автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.03, диссертация на тему:Создание холодильного поршневого компрессора с внешним охлаждением кипящим хладагентом

На правах рукописи

,РГЪ од 1 5 Ш' ш

; ¿¿Си л-/^

Шамаров Максим Владимирович

СОЗДАНИЕ ХОЛОДИЛЬНОГО ПОРШНЕВОГО КОМПРЕССОРА С ВНЕШНИМ ОХЛАЖДЕНИЕМ КИПЯЩИМ ХЛАДАГЕНТОМ

05.04. 03 - Машины и аппараты холодильной и криогенной техники и систем кондиционирования

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар - 2000

Работа выполнена в Кубанском государственном технологическом университете.

Научный руководитель:

доктор технических наук^ профессо{ заслуженный деятель науки РФ Шляховецкнй В. М.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Пластинин П.И.

кандидат технических наук, доцент Суетинов В.П.

Ведущая организация: Краснодарский филиал «Межрегионгаз»

Защита состоится "28 " апреля 2000 г. в 14 час. на заседании диссертационного совета Д 063.40.04 в Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 35(Ю72, г. Краснодар, ул. Московская 2, ауд. А-229.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская 2.

Автореферат разослан "¿3 " ^ 2000г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент

А.В. Пунтус

2 Ш-043-0/, ¿7

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Значительная часть рабочего цикла в цилиндре компрессора протекает при подводе тепла к сжимаемому пару хладагента. Поршневые компрессоры в холодильных установках являются одними из крупнейших потребителей электроэнергии. Большинство повреждений компрессоров, случающихся в настоящее время, происходит вследствие нарушения теплового режима работы из-за повышения температуры нагнетания выходящего пара хладагента, поскольку при этом масло полимс-ризуется, что приводит к образованию нагара на пластинах клапанов и поршневых кольцах.

Поршневые компрессора в крупных холодильных установках и ком-рессорах общепромышленного назначения охлаждают водой, но при дли-рельной эксплуатации в такой системе охлаждения происходит снижение сплопсредающего эффекта поверхностей теплообмена со стороны охлаж-»ающей воды из - за нерастворимых осадков "водяного камня".

Необходимость создания высохоэхономичных холодильных установок, не требующих расхода воды из охлаждение поршневых компрессоров, |буславливает разработку и исследование альтернативных способов отво-;а теплоты сжатия.

Цели и задачи исследования. Целью настоящей работы является азработка и исследование поршневого компрессорного агрегата средней и олъшой производительности, который не связан с внешними системами хлаждения и использующего в качестве охлаждающей среды кипящий над агент, используемый или не используемый в схеме холодильной уста-овки.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие (дачи:

разработать математическую модель холодильного поршневого компрес->ра, сжимающего реальный пар хладагента, в которой учитывается влия-те охлаждения цилиндра с помощью кипящего хладагента на рабочие юцессы в цилиндре поршневого компрессора;

- разработать методику расчета теплообмена в цилиндре компрессора пр: применении внешнего кипящего охлаждения;

- разработать методику расчета контура циркуляции охлаждающего хлада гента;

- разработать конструкции отдельных элементов компрессора, отвечающи: требованиям кипящего охлаждения;

- провести анализ энергетической и экономической эффективности приме нения кипящего охлаждения;

- выполнить экспериментальные исследования для проверки адекватносл разработанной математической модели;

- разработать комплекс программ для практического использования пред ложенной методики расчета рабочих процессов.

Научная новизна.

- Разработана и экспериментально проверена математическая модель холо дильного поршневого компрессора, сжимающего реальный пар хладагси та, в которой учитывается влияние охлаждение цилиндра с помощью ки пящего хладагента на рабочие процессы в цикле поршневого компрессора

- Впервые получены экспериментальные данные энергетических и массс расходных характеристик поршневого компрессора с внешним кипя щи: охлаждением при разных режимах работы холодильной установки и юн: тура охлаждения.

- Выявлена зона получения эффективных значений холодопроизводите;п ности, для которых при работе на 1122 можно рекомендовать внешнее к» пящее охлаждение.

- Получены уравнения регрессии, описывающие изменение харакгеристи компрессора и К01ггура охлаждения.

- Оригинальность и новизна технических схем и разработанной констру} ций охлаждаемой крышки компрессора подтверждена патентами РФ.

Прзктичсскап значимость работы.

- Разработана математическая модель и пакет реализующих ее приклщ ньгх программ, позволяющая, на стадии проектирования, исследовать ко!

трукцию холодильного поршневого компрессора при применении внеш-[его кипящего охлаждения.

По результатам экспериментальных и теоретических исследований даны екомендации по конструктивному исполнению крышки компрессора, рэ-отмам работы контура охлаждения в зависимости от режима работа юршневого компрессора.

Разработанная математическая модель позволяет определять поля темпэ-атур в отдельных, элементах поршневого компрессора при различных ро-симах его работы.

Разработанные с использоватаем математической модели программы асчета компрессора используются в учебном процессе на кафедре холо-ильных и компрессорных машин и установок КубГТУ. Результаты работы могут быть использованы в конструктивной расчетом практике при разработке промышленных холодильных поршневых омпрессоров большой холодопроизводительности. Патенты могут использоваться как коммерческий продукт.

