Оценка рациональных затрат энергии на диспергирование жидкости в поршневых компрессорах с двухфазным рабочим телом
- Авторы: Щерба В.Е.1, Кужбанов А.К.1, Гильдебрандт М.И.1, Куденцов В.Ю.1, Галдин Н.С.2, Гладенко А.А.1
-
Учреждения:
- Омский государственный технический университет
- Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет
- Выпуск: Том 8, № 4 (2024)
- Страницы: 21-28
- Раздел: Статьи
- URL: https://bakhtiniada.ru/2588-0373/article/view/279352
- DOI: https://doi.org/10.25206/2588-0373-2024-8-4-21-28
- EDN: https://elibrary.ru/VAZJGB
- ID: 279352
Цитировать
Полный текст
Аннотация
В работе рассмотрено условие эффективной работы поршневого компрессора при впрыске охлаждающей жидкости, которое заключается в том, что затраты на ее распыление и впрыск должны быть меньше, чем выигрыш в индикаторной работе, получаемый при интенсивном охлаждении газа и приближении процесса сжатия к изотермическому.
Максимальный относительный выигрыш в подводимой технической работе составляет не более 25 % при использовании системы впрыска охлаждающей жидкости. Следовательно, для получения энергетического эффекта от применения системы охлаждения затраты на ее организацию не должны превышать 10–15 %.
Наибольшее влияние на величину выигрыша энергии при организации впрыска жидкости оказывает средний радиус капель охлаждающей жидкости, затем — относительное количество впрыскиваемой жидкости.
Эффективность впрыска жидкости увеличивается с увеличением отношения давления нагнетания к давлению всасывания и с уменьшением числа оборотов коленчатого вала.
Об авторах
Виктор Евгеньевич Щерба
Омский государственный технический университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: scherba_v_e@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-5262-008X
SPIN-код: 6637-4059
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Гидромеханика и транспортные машины»
Россия, 644050, г. Омск, пр. Мира, 11Акан Каербаевич Кужбанов
Омский государственный технический университет
Email: akan05@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-0565-2254
SPIN-код: 5843-8008
кандидат технических наук, доцент кафедры «Гидромеханика и транспортные машины»
Россия, 644050, г. Омск, пр. Мира, 11Маргарита Ивановна Гильдебрандт
Омский государственный технический университет
Email: rita.kononova.94@mail.ru
SPIN-код: 8369-6750
кандидат технических наук, доцент кафедры «Нефтегазовое дело, стандартизация и метрология»
Россия, 644050, г. Омск, пр. Мира, 11Владимир Юрьевич Куденцов
Омский государственный технический университет
Email: kvu_om@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4521-2379
SPIN-код: 3688-4590
доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Авиа- и ракетостроение»
Россия, 644050, г. Омск, пр. Мира, 11Николай Семенович Галдин
Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет
Email: galdin_ns@sibadi.org
ORCID iD: 0000-0001-8945-1542
SPIN-код: 5739-0183
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Строительная, подъемно-транспортная и нефтегазовая техника»
Россия, 644080, г. Омск, пр. Мира, 5Алексей Анатольевич Гладенко
Омский государственный технический университет
Email: gladenko1961@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2484-8685
SPIN-код: 5725-1730
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Нефтегазовое дело, стандартизация и метрология»
Россия, 644050, г. Омск, пр. Мира, 11Список литературы
- Пластинин П. И. Поршневые компрессоры. В 2 т. Т. 1. Теория и расчет. 3-е изд. Москва: Колос, 2006. 456 с. ISBN 5-9532-0428-0.
- Фотин Б. С., Пирумов И. Б., Прилуцкий И. К., Пластинин П. И. Поршневые компрессоры // под общ. ред. Б. С. Фотина. Ленинград: Машиностроение, 1987. 372 с.
- Щерба В. Е. Теория, расчет и конструирование поршневых компрессоров объемного действия. 2-е изд., доп. Москва: Юрайт, 2019. 323 с.
- Shcherba V. E., Khait A., Nosov E. Yu., Pavlyuchenko E. A. Numerical Analysis of Unsteady Heat Transfer in the Chamber in the Piston Hybrid Compressor with Regenerative Heat Exchange // Machines. 2023. Vol. 11 (3). Р. 363. doi: 10.3390/machines11030363.
