Drukval uiten in vermogen (compressie)

Sgimpy

Hallo,

Mijn vraag is als volgt: Ik wil graag weten hoe de drukval in vermogen wordt uigedrukt. Verhaal is als volgt, een zuiger compressor levert een druk van 65barg, hierna stroom het gas door een installatie en blijft er nog 62,5barg over. Er is dus een druk verschil van 2,5bar. De flow van de compressor bedraagt ongeveer 10e6m3/h, het medium is aardgas (rho = 0,833, temp = 15C). Hoeveel vermogen kost de drukval? Graag uitdrukking in formule vorm, dan kan ik er wat mee.

Ik beschik niet over de gegevens: cilinder inhoud, schadelijke ruimte, slagvolume, vermogen van de compressor zelf, etc. Met bernoilli kan ik het niet benaderen en voor de algemene formules van zuiger compressoren heb ik meer informatie nodig. Situatie mag als IDEAAL beschouwd worden. Voor vloeistoffen is het makkelijk, helaas voor dit niet. Als bijlage heb ik er een tekening bij gedaan, dan wordt het misschien wat duidelijker.

Alvast bedankt voor de moeite, zou er onwijs mee geholpen zijn!

MvG Dennis

Fred F.

Je noemt 10⁶ m³/h aardgas met een rho van 0,833 dus ik veronderstel dat dit volumedebiet geldt voor 1 atmosfeer (of 1 bar) en 15 ^oC , en dus niet bij 65 bar aan de compressoruitlaat zoals het plaatje weergeeft.

Bij 65 bar zal het volumedebiet aan de compressoruitlaat dan ruwweg 20000 m³/h zijn bij een veel hogere temperatuur dan die 15 ^oC.

Omdat het verschil tussen 65 en 62,5 bar procentueel niet zo heel groot is kun je het vermogensverschil schatten op dezelfde manier als bij een vloeistof: vermogen = volumedebiet * drukverschil / rendement.

Bij een rendement van zeg 85 % (voor compressor + overbrenging + motor) is het verschil in vermogen tussen 65 en 62,5 bar dan ongeveer:

{(20000/3600) m³/s * (65 - 62,5)*10⁵ N/m²} / 0,85 = 1,63 * 10⁶ Watt = 1,63 MW

Je kunt het iets exacter bepalen door te berekenen wat het vermogen is om het aardgas naar 65 bar te comprimeren, en berekenen wat het vermogen is om het aardgas naar 62,5 bar te comprimeren, en dan het verschil te nemen.

Sgimpy

Hallo Fred,

Bedankt voor je reactie. Maar het lijkt mij zo hoog. Ander voorbeeld, op mijn werk staat ook een andere compressor.

voordruk 30bar

persdruk 65bar

flow 4x10e6m3/h (4mln)

temp in 15

temp uit +/- 100

Compressor trekt een vermogen van ongeveer 6,1MW (electrisch)

Als ik het allemaal nareken kom is 10x hoger uit maar wel op 61,1MW (inclusief rendement van 0,85). Ik zie niet waar ik de fout in ga.

mijn berekening:

4x10e6 x 1,0135 = Flow2 x 65

Flow2 = 17,32m3/s (=gedeelt door 3600)

(Flow x dp)/0,85 = 61,1MW

Zie jij waar het fout gaat? Misschien in de compressie temperatuur? Als ik dat invul kom ik helemaal hoog uit.

MvG Dennis

Fred F.

Voor gassen geldt vermogen = volumedebiet*drukverschil/rendement alleen als het drukverschil klein is t.o.v. de totale druk.

Voor het eerste geval met 65 en 62,5 bar geldt dat want het drukverschil is maar een paar procent.

Voor het tweede geval met 30 en 65 bar geldt dat duidelijk niet.

Ander voorbeeld, op mijn werk staat ook een andere compressor.

voordruk 30bar

persdruk 65bar

flow 4x10e6m3/h (4mln)

temp in 15

temp uit +/- 100

Compressor trekt een vermogen van ongeveer 6,1MW (electrisch)

Het is volstrekt onmogelijk dat een compressor voor een flow van 4 miljoen m³/h (gemeten bij 1 atmosfeer) een vermogen van slechts 6 MW zou hebben. In werkelijkheid zou dit meer dan 100 MW moeten zijn. Conclusie: jouw flow van 4 miljoen m³/h is veel te groot. Wellicht bedoel je m³/dag i.p.v. m³/h?