Основные пологгестя диссертяпгщ?, иыпоспггетс пз защиту: математическая модель холодильного поршневого компрессора с внеш-им охлаждением кипящим хладагентом;

экспериментальные данные, подтверждающие математическую модель и })фективность внешнего охлаждения кипящим хладагентом; методика теплового расчета холодильного поршневого компрессора с нешним охла>эденнем кипящим хладагентом;

способ и схема внешнего охлаждения цилиндра и крышки поршневого эмпрессора.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на [НТК "Холод и пищевые производства" (Сашст - Петербург, 1996 г.Х па [НТК "Рациональные пути использования вторичных ресурсов агропро-ышленного комплекса" (Краснодар, 1997 г.), на Всероссийском семинаре Холодильная техншеа и технологии: перспективы в области получения н ;пользовашш холода" (Краснодар, 1998 г.), на Международном семинаре

"Научно - технические и производственные проблемы холодильного компрессоростроения" (Санкт- Петербург, 1997 г.).

Нубликаиии. По теме диссертации опубликовано 3 статьи, 6 тезисов, получено 2 патента.

Структура н объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 115 страницах машинописного текста, содержит 50 рисунков, 1 таблицу. Список использованной литературы включает 127 наименований.

Краткое содержание работы

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируется цель и основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу состояния вопроса и обоснованию выбранного направления исследования.

Выполнен обзор публикаций, связанных с вопросами исследования внешнего кипящего охлаждения холодильных компрессоров. Особое внимание уделено применению кипящего хладагента для целей охлаждения масла и частичного охлаждения цилиндров компрессора.

Общим вопросам влияния охлазкдения на характеристики компрессора посвящены работы П.й. Пласташгаа, И.К. Прилуцкого, Б.С. Фотина, БЛ. Цирлина, P.M. Петриченко, М.И. Френкеля, В.П. Парфенова.

Анализ публикаций позволил сформулировать основные цели и зада-пи исследования.

Вторая глава посвящена разработке математической модели рабочих процессов в холодильном поршневом компрессоре с внешним кипящим охлаждением, сжимающим .реальный пар хладагента.

Расчетная модель холодильного поршневого компрессора разбита на типовые элементы: емкости постоянных или переменных во времени объемов, а также отдельные теплообменник поверхности.

Математическая модель холодильного поршневого компрессора, разработана для анализа процесса теплообмена в цилиндре компрессора при охлаждении кипящим хладагентом. При составлении модели учтены особенности влияния на процессы в поршнеаом компрессоре реальности рабочих веществ, близких к состоянию насыщения.

Система уравнешЕЙ, приведенная к виду для описания свойств пара в элементе холодильного поршневого компрессора выглядит следующим образом

где и- удельная внутренняя эперпш пара в рассматриваемом элементе, Дж/кг, т- масса пара в рассматриваемом элементе компрессора, кг; V -объем полости элемента, м3; г-время, с; я-давление пара, Па; Г-температура пара в элементе компрессора, К; Т„ -температура стенок элемента компрессора, К; /-энтальпия пара в элементе компрессора, Дж/кг, я,-массовый расход через соответствующий элемент компрессора, кг/с; а(г)-коэффициент теплоотдачи от пара к стенке элемента, Вт/(м2-К); Я - общая площадь поверхности теплообмена, м2; Я - газовая постоянная, Дж/(кг-К).

Такое представление исходных уравнений позволило разрабатывать юдели для холодильных поршневых компрессоров, работающих на раз-ичных хладагентах.

(1)

¿О. =а(г).сгр(г).(^(т)-7ст)с?г,

¿0. =аа<тт);(Тсг-Та)4т.

Жвдкий хладагент подается в охлаждающие рубашки компрессора, где к жидкости подводится теплота от нагретых частей компрессора и от сжимаемого пара, при этом жидкий хладагент закипает, превращаясь в пар. Для описания процесса теплообмена при кипении хладагента была принята методика расчета коэффициента теплоотдачи при кипении в узком вертикальном канале.

Критериальное уравнение, описывающее бонвективный теплообмен при поверхностном кипении, представлялось формулой

Nu = F

Pe,Pi,Ks,

/Л,

(2)

где Pf- критерий Прандтля; Ks -число фазозого перехода;

/'"-плотность пара, кг/м3; /''-плотность жидкости, кг/м3; Рс - критерий Пекле. Тст, к ■ ' " .

318 316 314 312 310

305

306

- R717

ч А а-а.

\ Л f V,

1 3 с N Зй-п V, J

к У Г

Б7Д7 191,99 295,71

кгтящес охлаздение

401,43 506,14 610.S6 фх100, рад —охлаждение водой

Рисунок 1 - График изменения температуры стенки цилиндра, компрессора 1180 при водяном и кипящем охлшздешш

Шаг расчета выбирался равным 0,5 градуса по углу поворота коленчатого вала.

Моментом окончания расчетов по модели являлось условие совпадения параметров начальных условий и конечных результатов расчетов с заданной точностью. На рисунке 1 приводятся рассчитанное с помощью ма-

тематической модели измените средней температуры стенки цилиндра компрессора за время оборота коленчатого вала. При этом видно, что температура стенки цилиндра при кипящем охлаждении имеет более равномерное распределение во времени, чем при водяном охлаждении, вследст-

Т.К 450

400

350 300 250 200 150

4,037 14,874 27,43 35,958 10~3> м'/с

-о— охлаждение водой —й— кипящее охлаждение

Рисунок 2 - Изменение температуры пара в цилиндре компрессора П80 при охлаждении водой и внешнем гатящем охлаждении .

