автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.06, диссертация на тему:Рабочие процессы поршневых компрессорно-расширительных агрегатов с самодействующими клапанами

На правах рукописи

УДК 621.512:621.541:621.592.3

Калекин Вячеслав Степанович

Р Г Б ОД

2 1 ДПР 2

РАБОЧИЕ ПРОЦЕССЫ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРНО-РАСШИРИТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ

С САМОДЕЙСТВУЮЩИМИ КЛАПАНАМИ

Специальность 05.04.06 - Вакуумная, компрессорная техника

и пневмосистемы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Омск-1999

Работа выполнена на кафедре "Компрессорные и холодильные машины и установки" Омского государственного технического университета.

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Кабаков А.Н.

Официальные оппоненты : Заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор, Горбунов В.Ф.

доктор технических наук, профессор, Пластинин П.И.

доктор технических наук, профессор, Моисеев Л.Л.

Ведущая организация : Омское моторостроительное предприятие

им. В.П. Баранова

Защита диссертации состоится " 21 " января 2000 г. в_часов на

заседании диссертационного совета Д 063.23.02 в Омском государственном техническом университете по адресу : 644050, пр. Мира 11, корпус 6, ауд. 6-340.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного технического университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять в адрес диссертационного совета.

Автореферат разослан "/£¿7" 999 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

Е.А. Воронов

л-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В диссертационной работе поставлена актуальная научная задача, состоящая в совершенствовании рабочих процессов сжатия и расширения воздуха в поршневых компрессорно-расширительных агрегатах путем замены принудительного воздухораспределения самодействующими клапанами и использовании более эффективного межступенчатого и концевого охлаждения.

Актуальность темы. Совершенствование конструкций машин и аппаратов, имеющих широкое распространение в различных отраслях промышленности, происходит в направлении снижения металлоемкости и энергоемкости, достижения технико-экономического уровня лучших мировых аналогов, создания новых типов машин, совмещающих в себе несколько функций с целью получения качественно новых результатов.

Поршневые компрессоры, детандеры и пневмодвигатели являются энергетическими машинами. В качестве привода компрессоров, в большинстве своем, применяют электродвигатели. В детандерах и пневмодвигателях используется энергия сжатого воздуха (пневматическая энергия) для получения искусственного холода и механической работы. Т. е. работа их невозможна без компрессоров. На привод компрессоров расходуется около 15 % электроэнергии, вырабатываемой электростанциями России. Причем более 50 % от общего расхода электроэнергии приходится на привод поршневых компрессоров (ПК). Наибольшее распространение получили ПК общепромышленного назначения (более 80 % от всех ПК), воздушные компрессоры с конечным давлением 0,9... 1,3 МПа. В этой связи создание и внедрение высокоэффективных ПК и потребителей пневматической энергии следует отнести к одному из важнейших направлений развития современной науки и техники.

Поршневые пневмодвигатели (ПД), использующие энергию сжатого воздуха компрессоров общепромышленного назначения, не имеют альтернативы для привода механизмов и машин пожаро- и взрывоопасных производств предприятий горнодобывающей, нефтеперерабатывающей, газовой, химической и др. отраслей промышленности. Потребность только горных предприятий в поршневых ПД составляет несколько десятков тысяч в год. Перспективы применения ПД для горных машин и комплексов при разработке глубоко залегающих полезных ископаемых связаны не только с повышенной опасностью взрыва газа или пыли, но и с наличием холодильного эффекта, роль которого существенно возрастает с увеличением глубины разработок, повышением температуры атмосферы в подземных выработках. При этом холодопроизводительность ПД, принципиально не отличающихся от поршневых детандеров, тем выше, чем выше давление сжатого воздуха на входе.

Поршневые детандеры на 90 % закрывают область расширительных машин средней и малой холодопроизводительности. Они получили распространение в циклах сжижения воздуха криогенных установок высокого и среднего давления, гелиевых ожижителях и рефрижераторах и т.п. Эффективность работы поршневых ПД и детандеров, в большинстве своем, связана с наличием воздухо-

распределительных органов. Механизм воздухораспределения у детандеров, золотниковое устройство у ПД - важнейшие узлы, от которых во многом зависит не только экономичность, но и надежность их работы.

Назначение механизма - управление впуском и выпуском воздуха из цилиндра путем принудительного открытия и закрытия соответствующих впускных и выпускных каналов. Наличие принудительной системы воздухораспределения ограничивает возможность повышения числа оборотов, приводит к снижению КПД при работе, на режимах, отличающихся от номинальных. Освобождение конструкции от воздухораспределительного механизма создает определенные предпосылки к повышению эффективности работы расширительных поршневых машин.

Увеличение частоты вращения коленчатого вала детандера позволяет размещать его на одном валу с компрессором, т.е. объединять их в общий детандер - компрессорный агрегат (ДКА). Металлоемкость в целом такой установки снижается. Применение воздуха в качестве холодильного агента в установках умеренного охлаждения создает предпосылки для решения проблемы, связанной с ограничением использования озоноразрушающих хладонов, принятой Монреальским Протоколом 1987 года.

Регулирование давления на входе поршневых пневмодвигателей позволяет менять число оборотов вала при сохранении высокого КПД, что открывает новые возможности реализации идеи агрегатирования, объединении в одйн передвижной агрегат ПД и дожимающего компрессора одноступенчатого сжатия без водяного охлаждения с использованием выхлопного воздуха ПД для охлаждения компрессора.

Применение при создании новых конструкций ПД, ДКА и пневмодвигатель-компрессорных агрегатов (ПДКА) унифицированных компрессорных баз позволяет сокращать сроки изготовления таких машин, привлекать неспециализированные предприятия, в частности, военно-промышленного комплекса к изготовлению компрессорно-расширительных агрегатов в рамках конверсионной программы

Основная доля теплоты сжатия компрессорных установок (до 90 %) отводится в межступенчатых и концевых холодильниках. В промышленности распространены две системы охлаждения - водяная и воздушная. Обеспечение высокой интенсивности теплообмена за счет совершенствования конструкций теплообменных аппаратов воздушного охлаждения и применение контактных охладителей газа способствует снижению потребления воды и электроэнергии компрессорами.

Повышение интенсивности теплообмена в водяных теплообменниках непосредственного контакта с жидкостью путем использования для этих целей вращающегося барботажного слоя позволяет увеличивать поверхность фазового контакта, снижать брызгоунос, уменьшать габаритные размеры аппаратов с непосредственным контактом теплоносителей.

Вышесказанное позволяет считать актуальными вопросы, связанные с изучением основных рабочих процессов ПК, ПД, ДКА и ПДКА, промежуточных и концевых холодильников; с разработкой принципиально новых конструктивных

решений узлов и систем, работающих на высоких частотах вращения коленчатого вала; созданием методик расчета, оптимизацией рабочих процессов и конструктивных соотношений элементов и отдельных узлов машин и аппаратов на основе выявления и учета физических закономерностей и обобщения имеющихся теоретических и экспериментальных материалов.

Работа выполнена по плану важнейших НИОКР в рамках Единого заказ-наряда в области машиностроения, раздел "Вакумная техника", утвержденного Минообразования России в соответствии с решениями 10-11 -й Международных конференций по компрессоростроению.

Цель работы. Разработка научных и практических основ совершенствования процессов сжатия и расширения воздуха в компрессорно-расширительных агрегатах путем замены принудительного воздухораспределения самодействующими клапанами и использования более эффективного промежуточного и концевого охлаждения.

Задачи работы:

1. Обобщение и развитие теоретических и экспериментальных исследований по совершенствованию процессов в рабочих полостях и проточной части ПК, ПД, ДКА и ПДКА с самодействующими клапанами, использующих более эффективное межступенчатое и концевое охлаждение.

2. Разработка и усовершенствование математических моделей процессов, алгоритмов и программ расчета ПК, ПД, ДКА и ПДКА с регулируемой производительностью на основе уравнений сохранения энергии, массы, состояния, динамики самодействующих клапанов, учитывающих связь компрессорных и компрессорно-расширительных ступеней.

3. Разработка конструкций физических моделей ПД и ДКА с самодействующими нормально - открытыми впускными клапанами с регулируемой высотой подъема запорных элементов, эффективных теплообменных аппаратов межступенчатого и концевого охлаждения.

4. Проведение комплекса экспериментальных и численных исследований с целью установления адекватности математических моделей процессов и изучение влияния конструктивных и режимных параметров на работу компрессорно-расширительных агрегатов.

5. Проведение экспериментальных исследований для получения новой информации по гидродинамике, теплообмену, тепло- массообмену и разработке инженерной методики расчета центробежно-барботажных аппаратов (ЦБА) с непосредственным контактом теплоносителей.

6. На основании разработанных инженерных методик и математических моделей процессов предложить рекомендации по созданию типоразмерных рядов ПД и компрессорно-расширительных агрегатов на современных компрессорных базах с поршневыми усилиями 2,5... 16 кН.

Методы исследований. В работе реализован комплексный подход к решению научной проблемы, включающий обобщение и анализ литературных материалов, данных практики; применение теоретических и экспериментальных методов исследований с использованием физических и математических моделей, методов

теории подобия при постановке опытов и обработке результатов экспериментов в теплообменных и тепло-массообменных аппаратах, проведение численных экспериментов на персональных ЭВМ.

Достоверность и обоснованность полученных в работе научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается обоснованными расчетными схемами, применением методов теории подобия, математическими моделями процессов компрессорно-расширительных агрегатов, основанными на фундаментальных законах физики, термодинамики, гидродинамики, теплопередачи и тепло-массо-обмена, метрологическими характеристиками, используемого оборудования и приборов, удовлетворительным совпадением результатов расчета с экспериментом.

На защиту выносятся:

- конструкции пневмодвигателей, компрессорно-расширительных агрегатов и результаты экспериментальных исследований процессов сжатия и расширения в поршневом пневмодвигателе и детандер-компрессорном агрегате с самодей ствующими впускными клапанами;

- математические модели процессов сжатия и расширения компрессоров, компрессорно-расширительных агрегатов с самодействующими клапанами, межступенчатым и концевым охлаждением : водяным в аппаратах при непосредственном контакте теплоносителей; воздушным - на теплообменных поверхностях с пористым оребрением;

- результаты экспериментальных исследований регулирования давления нагнетания отжимом клапанов первой ступени на части хода поршня форсированных по давлению поршневых компрессоров общепромышленного назначения;

- конструкции рекуперативных теплообменников воздушного охлаждения с пористым оребрением и центробежно-барботажных аппаратов с непосредственным контактом газа и жидкости;

- результаты экспериментальных исследований теплообмена и газодинамических сопротивлений теплообменников с пористым оребрением, процессов тепло- и массообмена и газодинамики, методика инженерного теплового и конструктивного расчета центробежно-барботажных аппаратов с непосредственным контактом теплоносителей.

Научная новизна. Впервые экспериментально подтверждена работоспособность пневмодвигателя и детандера в составе ДКА с самодействующими клапанами в условиях работы на низком начальном давлении (до 0,1 МПа). Получены зависимости углов открытия и закрытия впускных самодействующих кольцевых клапанов от жесткости пружин, максимальной высоты подъема запорных элементов, величины относительного мертвого пространства. Установлено влияние углов открытия и закрытия впускных клапанов на интегральные показатели работы ПД и детандера. Усовершенствована математическая модель рабочих процессов многоступенчатого ПК. Разработаны и экспериментально проверены математические модели рабочих процессов ПД, ПДКА, и ДКА, построенные на основе дифференциального уравнения термодинамики тела переменной массы, с учетом динамики самодействующих клапанов и связи ступеней на основе равенства массовых расходов компрессора и ПД (детандера) за цикл. Получена зависимость

6

для определения коэффициента давления для самодействующих впускных клапанов ПД и детандера. Разработаны конструкции теплообменных аппаратов воздушного охлаждения с пористым оребрением и ЦБА с непосредственным контактом теплоносителей. Проведены экспериментальные исследования по определению газодинамических и тепловых характеристик пористых пластин и теплообменников воздушного охлаждения с пористым оребрением. Получены безразмерные зависимости для расчета гидравлических сопротивлений и теплоотдачи пористых ребер. Теоретически решена задача определения толщины барботажного слоя. Проведены эксперименты по исследованию гидродинамики и тепло- массообмену в ЦБА с непосредственным контактом теплоносителей. Результаты экспериментальных исследований приведены в виде безразмерных зависимостей. Предложена инженерная методика теплового и конструктивного расчета ЦБА с непосредственным контактом теплоносителей. Конструкции ПД, компрессорно-расширительных агрегатов, теплообменных и центробежно-барботажных аппаратов защищены авторскими свидетельствами и патентами России.

Практическая ценность. Разработанные на основе математических моделей процессов в ПК, ПД, детандерах программы расчета для персональных ЭВМ, инженерные методики позволяют проектировать ПД, ПДКА и ДКА, проводить анализ и оптимизацию их основных конструктивных и режимных параметров. Предложены типоразмерные ряды поршневых ПД, ПДКА и ДКА. Полученные экспериментальные данные и инженерные методики расчета контактных аппаратов и результаты экспериментальных исследований воздушных теплообменников с пористым оребрением могут быть использованы при разработке конструкций межступенчатых и концевых холодильников компрессорно-расши-рительных агрегатов. Результаты исследований используются в учебном процессе на кафедре компрессорных и холодильных машин и установок Омского государственного технического университета.

Реализация работы. Основные результаты исследований и программы расчета получили реализацию на предприятиях города Омска: АО "Омский каучук", АО "Цирконгеология", Иртышское речное пароходство, ПО им. Баранова, АО "Азот", (г. Кемерово), ОАО завод пнематических машин "Пневматика" (г.Санкт-Петербург).

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на 1-й ВНТК "Молодые исследователи и конструкторы-химическому машиностроению" (Дзержинск, 1977); на 5-й ВНТК "Повышение эффективности и совершенствование компрессорных машин и установок" (Москва, 1978); на 3-й ВНТК молодых исследователей и конструкторов химического машиностроения (Краснодар, 1981); на 6-й ВНТК по компрессоростроению (Ленинград, 1981); на 3-й ВНТК по холодильному машиностроению (Одесса , 1982); на 5-м семинаре кафедр и групп теплофизического профиля вузов Сибири и Дальнего востока (Кемерово, 1986), на ВНТК "Интенсификация технологических процессов в рыбной промышленности" (Владивосток, 1989); на 8-й ВНТК "Создание компрессорных машин и установок, обеспечивающих интенсивное развитие отраслей отраслей

топливно энергетического комплекса" (Сумы, 1989); на 1-й МНТК "Динамика систем, механизмов и машин" (Омск, 1995); на 2-й МНТК "Динамика систем, механизмов и машин" (Омск, 1997); на МНПК "Проблемы охраны окружающей среды от промышленных, бытовых, биологических и медицинских отходов, осадков сточных вод" (Пенза, 1997); на 1-й МНТК "Экология человека и природы" (Иваново, 1997); на 11-й МНТК по копрессорной технике; (Казань, 1998); на МНТК "Холодильная техника России. Состояние и перспективы накануне XXI века" (Санкт-Петербург, 1998); на ВНТК "Прогрессивные технологии и оборудование пищевых производств" (Санкт-Петербург, 1999); на 5-й ВНТК "Перспективные материалы, технологии, конструкции" (Красноярск, 1999).

Отдельные результаты работы экспонировались на ВДНХ в павильоне "Электрификация СССР" на тематической выставке "Экономия тепловой и электрической энергии в народном хозяйстве" (раздел "Интенсификация производства и технологических процессов") и отмечены бронзовой медалью (Москва, 1981 г.).

Публикации. По результатам диссертации опубликовано 36 печатных работ, в том числе 1 учебное пособие, получено 3 авторских свидетельства, 3 патента России, 3 свидетельства на полезные модели.

Объем работы. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы. Диссертации содержит: 260 страниц текста, 120 рисунков, 14 таблиц. Список литературы включает 247 наименований.

Автор выражает благодарность д.т.н., проф. И.К. Прилуцкому за ценные советы и постоянное внимание к работе, к. т. н., доц. В.А. Плотникову за данные им консультации и участие в проведении исследований ЦБА, ассистенту А.Д Ваняшову и аспиранту Е.Г. Бычковскому за помошь, оказанную при проведении исследовательских работ, начальнику Омского района водных путей Иртышского речного пароходства Ю.В. Сухову за техническую помощь.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определены объекты исследований, сформулирована актуальность проблемы, ее состояние в настоящее время, изложена суть поставленной научной проблемы, приведены цель, направления и методы исследований, дано краткое содержание работы по главам.

Первая глава Носит обзорно-постановочный характер и содержит анализ литературных данных, относящихся к теме диссертации, с целью определения места проводимых исследований и постановки проблемы, подлежащей решению

Основные принципы унификации - агрегатирование и конвертирование с использованием типовых компрессорных баз вместе с применением методов математического моделирования рабочих процессов компрессорно-расширительных машин способствуют ускорению внедрения новых разработок в производство и промышленность, снижению стоимости готовых изделий, улучшению их

удельных показателей, сокращению и повышению качества монтажных работ.

Соединение поршневого детандера и поршневого компрессора на одном валу совместно с электродвигателем и холодильниками представляет собой ДКА, аПДиПК-ПДКА.

Наиболее распространенными и используемыми в различных отраслях являются ПК общепромышленного назначения малой и средней производительности.