- Shcherba V. E., Khodoreva E. V., Dorofeev E. A. Methodology for Preliminary Assessment of Design Parameters of Suction Valve and Discharge Valve of a Piston Hybrid Energy Machine of Volumetric Action with Regenerative Heat Exchange // Russian Engineering Research. 2024. Vol. 44, no. 5. P. 639–646. doi: 10.3103/S1068798X24700758.
- Shcherba V. E., Grigoriev A. V., Zaloznov I. P., Ovsyannikov A. Yu. Assessing the efficiency of various cooling methods for reciprocating compressors // Chemical and Petroleum Engineering. 2022. Vol. 57, no. 9–10. Р. 756–764. doi: 10.1007/s10556-022-01003-5.
- Shcherba V. E., Shalai V. V., Grigoryev A. V., Pavlyuchenko E. A., Ovsyannikov A. Yu. General approach for estimating the energy efficiency of cooling in positive displacement compressors // Chemical and Petroleum Engineering. 2021. Vol. 57, no. 7–8. Р. 567–575. doi: 10.1007/s10556-021-00977-y. EDN: CMOZRA.
- Пат. 2763099 Российская Федерация, МПК F04В 39/06 (2006.01), F04В 49/02 (2006.01). Способ работы системы жидкостного охлаждения машины объемного действия и устройство для его осуществления / Щерба В. Е., Болштянский А. П., Азябин З. В., Носов Е. Ю., Тегжанов А. С. № 2021107058; заявл. 18.03.2021; опубл. 27.12.2021. Бюл. № 36.
- Khait A., Shcherba V., Nosov E. Numerical and experimental investigation of the hybrid piston compressor using the novel multi-time-scale OpenFOAM®-based model // Applied Thermal Engineering. 2024. Vol. 249 (5). 123448. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2024.123448.
- Щерба В. Е. Методика оценки времени работы в компрессорном режиме поршневой гибридной энергетической машины объемного действия с регенеративным теплообменом // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2022. № 10 (751). С. 96–102. doi: 10.18698/0536-1044-2022-10-96-102. EDN: DISNZR.
- Пластинин П. И., Щерба В. Е. Рабочие процессы объемных компрессоров со впрыском жидкости. Москва: ВИНИТИ, 1996. 153 с.
- Воропай П. И. Эффективный способ охлаждения воздуха в поршневых компрессорах // Промышленная энергетика. 1963. № 12. С. 24–29.
- Слободянюк Л. И., Гогин Ю. Н. Охлаждение компрессора впрыском воды в цилиндр // Известия вузов. Энергетика. 1961. № 9. С. 62–66.
- Сакун И. А. Винтовые компрессоры. Ленинград: Машиностроение, 1970. 400 с.
- Хлумский В. Ротационные компрессоры и вакуум-насосы / пер. с чешского А. А. Трохина. Москва: Машиностроение, 1971. 128 с.
- Jin Y., Guo Y., Zhang S. [et al.]. Study on the dynamic characteristics of the free piston in the ionic liquid compressor for hydrogen refueling stations by the fluid-structure interaction modeling // International Journal of Hydrogen Energy. 2023. Vol. 48 (2). P. 25410–25422. doi: 10.1016/j.ijhydene.2023.03.202.
- Zhou H., Dong P., Zhao S. [et al.]. Interrupted plate porous media design for ionic liquid-type liquid piston hydrogen compressor and analysis of the effect on compression efficiency // Journal of Energy Storage. 2022. Vol. 51 (17). 104410. doi: 10.1016/j.est.2022.104410.
- Shcherba V. E., Shalay V. V., Nosov E. Yu., Pavlyuchenko E. А., Tegzhanov A. S. Development and Research of Crosshead-Free Piston Hybrid Power Machine // Machines. 2021. Vol. 9, no. 32. Р. 1–38. doi: 10.3390/machines9020032.
- Shcherba V. E., Tegzhanov A.-Kh. S. Mathematical model of working processes of a positive displacement piston hybrid power machine with a gas cap and two suction valves // Chemical and Petroleum Engineering. 2022. Vol. 58, no. 5–6. Р. 388–397. doi: 10.1007/s10556-022-01104-1.
Дополнительные файлы