те обеспечения стабильного режима кипения жидкого хладагента.

На рисунке 2 показаны температурные диаграммы в цилиндре ком-ipeccopa, откуда следует что, при кипящем охлаждении, температура наи стация снижается, также понижается значение коэффицие15та политропы :>катия пара; это приводит к снижению индикаторной мощности компрес-:ора. Снижение указанных параметров происходит вследствие того, что !роцесс отвода теплоты кипящим хладагентом осуществляется с постоки-юй интенсивностью. Это также приводит к снижешпо температуры ос-ювных деталей компрессора.

Снижение разности температур при передаче теплоты от сжимаемого lapa к охлаждающей среде повышает индикаторный КПД компрессора, .к. происходит увеличение показателя политропы обратного расширения аза.

i it* h •Л R 717

\ ■ A \

—ft íí'-fí- Ni (Vft Ы Ы

i / ■¿г" iWr

. Изменение характера проведения процесса сжатия позволило трансформировать конфигурацию традиционного цикла холодильной машины, как показано на рисунке 3.

Холодопроизводительностъ цикла соотносится с площадью под процессом З7 - 5 на диаграмме Т - Б.

В модернизированном цикле 1-2 -3,-4-4'-5 использован процесс регенеративного теплообмена, в котором температура хшдкого хладагента в процессе 3-4 понижается, а пары хладагента подогреваются в процессе 5-1, что позволяет увеличить удельную холодопроизводительностъ цикла на величину Ад0, при этом подогрев осуществляют до Т«.

($-\'-2гй.-4-4') цикл работы холодильной машины Увеличение удельной холодопроизводительности цикла чо позволяет спи-

зить массозый расход хладагента т о в цикле холодильной установки при

ее неизменной холодопроизводительности (Зо, т.к. то =0.й!цй. Тогда величина изменения относительного массового расхода хладагента ут в холодильной установке рассчитывается по зависимости

«о» и/ =—

г т •

ШОг

где то/, /«о, - массовые расходы хладагента через ко!.трсесер, при работе соотаетстзенно в модернизированном и традицнса-ном циклах, 1сг/с.

Изменение относительного массозого расхода хладагента при п^ето-гсе к модернизированному цшелу показано на рнсушсе 4, опсуда видно, -по при снижении температуры кипения <а снижается нелкчгша уг„.

Ут

0,95 0,90 0,85 0.Е0 0,75

' ■■ 1 1,1 Е717

«0, 3С

С >¿0 ["-30

1к,СС

20 30 40 50 60 70

Рисунок 4 - Изменение относительного массового расхода т^т

Изменение характера прохождения процесса сжатия оценивается ко-ффициентом снижения мощности сжатия рассчитываемого по выражению

Ч-'х =

(5)

где удельные работы сжатия, в модернизированном н традиционном циклах соответственно, кДж/кг. ' При увеличении температуры конденсации от 20 до 50 °С числитель в ыражении 5 сначала увеличивается, а знаменатель остается постояшпод

20 30 40 50 60 70 «» С Рисунок 5 - Изменение относительной мощности сжатия г^к поэтому угн увеличивается (рисунок 5). Последующее снижение при температурах конденсации выше 50 °С можно объяснить увеличением необратимости в процессе сжатия в цилиндре и снижением коэффициента подачи Я.

На охлаждение компрессора, жидкий хладагент поступает и кипит при температуре окружающей среды. При увеличении температуры конденсации возрастают работа сжатия и количество выделяющейся теплоты, поэтому для сохранения конфигурации модернизированного цикла необходимо увеличивать массовый расход хладагента в систему охлаждения компрессора, и тогда относительный массовый расход хладагента в холодильной машине цг^ определяют из выражения

и/ =

т и, . ,

т„

(6)

1Де - массовый расход хладагента, поступающего для охлаждения компрессора при сохранении модернизированного цикла холодильной

машины, кг/с; т0 - массовый расход хладагента, отводимого из холодильной машины через компрессор в модернизированном цикле, кг/с.

V«.

0,4 0,3 0,2 0,1 0

70 1» С

Рисунок 6 - Изменение относительного кассового расхода охлаждающего хладагента

Характер изменения V», показан на рисунке 6.

Из результатов расчета видно, что при снижении температуры кипения и повышении температуры конденсации относительный рзсход охлаждающего хладагента увеличивается до 43 % по отношению к количеству хладагента, циркулирующего в цикле холодильной машины. Данная дна-грамма позволяет определять требуемый расход охлаждающего хладагента при различных режимах работы холодильной машины.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям, на основании результатов которых осуществлялась проверка адекватности разработанной математической модели, и сделан вывод об эффективности внешнего кипящего охлаждения.

Экспериментальные исследования проводились на специально разработанном стенде на базе холодильного поршневого двухцилиндрового компрессора марки ОКК 32678 (Германия). Исследования проводились на рабочем хладагенте фреон 22. В качестве охлаждающего хладагента "использовался также фреон 22. Схема экспериментального стенда позволяла изменять параметры работы компрессора в широких пределах. Для получения представительных результатов в задощые сроки план экспериментальных исследований разрабатызался с учетом методов математического

планирования эксперимента. Полученная схема эксперимента соответствовала полнофакторному эксперименту типа З3.