В результате работ, выполненных под руководством Фотина Б.С. и При-луцкого И.К. в ЛПИ им. М. И. Калинина и ВНИИКомпрессормаш (Ивашнев Е.А., г. Сумы) при участии автора на основании комплекса экспериментальных и теоретических исследований с помощью метода математического моделирования в был освоен серийный выпуск ПК общепромышленного назначения с номинальным поршневым усилием 2,5... 16 кН производительностью до 0,15 м3/с. Эти форсированные по давлению и частоте вращения вала компрессоры по технико-экономическим показателям соответствовютлучшим мировым аналогам. Типовые компрессорные У- и Ш- образные базы, на которых были выполнены компрессоры, используются также при изготовлении ПК специального назначения. Эффективность работы компрессоров и их удельные показатели были улучшены путем совершенствования отдельных узлов: клапанов, уплотнений, коммуникаций. Эти базы и подобные им могут быть использованы при разработке конструкций пневмодвигателей, ПДКА и ДКА.

Значительный вклад в направлении совершенствования ПК в нашей стране внесли: Доллежаль H.A., Страхович К.И., Френкель М.И., Захаренко С.Е., Кондратьева Т.Ф., Фотин Б.С., Пластинин П.И. Прилуцкий И.К., Пирумов И.Б., Исаков В.П., Новиков И.И. Хрусталев B.C., Захаренко В.П.. и др.

Одним из наиболее экономичных путей поддержания номинального давления сжатого воздуха у потребителей на шахтах и рудниках достигается применением дожимающих компрессоров (ДК). По мнению Тиховидова Б.Д., Никитина С.Н., Смородина A.C., Кабакова А.Н. и др., применение ДК позволяет значительно снизить давление сжатого воздуха в пневматической сети и, следовательно, потери от утечек, которые при протяженности магистральных трубопроводов в несколько километров являются весьма значительными (до 50 % ).

Перспективным направлением НИОКР следует считать разработьу дожимающих компрессоров, выполненных на одном валу с пневмодвигателем - ПДКА.

Совершенствование поршневых пневмодвигателей, ПДКА и ДКА, их эксплуатационных показателей возможно за счет упрощения конструкций послед-, них путем замены принудительного газораспределения на самодействующие клапаны.

Однако, каких либо сведений по экспериментальным исследованиям пневмодвигателей, пневмодвигатель (детандер)-компрессорных агрегатов с самодействующими клапанами в литературе не содержится, кроме сведений об отдельных испытаний со снятием внешних характеристик детандера высокого давления в ОАО "Сибкриотехника" (г. Омск) совместно с СПбТАХПТ (г. Санкт-Петербург).

Вопросы повышения эффективности работы систем охлаждения компрессоров всегда находятся под пристальным вниманием многих исследователей в

связи со значительным ее влиянием на эксплуатационные характеристики и удельные весогабаритные показатели установок. Интенсификация процессов теплообмена, в свою очередь, ставит задачу поисков новых технических решений, которые позволили бы увеличить удельные тепловые потоки с охлаждаемых объектов.

Применение в теплообменных аппаратах воздушного охлаждения пористых материалов и обеспечение непосредственного контакта сжимаемого газа с жидким теплоносителем в закрученных потоках во многом способствует решению задачи повышения эффективности межступенчатого и концевого охлаждения.

Отсутствие безразмерных зависимостей и методик расчета теплообменников с непосредственным контактом фаз в закрученных потоках и аппаратах с пористым оребрением сдерживает широкое их внедрения в практику эксплуатации компрессорного оборудования.

Анализ литературных данных позволил сформулировать цель и задачи исследований.

Вторая глава посвящена разработке математических моделей рабочих процессов в ступенях многоступенчатого компрессора, пневмодвигателя, ПДКА и ДКА с самодействующими клапанами, анализу неточностей в задании эмпирической информации при моделировании ПК, ПД и компрессорно-расши-рительных агрегатов.

Расчетные схемы многоступенчатого компрессора и ДКА представляют собой ступени, разделенные между собой промежуточными холодильниками конечного объема, в схеме ПДКА концевой холодильник отсутствует.

Под ступенью в данном случае понимается совокупность цилиндра и связанных с ним через клапаны полостей. Модель ступени компрессора, детандера, пневмодвигателя формально описывается замкнутой системой уравнений с одной независимой переменной, в качестве которой принято изменение угла поворота коленчатого вала <Ар или соответствующее ему время А.

В основу математических моделей ступеней положены четыре основных уравнения: 1) 1-го закона термодинамики для тела переменной массы; 2) расхода; 3) состояния термодинамического тела; 4) динамики самодействующего клапана.

Дифференциальное уравнение, описывающее динамику движения запорных элементов клапана для ступеней ПД и детандера имеет вид:

ё211

где Ш1ш - масса запорного элемента клапана; Ь^ - текущая высота подъема запорного элемента; гпр - число пружин в клапане; Спр - жесткость пружины клапана; ^тах— максимальная высота подъема запорного элемента; Ь0 - предварительное поджатие пружины клапана; а - отклонение движения запорного элемента клапана от вертикали; Рг - газовая сила.

В математических моделях пневмодвигателя, ДКА и ПДКА реализовано два подхода для определения газовой силы Гг. Первый заключался в схематизации движения запорного элемента клапана, в соответствии с которой давление в каж-

дой полости умножалось на значение фактической площади запорного элемента, контактирующей с этой полостью (клапан в крайних положениях); в промежуточном положении запорного элемента использовались известные зависимости для коэффициента давления потока рд, полученные для кольцевых и полосовых клапанов компрессоров:

Рг=(Р1-Р2Иш-рд (2)

где Р, — давление воздуха перед запорным элементом клапана; Р2 - давление воздуха в цилиндре; ^ - лобовая площадь поверхности запорного элемента.

В соответствии со вторым подходом находился перепад давлений на запорном элементе клапана (Р, - Р'2) исходя из известных соотношений газовой динамики при рассмотрении течения газа через щель клапана, как через эквивалентное отверстие (длиной 1зи и диаметром (1э|(в) с местными сопротивлениями, учитываемыми коэффициентом и сопротивлениями по длине, учитываемыми

коэффициентом к газовая сила в этом случае:

рг=(р,-р;ига о)

где Р' - давление воздуха непосредственно под запорным элементом.

Физический смысл коэффициента давления, поясненный М.И. Френкелем

Р,-Р2

(4)

Для удобства расчетов, значения рд , полученные из формулы (4), представлены в виде зависимости от площадей проходных сечений в щели клапана Г и седле { :

Рд = 0,45

г с \-°'55 1 щ

(5)

тогда газовую силу можно определять по формуле (2).

В математических моделях многоступенчатого ПК и ДКА в программе расчета реализовано два способа определения среднего промежуточного давления. Первый способ основан на последовательном оценивании целевой функции с ее квадратичной аппроксимацией. В качестве целевой функции, подлежащей минимизации, используется условие равенства массовых расходов газа между ступенями за цикл

/.

Г (?,Р (п))=аЬз

тНагн(п-1) - твп(п-1) ГПна гн(п-1)

(6)

Эта функция положительна, безразмерна, имеет минимум при соответствующем значении промежуточного давления Рпр. Предполагается, что в ограниченном интервале ее можно аппроксимировать квадратичным полиномом и затем использовать построенную аппроксимационную схему для оценивания координаты точки истинного минимума функции. Поскольку минимальное значение функции соответствует равенству нулю ее первой производной, то ожидаемое приближение корня квадратичной функции окажется приемлемой оценкой координаты точки истинного минимума:

При вычислении значения промежуточного давления также использовался численный метод Ньютона. В отличие от выше описанного метода квадратичной аппроксимации, функция (6) не рассчитывалась по абсолютным величинам.

Средняя температура воздуха на входе в последующие компрессорные и детандерную ступень определялась из уравнений теплопередачи и тепловых балансов промежуточных или концевого холодильников.

Окончанием итерационного процесса при расчете по математическим моделям являлось выполнение условий сохранения, с определенной степенью приближения, материальных балансов между ступенями и в ступенях за цикл.

С помощью разработанной математической модели проведен анализ влияния задания эмпирической информации на рабочие процессы и интегральные характеристики двухступенчатого ПК, ДКА, детандера, ПД и ПДКА.

В результате проведенного анализа было показано, что рекомендуемые в настоящее время эмпирические зависимости и коэффициенты, используемые в математических моделях, удовлетворяют целям моделирования рабочих процессов поршневых компрессоров и могут быть применены при выполнении расчетов по математическим моделям поршневых ПД, ПДКА и ДКА.

Для практического использования математических моделей рабочих процессов ПК, ПД, ПДКА и ДКА рекомендовано следующее:

- температурное состояние деталей рабочих камер может быть задано на основании экспериментальных данных испытаний близких по типу компрессорных и расширительных машин или путем оценивания его по начальным и конечным температурам воздуха на номинальных режимах работы. Эти данные можно не изменять при расчетах вариантов, отличающихся между собой конструктивными параметрами отдельных элементов;

- учет внешнего теплообмена в процессах сжатия и расширения не обязателен, коэффициенты теплоотдачи в процессах всасывания и нагнетания можно задавать в качестве средних значений по времении и поверхности, либо использовать для этих целей эмпирические зависимости для ПК;

- при расчетах рабочих процессов целесообразнее всего производить настройкой модели на "номинал" реального прототипа путем варьирования значений величин условных линейных зазоров в закрытых клапанах (2... 10 мкм) и поршневых уплотнениях (10...20 мкм) по номинальным параметрам работы

машины (при сохранении постоянных значений коэффициентов расхода в пределах 0,6.. .0,65). Полученные значения условных линейных зазоров затем использовать при расчетах проектируемых машин и сравниваемых вариантов;

- необходимо стремиться к тому, чтобы аналитические зависимости для коэффициентов расхода через открытые клапаны различных типов наиболее точно удовлетворяли экспериментальным данным, от этого в большинстве своем определяется динамика запорных органов и интегральные показатели работы комп-рессоро-расширительных агрегатов.

Третья глава посвящена описанию экспериментальных стендов ПК, ПД и ДКА, методикам измерения и оценке погрешностей экспериментов.

Экспериментальные исследования рабочих процессов двухступенчатого ПК общепромышленного назначения производились на экспериментальном стенде • кафедры компрессоростроения ЛПИ им. М. И. Калинина (СПбГТУ), созданном на базе опытного образца компрессора ВУ-2,5/12. Экспериментально проверялась возможность регулирования высоко форсированного компрессора отжимом всасывающих клапанов 1-й ступени на части хода поршня. Для проверки адекватности математической модели, проводились испытания машины при различных режимах охлаждения воздуха в промежуточном холодильнике.

Компрессор ВУ-2,5/12 представляет собой V - образную, бескрейцкопфную, двухступенчатую машину с воздушным охлаждением цилиндров и промежуточным холодильником, имеет следующие параметры: диаметры цилиндров 1-й и 2-й ступеней, соответственно - 0,2 и 0,1м, ход поршней — 0,075 м; давление нагнетания - 1,275 МПа. На компрессоре установлены полосовые клапаны с длиной пластины - 0,13 м, по 7 на всасывании и нагнетании 1-й ступени и по 3 на 2-й ступени.

Экспериментальный стенд был оснащен приборами и аппаратурой, позволяющей регистрировать внешние параметры работы компрессора : мощность, производительность, расход охлаждающего источника, число оборотов коленчатого вала, давление, температуру и т. п. Определять температурное состояние деталей компрессора хромель-копелевыми термопарами и проволочными термометрами сопротивлений. Производить запись на шлейфовый осциллограф Н-115 быстроменяющихся давлений, температур и перемещение запорных элементов клапанов.

На экспериментальном стенде компрессора были проведены исследования:

-влияния охлаждения воздуха в промежуточном холодильнике на рабочие процессы в ступенях и компрессора в целом. Для этого штатный холодильник воздушного охлаждения был заменен кожухотрубным холодильником водяного охлаждения;

- регулирование давления нагнетания компрессора отжимом клапанов линии всасывания 1-й ступени. Для этого было спроектировано и изготовлено отжимное устройство. Испытания проводились со штатным холодильником воздушного охлаждения.

Для проведения экспериментальных исследований поршневого пневмо-двигателя с самодействующими клапанами был разработан и создан экспериментальный стенд на базе автомобильного (ГА.3-53) компрессора.

Поршневой компрессор за счет некоторых конструктивных изменений был переделан в пневмодвигель. Для этого была заменена клапанная головка цилиндра компрессора. В ней был размещен самодействующий впускной клапан. В нижней части цилиндра по его периметру были выполнены круглые выхлопные окна для выпуска отработанного воздуха.

Тип пневмодвигателя - одноступенчатый, вертикальный, однорядный, простого действия. Смазка механизма движения и цилиндров производится разбрызгиванием масла, специальным разбрызгивателем, укрепленным на шатуне.

Техническая характеристика пневмодвигателя: давление на входе 0,7.. .0,8 МПа; скорость вращения вала - до 3000 об/мин; ход поршня - 38 мм; диаметр цилиндра - 60 мм.

Параметры вариантов впускного клапана: диаметр кольца 0,045; ширина кольца-0,011 м; толщина кольца-0,0005; 0,001; 0,0015 м; количество отверстий в седле - 7; диаметр отверстия в седле - 0,005 м; мертвый объем клапана V = 35443 мм3; относительный мертвый объем пневмодвигателя с клапаном-О.ЗЗ.Изготовлено четыре комплекта пружин для первого варианта клапана наружным диаметром 0,007 м различной жесткости (С = 74,2; 111; 148,4; 227 Н/м) и четыре комплекта пружин для второго варианта клапана наружным диаметром 0,022 м различной жесткости (С= 135; 288; 549,3; 965 Н/м).

Экспериментальный стенд модели ДКА был разработан и создан на базе судового компрессора 20К1: двухступенчатого, вертикального, двухрядного, с дифференциальными поршнями одностороннего действия; номинальная ско-' рость вращения вала - 500 об/мин; ход поршня - 0,1 м; диаметры цилиндров 1-й ступени - 0,1 м, 2-й ступени - 0,035 м.

Компрессор был модернизирован следующим образом: один из рядов компрессора с диаметром цилиндра 0,035 м выполнял функции детандерной ступени. Для этого была заменена клапанная головка цилиндра компрессора, а в нижней части цилиндра по его периметру выполнена кольцевая прорезь, для выпуска расширившегося охлажденного воздуха в рубашечное пространство с последующим выводом в атмосферу.

Было спроектировано и изготовлено четыре варианта конструкций кольцевых самодействующих клапанов с регулируемой высотой подъема запорных элементов в пределах от 0 до 5мм. Основные параметры клапанов приведены в табл. 1. Вариант впускного клапана для пневмодвигателя и детандера, показан на рис.1.

Стенды пневмодвигателя и ДКА позволяли производить запись быстроменяющихся давлений в цилиндрах, пневмодвигателя, детандера и компрессора, быстроменяющихся температур, диаграмм движения запорных элементов

Рис. 1. Изменение удельной индикаторной мощности компрессора в зависимости от степени снижения производительности: 1 - эксперимент; 2 - расчет

:амодействующего клапанов, производить отметку верхней и нижней "мертвых" точках. Снимались также интегральные показатели: расход воздуха, давление и температуры на входе и выходе, электрическая мощность, потребляемая электродвигателем ДКА.

Таблица 1

Параметры кольцевых самодействующих клапанов ДКА

клапаны №1 №2 №3 №4

наружный диаметр кольца, м 0,037 0,032 0,035 0,037

ширина кольца, м 0,010 0,008 0,013 0,012

диаметр отверстий в седле, м 0,005 0,004 0,0045

количество отверстий в седле 4 7

жесткость пружин, Н/м ^ 63; 330; 673; 840; 1120; 1500 823; 1029; 1370

количество пружин 4 1

относительный "мертвый" объем детандера с клапаном 0,09 0,058 0,063-0,267

В четвертой главе приведены основные результаты теоретических и экспериментальных исследований по изучению влияния работы промежуточного холодильника на рабочий процесс двухступенчатого компрессора. Проведен анализ экспериментальных данных, полученных по регулированию форсированного по давлению нагнетания компрессора ВУ-2,5/12 отжимом всасывающих клапанов на части хода поршня. Дан анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований рабочих процессов моделей пневмодвигателя и ДЬСА, приведены рекомендации по типоразмерным рядам пневмодвигателей, ДКА и ПДКА, выполненным на унифицированных компрессорных базах с поршневым усилием 2,5..16кН.

Анализ экспериментальных данных по изучению влияния работы холодильника показал, что режим охлаждения газа в ПХ оказывает влияние на режим работы ступеней. Улучшение охлаждения способствует уменьшению промежуточного давления, снижению температуры газа, всасываемого во 2 ступень, уменьшаются также температуры газа в рабочих полостях и температуры газа, нагнетаемого ступенями. При этом возрастает производительность компрессора и снижаются удельные затраты мощности на валу.

В результате регулирования давления нагнетания компрессора ВУ-2,5/12 было установлено, что отжим клапанов линии всасывания 1-й ступени ввиду его ряда достоинств (простота конструкции и малая трудоемкость изготовления регулирующего устройства, плавность изменения производительности, экономичность работы компрессора на режимах регулирования) может быть применен на компрессорах с давлением нагнетания порядка 1,ЗМПа и частотой вращения 25с"1. Для подобных машин целесообразно изменение производительности до 50% от номинальной. Дальнейшее снижение производительности вызывает ухудшение экономичности (рис. 1) и температурного состояния компрессора. С целью повышения экономичности указанного способа регулирования более целесообразно производить отжим всех всасывающих клапанов 1-й ступени на части хода поршня.

