-компрессорном агрегате (ДКА) специальной конструкции. ДКА отличает наличие, во-первых, турборедуктора для обеспечения оптимальной частоты вращения вала компрессорной ступени (КС), во-вторых, двух детандерных ступеней, в которых происходит расширение воздуха. В КС агрегата многовальной конструкции с использованием работы двух детандерных ступеней сжимается поток воздуха, поступающий после этого в детандерную ступень низкого давления. В процессе режимной и конструктивной оптимизации ДКА найдены условия, при которых две детандерные ступени можно расположить на одном валу. Оптимизационные расчеты ВРУ совместно с ДКА показали, что удельные затраты энергии в этой установке можно снизить с 1,1 до 0,89 кВтч/кг жидкого кислорода.


Ключевые слова


Воздухоразделительная установка; Жидкий кислород; Много- вальный детандер-компрессорный агрегат; Компрессорная ступень; Детандерная ступень; Работа расширения; Удельные затраты энергии

Полный текст:

PDF

Литература


Gorenshteyn I.V., Lavrenchenko G.K. (2003). The analysis of methods for increase of an output of liquid products in air separation plants of average pressure// Tekhnicheskie Gazy | Industrial Gases. — No. 3. — P.33-37. (Rus.).

Lavrenchenko G.K., Plesnoy A.V. (2012). Cost reductions energy to produce liquid products in ASP medium pressure with expander-compressor units// Tekhnicheskie Gazy | Industrial Gases. — No. 5. — P.21-28.

Lavrenchenko G.K., Shvets S.G. (2007). Optimization of cryogenic air separation plants with simultaneous development of effective expander-compressor units// Tekhnicheskie Gazy | Industrial Gases. — No. 6. — P.24-30. (Rus.).

Epyfanova V.I. (1998). Compressing and expanding turbomachines of radial type. — Moscow: Publ. house of MSTU by name N.E. Bauman. — 624 p. (Rus.).

Peng D.Y., Robinson D.B. A new two constant equation of state// Ind. Eng. Chem. Fundamen. — 1976. — V. 15. — P. 59-64.

Stryjek R., Vera J.H. PRSV: An improved Peng-Robinson equation of state for pure components and mixtures// The Canadian J. of Chemical Eng. — 1986. — V. 64. — P. 323-333.

Lavrenchenko G.K., Shvets S.G. (2007). Method of designing of expander-compressor units for cryogenic air separation plants // Tekhnicheskie Gazy | Industrial Gases. — No. 4. — P. 22-28. (Rus.).

Lavrenchenko G.K., Shvets S.G. (2007). Analysis of characteristics of liquefaction cycles of air with expander-compressor units// Tekhnicheskie Gazy | Industrial Gases. — No. 5. — P. 22-29. (Rus.).

Davydov A.B., Kobulashvyly A.Sh., Sherstyuk A.N. (1987). Calculation and constructing turboexpanders. — Moscow: Machinery construction. — 231 с. (Rus.).

Taran V.N. (2003). Prediction of the cryogenic turboexpanders characteristics// Tekhnicheskie Gazy | Industrial Gases. — No. 4. — P. 28-38. (Rus.).

Seleznev K.P., Galerkyn Yu.B. (1982). Centrifugal compressors. — Leningrad: Machinery construction. 1982. — 271 с. (Rus.).

Chistyakov F.M., Ignatenko V.V., Romanenko N.T. et al. (1969). Centrifugal compressor machines. — Moscow; Machinery construction. — 328 p. (Rus.).


Пристатейная библиография ГОСТ


1. Лавренченко Г.К., Плесной А.В. Исследование работы детандер-компрессорного агрегата с двумя ступенями расширения в составе ВРУ среднего давления// Технические газы. — 2012. — № 6. — С. 34-41.

2. Лавренченко Г.К., Плесной А.В. Оптимизация двухвального детандер-компрессорного агрегата с одновременным совершенствованием ВРУ средней производительности// Технические газы. — 2013. — №2. — С. 15-23.

3. Лавренченко Г.К., Плесной А.В. Повышение эффективности детандер-компрессорных агрегатов, используемых в составе воздухоразделительных установок средне-

го давления. — 2013. — № 4. — С. 18-23.

4. Епифанова В.И. Компрессорные и расширительные турбомашины радиального типа. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998. — 624 с.

5. Barzdaitis V., Mažeika P. Diagnostics practice of heavy duty high speed gear transmissions //Mechanika. — 2010. — No. 1. — P. 58-61.

6. Шалаев Д.Ю. Особенности компрессоров компании «MAN TURBO» для современных криогенных воздухоразделительных установок// Технические газы. — 2010. — № 1. — С.45-49.

7. Ставицкий В.В., Носко П.Л. Метод проектирования энергосберегающих высокоскоростных зубчатых передач//Весник НТУ «ХПИ». — Харьков: ХПИ. — 2012. — № 42. — С. 132-139.

8. Давыдов А. Б., Кобулашвили А.Ш., Шерстюк А.Н. Расчёт и конструирование турбодетандеров. — М.: Машиностроение, 1987. — 231 с.

9. Таран В.Н. Прогнозирование характеристик криогенных турбодетандеров// Технические газы. — 2003. — №4. — С.28-38.

10. Галеркин Ю.Б., Солдатова К.В., Титенский В.И. Теория, расчёт и конструирование компрессорных машин динамического действия. Турбокомпрессоры. — Санкт-Петербург: СПбГПУ, 2007. — 142 с.

11. Бойко Л. Г., Барышева Е. С. Исследование трансзвукового течения в высоконапорном центробежном рабочем колесе// Вестник двигателестроения. — 2011. — №. 2-С. — С. 203-207.

12. Krain H. Unsteady Deffuser Flow in a Transonic Centrifugal Compressor //International Journal of Rotating Machinery. — 2002. — Т. 8. — No. 3. — P. 223-231.

13. Krain H., Hoffmann B. Flow Study of a Redesigned High-Pressure-Ratio Centrifugal Compressor //Journal of Propulsion and Power. — 2008. — V. 24. — No. 5. — С. 1117-1123.

14. Bulot N., Trebinjac I. Effect of the unsteadiness on the diffuser flow in a transonic centrifugal compressor stage// International Journal of Rotating Machinery. — 2008. — Article ID 932593. — P.1-11.

15. Fleming R., Lou F., Key N. L. The Development of a High Speed Centrifugal Compressor Research Facility //49th AIAA Aerospace Sciences Meeting. — 2011. — V. 7. — С.4-7.





Flag Counter