压缩空气设计计算书

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明,,计算结果

一、压缩空气负荷计算,,,,,,,,,,,

2,气动设备数量,n,设计值,-,台,15,生产车间气动设备总数,工艺要求,,,15

3,单台设备平均耗气量,q₁,设备资料,-,m³/min,0.8,单个气动设备额定耗气量,设备技术参数,,,0.8

4,设备同时使用系数,K₁,查表值,-,-,0.75,多台设备同时工作概率,GB50029-2014,15台设备取0.75,,0.75

5,设备负荷系数,K₂,经验值,-,-,0.8,设备实际负荷与额定负荷比值,工程经验,一般取0.7-0.9,,0.8

6,计算用气量,Q₁,计算值,Q₁=n×q₁×K₁×K₂,m³/min,7.2,设备实际用气量,流量计算,,,15×0.8×0.75×0.8=7.2

7,管道泄漏率,K₃,规范值,-,-,0.05,管道系统允许泄漏率,GB50029-2014,取5%,,0.05

8,考虑泄漏后的用气量,Q₂,计算值,Q₂=Q₁/(1-K₃),m³/min,7.58,包含泄漏损失的总用气量,系统计算,,,7.2/(1-0.05)=7.58

10,系统备用系数,K₄,设计值,-,-,1.2,考虑未来扩展和设备检修,工程设计,一般取1.1-1.3,,1.2

11,最终设计用气量,Q,计算值,Q=Q₂×K₄,m³/min,9.09,系统最终设计流量,系统设计,,,7.58×1.2=9.1

二、空气压缩机选型计算,,,,,,,,,,,

14,设备工作压力,P₁,设备要求,-,MPa,0.7,气动设备最低工作压力,设备技术参数,,,0.7

15,管道压力损失,ΔP,计算值,-,MPa,0.1,管道系统总压力损失,流体力学计算,取10%设计压力,,0.1

16,压缩机排气压力,P,计算值,P=P₁+ΔP,MPa,0.8,空气压缩机设计排气压力,系统设计,,,0.7+0.1=0.8

18,压缩机类型,-,设计选型,-,-,螺杆式,选择螺杆式空气压缩机,GB50029-2014,效率高、维护方便,,螺杆式

19,单台压缩机流量,Qc,产品样本,-,m³/min,9.8,选定压缩机额定流量,设备性能,型号：螺杆-10A,,9.8

20,压缩机功率,N,产品样本,-,kW,75,压缩机配套电机功率,设备参数,额定功率75kW,,75

21,比功率,S,计算值,S=N/Qc,kW/(m³/min),7.65,压缩机比功率指标,能效标准,符合一级能效,,75/9.8=7.65

三、管道系统计算,,,,,,,,,,,

24,气体流速,v,规范值,-,m/s,8,压缩空气在管道中的流速,GB50029-2014,主管道取8-12m/s,,8

25,气体密度,ρ,计算值,ρ=P×ρ₀/P₀,kg/m³,9.48,压缩状态下空气密度,理想气体定律,"ρ₀=1.2kg/m³,P₀=101.3kPa",,0.8×1000×1.2/101.3=9.57

26,管道截面积,A,计算值,A=Q×1000/(60×v),m²,18.95,管道流通截面积,流量公式,,,9.1×1000/(60×8)=19.0

27,管道内径,d,计算值,d=√(4A/π),mm,4.912919199,计算管道内径,圆面积公式,,,√(4×19.0/3.14)=49.2

28,选用管道直径,D,选用值,-,mm,50,实际选用管道外径,管道标准,DN50无缝钢管,,50

30,管道长度,L,设计值,-,m,200,主管道总长度,工艺布置,,,200

31,摩擦系数,λ,查表值,-,-,0.02,管道摩擦系数,Moody图,紊流状态,,0.02

32,沿程压力损失,ΔP₁,计算值,ΔP₁=λ×L×ρ×v²/(2d),kPa,0.02×200×9.57×8²/(2×0.05)=2450,管道沿程压力损失,Darcy-Weisbach公式,,,0.02×200×9.57×8²/(2×0.05)=2450