Анализ экспериментальных и расчетных данных, полученных с помощью созданной математической модели ПК, показал, что наибольшие расхождения расчета с экспериментом не превышают относительных величин погрешностей измерений, обработки эксперимента и для удельных затрат мощности компрессора составляют немногим более 5...6 %.

В процессе проведения экспериментов на физических моделях ПД и ДКА была выявлена необходимость регулирования высоты подъема запорного элемента клапана, для обеспечения их работоспособности и в связи с этим разработана наиболее рациональная конструкция клапана (рис. 2). Конструкция позволяла производить регулирование высоты подъема запорного элемента без разборки клапана на работающей машине и сохранении осевого подвода воздуха в клапан.

Экспериментально полученные развернутые диаграммы быстроменяющихся параметров для клапана со следующими параметрами: жесткость пружин

Рис. 2. Конструкция впускного самодействующего клапана пневмодвигателя и детандерной ступени: 1 - корпус клапана; 2 - крышка клапана; 3 - седло; 4 - ограничитель; 5 - запорный элемент; 6 - пружина

параметров для клапана со следующими параметрами: жесткость пружин С^=823Н/м; максимальная высота подъема запорного элемента ¡1^= 1,25 мм; относительный "мертвый" объем а=0,125; диаметр впускного трубопровода 14 мм для ДКА ПД приведены на рис. 3,4.

Сопоставление диаграмм движения запорных элементов клапана, полученных экспериментальным (линии 1,3 )и расчетным (линии 2,4) путем (рис. 5), показывает хорошее совпадение траекторий движения запорных элементов для ПД ДКА; расхождение углов конца закрытия и начала открытия клапана в пределах 5 0 свидетельствует о правильности расчета коэффициента давления в математических моделях. Сравнение расчетных и экспериментальных индикаторных диаграмм ступени детандера и ПД (рис. 6 и 7) и компрессора, показывают их совпадение с достаточной степенью точности. Расхождение в индикаторных мощностях детандера для различных режимов лежало в пределах 2... 14%, компрессора - в пределах 2.. .4%, пневмодвигателя -4... 8%. На рис. 8 приведена зависимость частоты вращения вала ПД от степени расширения. Экспериментально установлены соотношения жесткости пружин и высоты подъема запорного элемента клапана, при которых обеспечивается работоспособность конструкции ДКА, аппроксимированные в виде зависимости:

Ь = 5 37-е-0'0017'Спр

шах -'>-' ' с

О 40 80 120 160 200 240 280 320 <Р,град

Рис. 3. Диаграммы изменения давлений в цилиндре пневмодвигателя (Р = 0,45 МПа; й = 1,0 мм; С = 800Н/м;л =4 шт; а = 0,6; N =

х нач ' ' тах ' ' пр 1 пр ' 37 инд

206 Вт; и = 731 об/мин): 1 - эксперимент; 2 - расчет; 3 - изменение расчетной температуры; 0, 3 - открытие, закрытие выхлопных окон, соответственно

р, -

МПа 0,90,80,70,60,50,40,30,2-

0,10-

Рис. 4. Экспериментальные диаграммы изменения давлений в рабочих полостях ДКА {Сп=823 Н/м; кта=\,25 мм; а=0,125):

1 — во впускном трубопроводе; 2 - в цилиндре компрессора;

3 - в цилиндре детандера

1

/

\ 3 / ¿1

\ _— /

г V /

1 ГN

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340

1

I1 1/ 1 1 7

-3 1 \>

1 \, 2 / 1 1

У

.4 1

IV / I)

О 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 24С 260 280 300 320 340 ч>'

Рис. 5. Диаграммы движения запорных элементов клапанов детандера и пневмодвигателя: 1 - эксперимент; 2 - расчет для детандера; 3 - эксперимент; 4 - расчет для пневмодвигателя

р,

МПа 0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

г

/ \\ АЛ

\ \\ \

L \ \ S \

\ V ч

ч ч s \

ч ь \

Р,

МПа

0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,

V

\

\ \

л V \ Ч

\ X ч

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Б, м» 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Б, м

а) б)

/

Рис. 6. Индикаторные диаграммы ступени детандера ДКА

а) С =823 Н/м; к =1,25 мм; я=0,125;

' пр 7 тах 7 уз?

б) С =1120 Н/м; к =0,56 мм; о=0,09,

' пр ' тах 7 777

эксперимент;

расчет

р, МПа

0,5

0,4 \ Ч

03

0Л

0,1

О 0,1'S 0,5 S

с\ ^^----

\

--

О аз о,*?

Рис. 7. Индикаторные диаграммы поршневого пневмодвигателя

а)Р =0,5 МПа; Л =3,0 мм; С =800 Н/м; п =4шт;а = 0,6;

' нач 7 7 max ' 7 пр 7 пр 7 77

N = 260 Вт; п = 860 об/мин;

инд * '

б)Р = 0,38 МПа; h =3,0 мм; С =800 Н/м; п =4шт;а = 0,6;

/ нач 7 7 max ' 3 пр 1 пр 7 77

W = 183 Вт; п = 731 об/мин;

эксперимент;

расчет

Рис. 8. Зависимость числа оборотов коленчатого вала пневмодвигателя от степени расширения (а = 0,6; Спр = 468 Н/м; ппр =4 шт): 1-/г =1,5 мм; 2-/г =3,0 мм

тал ' ' т ах '

Ей 45

30 20

10

5

/592 ¿Ш ¿¿Я

Рис. 9. Зависимость гидравлического сопротивления цьа от критерия Яе: 1,2- конус № 2 (режим нижнего и верхнего орошения); 3, 4 - конус № 4 (режим нижнего и верхнего орошения); 5 - сухой конус

Экспериментально получены зависимости угла закрытия запорного элемента клапана ф2 (степени отсечки наполнения С2) от его максимальной высоты подъема h^ при переменной жесткости пружин С . Установлены зависимости давления на входе в детандер (давления нагнетания компрессора) и массового расхода воздуха от параметров клапана. При 6^=0,5...0,55 давление на входе в детандер оставалось постоянным Рна~ 0,65 МПа. Выявлено влияние на угол открытия впускного клапана фб относительного "мертвого" объема а цилиндра пневмо-двигателя (детандера), с увеличением которого происходит более позднее открытие клапана, и уменьшается отрицательная работа сжатия.

Энергетическаяэффекгавность работы ДКА оценивалась отношением индикаторных мощностей детандера Nmà à и компрессора Nmà kïNuhô JNuud к, которое пропорционально доли возвращаемой детандером мощности на вал ДКА. Получены зависимости {NuHà Nmdd, Р)от степени отсечки наполнения цилиндра детандера Сг Экспериментальным и расчетным путем установлена оптимальная величина параметра для детандера С2=0,5...0,55 , которой соответствовала наибольшая холодопроизводительность агрегата £>=180 Вт и энергетическая эффективность ДКА 13.

С учетом результатов теоретических и экспериментальных исследований разработана инженерная методика расчета основных параметров ПД.. На основании результатов расчетов по инженерным методикам с последующей оптимизацией на математических моделях предложены типоразмерные ряды ПД, ДКА и ПДКА на унифицированных У- и Ш- образных базах компрессоров общепромышленного назначения.

Пятая глава посвящена описанию экспериментальных стендов для исследования тепловых и газодинамических характеристик пористых ребер, лабораторной модели теплообменника с пористым оребрением, двух экспериментальных стендах моделей ЦБА с непосредственным контактом теплоносителей исследования процессов тепло-массообмена и гидродинамики, методикам измерения и оценке погрешностей экспериментов и содержит результаты экспериментальных исследований теплообменников с пористым оребрением, теоретические решения по гидродинамике ЦБА с непосредственным контактом теплоносителей, результаты экспериментального исследования процессов тепло- мас-сообмена и гидродинамики ЦБА, методики тепловых и конструктивных расчетов рассмотренных теплообменных и контактных аппаратов.

Экспериментальный стенд для исследования тепловых и газодинамических характеристик пористых ребер представляет собой аэродинамическую трубу длиной 4 м и диаметром 0,185 м, на входном участке которой размещались исследуемые пористые и сетчатые пластины

Экспериментальный стенд позволял производить следующие измерения: расход воздуха через пористые пластины; температур на поверхности нагревате-

22

лей и пористых пластин; электрическую, мощность, потребляемую нагревателями, установленными с обеих сторон пластин; потери давления U-образными жидкостными манометрами. При этом отбор статического давления по сечениям трубопровода при вертикальном положении пластины производится в четырех точках, при горизонтальном положении в двух точках.

Выполнялись исследования тепловых характеристик медной пористой пластины (Д=0,33) толщиной 0,002 м при изменении расхода воздуха через пластину от 0 до 0,0836 м3/с и пластин (Я=0,66), выполненных из набора медных сеток по ГОСТ 5336-67 по 8, 12 и 12 слоев толщиной, соответственно 0,00186, 0,002690,0035 м. Расход воздуха через сетчатые пластины изменялся в пределах от 0,181 до 0,064 м3/с.

Стенд для испытания лабораторных образцов трубчатых и пластинчатых теплообменников с пористыми ребрами включает в себя вертикальную аэродинамическую трубу, принудительное движение воздуха в которой обеспечивалось вентилятором типа Ц4-70 и замкнутого контура теплоносителя, в качестве которого использовалось масло "Веретенное-2" или дистиллированная вода (для исключения коррозии металла).

Экспериментальный стенд позволял производить измерения расходов и температур теплоносителей на входе и выходе теплообменника; потерь давления в аппарате.

Исследование центробежно-барботажных аппаратов с непосредственным контактом теплоносителей проводилось на двух экспериментальных стендах на одном изучались отдельно процессы гидро и газодинамики на другом процессы гепло-массообмена и гидро и газодинамики.

Основу стенда для исследования гидро-газодинамики составляет модель центробежно-барботажного аппарата диаметром 380 мм, выполненного из оргстекла, установленного в замкнутом по газу и жидкости контуре. В состав стенда входят воздуходувка производительностью до 10 м3/мин, центробежный насос и измерительная аппаратура

Экспериментальный стенд позволял производить измерения: расходов и температур теплоносителей на входе и выходе аппарата; потерь давления, скорости вращения, формы и объема барботажного слоя.

Исследование процессов газодинамики и тепло-массообмена проводилось на моделе аппарата диаметром 150 мм, выполненной из металла, при давлении выше атмосферного. Сжатый воздух (от 0,15 до 0,9 МПа) поступал в аппарат от компрессорной установки КУ-10 производительностью 0,6 м3/мин. Для наблюдения за слоем в ЦБА были предусмотрены смотровые окна.

Экспериментальный стенд позволял производить измерения расходов и температур теплоносителей на входе и выходе аппарата, давления и потерь давлений в аппарате. Для определения влажности воздуха на входе и выходе ЦБА использовался метод сухого и "мокрого" термометров, которые размещались в

специальной вставке трубопровода и устанавливались на выходе из ЦБА. Предва рительно термопары (сухая и "мокрая") в вставке подвергались тарировке пр! различных расходах воздуха.

В результате обработки результатов экспериментов для пористых (77=0,33 и сетчатых пластин (77=0,6) были получены безразмерные соотношения дл: расчета безразмерных сопротивления :

Еиа =1,98-103 •Яеа~1'25 = 1,98-Ю3 •( ^^ ^

в качестве определяющего размера в критериальных зависимостях применяло: диаметр пор, определяемый по формуле

)п^32-К-аиз. К=У ц

Р ' (АРср /8]

при допущении, что а и 3 и \ для сеток ¿ = с1пр—диаметру проволоки, критериаль ная зависимость имеет вид

Ей а =16,42.Ке/-43 или -^-»Н»^ у*Л>

Р^п Ц

За определяющую принята скорость движения в порах

™ср V . \уп = —— --, м/с

" п ^.П'

гдеУ - объемный расход воздуха через пластину, м3/с; Гт - поверхность пористо] пластины, м2.

Параметры, характеризующие физические свойства воздуха (» и ц) прини маются при определяющей температуре на входе в пористую пластину.

Сравнение с результатами экспериментальных исследований, приведенные в литературе, показало, что полученные результаты удовлетворительно отвечаю данным, приведенным для пористых материалов из сеток (#= 0,24...0,53) с квад ратными ячейками 0071 (ГОСТ 3584-73) при Ке<1 = 0,5...350

В результате обработки экспериментов по определению объемных коэффм циентов теплоотдачи была получена следующая критериальная зависимость дл сетчатых ребер

Ки<1=0,15.КеГ5 ИЛИ ^^ = 0,15.(^1^ Г

Сравнение с результатами газодинамических исследований показало, чт наилучшим результатам отвечают данные для пористых материалов из сето (77=0,24...0,73) с квадратными ячейками 0071 (ГОСТ 3584-73) при 7ге,=0,5...35( для теплоотдачи удовлетворительное соответствии эмпирических зависимосте

имеет место для пористой бронзы при/^=0,45...4500иД=0,33...0,4, полученной Гротэнхью, приведенными в кн. Белов C.B. Пористые материалы в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1981. - 247с.

При сравнении коэффициентов теплопередачи, отнесенных к внутренней поверхности теплообменника, и величин гидравлических сопротивлений, полученных при исследовании моделей теплообменных аппаратов с пористыми ребрами и без ребер, в диапазоне изменения скорости на входе в теплообменник от 2,5 до 11 м/с произошло увеличение коэффициента теплопередачи для трубчатых теплообменников на 20...30% , для пластинчатых теплообменников на 26.. .39% за счет оребрения. Гидравлические сопротивления сравниваемых аппаратов при этом возросли на 8... 15%.

Как показали проведенные исследования, коэффициент эффективности ребра зависит от скорости воздуха, проходящего через пористые ребра.

По результатам, проведенных исследований, даны рекомендации по тепловому и конструктивному расчету теплообменников с пористым оребрением.

На основе теоретического анализа установлены параметры, характеризующие наиболее эффективные режимы работы ЦБА с непосредственным контактом газа и жидкости, приведен критерий оптимизации гидродинамики ЦБА, поставлена и теоретически решена двумерная задача по определению толщины бар-ботажного слоя, установлен вид критериальных уравнений и безразмерные соотношения для обработки результатов экспериментов.

Произведена эспериментальная проверка результатов, полученных при решении двумерной задачи по определению толщины барботажного слоя. Показано, что до толщины слоя порядка 40 мм наблюдается удовлетворительное соответствие расчета эксперименту.

На основе исследований установлено, что безразмерное сопротивление "сухого" аппарата практически остается постоянным во всем диапазоне изменения чисел Рейнольдса. В "мокром" режиме работы аппарата зависимость числа Эйлера от Рейнольдса с увеличением расхода газа уменьшается, приближаясь к коэффициенту сопротивления, соответствующему "сухому" аппарату. Анализ результатов обработки показывает, что в области устойчивой работы аппарата коэффициент гидродинамического сопротивления ЦБА обратно пропорционален числу Рейнольдса, т.е. сопротивление ЦБА определяется соотношением:

Eu = const-Re-1

Значение постоянной у критерия Рейнольдса зависит от способа орошения (верхнее или нижнее), геометрических параметров конуса (d/D, угла раскрытия конуса -а ). На рис. 9 приведены зависимости безразмерных сопротивлений ЦБА при различных способах орошения и углах раскрытия конуса.

По результатам, проведенных исследований, были даны рекомендации по тепловому и конструктивному расчету ЦБА с непосредственным контактом теплоносителей.

выводы

На основании проведенных в работе теоретических и экспериментальных исследований можно сформулировать следующие выводы :

1. Выполнен анализ теоретических и экспериментальных исследований п< совершенствованию процессов сжатия и расширения в поршневых: компрессора: общепромышленного назначения; поршневых пневмодвигателях; детандерах ] детандер -компрессорных агрегатах, интенсификации охлаждения газа в проме жуточных и концевых контактных холодильниках центробежно-барботажноп типа и теплообменных аппаратов с пористым оребрением.

2. Разработаны и апробированы математические модели рабочих процессо] поршневых энергетических машин с самодействующими клапанами: компрес соров, пневмодвигателей, пневмодвигатель-компрессорных и детандер-компрес сорных агрегатов, основанные на уравнениях: сохранения энергии, массы, со стояния, динамики самодействующих клапанов, моделировании утечек чере поршневые уплотнения, учитывающие связь компрессорных и компрессорно расширительных ступеней из условий равенства тепловых балансов в проме жуточном (концевом), холодильнике и массовых расходов ступеней за цикл.

3. Математические модели реализованы в виде программ расчета на персо нальных ЭВМ с использованием языка программирования Turbo-Pascal. Выбран ные численные методы для решения систем дифференциальных уравнений m ступеням (метод Эйлера) и для определения среднего за цикл промежуточног давления (метод квадратичной апроксимации и метод Эйлера) обеспечивает на дежную сходимость итерационного процесса, позволяет получить требуемую точность расчетов при сравнительно небольших затратах времени.

4. Созданы и конструктивно проработаны конструкции физических моделе; поршневых пневмодвигателей, детандер-компрессорных агрегатов, самодейству ющих нормально - открытых впускных клапанов с регулируемой высото] подъема запорных элементов, теплообменных аппаратов с пористым оребрение? и контактных холодильников центробежно-барботажного типа, новизна которы: подтверждена авторскими свидетельствами на изобретения, патентами России свидетельствами на полезные модели.

