Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Project of compressed air system and analysis of its life cycle cost

Jędrzej Śmigielski

Abstract

The aim of this analysis is to describe the process of designing a compressed air system, to examine the influence of various factors on its efficiency and to conduct economic analysis using the Life Cycle Cost (LCC) method. All considerations are based on a conceptual model based on appropriate assumptions and, in part, actual data. On the basis of this model, three configuration variants of the compressors used were compared, in order to find the optimal solution for the specific needs. The design part begins with the creation of a model of an industrial hall with a separate space for a compressor station. The key at this stage was to determine the distance between objects, which was used in the further part of the work in order to determine the pressure drop on the network. The basis for the further design phase was the selection of receivers and a description of their work: determination of the demand for compressed air and its course in time, the required class of air purity and working pressure. At this stage, it was possible to visualize the system using SolidWorks, whose built-in Routing module allowed for an accurate determination of the length of the pipelines and the number of fittings. These guidelines made it possible to determine the pressure drop on compressed air transmission and its impact on the incurred costs (analytical method and on the basis of measurements of the actual device). The calculations are based on the relevant tables and formulae from the literature. The next stage concerned the selection of compressors, treatment and auxiliary equipment, which would meet the previously defined guidelines. It was based on real devices and their specifications. After reviewing the types of screw compressors and their operating characteristics, three variants of compressor configuration were determined. For each of them the same treatment part, ventilation system and control system were designed. Determination of such constants in the system allowed for reliable results of comparison of the tested variants of compressor configuration. The economic part of the work consisted in a simplified Life Cycle Cost analysis of the selected plant variants. In the calculations, three operating periods (5, 10, 15 years) were considered and the variants for each of them were compared. Some cost components were omitted from the analysis in order to draw the greatest possible attention to the differences resulting from the type of compressor used, not from other factors. At the end of the study, the values characterizing the operation and efficiency of all the variants were compared.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Jędrzej Śmigielski (FPAE) Jędrzej Śmigielski,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Projekt instalacji sprężonego powietrza i analiza jego life cycle cost
Supervisor
Jacek Szymczyk (FPAE/IHE) Jacek Szymczyk,, The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Certifying unit
Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Affiliation unit
The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)
Study subject / specialization
, Energetyka (Power Engineering)
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
26-06-2019
Issue date (year)
2019
Pages
68
Internal identifier
MEL; PD-5216
Reviewers
Henryk Kaproń (FPAE/IHE) Henryk Kaproń,, The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE) Jacek Szymczyk (FPAE/IHE) Jacek Szymczyk,, The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Keywords in Polish
instalacja sprężonego powietrza, sprężone powietrze, sprężarki śrubowe, analiza kosztów cyklu życia, efektywność energetyczna
Keywords in English
compressed air system, compressed air, rotary screw compressors, life cycle cost analysis, energy efficiency
Abstract in Polish
Praca ma na celu opisanie procesu projektowania systemu sprężonego powietrza, zbadania wpływu różnych czynników na jego efektywność oraz przeprowadzenie analizy ekonomicznej metodą Life Cycle Cost (LCC). Wszystkie rozważane zagadnienia bazują na koncepcyjnym modelu utworzonym w oparciu o odpowiednie założenia oraz częściowo rzeczywiste dane. Na jego podstawie porównano trzy warianty konfiguracji użytych sprężarek, w celu znalezienia optymalnego rozwiązania dla określonych potrzeb. Część projektowa rozpoczyna się od stworzenia modelu hali przemysłowej wraz z wydzieloną przestrzenią na stację sprężarek. Kluczowe w tym etapie było wyznaczenie odległości, które zostały wykorzystywane w dalszej części pracy do określenia spadku ciśnienia na sieci. Podstawą do dalszej fazy projektowania był dobór odbiorników i opis charakteru ich pracy: ustalenie zapotrzebowania na sprężone powietrze oraz jego przebiegu w czasie, wymaganej klasy czystości powietrza i ciśnienia roboczego. Na tym etapie możliwe było stworzenie wizualizacji systemu za pomocą programu SolidWorks, którego wbudowany moduł Routing pozwolił na dokładne określenie długości rurociągów i ilości kształtek. Wytyczne te, pozwoliły na wyznaczenie spadku ciśnienia na przesyle sprężonego powietrza oraz jego wpływu na poniesione koszty (metodą analityczną oraz na podstawie pomiarów rzeczywistego urządzenia). W obliczeniach wykorzystano odpowiednie tablice oraz wzory zaczerpnięte z literatury. Kolejny etap dotyczył doboru sprężarek, urządzeń uzdatniających i pomocniczych, które spełniałyby dotychczas określone w pracy wytyczne. Bazowano na rzeczywistych urządzeniach oraz ich specyfikacji. Po dokonaniu przeglądu typów sprężarek śrubowych i charakterystyki ich pracy, wyznaczono trzy warianty konfiguracji sprężarek. Dla każdego z nich zaprojektowano tę samą część uzdatniającą, system wentylacji oraz system sterowania. Określenie takich stałych w systemie, pozwoliło na wiarygodne wyniki porównania badanych wariantów konfiguracji sprężarek. Część ekonomiczna pracy polegała na przeprowadzeniu uproszczonej analizy Life Cycle Cost wyznaczonych wariantów instalacji. W obliczeniach rozważano trzy okres eksploatacji (5, 10, 15 lat) i porównano warianty dla każdego z nich. W analizie pominięto niektóre składowe kosztów, aby jak najbardziej zwrócić uwagę na różnice wynikające z zastosowanego typu sprężarki, nie pozostałych czynników. Na koniec pracy zestawiono wielkości charakteryzujące pracę i efektywność wszystkich wariantów.
File
  • File: 1
    Projekt_instalacji_sprężonego_powietrza_i_analiza_jego_Life_Cycle_Cost_-_Jędrzej_Śmigielski_-_wersja_finalna.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 34871

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT3cc7a6bca79f4aa4ba39c428aac88511/
URN
urn:pw-repo:WUT3cc7a6bca79f4aa4ba39c428aac88511

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page