Analysis of hydraulic-pneumatic system operation for the purposes of industrial compressed air systems

• Autorzy: Szymczyk J. , Dylik M.

Warianty tytułu

PL

Analiza pracy układu hydrauliczno-pneumatycznego przeznaczonego do wytwarzania sprężonego powietrza w przemyśle

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Pressure increase in industrial compressed air systems is produced in most cases in screw compressors. Compressor room devices (such as compressors, filters, oil separators, tanks, sometimes a dehumidifier) occupy relatively little space, each installation is different and has different capacities, but the compressors are chosen in such a way that the rate of pressure increase in the tank is usually equal 4...6 bar/min. The efficiency of such a system depends on many factors, including the compressor efficiency. The theoretical polytropic exponent of the air compression process can range from 1 (isotherm) to 1.4 (adiabatic), however, due to the compression rate, the exponent is closer to the upper limit. Reduction in the demand for compressed air work can be achieved by varying the rate of gas compression, for example using a large volume tank. This article analyzes a gas compression system with water injected into the tank with a pump, where the pump continuously changes its operating point (strongly dependent on its rotational speed) due to the varying discharge pressure. The article presents simulation results of the pump with change in rotational speed, which enables the pump to be operated near the optimum point. By slow injection into a large reservoir the entire compression process converges to the isothermal conversion, which reduces energy losses by decreasing the heating of compressed gas.

PL

Najczęstszym sposobem wytwarzania sprężonego powietrza w przemyśle jest zastosowanie sprężarek śrubowych. Urządzenia znajdujące się w sprężarkowni (jak sprężarki, filtry/separatory oleju, zbiorniki, czasami osuszacze) zajmują względnie mało miejsca, każda instalacja jest inna i ma inną wydajność, jednak sprężarki są tak dobrane, że tempo wzrostu ciśnienia w instalacji wynosi ok. 4...6 barów/min. Sprawność tej instalacji zależy od wielu czynników, w tym sprawności sprężarki. Teoretyczna wartość wykładnika politropy w procesie sprężania powietrza może zmieniać się w zakresie od 1 (izoterma) do 1,4 (adiabata). Jednakże ze względu na tempo sprężania powietrza wartość ta jest bliższa górnej granicy. Zmniejszenie zapotrzebowania na pracę potrzebną do sprężenia powietrza można osiągnąć przez zmianę szybkości sprężania gazu, na przykład z użyciem zbiornika o dużej objętości. Ten artykuł bada układ sprężania powietrza za pomocą wody wtłaczanej do zbiornika za pomocą pompy, gdzie pompa nieustannie zmienia swój punkt pracy (mocno zależny od prędkości obrotowej), a zmiana ta jest wymuszona zmianą ciśnienia na tłoczeniu. Artykuł prezentuje wyniki symulacji pracy pompy zmieniającej swoją prędkość obrotową w taki sposób, aby pracowała ona w pobliżu swojego punktu optymalnego. Dzięki wolnemu wtłaczaniu wody do dużego zbiornika proces sprężania zbliżony jest do przemiany izotermicznej, która obniża straty energii poprzez obniżenie ogrzewania sprężonego gazu.

Słowa kluczowe

EN

compressed air; pump; efficiency; energy efficiency; industry

PL

sprężone powietrze; pompa; sprawność; efektywność energetyczna; przemysł

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 11
• Strony: 55--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Szymczyk J.

• Instytut Techniki Cieplnej im.B.Stefanowskiego, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, Politechnika Warszawska

autor

Dylik M.

• Instytut Techniki Cieplnej im.B.Stefanowskiego, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Karassik I. J., et al, Pump Handbook, 3rd Edition, 2001
• [2] Compressed Air Systems in the European Union, Final Report of EU SAVE Programme, October 2000.
• [3] Standard CEN-EN 16480: Pumps-Minimum required efficiency of rotodynamic water pumps. Mai 2016.
• [4] European Directive 2009/125/EC, October 2009.
• [5] Improving Compressed Air System Performance – a sourcebook for industry. U.S. Department of Energy Efficiency and Renewable Energy, Washington D. C., November 2003.
• [6] Balcerzak P., Mroziński A., Analiza efektywności systemu odzysku ciepła ze sprężarek powietrza, Inż. Ap. Chem. 2012, 51, 3, 68-69.
• [7] Malinowski I. M., Sposób sprężania powietrza w wodociągu pneumatycznym oraz urządzenie do wykonywania tego sposobu, Patent #16726, 1932.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).