5. На основе разработанных математических моделей рабочих процессо компрессорно-расширительных агрегатов проведено исследование влияни неточностей в задании эмпирической информации на конечные результаты моде лирования. Установлено, что рекомендуемые в настоящее время эмпирически зависимости и коэффициенты, используемые в математических моделях с доста точной точностью удовлетворяют целям моделирования рабочих процессо! поршневых компрессоров и пневмодвигателей (детандеров).

6. Впервые экспериментально доказана работоспособность прямоточноп детандера в составе детандер-компрессорного агрегата и поршневого пневмо

шигателя с самодействующими впускными клапанами на низких давлениях.

7. На основании результатов экспериментальных и теоретических исследо-шшй установлено, что:

- режим охлаждения воздуха в межступенчатом холодильнике оказывает шия ние на рабочие процессы, происходящие в компрессорных ступенях, в :ависимости от охлаждения определяются величины промежуточных давлений I условия всасывания в последующие ступени. Рабочие процессы в ступенях и сомпрессоре в целом при этом могут существенно изменяться;

- способ регулирования форсированных по конечному давлению компрес-:оров отжимом клапанов на линии всасывания 1-й ступени наиболее экономичен 1 пределах снижения производительности до 50 % от номинальной при сравни-:ельно незначительных изменениях температурного состояния компрессора;

- имеет место зависимость степени отсечки наполнения цилиндра С2 (угла ¡акрытия клапана) пневмодвигателя (детандера) и начального давления воздуха )т жесткости пружин и максимальной высоты подъема кольцевого клапана; угла >ткрытия клапана от величины относительного мертвого пространства; степень »тсечки наполнения цилиндров (угол закрытия клапана) пневмодвигателя детандера) и относительное мертвое пространство оказывает влияние на штегральные характеристики: мощность, холодопроизводителыюсть, степень снижения температуры отработанного воздуха, удельную производительность шевмодвигателя. При С2=0.5. ..0.55 обеспечиваются максимальные значения сказанных показателей работы для детандер-компрессорных агрегатов, для шевмодвигателей максимальное значение мощности соответствует :=0,85.. .0,95;

- пределы гидродинамической устойчивости вращающегося центробежно->арботажного слоя зависят от способа подачи охлаждающей жидкости на контакт-юе устройство - сверху или снизу, числа Рейнольдса, угла раскрытия обратного 'сеченного конуса, отношения эквивалентного диаметра отверстий перфорации с среднему диаметру усеченного конуса, наиболее широкий диапазон устойчивой )аботы центробежно-барботажного аппарата по числу Рейнольдса имеет место 1ри нижней подаче охлаждающей жидкости на контактное устройство;

- установка пористых ребер, выполненных из набора сеток, в пластинчатых I трубчатых теплообменниках приводит к увеличению коэффициента тепло-шредачи на 20...30% при росте гидравлических сопротивлений на 10...15%;

- разработанные математические модели адекватно описывают процессы в >абочих камерах поршневых энергетических машин и межступенчатых холодиль-шках и могут быть использованы для оптимизации режимных и конструктивных ираметров отдельных элементов и всего агрегата в целом. Сопоставление расчетах и экспериментальных данных показало удовлетворительное их совпадение :ак с количественной, так и с качественной стороны. Расхождение в индикаторных ющностях составило в расширительных -2..15 %, компрессорных ступенях-¡..5%, производительности - до 2 %.

8. Результаты экспериментальных исследований по определению гидравлических и тепловых характеристик пористых пластин, гидродинамических и тепло-массообменных характеристик барботажного слоя контактных аппаратов обработаны в виде зависимостей из безразмерных переменных в соответствии с методами теории подобия. Получены критериальные зависимости безразмерных сопротивлений и теплоотдачи от критерия Рейнольдса.

9. Усовершенствована математическая модель рабочего процесса поршневого компрессора общепромышленного назначения за счет моделирования процессов охлаждения в промежуточных и концевых контактных холодильниках центробежно-барботажного типа, теплообменных аппаратов воздушного охлаждения с пористым оребрением

10. На основании математических моделей рабочих процессов и инженерных методик даны рекомендации по разработке типоразмерных рядов поршневых пневмодвигателей, детандер-компрессорных и пневмодвигатель- компрессорных агрегатов, выполненных на унифицированных У- и Ш- образных базах поршневых компрессоров с номинальным поршневым усилием в ряду 2,5.. .16 кН.

11. Решение поставленных задач стало возможным благодаря известным достижениям в области термодинамики тела переменной массы, тепло-мас-сопереноса и гидродинамики двухфазных течений, теплопередачи, теории подобия, вычислительной математике и технике, математического моделирования и экспериментальным исследованиям рабочих процессов поршневых энергетических машин (компрессоров пневмодвигателей, детандеров).

12. Полученные теоретические положения, принципы конструирования, методики расчета позволили внедрить их в учебный процесс, программы расчета использовать для оптимизации конструкций компрессорно-расширительных агрегатов и оценки технического состояния работающих в промышленности многоступенчатых поршневых компрессоров, выдать рекомендации по расчету и проектированию теплообменных аппаратов при непосредственном контакте воздуха и охлаждающей воды и воздушного охлаждения с пористым оребрением.

13. Рекомендации по созданию типоразмерных рядов пневмодвигателей и компрессорно-расширительных, выполненных на унифицированных компрессорных базах, могут быть использованы при разработке и изготовлении опытных и серийных образцов в рамках конверсионной программы на моторостроительном предприятии им. П.И. Баранова (г. Омск) и ОАО завод пневматических машин "Пневматика" (г. Санкт-Петербург).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Кабаков А.Н., Калекин B.C., Максименко В.А. Моделирование на ЭЦВМ систем охлаждения компрессорных установок с естественной циркуляцией теплоносителя. Компрессорные машины и установки // Сб. науч. тр. Краснодар, Кубанский гос. ун-т.- 1977.- Вып.246.- С.121-129.

2. Компрессорная холодильная установка: A.c. 561847, СССР, МКИ F 25 В 1/00 / A.A. Несвицкий, А.Н. Кабаков, B.C. Калекин.

3. Калекин B.C., Бойко А.Я., Устюшенкова О.Ю. Применение метода математического моделирования для расчета и проектирования поршневых компрессоров // Молодые исследователи и конструкторы-химическому машиностроению: Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф. -Москва, 1977 - С. 19.

4. Бойко А .Я., Калекин B.C., Петров В.В. и др. Применение метода математического моделирования для расчета и проектирования поршневых компрессоров Ивашнев Е.А., Калекин B.C., Карапетян Р.Н., Прилуцкий И.К. Пути оптимизации конструкции компрессора ВУ-2,5/12//Промышленность Армении,- 1978.-№11,- С. 35-38.

5. Калекин B.C., Прилуцкий И.К., Фотин Б.С. К вопросу расчета многоступенчатых поршневых компрессоров методом математического моделирования //Холодильные и компрессорные машины.- Новосибирск.- 1978.-С. 118-121.

6. Калекин B.C., Рыжиков JI.H., Прилуцкий И.К. Исследование работы поршневых компрессоров на режимах регулирования // Сб. научн. тр. ОмПИ, Омск,- 1980.-С. 54-61.

7. Рыжиков Л.Н., Прилуцкий И.К., Калекин B.C. Влияние теплообмена на рабочий процесс поршневого компрессора // Сб. научи, тр. ОмПИ, Омск.-1980,-С. 47-53.

8. Калекин B.C. Оптимизация основных геометрических параметров поршневых компрессоров с учетом учетом массогабаритных показателей // 3-я ВНТК молодых исследователей и конструкторов химического машиностроения: Тез. докл.- М., ЦИНТИхимнефтемаш,-1981.- С. 18.

9. Калекин B.C. Рыжиков JI.H., Столетов В. М. Применение метода математического моделирования при оптимизации системы межступенчатого охлаждения поршневых компрессоров И 3-я ВНТК молодых исследователей и конструкторов химического машиностроения: Тез. докл.- М., ЦИНТИхимнефтемаш,- 1981.- С. 36.

10. Калекин B.C., Прилуцкий И.К., Фотин Б.С. О применении метода математического моделирования при расчете и проектировании поршневых компрессоров //Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф. -Л, 1981 - С. 10.

11. Рыжиков Л.Н., Калекин B.C., Столетов В.М. Расчеты поршневых компрессоров с использованием ЭВМ. Учеб. пособие. -М: МТИПП,- 1982.-60 с.

12. Боков С.И., Калекин B.C., Лисненко Т.А. К вопросу интенсификации теплопередачи в теплообменниках воздушного охлаждения // Сб. научн. тр. Соврем, технол. проц. и оборуд. пищ. и хим. пром. Кузбасса,- М.: МТИПП, 1983.- С. 21-24.

13. Калекин B.C., Осадчий Б.В. Разработка и исследование теплообменников < пористым оребрением // 3 ВНТК по холод, машиностр.: Тез. докл.- М. ЦИНТИхимнефтемаш:- 1982.- С. 42.

14. Пластинчатый теплообменник: A.c. 892177, СССР, МКИ F 89 D 9/00 / B.C. Калекин, А.И. Нестеренко, М.Г. Плешков и др.

15. Пластинчатый теплообменник: A.c. 1101657, СССР, МКИ F 89 D 9/00

B.C. Калекин.

16. Калекин B.C. К вопросу создания теплообменников воздушного охлаждени: с пористым оребрением // Сб. научн. тр. Эксперимент,- теорет. исслед. оборуд и технол. для пищ. произв. Кузбасса.- Кемерово, 1985,- С. 19-26.

17. Калекин B.C., Плотников В.А., Прилуцкий И.К. Влияние теплообмена н рабочий процесс поршневого компрессора // 8 ВНТК. Создание компр. машш и уст-к, обеспеч. интенсив, развитие отрасл. топли.-энергет. компл.: Тез. докл. Сумы, 1989.- ч.1.- С. 96.

18. Ваняшов А.Д., Кабаков А.Н., Калекин B.C., Прилуцкий И.К. Исследован» детандер-компрессорных агрегатов с самодействующими органам] газораспределения // Динамика систем, механизмов и машин: Тез. докп Международ, науч.-техн. конф.- Омск, ОмГТУ, 1995. - С. 118.

19. Ваняшов А.Д., Кабаков А.Н., Калекин B.C., Прилуцкий И.К. К вопрос; создания экологически чистых воздушных холодильных машин мало] производительности // Проблемы охраны окружающей среды о промышленных, бытовых, биологических и медицинских отходов, осадко сточных вод: Тез. докл. Международ, научн.-практ. конф. - Пенза, 1997.

C. 96-97.

20. Кабаков А.Н., Калекин B.C., Ильин A.B., Плотников В.А. Гидродинамик пневмо-вихревых контактных холодильников компрессоров // Динамик систем, механизмов и машин: Тез. докл. 2-ой Международ, науч.-техн. конф. Омск, ОмГТУ, 1997. - С. 10.

21. Ваняшов А.Д., Кабаков А.Н., Калекин B.C., Прилуцкий И.К. Производств искусственного холода экологически чистыми холодильными машинами i Экология человека и природы: Тез. докл. 1 -й Международ, научн.-техн. koh(J -Иваново, 1997.-С. 110.

22. Центробежно- барботажный аппарат: Патент № 2069080, Россия, МКИ 6 В 01 F 3/04 / A.B. Бенедиктов, B.C. Калекин, В.А. Плотников и др.

23. Центробежно- барботажный аппарат: Свидетельство на полезную модел № 98118714, Россия, МКИ 6 В 01 F 3/04 / А.Н. Кабаков, B.C. Калекин О.С. Ломова, В.А. Плотников.

24. Калекин B.C., Ломова О.С., Плотников В.А. Исследование гидродинамик контактных теплообменников компрессорных установок // Компрессорна техника и пневматика,- 1998.- №1-2,- С. 60-64.

25. Калекин B.C., Ломова О.С., Плотников В.А. Теоретические i экспериментальные исследования гидродинамики контактны; газоохладителей компрессорных установок // Тез. докл. 11 -й МНТК п компрессорной технике - Казань, 1998.-С.258-259.

26. Калекин B.C., Кабаков А.Н., Куликов С.П. О математическом моделировани;

рабочих процессов поршневых компрессоров с применением теории графов // Тез. докл. 11-ой МНТК по копрессорной технике - Казань, 1998.-С. 56-57.

27. Ваняшов А.Д., Калекин B.C., Пискарев М.В., Прилуцкий И.К. Экспериментальное исследование детандер-компрессорных агрегатов с самодействующими клапанами // Холодильная техника России. Состояние и перспективы накануне XXI века: Тез. докл. Международ, научн.-техн. конф. - Санкт-Петербург, 1998,- С. 58-59.

28. Плотников В.А.,Трошкин О.А.,Калекин B.C. Гидродинамическая модель вихревого эффекта. .//Химическое и нефтегазовое машиностроение,- 1999.-№2,- С. 3-7.

29. Ваняшов А.Д., Калекин B.C., Кезь Д.Н. Разработка и исследование поршневых детандер-компрессорных агрегатов воздушных холодильных машин И Прогрессивные технологии и оборудование пищевых производств: Тез. докл. Всерос. научн.-техн. конф.- Санкт-Петербург, 1999.- С. 277.

30. Ваняшов А.Д., Калекин B.C., Кезь Д.Н. Новые конструкции поршневых детандер-компрессорных агрегатов // Перспективные материалы, технологии, конструкции: Тез. докл. 5-й Всерос. научн.-техн. конф. - Красноярск, 1999.-С.363-364.

31. Ваняшов А.Д., Кабаков А.Н., Калекин B.C. Разработка и исследование детандер-компрессорных агрегатов, выполненных на унифицированных компрессорных базах // Омский научный вестник. - 1999. - № 6.- С. 47-51.

32. Поршневой пневмодвигатель: Патент на изобретение № 2097576, МКИ F 01 L 9/02, 25/00, F 01 В 25/02 / И.А. Антропов, А.Д. Ваняшов, А.Н. Кабаков, B.C. Калекин, И.К. Прилуцкий.

33. Поршневой пневмодвигатель: Свидетельство на полезную модель № 10423, МКИ F 01 L 9/02, 25/00 / Е.Г. Бычковский, А.Д. Ваняшов, А.Н. Кабаков,

B.C. Калекин.

34. Поршневой детандер-компрессорный агрегат: Патент на изобретение № 2134850, МКИ F 25 В 9/00 / А.Д. Ваняшов, А.Н. Кабаков, B.C. Калекин,

C.П. Куликов, И.К. Прилуцкий.

35. Бычковский Е.Г., Калекин B.C., Плотников В.А. Математическая модель поршневого пневмодвигателя с самодействующими клапанами // Вестник КузГТУ. 1999,- №4,- С. 5-8.

36. Поршневой детандер: Свидетельство на полезную модель № 11312, МКИ F 25 В 1/02 / А.Д. Ваняшов., А.Н. Кафнсов, B.C. Калекин.

Список обозначений.

Введение.:.

1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОРШНЕВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАШИН.

1.1. Агрегатирование поршневых энергетических машин. Объекты исследований.

1.2. Поршневые компрессоры, пневмодвигатели, детандер-компрессорные и пневмодвигатель-компрессорные агрегаты.

1.2.1. Состояние, технический уровень, перспективы развития.

1.2.2. Теоретические и действительные процессы.

1.2.3. Математические модели рабочих процессов.

1.3. Системы охлаждения компрессорно-расширительных агрегатов.

1.3.1. Конструкции теплообменников с пористым оребрением.

1.3.2. Результаты газодинамических и тепловых исследований материалов с пористой структурой.

1.3.3. Газоохладители с непосредственным контактным теплоносителей.

1.4. Постановка задач исследований.

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ПОРШНЕВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАШИН С САМОДЕЙСТВУЮЩИМИ КЛАПАНАМИ.

2.1. Математические модели рабочих процессов поршневых компрессоров, детандеров, пневмодвигателей.

2.2. Связь ступеней компрессоров многоступенчатого сжатия, детандер-компрессорных и пневмодвигатель-компрессорных агрегатов.

2.3. Описание алгоритма и программы расчета рабочих процессов.

2.4. Анализ влияния неточностей в задании эмпирической информации в математических моделях процессов поршневых энергетических машин.

2.4.1. Поршневые компрессоры.

2.4.2. Поршневые пневмодвигатели и детандер-компрессорные агрегаты.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТЕНДЫ. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА.

3.1. Стенд для исследования поршневых компрессоров общепромышленного назначения.

3.2. Экспериментальный стенд для исследования детандер-компрессорного агрегата.

3.3. Стенд для исследования поршневых пневмодвигателей.

3.4. Методика экспериментов. Погрешности измерений.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ЧИСЛЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРНО-РАСШИРИТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ.

4.1. Влияние работы промежуточного холодильника на рабочий процесс двухступенчатого компрессора.

4.2. Регулирование давления нагнетания двухступенчатого компрессора отжимом всасывающих клапанов на части хода поршня.

4.3. Результаты исследований рабочих процессов детандер-компрессорного агрегата.

4.3.1. Сравнение экспериментальных и теоретических исследований.

4.3.2. Конструктивные соотношения самодействующих клапанов для детандера и пневмодвигателя.

4.3.3. Влияние конструктивных и режимных параметров на рабочие характеристики детандер-компрессоного агрегата.

4.4. Результаты исследований рабочих процессов поршневых пневмодвигателей.

4.5. Типоразмерные ряды детандер-компрессоных и пневмодвигател ь-компрессорных агрегатов и пневмодвигателей.