Накопленные экспериментальные данные подвергались статистической обработке, чтобы исключить ошибки при проведении эксперимента и проверить адекватность полученных данных реальному процессу. Проверка адекватности производилась с помощью критерия Фишера который для трсхфакторного эксперимента, при 95 % вероятности достоверности полученных данных и степенях свободы варьируемых факторов составляет: FT 0,05.2; я = 3,17; FT 0.05.4, м = 2,55.

Измерение мгновенных температур проводили проволочным термометром сопротивления, который был изготовлен для стенда не кафедре ЖМУ.

На рисунке 7 представлено изменение относительного массового расхода хладагента, охлаждающего холодильный поршневой компрессор. Его количество изменяется в пределах от 0 до 30% от общего количества хладагента, циркулирующего через компрессор. Здесь же представлено

уравнение регрессии y^m, = /(Р0, 1К ) при Р^ = const. Из графика следует, что наиболее высокий расход приходится на низкие давления гашения и высокие температуры всасывания. Tait как при этих условиях работы в

2=0,241 +0,002*х-1,148*у+0*х*х-0,011 *х*у+и52*у*у, (7)

X -температура всасывания, °С; У - давление кипения, МПа.

Рисунок 7 - График изменения относительного массового расхода охлаждающего хладагента

юмпрессоре должно затрачиваться больше удельной работы сжатия, что [риводит к большим тепловыделениям и увеличению подаваемого жидко-о хладагента для охлаждения компрессора. ~

2 = -0,131^,015^+6,372>О^Л-0,003^-16,15^*У, (8)

X - температура всасывания, °С,У - давление кипения, МПа,

Рисунок 8 - График изменения коэффициента подачи компрессора

На рисунке 8 представлен график изменения коэффициента подачи :омпрессора. Откуда следует, что при работе компрессора на средних даваниях кипения от 0,16 до 0,24 МПа и средних значениях температуры

Т,К

Рисунок 9 - Температурная диаграмма экспериментального холодильного поршневого компрессора при внешнем кипящем охлаждении

всасывания, err 16 до 24 °С, коэффициент подачи имеет наибольшие значс ния, которое составляет 0,58 - 0,62

На рисунке 9 представлена температурная диаграмма, полученная в результате эксперимента и рассчитанная по математической модели. При расчете по модели учитывались экспериментальные значения температур стенки цилиндра. Погрешность расчетной диаграммы относительно экспериментальной не превышает 10%.

Четвертая глава посвящена рассмотрению технических решений по конструктивному и схемному исполнению внешнего кипящего охлаждения.

Для решения проблемы подачи жцщеого охлаждающего хладагента в охлаждающие полости компрессора предложена принципиально новая схема холодильной установки, представленная на рисунке 10.

На рисунке 11 представлен цикл работы предложенной холодильной установки в Ig Р - h диаграмме.

Как следует из рисунка 11, в теоретическом холодильном цикле осуществляются следующие процессы: (а-Ь) - сжатие в компрессоре основного потока пара; (Ь-с) - конденсация основного потока пара; (c'-d) - адиабатное расширение основного потока жидкого хладагента; (d-a) - кипение этого потока; (с-е) - сжатие хеидкого хладагента в нагнетателе: (е-е1) - падение давления при циркуляции через систему охлаждения (потери давления); (е'-к) - гашение жидкого хладагента в системе охлаждении компрессора; (k-f) -адиабатное расширение пара из системы охлаждения компрессора; (í-c) - ковдснсация этого пара.

Использование предлагаемого способа охлаждения поршневого холодильного компрессора, работающего в предложенной схеме холодильной установки, позволяет повысить эффективность и эксплуатационную надежность способа кипящего охлаждения компрессорной установки. Была разработана конструкция крышки поршневого холодильного компрессора, удовлетворяющая необходимым для внешнего кипящего охлаждения требованиям. В разработанной конструкции крышки учтены недостатки уже

- испаритель, 5 - конденсатор, 6 - разделитель жидкости, 7 - расшири-ель, 8 - нагнетатель, 9 - ресивер, 10 — соленоидный вентиль, 11 - рсгуля-ор уровня, 12 - расширитель, 13 - мультипликатор

Рисунок 10 - Принципиальная схема кипящего охлаждения холо- . дильного поршневого компрессора

Рисунок 11 - Цикл работы холодильной машины

существующих аналогов. При этом крышка выполняется составной, с оть емным днищем специального профиля.

Для вновь проектируемых поршневых компрессоров с внешним ки пящим охлаждением предлагается методика теплового расчета, в которо? учтены особенности передачи теплоты в различных элементах компрессора.

Количество теплоты, отводимое системой охлаждения, состоит и: следующих составляющих

О -О +о +о №

где 0<ж ~ отвод теплоты сжатия, кВт; - отвод теплоты, выделяющейся при трении поршневых колец о зеркало цилиндра, кВг, -

отвод теплоты в проточной часта газового тракта компрессора, кВт.