33,局部阻力系数,ξ,查表值,-,-,10,管件局部阻力总和,流体力学,包含弯头、阀门等,,10

34,局部压力损失,ΔP₂,计算值,ΔP₂=ξ×ρ×v²/2,kPa,10×9.57×8²/2=3062,局部构件压力损失,局部阻力公式,,,10×9.57×8²/2=3062

35,总压力损失,ΔP,计算值,ΔP=ΔP₁+ΔP₂,kPa,2450+3062=5512,管道系统总压力损失,系统计算,,,2450+3062=5512

36,压力损失率,ΔP%,计算值,ΔP%=ΔP/P×100%,%,5512/8000×100%=6.89,压力损失占比,系统评价,满足≤10%要求,,5512/8000×100%=6.89

四、储气罐计算,,,,,,,,,,,

39,储气罐容积系数,C,规范值,-,min,0.5,储气罐容积系数,GB50029-2014,取0.3-1.0min,,0.5

40,储气罐容积,V,计算值,V=C×Q,m³,0.5×9.1=4.55,计算储气罐容积,容积计算,,,0.5×9.1=4.55

41,选用储气罐容积,V₁,选用值,-,m³,5.0,实际选用储气罐容积,产品标准,立式储气罐,,5.0

42,储气罐工作压力,Pv,设计值,-,MPa,1.0,储气罐设计压力,GB150,高于系统工作压力,,1.0

五、干燥净化设备计算,,,,,,,,,,,

45,干燥机处理量,Qd,计算值,Qd=Q×1.1,m³/min,9.1×1.1=10.0,干燥机设计处理量,设备选型,考虑10%余量,,9.1×1.1=10.0

46,过滤器处理量,Qf,计算值,Qf=Q×1.1,m³/min,9.1×1.1=10.0,过滤器设计处理量,设备选型,考虑10%余量,,9.1×1.1=10.0

47,压力露点温度,Tdp,设计值,-,℃,-20,压缩空气压力露点,ISO8573-1,满足等级要求,,-20

六、系统总功率计算,,,,,,,,,,,

50,压缩机功率,Nc,设备参数,-,kW,75,空气压缩机功率,设备铭牌,,,75

51,干燥机功率,Nd,设备参数,-,kW,5.5,干燥机配套功率,设备铭牌,,,5.5

52,冷却风扇功率,Nf,设备参数,-,kW,2.2,冷却系统功率,设备铭牌,,,2.2

53,系统总功率,Nt,计算值,Nt=Nc+Nd+Nf,kW,75+5.5+2.2=82.7,系统总装机功率,系统计算,,,75+5.5+2.2=82.7

54,系统效率,η,计算值,η=Nc/Nt×100%,%,75/82.7×100%=90.7,系统能源利用效率,能效评价,满足要求,,75/82.7×100%=90.7

七、经济性分析,,,,,,,,,,,

57,年运行时间,t,设计值,-,h,8000,系统年运行时间,生产计划,,,8000

58,平均负载率,K,设计值,-,-,0.7,系统平均负载率,运行经验,,,0.7

59,电价,Cₑ,设计值,-,元/kWh,0.8,工业用电价格,当地电价,,,0.8

60,年电费,Cₜ,计算值,Cₜ=Nt×K×t×Cₑ,元,"82.7×0.7×8000×0.8=371,904",系统年运行电费,经济性计算,,,"82.7×0.7×8000×0.8=371,904"

61,单位气量成本,Cc,计算值,Cc=Cₜ/(Q×60×t×K),元/m³,371904/(9.1×60×8000×0.7)=0.12,单位压缩空气成本,成本分析,经济合理,,371904/(9.1×60×8000×0.7)=0.12

八、系统验证,,,,,,,,,,,

64,流量满足性,-,判断值,Qc≥Q,-,9.8≥9.1=满足,压缩机流量满足系统需求,设计验证,,,9.8≥9.1=满足

65,压力满足性,-,判断值,P≥P₁+ΔP,-,0.8≥0.7+0.1=满足,系统压力满足设备要求,设计验证,,,0.8≥0.7+0.1=满足

66,流速合理性,-,判断值,v≤12m/s,-,8≤12=满足,管道流速在合理范围,GB50029-2014,,,8≤12=满足

67,压力