Sgimpy

Fred,

Op dit moment voel ik me best wel onnozel. Je hebt helemaal gelijk, het is inderdaad het debiet per dag. Als ik die waardes gebruik in de eerste stelling komt het realistischer uit.

In eerste instantie had ik het ook met bernoulli benaderd en kwam ik ook uit op P = Flow x dP, maar doordat ik vergeten was dat het per dag is kwam ik zeer bedrogen uit. Bedankt voor de opheldering. Met deze formules kom ik veel beter uit!

Wel heb ik nog een vraag over het gedeelte dat het voor procentueel kleine verschillen wel op gaat en voor grotere verschillen niet. En hoe betrouwbaar de waarde die ik over 2,5bar dP krijg?

In ieder geval is mijn dank is groot,

Dennis

Fred F.

Wel heb ik nog een vraag over het gedeelte dat het voor procentueel kleine verschillen wel op gaat en voor grotere verschillen niet. En hoe betrouwbaar de waarde die ik over 2,5bar dP krijg?

Bij grote verschillen in druk werkt het alleen redelijk als men het gemiddelde volumedebiet neemt bij de hoge en de lage druk.

Ik neem aan dat ook bij het 1e voorbeeld de capaciteit per dag was en niet per uur?

Dan wordt die 1,63 MW dus een factor 24 lager, oftewel 68 kW.

Hoe betrouwbaar dit is? De berekeningsmethode is betrouwbaar maar het antwoord hangt vooral af van het werkelijke rendement van de compressor en van zijn volumedebiet aan de uitlaat, wat weer afhankelijk is van de werkelijke uitlaattemperatuur waarvoor ik 120 oC aannam bij een inlaat van 15 oC en 20 bar (bij gebrek aan beter gebruikte ik mijn duim).

Je noemde een zuigercompressor met een grote capaciteit dus ik nam 90 % rendement voor de compressor en nog eens 5 % verlies voor overbrenging en motorwarmte. Nu de compressor een factor 24 kleiner blijkt te zijn zal het rendement lager zijn. Als ik wat aan de 2e compressor reken krijg ik de indruk dat het rendement in de orde van 70 % zal zijn, dus die 68 kW (voor 85 % rendement) wordt dan 83 kW (voor 70 % rendement):

Even een nattevingerberekening voor het 2e geval:

4 miljoen m3/dag bij 1 atmosfeer is: 46 m3/s

bij 30 bar inlaatdruk is dit: 1,53 m3/s

bij 65 bar uitlaatdruk en 100 oC is dit: 0,92 m3/s

gemiddeld debiet door de compressor is dus: (1,53 + 0,92)/2 = 1,23 m3/s

Theoretisch compressorvermogen is dan ruwweg: (1,23 m3/s * (65 - 30) * 10⁵ N/m2)/rendement = (4,3 / rendement) MW. Een wat nauwkeurigere berekeningsmethode geeft vrijwel hetzelfde antwoord.

Werkelijk vermogen is 6,1 MW (volgens jouw opgave) dus dan moet het rendement 4,3 / 6,1 = 0,71 zijn, oftewel 71 % (inclusief overbrenging en motor).

Bij die 2e compressor noem je een uitlaattemperatuur van 100 oC bij een inlaat van 15 oC en 30 bar. Ook dit duidt op een rendement van ongeveer 70%. Voor een zuigercompressor is dit laag. Of is dit geen zuigercompressor maar een centrifugaal?

Sgimpy

Hallo Fred,

Ik kan je berekening helemaal volgen, dit klinkt ook allemaal logisch. Het gaat inderdaad wel over een zuiger compressor. Ik heb nog een plaatje gemaakt ter verduidelijking.

MvG Dennis

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Drukval uiten in vermogen (compressie)

Drukval uiten in vermogen (compressie)

Re: Drukval uiten in vermogen (compressie)

Re: Drukval uiten in vermogen (compressie)

Re: Drukval uiten in vermogen (compressie)

Re: Drukval uiten in vermogen (compressie)

Re: Drukval uiten in vermogen (compressie)

Re: Drukval uiten in vermogen (compressie)