Расход охлаждающего хладагента в системе охлаждения компрессора определяется ко выражению

, (Ю)

Ш аза —

где г«, -удельная теплота парообразования охлаждающего хладагента при давлении охлаждения, кДж/кг. Ип,, кВт к« ■

140-

120 100 80

60 40 20 0

2«

56

<8,4

11«

200

268 (^0, КВТ

водой кипящим хладагентом

Рисунок 12 - Суммарное изменение мощности привода компрессора

при работе с водяным насосом и воздушным теплообменником

При оценке эффективности перевода холодильного поршневого ком-трессора с водяного на кипящее охлаждение учитывалось что, использова-ше воды во многих географических областях связано с проблемой ее дефицита и высокой стоимости, и проводилась по суммарным энергозатратам в системы охлаждения.

Суммарные энергозатраты на привод дополнительного водяного насо-,а или воздушного теплообменника определяются следующими соотиоше-. ними: • . •

- компрессор с водяным насосом

• (11)

- компрессор с воздушным теплообменником .

Кт ■ (12)

N..

0,4 03 0,2 0,1 0 -ОД -0,2 -03 -0,4 -03

R22

йй?:

>4 1 6 2 0 2 3

К

\ /

С>о,кВт

I - водяное

II - кипящим хладагентом

Рнсупок 13 - Относительная эффективность затрат мощности холоднлъ-.

кого поршневого компрессора при альтернативных системах охлаждения

На рисунке 12 показано суммарное изменение мощности привода омпрессора с водяным насосом - КЮ1ь при охлаждении водой, и с вснти-ятором, при кипящем охлаждении -

Наглядной иллюстрацией эффективности кипящего охлаждения является относительная эффективность затрат мощности привода компрессорного агрегата, определяемая следующим соотношением ДЛГ -Лг,

На рисунке 13 представлены результаты расчетов по формуле (13) для существующего парка холодильных поршневые компрессоров при работе на фреоне 22. Из результатов можно сделать вывод, что более эффективно применение охлаждения кипящим хладагентом при холодопроизводитель-ности компрессоров выше 80 кВт.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненные теоретические и эксперименатальные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. На основании аналитического обзора установлено, что экспериментальные исследования внешнего гатящего охлаждения применительно к холодильным поршневым компрессорам малой холодопроизводительности было признано не эффективным, и не рассматривалось для компрессоров средней и большой холодопроизводительности, из-за значительных технических сложностей, обусловленных отсутствием экспериментальных исследований и разработанных эффективных схемных технических решении.

2. Разработана математическая модель рабочих процессов в холодильном поршневом компрессоре с внешним кипящим охлаждением, в которой учтены конструктивное исполнение компрессора, измените реальных параметров рабочего пара хладагента в его проточной части и, изменяющего фазовое состояние, жидкого хладагента в полостях охлаждения.

Для разработанной математической модели выбран численный метод решения дифференциальных уравнений, проверена сходимость и точность предлагаемого метода расчета.

3. В результате расчетов было установлено, что прн применении внешнего кипящего охлаждения в холодильных поршневых компрессорах снижается

индикаторная мощность, снижается общий температурный уровень в цилиндре компрессора, относительный расход охлаждающего хладагента в системе увеличивается до 30 %, расход хладагента в цикле снижается от 8 до 15%.

4. Экспериментальные исследования на разработанном стенде, где выполнены исследования двухцилиндрового холодильного поршневого компрессора при работе на R22, позволили сделать обоснованное заключение об эффективности этого вида охлаждения. Полученные индикаторные диаграммы и графики распределения температур подтверждают адекватность разработанной математической модели.

5. Результаты экспериментальных исследований показали, что эффективность работа холодильного поршневого компрессора на R22 и всей холодильной установки з целом зависит от температурного режима работы компрессора. Выявлена зона получения эффективных значений холодо-производнтельности, для которых при работе на R22 можно рекомендовать внешнее кипящее охлаждение.

Наиболее экономичным режимам работы компрессора, при работе на R22, соответствуют давления кипения от 0,18 до 0,24 МП а, температуры ' всасывания от 12 до 24 °С. Степень влияния давления в охлаждающей системе в исследуемом диапазоне от 0,3 до 0,9 МП а, оставалась практически одинаковой.

6. На основании выполненных исследований создана конструкция компрессора оснащенная элементами (крышками и др.), решающими проблему перевода поршневых компрессоров с водяного на кипящее охлаждение,

и разработана схема ввода такого компрессора з состав холодильной уста- . новки, позволяющая без затрат внешней энергии осуществлять циркуляцию охлаждающего хладагента через систему внешнего охлаждения поршневого компрессора.

7. В результате исследований найдены новые технические решети по конструкции крышки компрессора и схеме внешнего кипящего охлаждения, защищенные патентами РФ: № 2117222, № 2139447.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Шамаров М.В., Шляховецкий В.М., Черных А.И. Оценка расходных характеристик внешнего кипящего охлаждения компрессора в холодильной машине на R717 / Сборник тезисов работ студентов отмеченных наградами и поощрениями на конкурсах. - Краснодар. - 1996 г. - С. 43 -44.

2. Шамаров М.В., Шляховецкий В.М., Черных А.И. Разработка экспериментального стенда для исследования поршневого компрессора с внешним кипящим охлаждением / Тезисы докладов. Международной научно-технической конференции.-СПб. АООТ "AT". - 1996 г. - С. 51.