5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ И КОНЦЕВЫХ ХОЛОДИЛЬНИКОВ КОМПРЕССОРНЫХ И ДЕТАНДЕР-КОМПРЕССОРНЫХ АГРЕГАТОВ.

5.1. Экспериментальные стенды для исследования теплообменников с пористым оребрением.

5.1.1. Стенд для исследования тепловых и газодинамических характеристик пористых пластин.

5.1.2. Стенд для исследования теплообменников воздушного охлаждения с пористым оребрением.

5.1.3. Анализ погрешностей измерений при исследовании лабораторных образцов теплообменника воздушного охлаждения.

5.2. Экспериментальные стенды для исследования центробежно-барботажных аппаратов с непосредственным контактом теплоносителей.

5.2.1. Стенд для исследования газо- гидродинамики контактных теплообменников.

5.2.2. Стенд для исследования процессов тепло- и массообмена.

5.3. Результаты экспериментальных исследований теплообменников с пористым оребрением.

5.4. Теоретические решения по газодинамике центробежно-барботажного аппарата.

5.5. Результаты экспериментального исследования гидродинамики центробежно-барботажного аппарата.

5.6. Методика инженерного теплового и конструктивного расчета ЦБА с непосредственным контактом теплоносителей.

Совершенствование конструкций машин и аппаратов, имеющих распространение в различных отраслях промышленности, происходит в направлении снижения металлоемкости и энергоемкости, достижения технико-экономического уровня лучших мировых аналогов, создания новых типов машин, совмещающих в себе несколько функций с целью получения качественно новых результатов.

Поршневые компрессоры (ПК), детандеры и пневмодвигатели (ПД) являются энергетическими машинами. В качестве привода компрессоров, в большинстве своем, применяют электродвигатели. В детандерах и пневмо-двигателях используется энергия сжатого воздуха (пневматическая энергия) для получения искусственного холода и механической работы. Т. е. работа их невозможна без компрессоров. На привод компрессоров расходуется около 15 % электроэнергии, вырабатываемой электростанциями России. Причем более 50 % от общего расхода электроэнергии приходится на привод поршневых компрессоров (ПК). Наибольшее распространение получили ПК общепромышленного назначения (более 80 % от всех ПК), воздушные компрессоры с конечным давлением 0,9. 1,3 МПа.

В этой связи создание и внедрение высокоэффективных ПК и потребителей пневматической энергии следует отнести к одному из важнейших направлений развития современной науки и техники.

От эксплуатационных и экономических показателей энергетических машин зависит развитие таких важнейших отраслей, как нефтяная, газовая, химическая, теплоэнергетическая, машиностроительная, металлургическая, пищевая и др. промышленности. Это вызывает необходимость проведения исследовательских и конструкторских работ направленных на создание новых, более экономичных конструкций ПК, детандеров, пневмодвигателей, компрессорно-расширительных агрегатов, обладающих улучшенными эксплуатационными качествами, низкими удельными показателями, такими как, мощность и удельные массогабаритные параметры.

Поршневые ПД, использующие энергию сжатого воздуха от компрессоров общепромышленного назначения, не имеют альтернативы для привода механизмов и машин пожаро- и взрывоопасных производств, предприятий горнодобывающей, нефтеперерабатывающей, газовой, химической и др. отраслей промышленности. Потребность только горных предприятий в поршневых пневмодвигателях составляет несколько десятков тысяч в год. Перспективны применения ПД для горных машин и комплексов при разработке глубоко залегающих полезных ископаемых связаны не только с повышенной опасностью взрыва газа или пыли, но и с наличием холодильного эффекта, роль которого существенно возрастает с увеличением глубины разработок, повышением температуры атмосферы в подземных выработках. При этом холодопроизводительность пневмодвигателей, принципиально не отличающихся от детандеров, тем выше, чем выше давление сжатого воздуха на входе.

Совершенствование конструкций поршневых пневмодвигателей до настоящего времени проводилось путем замены подшипников скольжения подшипниками качения, увеличения проходных сечений внутренних пнев-молиний и диаметра распределительного вала (золотника), улучшения формы окон.

Большинство эксплуатируемых поршневых детандеров имеют традиционную со времен создания первых расширительных машин систему газораспределения - с принудительным приводом клапанов. Этот привод клапанов, осуществляемый с помощью многозвенной системы от коленчатого вала машины (внешний привод), либо непосредственно от поршня (внутренний привод), является слабым местом в конструкции детандера из-за его низкой надежности, высокой трудоемкости изготовления и ремонта, монтажа и демонтажа. Большая инерционность элементов привода клапанов обуславливает невысокие числа оборотов вала поршневых детандеров (до 500 об/мин - с внешним приводом; до 1000 об/мин - с внутренним приводом). Работа детандеров с таким приводом клапанов в установках высокого и среднего давления достаточно эффективна лишь на номинальном (расчетном) режиме.

Поршневые детандер-компрессоры, т.е. агрегаты с совмещенными на общем валу компрессором и детандером, также применяются в установках криогенной техники. Такие схемы являются рациональными с точки зрения использования энергии, высвобождаемой в детандере, которая идет на работу сжатия в компрессоре, а не гасится тормозным устройством. Низкая эффективность работы поршневых детандер-компрессоров на нерасчетных режимах обуславливается взаимным влиянием ступеней компрессора и детандера, а также системой газораспределения детандера. Компрессор в этих агрегатах является, как правило, дожимающим, получающим энергию только от детандера, а принудительный привод клапанов детандера имеет указанные выше недостатки.

Эффективность работы поршневых детандеров и ПД, в большинстве своем, связана с наличием воздухораспределительных органов. Воздухораспределительный механизм у детандеров, золотниковое устройство у пнев-модвигателей - важнейшие узлы, от которых во многом зависит не только экономичность, но и надежность их работы.

Назначение механизма - управление впуском и выпуском воздуха из цилиндра путем принудительного открытия и закрытия соответствующих впускных и выпускных каналов. Наличие принудительной системы воздухо-распределения ограничивает возможность повышения числа оборотов, приводит к снижению КПД при работе, на режимах, отличающихся от номинальных. Освобождение конструкции от воздухораспределительного механизма, замена его самодействующими клапанами создает определенные предпосылки к повышению эффективности работы расширительных поршневых машин.

Развитие теории самодействующих клапанов началось с работ академика H.A. Доллежаля, проведенных им в период с 1936 по 1944 гг. и американского ученого М. Costagliola. Начиная с этого времени, самодействующими клапанами стали заменять принудительный привод клапанов поршневых компрессоров.

Самодействующие клапаны в поршневых детандерах и ПД не применялись, т.к. считалось невозможным обеспечить закрытие и открытие клапанов в связи с тем, что давление во впускном трубопроводе всегда выше, чем в цилиндре, а в цилиндре выше, чем в выпускном трубопроводе. Последние разработки СПбГАХиПТ (ЛТИХП) проводимые под руководством профессора И.К. Прилуцкого показали принципиальную возможность использования самодействующего впускного клапана в системе газораспределения поршневого детандера высокого давления. Им была предложена конструкция самодействующего нормально-открытого клапана для такого детандера, предназначенного для работы в воздухоразделительной установке.

Однако экспериментальные исследования поршневого детандера высокого давления с самодействующим впускным клапаном были ограничены снятием только внешних характеристик. Также отсутствуют данные по теоретическим и экспериментальным исследованиям детандеров низкого давления (до 0,9. 1,3 МПа) с анализом влияния самодействующих клапанов на эффективность его работы. Каких-либо сведений о применении самодействующих клапанов в поршневых ПД в отечественной и зарубежной литературе не содержится.

Введение в систему газораспределения поршневого ПД и детандера самодействующих клапанов позволит:

- устранить большое количество громоздких деталей внешнего и внутреннего привода, подвергающихся трению и механическим нагрузкам, снижая тем самым трудоемкость изготовления и металлоемкость конструкций;

- повысить надежность работы и, облегчить обслуживание и ремонт;

- обеспечить практически неизменный КПД на различных режимах, в том числе и нерасчетных;

- развивать большие скорости вращения коленчатого вала, вследствие малой инерционности самодействующих клапанов, что приведет к увеличению производительности, снижению удельной мощности и массогабаритных показателей.

Увеличение частоты вращения коленчатого вала детандера позволяет размещать его на одном валу с компрессором, т.е. объединять их в общий детандер - компрессорный агрегат (ДКА). Металлоемкость в целом такой установки снижается. Применение воздуха в качестве холодильного агента в установках умеренного охлаждения создает предпосылки для решения большой мировой проблемы, связанной с ограничением использования озо-норазрушающих хладонов, принятой Монреальским Протоколом 1987 года.

Регулирование давления на входе поршневых ПД позволяет менять число оборотов вала при сохранении высокого КПД, что открывает новые возможности реализации идеи агрегатирования, объединении в один передвижной агрегат ПД и дожимающего компрессора одноступенчатого сжатия без водяного охлаждения с использованием выхлопного воздуха пневмодви-гателей для охлаждения компрессора.

Применение при создании новых конструкций ПД, ДКА и пневмодвига-тель компрессорных агрегатов (ПДКА) на унифицированных компрессорных базах позволяет сокращать сроки внедрения и изготовления таких машин, привлекать неспециализированные предприятия, в частности, военно-промышленного комплекса к изготовлению ПД и компрессорно-расширительных агрегатов в рамках конверсионной программы.

Основная доля теплоты сжатия компрессорных установок (до 90 %) отводится в межступенчатых и концевых холодильниках. Эксплуатируются, в основном, две системы охлаждения: водяная и воздушная. Проводятся исследования комбинированных систем. К недостаткам водяной системы следует отнести - снижение интенсивности охлаждения в процессе эксплуатации из-за быстрого загрязнения теплопередающей поверхности, для воздушной - характерны низкая эффективность охлаждения в теплое время года, большие габаритные размеры и металлоемкость аппаратов воздушного охлаждения. Применение непосредственного контакта воздуха с водой исключает недостаток первых, использование компактных воздушных пластинчатых теплообменников способствует уменьшению проявления недостатков у вторых.

Повышение интенсивности теплообмена в водяных теплообменниках возможно путем непосредственного контакта воздуха с жидкостью.

С учетом специфики разнообразных технологических процессов в различных отраслях промышленности создано большое количество высокоэффективных типов аппаратов с непосредственным контактным охлаждением газа жидкостью. Наиболее распространенным способом контакта газа и жидкости является барботаж. На этом способе основана работа большинства тарельчатых колонн. Однако у плоской тарелки диапазон нагрузок по фазам (прежде всего по газу) не очень велик, в среднем отношение максимально-допустимого расхода газа к минимальному в лучших конструкциях достигает величины порядка 1,5.3,0. Удельная поверхность контакта фаз и коэффициенты массопереноса так же ограничены предельно-допустимыми скоростями газа в потоке, которые обычно не превышают 2.3 м/с. Поэтому при разработке эффективной массообменной аппаратуры все чаще прибегают к использованию вращающегося двухфазного слоя, имеющего ряд преимуществ: более высокие скорости вдува газа обеспечивают увеличение удельной поверхности контакта и коэффициентов массообмена; закрученные потоки способствуют сепарации капель жидкости и, следовательно, уменьшению брызгоуноса.

Обеспечение высокой интенсивности теплообмена за счет совершенствования конструкций теплообменных аппаратов воздушного охлаждения и контактных охладителей газа способствует снижению потребления воды и электроэнергии компрессорными машинами.

Вышесказанное позволяет считать актуальными вопросы, связанные с изучением и совершенствованием рабочих процессов поршневых ПД, ПДКА, ДКА, промежуточных и концевых холодильников; разработкой принципиально новых конструктивных решений узлов и систем, работающих при высоких частотах вращения коленчатого вала. Созданием новых методик расчета, оптимизацией рабочих процессов и конструктивных соотношений отдельных элементов и узлов машин и аппаратов на основе выявления и учета физических закономерностей, обобщения имеющихся теоретических и экспериментальных материалов.

Настоящая работа посвящена проблеме совершенствования процессов сжатия и расширения воздуха в компрессорно-расширительных агрегатах путем замены принудительного воздухораспределения самодействующими клапанами и использования более эффективного межступенчатого и концевого охлаждения.

В работе реализован комплексный подход к решению научной проблемы, включающий обобщение и анализ литературных материалов, данных практики; применение теоретических и экспериментальных методов исследований с использованием физических и математических моделей, методов теории подобия при постановке опытов и обработке результатов экспериментов в теплообменных аппаратах, проведение численных экспериментов на персональных ЭВМ.

При непосредственном участии автора были разработаны модели конструкций ПД и ДКА, конструкции самодействующих клапанов. Впервые проведены экспериментальные исследования, в результате которых установлена работоспособность ПД и ДКА, установлены конструктивные параметры клапанов, регламентирующие диапазоны устойчивой работы расширительных машин.

Разработаны математические модели рабочих процессов поршневых ПД, ПДКА и ДКА с самодействующими клапанами, выполнены численные эксперименты, установлены соотношения конструктивных и режимных параметров, оказывающих влияние на рабочий процесс, проведено обоснование типоразмерных поршневых ПД, ПДКА и ДКА с самодействующими клапанами на унифицированных компрессорных базах, разработаны конструкции теплообменных аппаратов воздушного охлаждения с пористым оребрением и конструкции центробежно-барботажных' аппаратов (ЦБА) с непосредственным контактом теплоносителей. Проведены экспериментальные исследования по определению газодинамических и тепловых характеристик пористых пластин и теплообменников воздушного охлаждения с пористым оребрением. Получены зависимости для расчета гидравлических сопротивлений и теплоотдачи пористых ребер. Теоретически решена задача определения толщины барботажного слоя для ЦБА в двумерной постановке. Проведены эксперименты по исследованию газодинамических и тепло- массо-обменных процессов ЦБА с непосредственным контактом теплоносителей. Результаты экспериментальных исследований приведены в виде безразмерных зависимостей. Разработана инженерная методика расчета ЦБА. Полученные данные для теплообменных аппаратов воздушного и водяного контактного охлаждения были использованы при усовершенствовании и разработке математических моделей многоступенчатых компрессоров и ДКА.

На основе обзора и анализа современного состояния математического моделирования, конструктивных схем и систем газораспределения ПК, поршневых ПД, ПДКА и ДКА, опыта применения дожимающих компрессоров для обеспечения подземных потребителей повышенным давлением на входе, экспериментального исследования теплообмена в рекуперативных теплообменниках и тепло-массообмена в контактных аппаратах в первой главе сформулированы цель и задачи исследований.

Вторая глава посвящена разработке математических моделей рабочих процессов в ступенях компрессора, многоступенчатого компрессора, пнев-модвигателя, ПДКА и ДКА с самодействующими клапанами, анализу влияния неточностей в задании эмпирической информации на результаты моделирования, возможности использования эмпирической информации, полученной для ПК, при моделировании поршневых ПД, ДКА и ПДКА.

Третья глава посвящена описанию экспериментальных стендов для исследования рабочих процессов двухступенчатого поршневого компрессора, физических моделей ПД и ДКА, методикам исследований, оценке погрешностей измерений.

В четвертой главе приведены основные результаты теоретических и экспериментальных исследований по изучению влияния работы промежуточного холодильника на рабочий процесс двухступенчатого компрессора. Проведен анализ экспериментальных данных, полученных по регулированию форсированного по давлению нагнетания компрессора ВУ-2,5/12 отжимом всасывающих клапанов на части хода поршня. Дан анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований рабочих процессов моделей и ДКА, приведены рекомендации по созданию типоразмерных рядов ПД, ДКА и ПДКА, выполненных на унифицированных компрессорных базах с поршневым усилием 2,5.16кН.

Пятая глава посвящена описанию экспериментальных стендов для исследования тепловых и газодинамических характеристик пористых ребер, лабораторной модели теплообменника с пористым оребрением, двух экспериментальных стендов] моделей ЦБ А с непосредственным контактом теплоносителей исследования процессов тепло-массообмена и гидродинамики, методикам измерения и оценке погрешностей экспериментов и содержит результаты экспериментальных исследований теплообменников с пористым оребрением, теоретические решения по гидродинамике ЦБА с непосредственным контактом теплоносителей, результаты экспериментального исследования процессов тепло- массообмена и гидродинамики ЦБА, методики тепловых и конструктивных расчетов рассмотренных теплообменных и контактных аппаратов.

