КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Энергетический аудит»
на тему: «Определение энергоэффективности гидравлических и пневматических систем»
СОДЕРЖАНИЕ
1.Определение энергоэффективности гидравлических и пневматических систем
2.Определение энергоэффективности системы сжатого воздуха
Список использованной литературы
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ И ПНЕВМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Рассчитать трубопроводную сеть (рис.1) и подобрать насосный агрегат 1 для подачи жидкости в производственных условиях из резервуара 2 в бак 8, расположенный на высоте 
над осью насоса. Величины абсолютных давлений на свободных поверхностях жидкости в резервуаре и баке равны соответственно 
и 
На всасывающей линии имеются приемный клапан 3 с защитной сеткой, на нагнетательной линии – дисковая задвижка 4 и обратный клапан 7. В системе возможна установка расходомерной шайбы (диафрагмы) 5 или охладителя 6.
Рисунок 1.1 - Схема трубопроводной сети
Таблица 1.1 – Исходные данные
| Величины | Вариант | |
| Обозначение | Размерности | |
| Жидкость | __ | Вода |
| Температура жидкости | °C | |
Давление:  в баке
 в резервуаре
| МПа | 0,20 |
| МПа | 0,0,9 | |
Высоты: 
| м | 1,2 |
| м | 0,8 | |
| м | 1,0 | |
Углы  ,  колен
| градус | 15;60 |
| Отношение R/d отводов | __ | |
| Степень h/d открытия задвижки | __ | 0,75 |
| Отношение So/S площадей диафрагмы | __ | 0,4 |
| Коэффициент сопротивления охладителя | __ | |
| Материал и состояние труб | __ | Медные |
| Назначение трубопровода | __ | Вспомогательные трубопроводы для технической воды |
ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАСЧЕТА
1 Величины расходов Q, м3/з, высоты НГ, м, подъема жидкости и длины L2, м, нагнетательного трубопровода следует принять равными:
где n – (n=93);
длина всасывающего участка трубопровода.
где n – число.
Диаметры труб в пределах всасывающего и нагнетательного участков считать постоянными, углы отводов принять равным 
Ориентировочные значения допустимых скоростей течения жидкости в технических трубопроводах 0,6 – 0,8 м/с на всасываемом участке, допустимые скорости течения жидкости в напорных трубопроводов на нагнетательном участке 1,0 – 3,0.
2 Определяем диаметр труб для участков системы:
Приймаємо d1=160 мм и d2=80 мм.
3 Уточняем величины истинных скоростей течения жидкости в трубах:
.
4 Суммарные потери на всех участках системы определяем с учетом режима движения жидкости, материалов и состояния поверхностей труб, характера местных сопротивлений.
Значения чисел Рейнольдса вычисляем по формуле:
где ν=1,01·10-6 м2/с – кинематический коэффициент вязкости для воды при температуре 20°С.
Режим движения жидкости на участках – турбулентный, так как 
.
Коэффициент λi потерь на трение можно определить по графику зависимости λ от Re для шероховатых труб:
и 
.
где 
- значение абсолютной шероховатости для бесшовных стальных труб, принимаем 
.
При Re1=110891 – λ1=0,023.
При Re2=200990 – λ2=0,025.
5 Потери напора на отдельных участках при движении жидкости по трубам вычисляем по формуле:
где g=9,81 м/с2 – ускорение свободного падения тел.
6 Выбираем коэффициенты местных сопротивлений на всасываемом участке:
где коэффициенты местных сопротивлений:
- всасывающего клапана с сеткой 
при 
- коэффициент сопротивления колена 
при 
7 На нагнетательном участке:
коэффициент сопротивления задвижки при 
коэффициент сопротивления диафрагмы при 
;
коэффициент сопротивления охладителя;
коэффициент сопротивления обратного клапана (при 
);
коэффициент сопротивления "выход из трубы";
коэффициент сопротивления колена при 
;
- коэффициент сопротивления отвода.
.
8 Требуемый напор Н насоса определяем по формуле:
где 
разность уровней свободных поверхностей жидкости в баке и резервуаре,
плотность воды при температуре 
.
,
.
.
Для значений подачи 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1; 1,25 рассчитываем напор насоса.
Таблица 1.2 – Результаты гидравлического расчета системы для разных значений подачи
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
|
| |||||||||
| 14,4 | 0,8 | 31683,2 | 63366,3 | 0,024 | 0,026 | 0,017 | 1,13 | 37,2 | |
| 0,37 | 1,5 | 58613,8 | 0,023 | 0,025 | 0,06 | 40,1 | |||
| 40,5 | 0,56 | 2,24 | 88712,9 | 0,022 | 0,025 | 0,13 | 8,7 | ||
| 0,75 | 237623,8 | 0,021 | 0,025 | 0,24 | 15,7 | ||||
| 316831,7 | 0,021 | 0,025 | 0,43 | 64,5 |
Рисунок 1.2 – Характеристика насоса
По значениям Q и H выбираем центробежный насос типа К горизонтальный одноступенчатый, консольного типа с рабочим колесом одностороннего входа.
Насос 4К –8, с частотой вращения 2900 об/мин.
Мощность на валу насоса 17,5 кВт; на валу электродвигателя – 28 кВт.
Коэффициент полезного действия – 65,5 %.
9 Определяем потери:
,
Т – время эксплуатации в год (5000 ч);
С – стоимость 
. Принимаем С=0,5 грн.
Потери мощности:
,
Требуемая мощность электродвигателя с учетом запаса по возможным перегрузкам:
,
к = 1,05-1,2 – коэффициент запаса. Принимаем к = 1,2.
.
Определяем цену перерасхода электрической энергии в год одним электродвигателем:
.
Суммарный перерасход электрической энергии в год:
,
.
Полученные данные свидетельствуют о небольших потерях энергии при работе насоса.
Для повышения энергоэффективности гидравлической системы необходимо:
- уменьшение сопротивления сети трубопровода (местные и по длине трубопровода) за счет увеличения диаметра труб, уменьшения количества отводов, колен;
- уменьшить потери воды при ее подаче в оптимальном режиме, а также путем замены фланцевых уплотнений;
- повышение КПД насоса до паспортных данных за счет точной балансировке рабочих колес, а также за счет замены старых уплотнений новыми.