3. Шамаров М.В., Самоделкин В.И., Шляховецкий В.М. Экспериментально - аналитическое исследование процессов в воздушном поршневом компрессоре при охлаждении кипящим хладагетом / Сб. тез. докладов Междунар. научи, конф-ции «Рациональные пути использования вторичных ресурсов агропромышл. комплекса». - Краснодар': изд. КубГТУ. -1997.-С. 222.

4. Шамаров М.В., Черных А.И. Разработка методики проектирования поршневых компрессоров и агрегатов, охлаждаемых кипящим хладагентом / Сб. тез. докладов Междунар. научи, конф-ции «Рациональные пути использования вторичных ресурсов агропромышл. комплекса». -Краснодар: изд. КубГТУ. - 1997. - С. 221.

5. Шамаров М.В., Черных А.И., Троянов JI.JI. Разработка САУ холодильного поршневого компрессора с охлаждением кипящим хладагентом / Сб. тез. докладов Междунар. научи, конф-ции «Рациональные пути использования вторичных ресурсов агропромышл. комплекса». - Краснодар: изд. КубГТУ. - 1997. -С.223.

6. Шамаров М.В., Черных А.И. Разработка стенда для испытания поршневого компрессора с внешним кипящим охлаждением / Теория и практика хладотехники//Сборник научных трудов - Краснодар: изд. КДНТ. -

1998 г.-С. 56 - 60.

7. Шамаров М.В., Черных А.И. Расчет теплообмена в цилиндре поршневого компрессора при охлаждении кипящим холодильным агентом / Теория и практика хладотехники//С6орник научных трудов - Краснодар: изд. КДНТ. - 1993 г. - С. 51 - 55^

8. Шамаров М.В., Черных А.И., Троянов Л.Л. Автоматическое управление поршневым холодильным компрессором с внешним охлаждением кипящим хладагентом / Теория и практика хладотехники//Сборник научных трудов - Краснодар: изд. КДНТ. - 1998 г. - С. 60 - 63.

9. Шамаров М.В., Черных А.И. Разработка методики проектирования поршневых компрессоров и агрегатов охлаждаемых гатящим хладагентом / Сб. тез. докл. Есерос. семинара "Холодильная техника. и технологии: перспективы в области получения и использования холода." - Краснодар: изд. КНИИХП: - 1998 г. - С.8.

10.Пат. 2117222 Россия, МКИ6 С1 6 ¥ 25 В 31/00. Способ испарительного охлаждения компрессора холодильной установки / Шляховецкнй В.М., Черных А. И., Шляхов едкий Д. В., Шамаров М. В.; Кубанский Государственный технологический университет. - № 96114535/06; Заявл. 16.07.96, Опубл. 10.08.98, Бгол.№ 22.

11.Пат. 2139447 Россия, МКИ6 С1 6 Б 04 В 39/12, 39/06. Крьпшса блока цилиндров многорядного компрессора / Шляховецкий В.М., Шамаров М.В.; Кубанский Государственный технологический университет. - № 97105117/06; Заявл. 02.04.97, Опубл. 10.10.99, Бюл. №28.

ВВЕДЕНИЕ

1 СХЕМЫ И МЕТОДЫ ВНЕШНЕГО ОХЛАЖДЕНИЯ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР) 8 1Л Влияние охлаждения на показатели работы компрессора

1.2 Традиционные виды охлаждения поршневых компрессоров

1.2.1 Воздушное охлаждение

1.2.2 Водяное охлаждение

1.3 Охлаждение рабочим телом, изменяющим фазовое состояние

1.3.1 Охлаждение герметичных компрессоров

1.3.2 Охлаждение ротационных компрессоров

1.3.3 Охлаждение масла в поршневых компрессорах

1.3.4 Охлаждение поршневых компрессоров

1.3.5 Конструктивное исполнение охлаждающих полостей поршневых компрессоров

1.4 Выявление целей и задач исследования

2 ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ХОЛОДИЛЬНОГО ПОРШНЕВОГО КОМПРЕССОРА С ВНЕШНИМ ОХЛАЖДЕНИЕМ КИПЯЩИМ ХЛАДАГЕНТОМ

2.1 Задачи моделирования поршневых компрессоров

2.2 Обзор математических моделей поршневых компрессоров с традиционным охлаждением

2.3 Построение модели теплообмена в цилиндре холодильного поршневого компрессора при охлаждении цилиндра кипящим хладагентом

2.4 Построение модели теплообмена в полости охлаждения холодильного поршневого компрессора

2.5 Математическая модель холодильного поршневого компрессора с внешним охлаждением кипящим хладагентом

2.6 Алгоритм и блок - схема математической модели

2.7 Массорасходные и энергетические показатели работы холодильного поршневого компрессора с внешним охлаждением кипящим хладагентом

2.8 Выводы

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПРЕССОРА С ВНЕШНИМ ОХЛАЖДЕНИЕМ КИПЯЩИМ ХЛАДАГЕНТОМ

3.1 Методика проведения экспериментальных исследований 63 3.1.1 Определяемые параметры работы компрессора