Научная новизна и практическая ценность работы. Впервые экспериментально подтверждена работоспособность самодействующих клапанов

ПД и детандера при условиях работы на низком начальном давлении и возможность работы детандера с самодействующим клапаном в составе ДКА. Получены зависимости углов открытия и закрытия впускного самодействующего кольцевого клапана от жесткости пружины, максимальной высоты подъема запорного элемента, величины относительного мертвого пространства. Установлено влияние угла закрытия клапана на интегральные показатели работы ПД и детандера. Усовершенствована математическая модель процесса многоступенчатого поршневого компрессора. Разработаны и экспериментально проверены математические модели рабочих процессов поршневых ПД и ДКА, построенные на основе дифференциального уравнения термодинамики тела переменной массы, с учетом динамики самодействующих клапанов и связи ступеней на основе равенства массовых расходов компрессора и детандера за цикл. Получена зависимость для определения коэффициента давления для самодействующего клапана детандерной ступени и детандера за цикл. Экспериментально установлены пределы гидродинамической устойчивости вращающегося центробежно- барботажного слоя в зависимости от способа подачи охлаждающей жидкости на коническое контактное устройство. Результаты экспериментальных исследований по определению гидравлических и тепловых характеристик пористых пластин, гидродинамических и тепло-массообменных характеристик барботажного слоя контактных аппаратов обработаны в виде зависимостей от безразмерных переменных в соответствии с методами теории подобия. Получены безразмерные зависимости сопротивления и теплоотдачи от критерия Рей-нольдса. Разработана инженерная методика расчета ЦБА с непосредственным контактом теплоносителей. Даны рекомендации по разработке типо-размерных рядов поршневых ПД, детандер-компрессорных и пневмодвига-тель- компрессорных агрегатов, выполненных на унифицированных У- и Ш-образных базах поршневых компрессоров с номинальным поршневым усилием в ряду 2,5. 16 кН. Экспериментально исследованы физические модели поршневых ПД, ДКА, воздушных теплообменников с пористым оребрением, ЦБА с непосредственным контактом теплоносителей, защищенных авторскими свидетельствами, патентами России; свидетельствами на полезные модели.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на 1-й ВНТК «Молодые исследователи и конструкторы-химическому машиностроению» (Дзержинск, 1977); на 5-й ВНТК «Повышение эффективности и совершенствование компрессорных машин и установок» (Москва, 1978); на 3-й ВНТК молодых исследователей и конструкторов химического машиностроения (Краснодар, 1981); на 6-й ВНТК по компрессоростроению (Ленинград, 1981); на 3-й ВНТК по холодильному машиностроению (Одесса ,1982); на 5-м семинаре кафедр и групп теплофизического профиля вузов Сибири и Дальнего востока (Кемерово, 1986), на ВНТК «Интенсификация технологических процессов в рыбной промышленности» (Владивосток, 1989); на 8-й ВНТК «Создание компрессорных машин и установок, обеспечивающих интенсивное развитие отраслей отраслей топливно-энергетического комплекса» (Сумы, 1989); на 1-й МНТК «Динамика систем, механизмов и машин» (Омск, 1995); на 2-й МНТК «Динамика систем, механизмов и машин» (Омск, 1997); на МНПК «Проблемы охраны окружающей среды от промышленных, бытовых, биологических и медицинских отходов, осадков сточных вод» (Пенза, 1997); на 1-й МНТК «Экология человека и природы» (Иваново, 1997); на 11-й МНТК по компрессорной технике; (Казань, 1998); МНТК «Холодильная техника России. Состояние и перспективы накануне XXI века» (Санкт-Петербург, 1998); ВНТК «Прогрессивные технологии и оборудование пищевых производств» (Санкт-Петербург, 1999); на 5-й ВНТК «Перспективные материалы, технологии, конструкции» (Красноярск, 1999).

Реализация работы. Основные результаты исследований и программы расчета получили реализацию на предприятиях города Омска: АО «Омский каучук», АО «Цирконгеология», Иртышское речное пароходство, ОМП им. Баранова, ОАО завод пнематических машин «Пневматика» (г. Санкт

18

Петербург), АО «Азот», (г. Кемерово), учебном процессе ОмГТУ на кафедре компрессорных и холодильных машин и установок.

По результатам диссертации опубликовано 36 печатных работ, в том числе 1 учебное пособие, получено 3 авторских свидетельства, 3 патента России, 3 свидетельства на полезные модели.

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 260 страницах машинописного текста и поясняется 120 рисунками, 14 таблицами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ.

В настоящей работе проведено комплексное исследование поршневых компрессоров, пневмодвигателей, компрессорно-расширительных агрегатов с самодействующими клапанами, с промежуточными и концевыми холодильниками с непосредственным контактом теплоносителей и воздушного охлаждения теплообменных поверхностей с пористым оребрением. Разработаны математические модели рабочих процессов компрессорно расширительных агрегатов, уточнена математическая модель поршневого компрессора с тронковым поршнем, предложены методика инженерных расчетов пневмодвигателей, контактных холодильников центробежно-барботажного типа, теплообменных аппаратов с пористым оребрением.

Работа направлена на совершенствование рабочих процессов поршневых энергетических машин (компрессоров, пневмодвигателей, детандеров и компрессорно расширительных агрегатов), созданием новых более экономичных конструкций, обладающих улучшенными эксплуатационными качествами, низкими удельными показателями, такими как затраты мощности и удельная металлоемкость.

Основные теоретические и практические результаты проведенного комплекса исследований состоят в следующем:

1. Выполнен анализ теоретических и экспериментальных исследований по совершенствованию процессов сжатия и расширения в поршневых: компрессорах общепромышленного назначения; поршневых пневмодвигателях; детандерах и детандер -компрессорных агрегатах, интенсификации охлаждения газа в промежуточных и концевых контактных холодильниках центробежно-барботажного типа и теплообменных аппаратов с пористым оребрением.

2. Разработаны и апробированы математические модели рабочих процессов поршневых энергетических машин с самодействующими клапанами: компрессоров, пневмодвигателей, пневмодвигатель-компрессорных и детандеркомпрессорных агрегатов, основанные на уравнениях: сохранения энергии, массы, состояния, динамики самодействующих клапанов, моделировании утечек через поршневые уплотнения, учитывающие связь компрессорных и ком-прессорно-расширительных ступеней из условий равенства тепловых балансов в промежуточном (концевом), холодильнике и массовых расходов ступеней за цикл.

3. Математические модели реализованы в виде программ расчета на ПЭВМ с использованием языка программирования Turbo-Pascal. Выбранные численные методы для решения систем дифференциальных уравнений по ступеням (метод Эйлера) и для определения среднего за цикл промежуточного давления (метод квадратичной апроксимации и метод Эйлера) обеспечивает надежную сходимость итерационного процесса, позволяет получить требуемую точность расчетов при сравнительно небольших затратах времени.

4. Созданы и конструктивно проработаны конструкции физических моделей поршневых пневмодвигателей, детандер-компрессорных агрегатов, самодействующих нормально - открытых впускных клапанов с регулируемой высотой подъема запорных элементов, теплообменных аппаратов с пористым ореб-рением и контактных холодильников центробежно-барботажного типа, новизна которых подтверждена авторскими свидетельствами на изобретения, патентами России, свидетельствами на полезные модели.

5. На основе разработанных математических моделей рабочих процессов комрессорно-расширительных агрегатов проведено исследование влияния неточностей в задании эмпирической информации на конечные результаты моделирования. Установлено, что рекомендуемые в настоящее время эмпирические зависимости и коэффициенты, используемые в математических моделях с достаточной точностью удовлетворяют целям моделирования рабочих процессов поршневых компрессоров и пневмодвигателей (детандеров).

6. Впервые экспериментально доказана работоспособность прямоточного детандера в составе детандер-компрессорного агрегата и поршневого пневмо-двигателя с самодействующими впускными клапанами на низких давлениях.

7. На основании результатов экспериментальных и теоретических исследований установлено, что: режим охлаждения воздуха в межступенчатом холодильнике оказывает влияние на рабочие процессы, происходящие в компрессорных ступенях, в зависимости от охлаждения определяются величины промежуточных давлений и условия всасывания в последующие ступени. Рабочие процессы в ступенях и компрессоре в целом при этом могут существенно изменяться; способ регулирования форсированных по конечному давлению компрессоров отжимом "клапанов на линии всасывания 1-ой ступени наиболее экономичен в пределах снижения производительности до 50% от номинальной при сравнительно незначительных изменениях температурного состояния компрессора; имеет место зависимость степени отсечки наполнения цилиндра С? (угла закрытия клапана) пневмодвигателя (детандера) и начального давления воздуха от жесткости пружин и максимальной высоты подъема кольцевого клапана; угла открытия клапана от величины относительного мертвого пространства; степень отсечки наполнения цилиндров (угол закрытия клапана) пневмодвигателя (детандера) и относительное мертвое пространство оказывает влияние на интегральные характеристики: мощность, холодопроизводительность, степень снижения температуры отработанного воздуха, удельную производительность пневмодвигателя. При Ст=0.5.0.55 обеспечиваются максимальные значения указанных показателей работы для детандер-компрессорных агрегатов, для пневмодвигателей максимальное значение мощности соответствует С>0.#5.0$5; пределы гидродинамической устойчивости вращающегося центробежно-барботажного слоя зависят от способа подачи охлаждающей жидкости на контактное устройство - сверху или снизу, числа Рейнольдса, угла раскрытия обратного усеченного конуса, отношения эквивалентного диаметра отверстий перфорации к среднему диаметру усеченного конуса, наиболее широкий диапазон устойчивой работы центробежно-барботажного аппарата по числу Рей-нольдса имеет место при нижней подаче охлаждающей жидкости на контактное устройство; установка пористых ребер, выполненных из набора сеток, в пластинчатых и трубчатых теплообменниках приводит к увеличению коэффициента теплопередачи на 20. 30% при росте гидравлических сопротивлений на 10. 15%; разработанные математические модели адекватно описывают процессы в рабочих камерах поршневых энергетических машин и межступенчатых холодильниках и могут быть использованы для оптимизации режимных и конструктивных параметров отдельных элементов и всего агрегата в целом. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных показало удовлетворительное их совпадение как с количественной, так и с качественной стороны. Расхождение в индикаторных мощностях составило в расширительных-2.15%, компрессорных С1упенях-3.5%, производительности-до 2%.

8. Результаты экспериментальных исследований по определению гидравлических и тепловых характеристик пористых пластин, гидродинамических и те-пло-массообменных характеристик барботажного слоя контактных аппаратов обработаны в виде зависимостей из безразмерных переменных в соответствии с методами теории подобия. Получены критериальные зависимости безразмерных сопротивлений и теплоотдачи от критерия Рейнольдса.

9. Усовершенствована математическая модель рабочего процесса поршневого компрессора общепромышленного назначения за счет моделирования процессов охлаждения в промежуточных и концевых контактных холодильниках центробежно-барботажного типа, теплообменных аппаратов воздушного охлаждения с пористым оребрением

10. На основании математических моделей рабочих процессов и инженерных методик даны рекомендации по разработке типоразмерных рядов поршневых пневмодвигателей, детандер-компрессорных и пневмодвигатель- компрессорных агрегатов, выполненных на унифицированных У- и Ш- образных базах поршневых компрессоров с номинальным поршневым усилием в ряду 2,5. 16

141 1.

11. Решение поставленных задач стало возможным благодаря известным достижениям в области термодинамики тела переменной массы, тепло-массопереноса и гидродинамики двухфазных течений, теплопередачи, теории подобия, вычислительной математике и технике, математического моделирования и экспериментальным исследованиям рабочих процессов поршневых энергетических машин (компрессоров пневмодвигателей, детандеров).

12. Полученные теоретические положения, принципы конструирования, методики расчета позволили внедрить их в учебный процесс, программы расчета использовать для оптимизации конструкций компрессорно-расширительных агрегатов и оценки технического состояния работающих в промышленности многоступенчатых поршневых компрессоров, выдать рекомендации по расчету и проектированию теплообменных аппаратов при непосредственном контакте воздуха и охлаждающей воды и воздушного охлаждения с пористым оребрени-ем.

13. Рекомендации по созданию типоразмерных рядов пневмодвигателей и компрессорно-расширительных, выполненных на унифицированных компрессорных базах, могут быть использованы при разработке и изготовлении опытных и серийных образцов в рамках конверсионной программы на моторосрои-тельном предприятии им. П.И. Баранова (г. Омск) и ОАО завод пнематических машин «Пневматика» (г.Санкт-Петербург).

1. Большая советская энциклопедия / Под ред. A.M. Прохорова. - М.: Советская энциклопедия, 1970. - Т. 1. - 608 с.

2. Политехнический словарь / Под ред. А.Ю. Ишлинского. 2-е изд.- М.: Советская энциклопедия, 1980,- 656 с.

3. Холодильные машины. Справочник / Под ред. A.B. Быкова М.: Легкая и пищевая промышленность, 1992,- 224 с.

4. Страхович К.И. Компрессорные машины,- М.: Госторгиздат, 1961.- 310 с.

5. Френкель М.И. Поршневые компрессоры Л: Машиностроение, 1969 -740с.

6. Поршневые компрессоры / Захаренко С.Е., Анисимов С.А., Дмитриевский В.А. и др.-М.: Л.: Машгиз, 1961.- 452 с.

7. Поршневые компрессоры / Б.С. Фотин, И.Б. Пирумов, И.К. Прилуцкий, П.И. Пластинин; Под ред. Б.С. Фотина.- Л.: Машиностроение, 1987.- 372 с.

8. Пластинин П.И. Теория и расчет поршневых компрессоров. М.: Агропром-издат, 1987,- 271 с.

9. Прилуцкий И.К. Разработка, исследование и создание компрессоров и детандеров для криогенной техники: Дис. . д-ра. техн. наук.- Л., 1991.

10. Ю.Доллежаль H.A. Прикладная теория всасывающего клапана поршневого компрессора// Общее машиностроение.-1941.- № 1.

11. П.Доллежаль H.A. Опыт определения сопротивления самодействующих клапанов поршневых компрессоров / Тр. ВИГМа, Каталог-издат,- 1940.

12. Доллежаль H.A. Расчет основных параметров самодействующих пластинчатых клапанов поршневого компрессора // Общее машиностроение,- 1941.-№9,- С. 2-5.

13. Колебания и вибрации в поршневых компрессорах / Видякин Ю.А., Кондратьева Т.Ф., Петрова Ф.П., Платонов А.Г.- Л.: Машиностроение, 1972 224с.

14. Видякин Ю.А., Доброклонский Е.Б., Кондратьева Т.Ф. Оппозитные компрессоры.- Л.: Машиностроение, 1979.- 280 с.

15. Хрусталев Б.С. Исследование работы группы клапанов поршневого компрессора: Дис. . канд. техн. наук,- Л., 1974.

16. Исаков В.П. Исследование динамики и прочности самодействующих дисковых клапанов поршневых компрессоров: Дис. . канд. техн. наук,- Л., 1969.

17. Пирумов И.Б. Разработка методов газодинамического, динамического и прочностного расчетов, моделирование работы и оптимизация самодействующих клапанов поршневых компрессоров: Дис. . д-ра техн. наук,- Л., 1984.

18. Калекин B.C., Прилуцкий И.К., Фотин Б.С. Исследование рабочих процессов поршневых компрессоров общепромышленного назначения / Тр. ЛИИ им. Калинина,- Тема № 3540,- Л.: 1978.- 216 с.

19. Ивашнев Е.А., Калекин B.C., Карапетян Р.Н., Прилуцкий И.К. Пути оптимизации конструкции компрессора ВУ-2,5/12 // Промышленность Армении.-1978,-№11,- С. 35-38.

20. Калекин B.C. Исследование рабочих процессов поршневых компрессоров общепромышленного назначения: Дис. . канд. техн. наук.- Л., 1978.

21. Прилуцкий И.К. Исследование математического моделирования при разработке, исследовании и создании ряда высокооборотных поршневых компрессоров малой производительности / Сб. науч. тр. № 370.- Л.: ЛИИ им. Калинина.- 1980.

22. Ивашнев Е.А. Разработка и исследование поршневых компрессоров малой производительности с воздушным охлаждением: Дис. . канд. техн. наук,-Л., 1981.

23. Хлумский В. Поршневые компрессоры. М.: Гос. научн.-техн. изд. маши-ностр. литературы, 1962.-403 с.

24. Моисеев Л.Л. Перспективы развития компрессорного хозяйства глубоких шахт / Сб. науч. тр. КузПИ.-Кемерово, 1969,- № 13. С. 65-68.

25. Моисеев Л.Л. Моделирование и оптимизация режимов работы компрессорных станций горных предприятий,- Кемерово.: КузПИ, 1979,- 118 с.

26. Шафаренко И.А. Научно-технический прогноз развития техники и технологии добычи и обогащения железных руд // Горный журнал,- 1971,- № 3,- С. 34-36.

27. Горбунов В.Ф., Резник Б.Л., Фукс Л.А. О стандартизации качества пневматической энергии // Стандарт и качество.- 1972,- № 8.- С. 15-16.

28. Тиховидов Б.Д., Никитин С.Н. Область применения промежуточных дожимных компрессоров в условиях угольных шахт // Сб. науч. тр. Горная электромеханика и технология горного машиностроения,- Харьков.: ХГИ.- 1958.-Т.5.- С.121-129.

29. Никитин С.Н. Применение дожимных компрессоров на шахте // Уголь Украины.-1962,-№4,-С. 13 и 71.

30. Смородин А.С. Исследование процессов преобразования сжатого воздуха для горных машин: Автореф. дис. . канд. техн. наук,- Л., 1969,- 19 с.

31. Рыбин А.И. Повышение давления сжатого воздуха перед инструментом // Сб. научн. тр. Пермского политехи, ин-та.- 1965.-t.XVII.- С. 101-108.

32. Хомицевич К.Н. Роль дожимных агрегатов в шахтной пневматической сети //Уголь.- 1963.-№12,-С. 18.

33. Борисенко К.С., Попов Ю.Н. О дожимных компрессорах // Сб. научн. тр. инта горн. мех. и техн. кибернетики им. М.М. Федорова.- 1967,- т.17,- С. 111118.

34. Кабаков А.Н. Разработка научных основ совершенствования процессов выработки и снабжения подземных потребителей сжатым воздухом номинального и повышенного давления: Дис. . д-ра техн. наук.- Омск,-1984,- 484 с.

35. Чупраков Основы гидро- и пневмоприводов. М.: Машиностроение, 1966.160 с.

