Потери энергии при транспортировке сжатого воздуха

Подача сжатого воздуха сопровождается потерями. Это утечки сжатого воздуха, тепловые и гидравлические потери.

Утечки воздуха наблюдаются через неплотности соединений, запорные устройства, разрывы и самые значительные – через неисправное пневмоприемное оборудование.

В нормальных условиях утечки во внешних сетях не превышают 1 %. В цеховых сетях эти утечки не должны превышать 8 – 10 % общего расхода воздуха. Фактически они всегда больше.

Величина утечек прямо пропорциональна потерям энергии, затраченной на сжатие воздуха (см. п. 5.1.6).

Тепловые потери связаны с охлаждением воздуха в конечном охладителе и сетях. Из-за охлаждения снижается работоспособность сжатого воздуха. Это хорошо иллюстрируется уравнением удельной работы расширения l_т, Дж/кг:

, (13.1)

где P₁ и T₁ – давление и температура сжатого воздуха перед пневмомеханизмом.

Из формулы (13.1) видно, работоспособность сжатого воздуха прямо пропорциональна значению его температуры. Снижение работоспособности воздуха ведет к увеличению его расхода, а следовательно, и росту потребления электроэнергии на его сжатие.

Технико-экономические расчеты показывают, что теплоизолировать нагнетательный и магистральный трубопроводы не выгодно.

Гидравлические потери. Силы трения и местные сопротивления снижают давление воздуха перед потребителем P₁. Этим снижается его работоспособность. Чтобы компенсировать эти потери, необходимо либо увеличивать расход воздуха, либо повысить давление нагнетания. И то и другое ведет к дополнительным расходам энергии.

Снизить сопротивление трубопровода можно увеличением его диаметра. Однако не беспредельно, так как для каждого значения расхода воздуха существует экономически оптимальный диаметр воздухопровода, когда приведенные затраты будут минимальны.

Экономические расчеты и опыт эксплуатации показали, что более удобно пользоваться понятием экономически оптимальной скорости. Значения этой скорости практически постоянны для любого расхода сжатого воздуха.

При давлениях нагнетания до 0,8-1,0 МПа значения экономически оптимальной скорости находятся в пределах 10 – 15 м/с. Для коротких трубопроводов с большими диаметрами w_опт может быть до 20 м/с. Для длинных тонких труб и шлангов, а также для всасывающих трубопроводов эта скорость может быть меньше 10 м/с.

Для уменьшения сопротивления желательно наружный межцеховой воздуховод закольцевать. Для воздуховодов с D_у > 75 мм надо применять задвижки вместо вентилей. Необходимо следить за чистотой воздухопровода, очищать (промывать) от наслоений масла, пыли, окалины, ржавчины.

Суммарное сопротивление воздуха от КУ до потребителя не должно превышать 0,05 МПа.