Повышение эффективности рудничных компрессорных установок на основе совершенствования их систем охлаждения

Рисунок 1. Схема разомкнутой системы охлаждения двухступенчатого поршневого компрессора
1-воздухозаборник, 2-фильтр, 3-первая ступень компрессора, 4-вторая ступень компрессора, 5-промежуточный холодильник, 6-концевой холодильник, 7-градирня, 8-насос, 9,10-вентиляторы, 11-трубопровод охлажденной воды, 12-трубопровод нагретой воды

Анализ эксплуатации компрессорных установок показывает, что недоохлаждение воздуха в промежуточных холодильниках поршневого компрессора на каждые 5-6 ℃ увеличивает расход электроэнергии на сжатие воздуха на 1 % [5].

Существующие системы охлаждения компрессорных машин имеют существенные недостатки, вызванные особенностями их эксплуатации.
Вода, используемая для охлаждения, обладает повышенным содержанием солей и различных примесей. В большинстве случаев общая жесткость воды, достигая более 20 мг-экв/л, почти в 3 раза превышает допустимых значений, что является основной причиной быстрого загрязнения теплообменных поверхностей. Понижение интенсивности теплообменных процессов, в связи с ростом отложений в виде накипи, способствует уменьшению безопасности и экономичности работы компрессорного оборудования.
Наличие слоя накипи толщиной в 0,1 мм приводит к снижению охлаждения воздуха в холодильнике на 10-15 %. Слой накипи снижает коэффициент теплопередачи за счет добавления дополнительного термического сопротивления [6].
На выходе из промежуточного холодильника нормальная температура сжатого воздуха не должна превышать температуру охлаждающей воды на входе более, чем на 5-10 ºС. Если же перепад температур увеличивается до 20 ºС, расход электроэнергии при прочих равных условиях может увеличиться на 14 %. Накипь на внутренних стенках трубок резко снижает передачу тепла охлаждающей воде, на рис.2 приведена графическая зависимость коэффициента теплопередачи от толщины слоя накипи [7].
Из графика, приведенного на рисунке 2, наблюдается что, при увеличении толщины слоя накипи ухудшается коэффициент теплопередачи.