Графоаналитические методики определения характеристик влажного воздуха в многоступенчатых компрессорах

V N Didenko; D A Khvorenkov; I I Fakhraziev

doi:10.22213/2413-1172-2022-4-86-96

Authors

V. N. Didenko Kalashnikov ISTU
D. A. Khvorenkov Kalashnikov ISTU
I. I. Fakhraziev Kalashnikov ISTU

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2022-4-86-96

Keywords:

graphic-analytical, graphic analytical technique, air, compressor, condensation, enthalpy, moisture content

Abstract

The purpose of the study is a comparative analysis of methods for graphic analytical determination of the characteristics of moist air in multistage compressors. Two methods are compared, which differ in the used I-d-diagrams: unified in terms of pressure and atmospheric. I-d-diagrams unified in terms of pressure differ from atmospheric ones by diagrams of saturated air relative humidity () only at various pressures. For multistage compressors, curves are plotted on unified I-d-diagrams at atmospheric pressure and compressed air pressure in intercoolers and receivers. It is assumed that the isobaric cooling of compressed air and condensation of its water vapor occurs in coolers and receivers at the final compression pressure in the previous compressor stages. The method, which uses I-d-diagrams unified by pressure, involves the diagram plotting of air compression and cooling on a grid of curves. An example of plotting such diagrams for a two-stage compressor with an intercooler and a receiver is given. A detailed description of the thermodynamic state of moist air in such a compressor is given. The nodal points of the processes in the compressor are plotted on a pressure-unified I-d-diagram according to the known values of moisture content and air temperature. The pressure and temperature at the end points of compression are calculated by the equations of the polytropic process at n = 1.26. The dew points in the cooler and receiver are graphically defined as the intersection of the curves for the final compression pressures with the corresponding straight lines for constant air moisture content in the compressor stages. The technique using atmospheric (barometric) I-d-diagrams is used in the absence of unified I-d-diagrams suitable for pressure. The essence of the developed technique is to determine the curves on the atmospheric I-d-diagrams, graphically coinciding with the curves A numerical example of the application of such a technique is given. The advantages and disadvantages of both methods are evaluated.

Author Biographies

V. N. Didenko, Kalashnikov ISTU

DSc in Engineering, Professor

D. A. Khvorenkov, Kalashnikov ISTU

PhD in Engineering

I. I. Fakhraziev, Kalashnikov ISTU

Kalashnikov ISTU

References

Обзор методов очистки и осушки сжатого воздуха / А. А. Подчуфаров, А. А. Жердев, А. Н. Спирина, Д, А. Лавринов, Е. М. Быценко // Холодильная техника. 2020. № 4.С. 26-31.

Риполь-Сарагоси Т. Л., Риполь-Сарагоси Л. Ф. Повышение энергоэффективности процесса адсорбционной осушки сжатого воздуха // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2019. № 3 (75).С. 135-142.

Демин Ю. К., Картавцев С. В. Энерго- и ресурсосбережение при осушке сжатого воздуха в компрессорной установке // Энергосбережение и водоподготовка. 2017. № 1 (105).С. 8-12.

Курзина И. А., Мещеряков Е. П. Разработка энергосберегающих технологий осушения сжатого воздуха в процессе компримирования и подготовки для использования в промышленности и на транспорте // Вестник Томского государственного университета. Химия. 2017. № 9. С. 80-82. DOI: 10.17223/ 24135542/9/8.

Erdogan M., Bau U., Bardow A. Benchmarking commercial adsorbents for drying air in a packed bed. Applied Thermal Engineering, 2019, vol. 160, no. 113942. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2019.113942.

Giampieri A., Ma Z., Ling-Chin J., Bao H., Smallbone A. J., Roskilly А. Р. Liquid desiccant dehumidification and regeneration process: Advancing correlations for moisture and enthalpy effectiveness. Applied Energy, 2022, vol. 314, no. 118962. DOI: 10.1016/j.apenergy. 2022.118962.

Olkhovskiy D.V., Zaitsev A.V., Semin M.A. Variation of cooling efficiency of air conditioning systems in working spaces of deep mines. Mining Informational and Analytical Bulletin, 2021, vol. 2021, no. 12, pp. 110-119. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_12_0_110.

Huang-Xi Fu, Xiao-Hua Liu. Review of the impact of liquid desiccant dehumidification on indoor air quality. Building and Environment, 2017, vol. 116, рр. 158-172. DOI: 10.1016/j.buildenv.2017.02.014.

Lowrey S., Sun Z. Experimental investigation and numerical modelling of a compact wet air-to-air plate heat exchanger. Applied Thermal Engineering, 2018, vol. 131, pp. 89-101. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2017.11.127.

Kashif Shahzad M., Ding Y., Li Q., Xuan Y., Gao N., Chen G. Novel multifunctional open absorption heat pump system with compressed air dryer assisted preliminary flash regeneration-an industrial application. Applied Thermal Engineering, 2022, vol. 211, no. 118526. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2022.118526.

Kozlov V.V., Shadrin V.S., Podchufarov A.A. Express analysis of technological processes of compression and drying of wet air at the stages of design and operation of compressor stations. AIP Conference Proc., 2019, vol. 2141, no. 030029, pp. 1-11. DOI: 10.1063/1.5122079.

Козлов В. В., Крылов П. В., Пискун Е. С. Анализ перспективных технологических схем подготовки воздуха в системах термостатирования стартовых комплексов // Инженерный журнал: наука и инновации. 2021. № 9 (117). DOI: 10.18698/2308-6033-2021-9-2111.

Балалаев А. Н., Фащевский Н. Н. Совершенствование процесса осушения сжатого воздуха при техническом обслуживании пассажирских вагонов на ПТО // Вестник Донецкой академии автомобильного транспорта. 2019. № 2. С. 55-64.

Zhan C., Yin Y., Guo X., Jin X., Zhang X. Investigation on drying performance and alternative analysis of different liquid desiccants in compressed air drying system.Energy, 2018, vol. 165, pp. 1-9. DOI: 10.1016/j.energy.2018.09.164.

Srivatsa A., Perry Y. Li. How moisture content affects the performance of a liquid piston air compressor/expander. Journal of Energy Storage, 2018, vol. 18, рр. 121-132. DOI: 10.1016/j.est.2018.04.017.

Аверкин А. Г. I-d-диаграмма влажного воздуха и ее применение при проектировании технических устройств. М. : Лань, 2021. 192 с. ISBN 978-5-8114-2248-7.

Столетие I-d-диаграммы влажного воздуха: устройство, применение, модернизация / А. Г. Аверкин, А. И. Ерёмкин, Е. Г. Ежов, Ю. А. Аверкин // Региональная архитектура и строительство. 2017. № 4 (33).С. 166-172.

Аверкин А. Г., Ерёмкин А. И.мАверкин Ю. А. К вопросу расширения области применения I-d-диаграммы влажного воздуха при создании микроклимата помещенийю Sciences of Europe. 2018. № 24-2 (24). С. 40-45.

Воронова О. С., Конопацкий Е. В. Геометрическое моделирование параметров физического состояния воды и водяного пара // Вестник кибернетики. 2019. № 1 (33). С. 29-38.

Диденко В. Н., Хворенков Д. А., Фахразиев И. И. Методики построения и свойства унифицированных и индивидуальных по давлению диаграмм «энтальпия - влагосодержание» сжатого воздуха // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2022. Т. 25, № 2. С. 64-71. DOI: 10.22213/2413-1172-2022-2-64-71.