壓空緩沖罐和真空緩沖罐容積的確定

1、壓空緩沖罐和真空緩沖罐容積的確定王紹宇(中核第四研究設(shè)計(jì)工程有限公司，河北石家莊050021)【摘要】本文介紹了制藥行業(yè)壓空緩沖罐和真空緩沖罐容積的計(jì)算公式，并結(jié)合實(shí)例對(duì)儲(chǔ)氣罐、穩(wěn)壓罐的容積計(jì)算方法、組合方式進(jìn)行了討論，同時(shí)對(duì)緩沖罐的氣液分離效果及設(shè)備直徑的確定給出了計(jì)算方法?！娟P(guān)鍵詞】壓空緩沖罐、真空緩沖罐、氣液分離。壓空緩沖罐和真空緩沖罐在化工、醫(yī)藥和機(jī)械加工等行業(yè)廣泛使用，其作用是降低空氣系統(tǒng)的壓力波動(dòng)，保證系統(tǒng)平穩(wěn)、連續(xù)供氣。壓空緩沖罐一般設(shè)置在空壓機(jī)出口和用氣點(diǎn)，設(shè)置在空壓機(jī)出口的緩沖罐主要是為了降低空壓機(jī)出口壓力的脈動(dòng)及分離壓縮空氣中的水。對(duì)于往復(fù)式壓縮機(jī)，空壓機(jī)出口空氣緩沖罐的容

2、積一般取空壓機(jī)每分鐘流量（Nm3/min）的10%左右1，而對(duì)于離心式或螺桿式離心機(jī)，由于其排氣口氣壓比較穩(wěn)定，空氣緩沖罐的作用主要是分離冷凝水，其尺寸及容積按照分離冷凝水的要求確定；而設(shè)置在用氣點(diǎn)的空氣緩沖罐，其作用是調(diào)節(jié)用氣負(fù)荷，降低不同用氣點(diǎn)由于用氣量變化而引起的系統(tǒng)壓力波動(dòng)，保證生產(chǎn)裝置的正常運(yùn)行；真空緩沖罐的作用是分離氣體中的水分及穩(wěn)定系統(tǒng)壓力，一般設(shè)置在真空泵入口。本文根據(jù)壓空緩沖罐和真空緩沖罐的功能及使用要求，通過(guò)分析計(jì)算，給出確定壓空緩沖罐和真空緩沖罐容積的計(jì)算方法。1.氣體緩沖罐的計(jì)算模型對(duì)于常溫、低壓的壓空系統(tǒng)，可以用理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT描述氣體的體積、壓力的變化。

3、緩沖罐向用戶供氣，緩沖罐內(nèi)空氣的質(zhì)量減少、壓力降低，此過(guò)程存在如下的微分方程式2：VdP=RTdn （1）式中：V：空氣緩沖罐體積，m3；P：系統(tǒng)壓力(絕壓)，Pa；n：系統(tǒng)內(nèi)空氣的摩爾數(shù)；T：系統(tǒng)溫度，K。摩爾數(shù)的減少和抽氣速度之間存在如下微分方程式：PQd=RTdn （2）式中：Q：抽氣速率，m3/min；：抽氣時(shí)間，min。將式2帶入式1，得：d=Vdp/QP （3）根據(jù)上述的式1、2和3，分別對(duì)壓空緩沖罐和真空緩沖罐的容積及供氣時(shí)間進(jìn)行分析。2壓空緩沖罐容積、排氣時(shí)間與壓力的變化關(guān)系2.1儲(chǔ)氣罐容積、排氣時(shí)間與壓力的變化關(guān)系氮?dú)馇蚬奘莾?chǔ)氣罐供氣的典型案例。石油化工企業(yè)在發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)時(shí)，需要安全系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)提供穩(wěn)定的氮?dú)?，用?lái)滅火或控制火災(zāi)的蔓延，因此需設(shè)置氮?dú)馇蚬抟詢?chǔ)存一定壓力和一定量的氮?dú)猓诎l(fā)生火災(zāi)時(shí)，氮?dú)馇蚬迌?nèi)的高壓氮?dú)饨?jīng)減壓后，以穩(wěn)定的壓力和流量供給用氣點(diǎn)，在此過(guò)程中，球罐壓力逐漸降低。下面分析儲(chǔ)氣罐的容積和排氣時(shí)間與壓力的變化關(guān)系。由式2可得到：PQ=RT(dn/d) （4）式中dn/d為儲(chǔ)氣罐排氣的摩爾流量，單位mol/min，排氣在恒壓、恒流量的情況下，dn/d為一常數(shù)。若用戶要求供氣流量為S（Nm3/min，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量），P0為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，1013