3.1.2 Технические средства измерения и регистрации физических величин

3.1.2.1 Измерение мгновенных температур пара в цилиндре компрессора

3.1.2.2 Измерение электрической мощности привода компрессора

3.1.2.3 Измерение частоты вращения вала компрессора

3.2 Планирование эксперимента

3.2.1 Выбор факторов и уровней исследования

3.2.2 Определение последовательности статистического анализа эксперимента

3.3 Результаты эксперимента

4 ТЕХНИЧЕСКИЕ И ТЕХНИКО - ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫПОЛНЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Разработка технического решения схемы охлаждения холодильного поршневого компрессора с внешним охлаждением кипящим хладагентом

4.2 Инженерная методика расчета холодильного поршневого компрессора с внешним охлаждением кипящим хладагентом

4.3 Расчет энергетической эффективности при переводе существующего парка холодильных поршневых компрессоров с внешнего водяного охлаждения на охлаждение кипящим 104 хладагентом

Поршневые компрессоры в холодильных установках являются одними из крупнейших потребителей электроэнергии. Большинство повреждений компрессоров, случающихся в настоящее время, происходит вследствие нарушения температурного режима их работы и повышения температуры нагнетания выходящего пара хладагента, поскольку при этом масло теряет свои смазывающие свойства, а также это приводит к образованию нагара на пластинах клапанов и поршневых кольцах.

Значительная часть рабочего цикла в цилиндре компрессора протекает при подводе тепла к сжимаемому пару хладагента, поэтому поршневые компрессоры в крупных холодильных установках и компрессоры общепромышленного назначения охлаждают водой. При этом, как известно /8, 15,17,75,77,115,116,117,119,120/, снижаются температура рабочих поверхностей основных деталей компрессора и температура нагнетаемого пара, и повышается коэффициент подачи. Но при длительной эксплуатации в такой системе охлаждения происходит засорение поверхностей теплообмена со стороны охлаждающей воды нерастворимыми осадками "водяного камня".

В схемах холодильных установок воду также используют для отвода теплоты конденсации в конденсаторах. При применении высокоэффективных воздушных конденсаторов на холодильных установках остается проблема охлаждения компрессоров, что приводит к необходимости использовать систему водяного охлаждения компрессоров, включающую градирню и водяные насосы.

Необходимость создания высокоэкономичных компрессорных установок, не требующих расходов воды на их охлаждение, обуславливает разработку и исследование альтернативных способов отвода тепла сжатия.

С 1994 года на кафедре холодильных и компрессорных машин и установок КубГТУ под руководством профессора Шляховецкого В.М. проводятся работы, связанные с переводом холодильных поршневых компрессоров с традиционного водяного охлаждения на внешнее охлаждение кипящим хладагентом /1/. В рамках проводимой работы выполнен теоретический анализ массорасходных и энергетических характеристик холодильного поршневого компрессора в режимах работы одноступенчатого цикла, а также проведены экспериментальные исследования, подтверждающие теоретические расчеты.

Работа состоит из введения, четырех глав и заключения.

В первой главе дан анализ состояния вопроса исследований в области применения внешнего кипящего охлаждения применительно к компрессорным машинам холодильных установок. Рассмотрены наиболее известные схемы циркуляции охлаждающей среды через холодильные поршневые компрессоры. Показаны недостатки этих схем и невозможность их применения для внешнего охлаждения кипящим хладагентом холодильных поршневых компрессоров средней и высокой производительности.

Во второй главе рассмотрены существующие математические модели поршневых компрессоров. Проанализированы их достоинства и недостатки и разработана математическая модель, позволяющая рассчитать массо-расходные и энергетические характеристики компрессора с внешним охлаждением кипящим хладагентом. По полученным результатам теоретических расчетов сделаны выводы о целях и задачах экспериментальных исследований внешнего кипящего охлаждения.

В третьей главе приведена разработанная схема экспериментального стенда для исследования работы холодильного поршневого компрессора с внешним кипящим охлаждением. Проведена обработка экспериментальных данных, построенная на методах математического планирования экспериментов.

В четвертой главе показаны технические решения, охватывающие схему подачи охлаждающего жидкого хладагента в рубашки компрессора, а также конструктивные изменения, которые должны быть введены в полости охлаждения, приспособленные для решения задачи охлаждения кипящим хладагентом холодильного поршневого компрессора.

Приводится разработанная инженерная методика расчета холодильного поршневого компрессора, оснащенного внешним охлаждением кипящим хладагентом, при проектировании системы охлаждения и оснащении ее дополнительным оборудованием.

Выполнен технико - экономический анализ возможности перевода существующего парка холодильных поршневых компрессоров с проточного водяного охлаждения на охлаждение кипящим хладагентом, который показал преимущества такого перевода и его эффективность.

В заключении приведены основные выводы по результатам теоретических и экспериментальных исследований внешнего охлаждения кипящим хладагентом; и рекомендации по режимным характеристикам данного вида охлаждения, а также применения его к практическому использованию.

В приложении приведены тарировочные графики используемых датчиков температуры, а также таблицы экспериментальных данных и статистической обработки результатов эксперимента.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- математическая модель холодильного поршневого компрессора с внешним охлаждением кипящим хладагентом;

- экспериментальные данные, подтверждающие математическую модель и эффективность внешнего охлаждения кипящим хладагентом;

- методика теплового расчета холодильного поршневого компрессора с внешним охлаждением кипящим хладагентом;

- способ и схема внешнего охлаждения поршневого компрессора.