36. Кухаренко В.П., Юшин В.В., Гайдук Л.Ф. Инженерный метод пересчета характеристик поршневого пневмодвигателя для различных давлений сжатого воздуха в сети / Вопросы рудничного транспорта.-1969.- Вып. 5. С.259-262.

37. Кусницын Г.И. Пневматические двигатели горных машин и механизмов,-М.: Углетехиздат, 1953,- 87 с.

38. Поршневой пневмодвигатель: Патент на изобретение № 2097576, МКИ F 01 L 9/02, 25/00, F 01 В 25/02 / Антропов И.А., Ваняшов А.Д., Кабаков А.Н., Калекин B.C., Прилуцкий И.К.

39. Поршневой пневмодвигатель: Свидетельство на полезную модель № 10423, МКИ FOIL 9/02, 25/00 / Бычковский Е.Г., Ваняшов А.Д., Кабаков А.Н., Калекин B.C.

40. Криогенные поршневые детандеры / А.М. Архаров, К.С. Буткевич, И.К. Буткевич, А.З. Миркин; Под ред. A.M. Архарова.- М.: Машиностроение, 1974.-240 с.

41. Расширительные машины / Страхович К.И., Кондряков, В.И. Епифанова и др.; Под ред. К.И. Страховича,- М-Л.: Машиностроение, 1966.- 296 с.

42. Василенко А.Н. Исследование влияния некоторых факторов на работу поршневого детандера: Дис. . канд. техн. наук.- М., 1959.

43. Василенко А.Н. Экспериментальное исследование поршневого детандера высокого давления // Кислород.- 1958,- № 5.- С. 10-21.

44. Криогенные машины / В.Н. Новотельное, А.Д. Полтараус В.Б. Суслов,-СПб.: Политехника, 1991.- 335 с.

45. Gas compression-expansion apparatus. Патент США № 5505047, МКИ F 25 В 9/00 / Hirose Tatuya, Tanigawa Naohide, Tadano Rikio (Япония).

46. Грачев А.Б., Калинин H.B. Получение и использование низких температур.-М.: Энергоиздат, 1981.- 128 с.

47. Рахмилевич 3.3. Испытания и эксплуатация энерготехнологического оборудования.- М.: Химия, 1981,- 384 с.

48. Бумагин Г.И. Создание и исследование детандера с внутренним приводом для промышленных воздухоразделительных установок: Дисс. . канд. техн. наук,- М., 1971.

49. Бумагин Г.И. Поршневые детандеры: Учебное пособие,- Омск.: ОмПИ, 1981,-96 с.

50. Савинова Н.М. Исследование процессов в прямоточном детандере с внутренним приводом клапанов: Дисс. . канд. техн. наук,-М., 1973.

51. Collms S.C., Cannady R. L. Expansion machines for low temperature processes.-Oxford University Press.- 1958,- С. 115.

52. Piston expansion engine. Патент США № 2691965, кл. 121-124 / Honegger W., 1954.

53. Впускной клапан поршневого детандера. A.c. № 1124670 СССР, МКИ F 25 В 9/00, F 01 L 9/04 / Робров В.М.

54. Поршневой детандер. A.c. № 1193384 СССР, МКИ F 25 В 9/00 / Буткевич И.К., Пуртов H.A., Крылов В.В., Коркин В.А., Докшицкий Е.А.

55. Поршневой детандер. A.c. № 1193385 СССР, МКИ F 25 В 9/00 / Крылов В.В., Лубенец В.Д., Лукин Г.П., Пуртов H.A., Широков Е.И.

56. Поршневой детандер. A.c. № 1288462 СССР, МКИ F 25 В 9/00 / Духанин Ю.И., Богданов B.C., Стасевич Н.П., Кузнецов М.А.

57. Поршневой детандер. A.c. № 1423872 СССР, МКИ F 25 В 9/00 / Богданов B.C., Духанин Ю.И., Стасевич Н.П., Кузнецов М.А.

58. Поршневой детандер. A.c. № 1320615 СССР, МКИ F 25 В 9/00 / Белушкин В. А.

59. Doli R., Eder F.Z. Nenartge Expansionsmashine zum Erzeugung tiefer Temperaturen // Kältetechnik.- 1964.- № 1.- C. 5-11.

60. Поршневой детандер. A.c. № 819523 СССР, МКИ F 25 В 9/00 / Духанин Ю.И., Богданов B.C.

61. Добров В.М. Создание бесклапанного детандера с манжетным поршневым уплотнением и исследование его при температурах ниже 40 К: Дис. . канд. техн. наук,- М., 1976.

62. Иванов Д.Н. Разработка методики расчета и оптимизации параметров ступени бесклапанного поршневого детандера: Дис. . канд. техн. наук.-СПб., 1998.

63. Гридин В.Б. Прямоточный поршневой детандер с обратным сжатием // Кислород,- 1959,- № 3.- с. 16-25.

64. Гридин В.Б. Применение принципа прямотока в поршневом детандере высокого давления: Дис. . канд. техн. наук,- М., 1959.

65. Kaneko М., Hiresaki Y., Matsubara Y., Yasukochi К. Performance of reciprocating expansion engine with electronic control valves // Proc. 9 Int. Cryog. Eng.: Conf. 11-14 мау 1982,- Kobe, 1982,- C. 355-358 (англ.).

66. Докшицкий E.A., Буткевич И.К., Кудрявцев E.A., Самохвалов В.П. Создание поршневого детандера-ожижителя // ЦИНТИХимнефтемаш. Экспресс-информация, серия ХМ-6.- 1972,- № 3.

67. Выпускной клапан поршневого прямоточного детандера. A.c. № 542075 СССР, МКИ F 25 В 9/00 / Духанин Ю.И.

68. Поршневой детандер. Патент № 2029911, МКИ F 25 В 1/02 / Прилуцкий И.К., Антонов Н.М., Исаков В.П., Мовчан Е.П., Деньгин В.Г., Меркель Н.Д., Прилуцкий А.И.

69. Ильичев A.C. Рудничные пневматические установки,- М.: Углетехиздат, 1953.-347 с.

70. Карабин А.И. Сжатый воздух. М.: Машиностроение, 1964.- 340 с. иг75.Бочавер К.З., Старцев A.A. Термодинамический анализ рабочего процессапоршневого детандера // Кислородное и автогенное машиностроение. ЦИН-ТИХимНефтеМаш,- 1969.-№ 1.

71. Бошнякович Ф. Техническая термодинамика. M.-JI.: Госэнергоиздат, 1955,-ч.1,438 е., 1956.-Ч.2,255 с.

72. Головинцов А.Г. Определение экономичности поршневого детандера // Изв. ВУЗов. Машиностроение.- 1959.- №4,- С. 3-9.

73. Герш С Я. Глубокое охлаждение. M.-JI.: Госэнергоиздат, 1960.-4.2.-495 с.

74. Radcenco V. Rev. Roum. Techn. electrotechn. Et Energ.- Bucarest.- 1969,- C. 111-128.

75. Архаров A.M. Низкотемпературные газовые машины. М.: Машиностроение, 1969.-223 с.

76. Пластинин П.И., Твалчрелидзе А.К. Введение в математическое моделирование поршневых компрессоров: Учебное пособие.- М.: МВТУ им. Баумана, 1976,-78 с.

77. Costagliola М. The theory of spring-loaded valves for reciprocating compressors / Journal of Appl. Mechanic.- 1950,- 17,- №4. p.415-420.

78. Wambsgangss M., Cohen R. Dynamics of a reciprocating compressor witth automatic reed valves / Proceeding of the XII International Congress of Refrigeration.-Madrid.- 1967,- 11,- p.779-799.

79. Maclaren J., Kerr S. Analisis of valve behaviour in reciprocating compressors // Proceeding of the XII International Congress of Refrigeration.- Madrid.- 1967,11.- p.813-826.

80. Maclaren J., Kerr S., Tramschek A. Modeling of compressors and valves / Proceedings of the Institute of Refrigeration.-1974-75.- 71.- p.42-59.

81. Борисоглебский A.H., Кузьмин P.B. К расчету процессов всасывания и нагнетания поршневых компрессоров // Химическое и нефтяное машиностроение.-1965,-№11.-С. 6-11.

82. Пластинин П.И. Расчет и исследование поршневых компрессоров с использованием ЭВМ // Итоги науки и техники. Серия насосостроение и компрес-соростроение.-М.-1981.- т.2,-168 с.

83. Hamilton J. Extensions of mathematical modeling of positive displacement type compressor / West Lafayette. Purdue University.- 1974.

84. Plastinin P.I. Mathematical modeling of reciprocating compressors in USSR / Proceedings of the 1978 Purdue Compressor Technology Conference / West Lafayette. Purdue University 1978,- p. 1-18.

85. Петриченко P.M., Оносовский B.B., Артемов A.A., Прохоров Ю.К. Методика расчета рабочего процесса поршневого компрессора // Холодильная техника.- 1971.- №6.- С.22-25.

86. Nikasinovic D. Termodinamicki matematicki model rashladnin kompressora za-preminskog dejstva / KGH.- 1976,- 5.- №3.- p. 27-38.

87. Петриченко P.M., Пономарев B.H. Исследования холодильных компрессоров с помощью математической модели // Сб. тр. Николаев, кораблестроит. инта,- 1979.-№150.-С. 32-39.

88. Josiassen N. Simulation of condition sequence during start-up of an evaporation refrigerating system / Proceeding of the 1978 Purdue Compressor Technology Conference. West Lafayette. Purdue University.- 1978.- p. 309-316.

89. Антонов H.M. Разработка многоцелевой математической модели рабочего процесса двухступенчатого поршневого компрессора с учетом реальности газа и анализ его работы: Дис. . канд. техн. наук,- JL, 1985.

90. Перевозчиков М.М. Повышение эффективности объемного одноступенчатого компрессора на основе математической модели процессов при сжатии реального газа: Автореф. дис. . канд. техн. наук,- СПб., 1997,- 18 с.

91. Федоренко С.В. Исследование изменения температуры газа в цилиндрах поршневых компрессоров: Автореф. дис. . канд. техн. наук,- М., 1977.

92. Фотин Б.С. Рабочие процессы поршневых компрессоров: Дис. . д-ра техн. наук,-JI., 1974.

93. Зозуля В.И. Исследование рабочих процессов поршневого компрессора при его интенсификации: Автореф. дис. . канд. техн. наук,- М., 1979.

94. Петров В.В. Исследование рабочего процесса многоступенчатого компрессора: Дис. . канд. техн. наук.- Л., 1975.

95. Твалчрелидзе А.К. Исследование влияния основных геометрических соотношений на экономическую эффективность поршневых компрессоров общего назначения: Автореф. дис. . канд. техн. наук.- М., 1975.

96. Maclaren J., Kerr S. Valve behaviour in small refrigerating compressor using a digital computer // The Journal of Refrigeration.- 1968.- 11.- №6.- p. 153-165.

97. Traversari A., Locitignola P. Use and calculation of ring type valves for reciprocating compressors // Quaderni Pignone.- 1970 №16,- p. 11-17.

98. Upfold R. A study of unsteady flow in reciprocating compressor / Ph. D. Thesis. University of New South Walwes (Australia).- 1967.

99. Спектор Б.А., Кишкис B.K. Некоторые результаты исследований прямоточных клапанов // Хим. и нефт. машиностр,- 1966.- №8,- С. 17-19.

100. Спектор Б.А. Исследование динамики и прочности самодействующих клапанов поршневых компрессоров: Дис. . канд. техн. наук,- Л., 1970.

101. Смагин В.К. Расчет процессов всасывания и нагнетания в поршневых компрессорах // Сб. тр. Харьков, ин-та инж. трансп.- 1966.- №104,- С. 87-94.

102. Мельниченко Л.Г., Лантух Н.А., Константинов Л.И. Расчет характеристик холодильных компрессоров с применением электронных цифровых вычислительных машин // Исслед. работы судов, холодильн. уст-к. Калининград,-1970.- С. 17-22.

103. Карапетян Р.Н., Прилуцкий И.К., Хрусталев Б.С., Фотин Б.С. Газодинамические характеристики элементов поршневых компрессоров // Пром-ть Армении.- 1975,- №11.- С.42-44.

104. Карапетян Р.Н., Прилуцкий И.К., Хрусталев Б.С. Выбор клапанов с упругим ограничителем подъема // Пром-ть Армении,- 1976,- №8,- С.38-40.

105. Прилуцкий И.К., Петраш В.И., Ивашнев И.А., Прихожай Е.П. Математическая модель полосового клапана с упругим ограничителем // Расч. и экс-перим. исслед. холод, и компр. машин.- М,- 1982,- С. 38-98.

106. Белоногов В.Н., Альтшуллер Ю.З. Повышение надежности самодействующих клапанов холодильных поршневых компрессоров / Интенсив, пр-ва и прим. искусст. холода: Тез. докл. Всес. научн. практ. конф. Л., 1986.

107. Львов В.Б., Прилуцкий И.К. О влиянии сил трения на динамику движения полосового клапана с упругим ограничителем // Сб. тр. ЛИЙ,- 1985,- №411-С. 34.

108. Лебедев С.А. Исследование динамики и прочности пластин самодействующих клапанов поршневых компрессоров: Дис. . канд. техн. наук,- Л., 1980.

109. Иванов В.А. Исследование теплообмена в проточной части поршневых компрессоров: Дис. . канд. техн. наук,- Л., 1979.

110. Науменко А.И. Исследование теплообмена в поршневых компрессорах: Дис. . канд. техн. наук.- Л., 1974.

111. Adair R., Qvale E., Pearson J. Instantaneous heat transfer to the cylinder wall in reciprocating compressors // Proceedings of the 1972 Purdue Compressor Technology Conference. West Lafayette. Purdue University.- 1972.- C. 521-526.

112. Brook S., Touber S., Meer J. van der. Modeling of cylinder heat transfer-large effort, little effect? // Proceedings of the 1980 Purdue Compressor Technology Conferense. Test Lafayette. Purdue University.-1980.- p. 43-50.

113. Gatecliff G. a digital simulation of a reciprocation hermetic compressor including comparisons with experement // Ph. D. Dissertation. University of Michigan, 1969.

114. Фотин B.C., Штейнгарт JI. Расчет рабочего процесса ступени поршневого компрессора // Исслед. в обл. компрессор, машин. Тр. 3-й Всес. конф. по компрессоростр. -Казань., 1974. С. 5-12.

115. Бойко А.Я. Рабочие процессы высокооборотных поршневых компрессоров: Дис. . канд. техн. наук. Л., 1982.

116. Чигрин В.И. Исследование подогрева воздуха в крышках поршневых компрессоров // Исслед. и расчет холодильн. и компр. машин. М.: 1979.- С. 126-131.

117. Зозуля В.И., Пластинин П.И. К вопросу об исследовании неустановившихся процессов во всасывающих и нагнетательных трактах поршневого компрессора // Рукопись деп. в ЦИНТИхимнефтемаш: 1978,- №404-78 Деп.

118. Воронков С.С., Прилуцкий И.К., Фотин Б.С. Математическая модель высокооборотного поршневого двухступенчатого компрессора // Расчет и экс-перим. исслед. холод, и компрессор, машин.- М., 1982.- С. 43-53.

119. Воронков С.С. Математическая модель рабочего процесса высокооборотного двухступенчатого поршневого компрессора с учетом нестационарных явлений в коммуникациях: Дис. . канд. техн. наук.-Л., 1982.

120. Prakash R., Singh R. Mathematical modeling and simulation of reciprocating compressors // Proceedings of the 1974 Purdue Compressor Technology Conference. West Lafayette. Purdue University.- 1974,- p. 274-285.

121. Erich A. Untersuchung eines einstufigen Kolbenverdichtens mit Bestimmung der Warmeuberganszahl. Mitt. Inst. Termodynamik und Verbrennungsmotoren. E.T.H. Leeman. Zurich.- 1959,- №19.

122. Рыжиков JI.H. Исследование рабочих процессов поршневых компрессоров: Дис. . канд. техн. наук.- Л., 1978.

123. Семернин Ю.С. Исследование рабочих процессов в поршневых компрессорах общего назначения: Дис. . канд. техн. наук,- Л., 1971.

124. Моисеев Л.Л. Некоторые замечания по тепловым режимам поршневых компрессоров // Сб. научн. тр. Кузбас. политехи, ин-та,-1971.- №29,- С. 150158.

125. Григорьев А.Ю., Прилуцкий И.К., Фоиш Б.С. Постановка задачи тепло- и массообмена в цилиндре поршневого компрессора // Межвуз. сб. тр. ЛТИХП,- 1979,- №2.- С. 55-59.

126. Григорьев А.Ю. Исследование течение газа в ступени поршневого компрессора: Дис. . канд. техн. наук,-Л., 1981.

127. Петриченко P.M., Оносовский В.В. Рабочие процессы поршневых машин. -Л.: Машиностроение, 1972.- 168 с.

128. Фотин Б.С., Устюшенкова О.Ю. Исследование рабочих процессов в уплотнениях поршней кольцами // Компрессорные машины и установки. Краснодар.- 1982.-С. 25-32.

129. Устюшенкова О.Ю. Моделирование рабочих процессов в многоступенчатых крейцкопфных поршневых компрессорах: Дис. . канд. техн. наук,- Л., 1982.

130. Милованов В.И., Буданов В.А. Оптимизация профиля поршневых колец холодильного компрессора // Холодильная техника.- 1983.- №11. С. 23-27.

131. Милованов В.И., Буданов В.А. Математическое моделирование утечек в сопряжениях поршень поршневое кольцо - цилиндр холодильного компрессора // Холодильная техника,- 1984.- №6.- С. 26-30.

