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压空缓冲罐和真空缓冲罐容积的确定.docx

1、压 空 缓 冲 罐 和 真 空 缓 冲 罐 容 积 的 确 定王绍宇(中 核 第 四 研 究 设 计 工 程 有 限 公 司 , 河 北 石 家 庄 050021)【摘要】本文介绍了制药行业压空缓冲罐和真空缓冲罐容积的计算公式,并结合实例对储气罐、稳压罐的容积计算方法、组合方式进行了讨论,同时对缓冲罐的气液分离效果及设备直径的确定给出了计算方法。【关键词】压空缓冲罐、真空缓冲罐、气液分离。压空缓冲罐和真空缓冲罐在化工、医药和机械加工等行业广泛使用,其作用是降低空气系统的压力波动,保证系统平稳、连续供气。压空缓冲罐一般设置在空压机出口和用气点,设置在空压机出口的缓冲罐主要是为了降低空压机出口压力

2、的脉动及分离压缩空气中的水。对于往复式压缩机,空压机出口空气缓冲罐的容积一般取空压机每分钟流量(Nm 3/min)的 10%左右1,而对于离心式或螺杆式离心机,由于其排气口气压比较稳定,空气缓冲罐的作用主要是分离冷凝水,其尺寸及容积按照分离冷凝水的要求确定;而设置在用气点的空气缓冲罐,其作用是调节用气负荷,降低不同用气点由于用气量变化而引起的系统压力波动,保证生产装置的正常运行;真空缓冲罐的作用是分离气体中的水分及稳定系统压力,一般设置在真空泵入口。本文根据压空缓冲罐和真空缓冲罐的功能及使用要求,通过分析计算,给出确定压空缓冲罐和真空缓冲罐容积的计算方法。1.气体缓冲罐的计算模型对于常温、低压

3、的压空系统,可以用理想气体状态方程 PV=nRT 描述气体的体积、压力的变化。缓冲罐向用户供气,缓冲罐内空气的质量减少、压力降低,此过程存在如下的微分方程式2:VdP=RTdn (1)式中:V:空气缓冲罐体积,m 3;P:系统压力(绝压),Pa;n:系统内空气的摩尔数;T:系统温度,K。摩尔数的减少和抽气速度之间存在如下微分方程式:PQd=RTdn (2)式中:Q:抽气速率,m 3/min;:抽气时间,min。将式 2 带入式 1,得:d=Vdp/QP (3)根据上述的式 1、2 和 3,分别对压空缓冲罐和真空缓冲罐的容积及供气时间进行分析。2 压空缓冲罐容积、排气时间与压力的变化关系2.1

4、储气罐容积、排气时间与压力的变化关系氮气球罐是储气罐供气的典型案例。石油化工企业在发生火灾危险时,需要安全系统在一定时间内提供稳定的氮气,用来灭火或控制火灾的蔓延,因此需设置氮气球罐以储存一定压力和一定量的氮气,在发生火灾时,氮气球罐内的高压氮气经减压后,以稳定的压力和流量供给用气点,在此过程中,球罐压力逐渐降低。下面分析储气罐的容积和排气时间与压力的变化关系。由式 2 可得到:PQ=RT(dn/d) (4)式中 dn/d 为储气罐排气的摩尔流量,单位 mol/min,排气在恒压、恒流量的情况下,dn/d 为一常数。若用户要求供气流量为 S(Nm 3/min,标准状态下的流量) ,P0 为标准大气压,101325Pa,则不难求出 dn/d=P0S/RT,带入式 4,得 PQ=P0S,带入式 3,d= Vdp/SP0 (5)对式 5 积分,得

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