132. Едемский B.C., Пластинин П.И. К расчету промежуточного давления в математической модели двухступенчатого компрессора // Изв. ВУЗов. Ма-шиностр.-1984.- № 4,- С. 58-60.

133. Davies R., Bell A. Mathematical modelling of reciprocating air compressors // Mining Technol.- 1987,69,- № 795,- p. 13-14,16-20.

134. Калекин B.C., Прилуцкий И.К., Фотин Б.С. К вопросу расчета многоступенчатых поршневых компрессоров методом математического моделирования // Холодильные и компрессорные машины.- Новосибирск,- 1978,- С.118-121.

135. Дьячков А.К. Значение гидродинамической теории смазки для конструирования машин // Сб. Теоретические основы конструирования машин,- М.: Машгиз, 1957.

136. Vogelpohl G. Betriebssichere Gleitlager. Springer Verlag, 1958.

137. Ваняшов А.Д. Разработка и исследование поршневых детандер-компрессорных агрегатов с самодействующими воздухораспределительными органами: Дис. . канд. техн. наук.-1999, Омск.

138. Прилуцкий А.И. Совершенствование систем газораспределения компрессорных и расширительных машин: Дис. . канд. техн. наук., СПб., 1997.

139. Молодова Ю.И. Анализ работы поршневой расширительной машины // Компрессорная техника и пневматика.- 1998.- № 18-19.- С. 37-41.

140. Прилуцкий И.К. и др. Состояние и перспективы создания прямоточных поршневых детандеров с самодействующими клапанами. // Криогенная техника науке и производству : Тез. докл. МНПК. ЦИНТИХимНефтеМаш, НПО «Криогенмаш», 1991.

141. Прилуцкий И.К., Прилуцкий А.И. Расчет и проектирование поршневых компрессоров и детандеров на нормализованных базах. Учебное пособие для ВУЗов, СПб.: СПГАХиПТ, 1995 -193 с.

142. Берман Я.А., Маньковский О.Н., Марр Ю.Н., Рафалович А.П. Системы охлаждения компрессорных установок.- Л.: Машиностроение, 1984.- 312 с.

143. Зубков В.В., Сафин А.Х., Проплат В.Г. Совершенствование систем охлаждения поршневых компрессоров // Обзорная информация.- М.: ЦИНТИ-химнефтемаш. Сер. ХМ-5.- 1978.- 48 с.

144. Ситдиков Р.Х., Сафин А.Х., Гильченок А.Н. Компрессорное оборудование с воздушным охлаждением // Обзорная информация.- М.: ЦИНТИхим-нефтемаш. Сер. ХМ-5.- 1983.- 48 с.

145. Компрессорная холодильная установка: A.c. 561847 СССР. МКИ F 25 В 1/00 / A.A. Несвицкий, А Н. Кабаков, B.C. Калекин.

146. Кабаков А.Н., Парфенов В.П. Результаты промышленных испытаний комбинированного охлаждения сжатого воздуха в шахтной компрессорной установке. Омск: ОмПИ, 1982,- Деп. в ЦНИЭИуголь, №2261.

147. Моисеев Л.Л., Парфенов В.П. Исследование воздушно водяного охлаждения сжатого воздуха в компрессорных установках / 6 ВНТК Повыш. техн. уровня, надеж, и долговеч. компр. и компр. уст-к: Тез. докл.- Л., 1981,- С. 122-127.

148. Парфенов В.П., Милыытейн П.А., Мышенко В.А. Комбинированные системы охлаждения компрессорных установок // Обзорная информация.- М.: ЦИНТИхимнефтемаш. Сер. ХМ-5,- 1990,- 48 с.

149. Керн Д., Краузе А. Развитые поверхности теплообмена.- М.: Энергия, 1977.-462 с.

150. Хрыжняк В. Регенераторы газотурбинных установок,- М.: Энергия, 1977,

151. Бабенко Е.А. и др. Исследование процесса теплоотдачи в сетчатых насадках регенераторов // Криогенное и кислородное машиностроение.- 1972.-№3,- С.

152. Микулин Е.И., Шевич Ю.А. Теплоотдача и сопротивление в сетчатых насадках // Сб. тр. МВТУ им. Баумана. Глубокий хол. и кондиц,- 1972.- №149,-С. 140-149.

153. Садовский М.Р., Майков В.П., Глухин Н.К. Исследование теплоотдачи и гидравлического сопротивления сетчатых насадок // Хим. и нефт. маши-ностр.-1969.- №2. С.

154. Шевич Ю.А., Микулин Е.И. Теплообмен и сопротивление в сетчатом теплообменнике-рекуператоре // Хим. и нефт. машиностр.- 1973,- №6. С.

155. Теплообменник: A.c. 609055 СССР. МКИ / ЯЗ. Фаликсон.

156. Теплообменник: A.c. 357424 СССР. МКИ / А.Б. Циммерман, ЯЗ. Фаликсон, Р.Ш. Лейдикер.

157. Боков С.И., Калекин B.C., Лисненко Т.А. К вопросу интенсификации теплопередачи в теплообменниках воздушного охлаждения // Сб. научн. тр. Соврем. технол. проц. и оборуд. пищ. и хим. пром. Кузбасса.- М.: МТИПП, 1983.-С. 21-24.

158. Калекин B.C., Осадчий Б.В. Разработка и исследование теплообменников с пористым оребрением // 3 ВНТК по холод, машиностр.: Тез. докл.- М., ЦИНТИхимнефтемаш.- 1982.- С.

159. Пластинчатый теплообменник: A.c. 892177 СССР. МКИ / B.C. Калекин, А.И. Нестеренко, М.Г. Плешков и др.

160. Пластинчатый теплообменник: A.c. 1101657 СССР. МКИ / B.C. Калекин.

161. Калекин B.C. К вопросу создания теплообменников воздушного охлаждения с пористым оребрением // Сб. научн. тр. Эксперимент.- теорет. исслед. оборуд. и технол. для пищ. произв. Кузбасса.- Кемерово, 1985.- С. 19-26.

162. Лейбензон Л.С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде.- М.-Л.: Гостехиздат, 1947,- 244 с.

163. Шейдегер А. Физика течения жидкостей через пористые среды,- М.: Гос-топиздат, I960,- 249 с.

164. Андриевский P.A. Пористые металлокерамические материалы,- М.: Металлургия, 1964,- 187 с.

165. Белов C.B. Пористые материалы в машиностроении,- М.: Машиностроение, 1981,- 247 с.

166. Ишкин И.П., Каганер М.Г. Кислород.-1949.- №2,- С. 35-45.

167. Ишкин И.П., Каганер М.Г. Кислород,- 1952,- №3,- С. 8-21.

168. Maxwell С. Treatise on electricity and magnetism. Vol. 1. Oxford Univ press, London, 1982.

169. Михнюк Б.Г., Новиков П.А. Расчет эффективной теплопроводности ме-таллокерамических пористых материалов // Исследование по конвективному тепло- и массообмену.- Минск,- 1971.

170. Никитин B.C., Забродский С.С., Антонипшн Н.В. О теплопроводности засыпок дисперсного материала при высоких температурах в вакууме // Известия АН БССР. Сер. физ.- энергет. наук.- 1968,- №1.

171. Богомолов В.З. Теплопередача в дисперсном слое (теплопроводность почвы) / Работы по агрономической физике.-1941.- вып. 3.- С. 4-27.

172. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П., Теплопроводность смесей и композиционных материалов,- JL: Энергия, 1974,- 264 с.

173. Пористые проницаемые материалы. Справочник / Под ред. Белова С.В.-М.: Металлургия, 1987,- 335 с.

174. Семина М.Г., Косторнов А.Г., Зарипов В.К. и др. Каркасная теплопроводность металловолокнистых фитилей тепловых труб // ИФЖ.- 1976,- т.31.-№4. С.581-586.

175. Дульнев Г.Н., Муратова Б.Л. Теплопроводность волокнистых систем // ИФЖ,- 1968.- Т.14.- №1. С. 29-35.

176. Дульнев Г.Н. Перенос тепла через твердые дисперсные системы // ИФЖ.-1965,-т. 9.-№3.-С. 399-404.

177. Лебедев П.Д., Щукин A.A. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий,- М.: Энергия, 1970,- 408 с.

178. Кабаков А.Н. Охлаждение сжатого воздуха в компрессорных установках //Изв. ТПИим. С.М. Кирова,- 1967,- С. 244-246.

179. Куцепаленко В.Ф., Кабаков А.Н., Тихонов Б.А. Повышение эффективности охлаждения сжатого воздуха в компрессорах // Изв. ТПИ им. С.М. Кирова- 1972,- т.229. С. 116-121.

180. Теплообменник: A.c. 231564 СССР. МКИ / Б.М. Титов, А.Н. Кабаков.

181. Сафонов А.И., Рева Э.П., Крылов B.C., Гомонова К.В. Массопередача на входном участке вращающегося барботажного слоя // Теор. основы хим. технологии.- 1976.- т. 10.- №4.- С. 495-500.

182. Бурдуков А.П., Гольдштик М.А., Дорохов А.Р., Казаков В.И., Ли Т.В. Тепло- массоперенос в закрученном барботажном слое // ПМТФ.- 1981,- №6,-С. 129-135.

183. Бурдуков А.П., Казаков В.И. Гидродинамика вращающегося барботажного слоя // Исслед. дисперсных систем в энергохим. процессах.- Новосибирск. ИТФ СО АН СССР,- 1982.- 20 с.

184. Богатых С.А. Циклонно пенные аппараты.- Л.: Машиностроение, 1978.224 с.

185. Центробежно- барботажный аппарат: Патент 2069080 Россия. МКИ 6 В 01 F 3/04 / A.B. Бенедиктов, B.C. Калекин, В.А. Плотников и др.

186. Центробежно- барботажный аппарат: Свидетельство на полезную модель 98118714 Россия. МКИ 6 В 01 F 3/04 / А.Н. Кабаков, B.C. Калекин, О.С. Ломова, В.А. Плотников.

187. Калекин B.C., Ломова О.С., Плотников В.А. Исследование гидродинамики контактных теплообменников компрессорных установок.//Компрессорная техника и пневматика.- 1998,- №1-2.- С. 60-64.

188. Мамонтов М.А. Основы термодинамики тела переменной массы. Тула: Приокское книжное издательство, 1970.- 87 с.

189. Андрющенко А.И. Основы технической термодинамики реальных процессов,- М.: Высшая школа, 1975 264 с.

190. Brablic J., Computer simulation of the working process in the cylinder of a reciprocating compressor with piping system // Purdue Compressor Technology Conferencs.- 1974.- C. 151-158.

191. Qvale E., Soedel W., Sterenson M., Elson J., Coates D. Problem areas in mathematical modelling and simulation of refrigerating compressors.- ASHRAE Transactions.- 1972,- v. 78,- pt.l.-pap. 2215,- C. 75-84.

192. Кондратьева Т.Ф., Исаков В.П. Клапаны поршневых компрессоров,- Д.: Машиностроение, 1983,- 158 с.

193. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям,- М.: Машиностроение, 1975,- 559 с.

194. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Рэгсдел К. Оптимизация в технике: Пер. с англ. М.: Мир, 1986. Кн. 1. - 349 с.

195. Гагарин А.Г. Определение мгновенного значения температуры стенки цилиндра поршневого компрессора // Компр. и холод, машиностр. / ЦИН-ТИхимнефтемаш.- 1969,- №1.- С. 3-4.

196. Герман А.П. Влияние теплообмена между стенками цилиндра и воздуха на работу поршневых компрессоров // Изд. АН СССР, техн. наук,- 1947.-№12.-С. 1605-1614.

197. Зайченко Е.Н., Аболтин Э.В., Клименко В.Б. и др. К вопросу о внутреннем и внешнем теплообмене в компрессоре // Изв. ВУЗов.: Машиностроение, 1973,-№9,-С. 76-79.

198. Остроухова Н.И. Исследование теплового состояния элементов поршневого компрессора: Дис. . канд. техн. наук.- JL, 1978.

199. Прилуцкий И.К. Исследование рабочих процессов в поршневых компрессорах: Дис. . канд. техн. наук,-Л., 1966.

200. Прилуцкий И.К., Просторов И.С., Семернин Ю.С., Фотин Б.С. О влиянии внешнего теплообмена на рабочий процесс поршневого компрессора // Тр. ЛПИ им. М.И. Калинина.- 1970.- №316.- С. 162-166.

201. Шестаков В.И. Исследование влияния охлаждения на рабочий процесс и эффективность поршневого компрессора: Дис. . канд. техн. наук.- Л., 1973.

202. Юркевский C.B., Вартумян Г.Т. Определение температур термодинамических процессов в цилиндре поршневого компрессора (сжатие и расширение). Изв. ВУЗов, «Нефть и газ», 1969, № 11, с. 111-115.

203. Юркевский C.B., Вартумян Г.Т. Определение температур термодинамических процессов в цилиндре поршневого компрессора (нагнетание и всасывание). Изв. ВУЗов, «Нефть и газ», 1970, № 3, с. 107-110.

204. Рыжиков JI.H., Прилуцкий И.К., Калекин B.C. Влияние теплообмена на рабочий процесс поршневого компрессора // Сб. научн. тр. ОмПИ, Омск.-1980.

205. Калекин B.C., Плотников В.А., Прилуцкий И.К. Влияние теплообмена на рабочий процесс поршневого компрессора // 8 ВНТК. Создание компр. машин и уст-к, обеспеч. интенсив, развитие отрасл. топли.-энергет. компл.: Тез. докл.- Сумы, 1989,- ч.1,- С. 96.

206. Кадиров Н.Б. Теоретическая формула для определения коэффициента теплоотдачи от газа к стенке цилиндра компрессора // Изв. АН Азер. ССР. Сер. физико-техн. и матем. наук,- 1970,- №6,- С. 115-120.

207. Отрошко Н.Т., Николаев В.М., Степанян П.Т. и др. Экспериментальное определение температур рабочих поверхностей цилиндров поршневого компрессора без смазки 2С2ВП-10/8 // Хим. и нефт. машиностр,- 1973,- №7,- С. 14-16.

208. Прилуцкий И.К., Остроухова Н.И., Чигрин В.И. Исследование теплового состояния цилиндров бескрейцкопфных поршневых компрессоров // Констр. и исслед., технол. и организ. пр-ва компр. машин. Сумы,- 1977,- С. 28-35.

209. Штейнгарт JI.A. Исследование рабочих процессов поршневых компрессоров с помощью математического моделирования: Дис. . канд. техн. наук.-Л., 1973.

210. Трояновский Б.М. Расход пара через лабиринтовые уплотнения паровых турбин // Известия ВТИ,- 1950.- №1.

211. Ваняшов А.Д., Кабаков А.Н., Калекин B.C., Прилуцкий И.К. Производство искусственного холода экологически чистыми холодильными машинами // Экология человека и природы: Тез. докл. 1 -й Международ, научн.-техн. конф. Иваново, 1997. - С. 110.

212. Ваняшов А.Д., Калекин B.C., Кезь Д.Н. Новые конструкции поршневых детандер-компрессорных агрегатов // Перспективные материалы, технологии, конструкции: Тез. докл. 5-й Всерос. научн.-техн. конф. Красноярск, 1999.- С. 363-364.

213. Ваняшов А.Д., Кабаков А.Н., Калекин B.C. Разработка и исследование детандер-компрессорных агрегатов, выполненных на унифицированных компрессорных базах // Омский научный вестник. 1999. - № 6,- С. 47-51.

214. Бреусов А.К., Краморов А.Г. Индицирование криогенных машин. Учебное пособие.- Омск: ОмПИ, 1982,- 183 с.

215. Чистяков B.C. Краткий справочник по теплотехническим измерениям.-М.: Энергоатомиздат, 1990.- 320 с.

216. Температурные измерения. Справочник / Геращенко O.A., Гордов А.Н., Jlax В.И. и др. Киев: Наукова думка, 1984,- 493с.

217. Электрические измерения неэлектрических величин. Под ред. П.В. Новицкого.- Л.: Энергия, 1975,- 576 с.

218. Тиль Р. Электрические измерения неэлектрических величин: Пер. с нем.-М,: Энергоатомиздат, 1987,-192 с.

219. Бриндли К. Измерительные преобразователи. Справочное пособие: Пер. с англ.- М.: Энергоатомиздат, 1991.-144 с.

220. Рахмилевич 3.3. Испытания и эксплуатация энерготехнологического оборудования,-М.: Химия, 1981,- 384 с.

221. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений.- Л.: Энергоатомиздат, 1991.- 304 с.

222. Зайдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений. Л.: Наука, 1968.96 с.

223. Грановский B.C., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях. Л.: Энергоатомиздат, 1990.- 288 с.

224. Калекин B.C., Рыжиков Л.Н., Прилуцкий И.К. Исследование работы поршневых компрессоров на режимах регулирования // Сб. научн. тр. ОмПИ, Омск.- 1980.

225. Бычковский Е.Г., Калекин B.C., Плотников В.А. Математическая модель поршневого пневмодвигателя с самодействующими клапанами // Вестник КузГТУ.- 1999.- №4,- С. 5-8.

226. Поршневой детандер-компрессорный агрегат: Патент на изобретение № 2134850, МКИ F 25 В 9/00 / Ваняшов А.Д., Кабаков А.Н., Калекин B.C., Куликов С.П., Прилуцкий И.К.