Заключение

Выполненные теоретические и экспериментальные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. На основании аналитического обзора установлено, что использование внешнего охлаждения кипящим хладагентом применительно к холодильным поршневым компрессорам средней и большой холодопроизводитель-ности не рассматривалось, из - за значительных технических сложностей, обусловленных отсутствием экспериментальных исследований и разработанных эффективных схемных технических решений.

2. Разработана математическая модель рабочих процессов в холодильном поршневом компрессоре с внешним охлаждением кипящим хладагентом, в которой учтены конструктивное исполнение компрессора, изменение реальных параметров рабочего пара хладагента в его проточной части и, изменяющего фазовое состояние жидкого хладагента в полостях охлаждения.

Для разработанной математической модели выбран численный метод решения дифференциальных уравнений, проверена сходимость и точность предлагаемого метода расчета.

3. На основе разработанной программы для ЭВМ выполнены численные исследования рабочих характеристик холодильного поршневого компрессора с системой внешнего охлаждения кипящим хладагентом.

4. Выполненные экспериментальные исследования на разработанном стенде с холодильным поршневым компрессором, на котором выполнены исследования двухцилиндрового компрессора при работе на Я22, позволили оценить эффективность исследуемого вида охлаждения. Полученные индикаторные диаграммы и графики распределения температур подтверждают адекватность разработанной математической модели.

5. Результаты экспериментальных исследований показали, что эффективность работы холодильного поршневого компрессора на Я22 и всей холодильной установки в целом зависит от температурного режима работы компрессора. Выявлена зона получения эффективных значений холодо-производительности, для которых при работе на 1122 можно рекомендовать внешнее кипящее охлаждение.

Наиболее экономичным режимам работы компрессора, при работе на Я22, соответствуют давления кипения от 0,18 до 0,24 МПа, температуры всасывания от 12 до 24 °С. Степень влияния давления в охлаждающей системе оставалось практически одинаковой во всем диапазоне.

6. На основании выполненных исследований создан компрессор с внешним кипящим охлаждением, оснащенный крышками, решающими проблемы, связанные с переводом поршневых компрессоров с водяного на кипящее охлаждение, и схема ввода созданного компрессора в состав холодильной установки /59/, позволяющая без внешних затрат энергии осуществлять циркуляцию охлаждающего хладагента через систему внешнего охлаждения холодильного поршневого компрессора.

7. Выявлено, что при холодопроизводительности поршневого холодильного компрессора, работающего на фреоне 22, свыше 80 кВт, применение внешнего охлаждения кипящим хладагентом наиболее энергетически выгодно.

8. Применительно к другим компрессорам и хладагентам нужны дополнительные исследования, но общая тенденция, в результате наших исследований, определена правильно, и, в связи с нарастающим дефицитом воды, в XXI веке внешнее охлаждение кипящим хладагентом должно стать общепринятой системой охлаждения для крупных многоцилиндровых высокооборотных многорядных компрессоров.

9. Новые технические решения по конструкции компрессора и схемам внешнего охлаждения кипящим хладагентом защищены патентами РФ.

1. А. с. 914897 СССР, МКИ F 25 В 1 / 04, F 25 В 41 / 00, F 25 В 43 / 02. Холодильная установка / В.М. Шляховецкий; Краснодарский политехнический институт. № 2949706/23 - 06; Заявл. 30.06.80; Опубл. 23.03.82. Бюл. № 11.-3 е.: ил.

2. A.c. 819529 (11) СССР, МКИ F 25 В 31/00. Способ испарительного охлаждения компрессора холодильной установки / B.C. Щербаков. -№ 2120597/06; Заявл. 31.03.75; Опубл. 07.04.81. Бюл. № 13. 2 е.: ил.

3. A.c. 883622 СССР, МКИ F 25 В 31/00 Способ испарительного охлаждения компрессорной установки / B.C. Щербаков. № 2389988/06; Заявл. 26.07.76; Опубл. 23.11.81. Бюл. № 43. - 2 е.: ил.

4. Аветисов А.Г. Экспериментальное исследование влияния объема межкольцевого пространства на работу поршневого уплотнения компрессора // Нефть и газ изв. вузов. 1967. - №4. - С. 87 - 90.

5. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука. - 1976. - 280 с.

6. Акофф Р., Сасиени М. Основы исследования операций. М.: Мир, 1971. 154 с.

7. Аммиачный поршневой компрессор SABROE / Kato Yosuke // Reito -Refriger. 1995. - 70,- № 811. - С. 548 - 552 (Яп.)

8. Арсланова Н.И., Арсланов Н.К. К вопросу аналитического определения мощности трения поршневых машин // Тр. Казан, авиац. ин-та, 1961. -№66.-С. 19-31.

9. Ю.Ачейкин Д.И., Костима Е. Н., Кузнецова H.H. Датчики контроля и регулирования, М.: Машиностроение, 1965 256 с.

10. П.Батшцев Д.И. Поисковые методы оптимального проектирования. М.: Сов. радио, 1975.- 108 с.

11. Бэр Г.Д. Техническая термодинамика. М.: Мир, 1977. 354 с.

12. Вартумян Г.Т. Исследование теплообмена в цилиндрах поршневых нефтепромысловых компрессоров: 181: Автореферат дис. на соиск. уч. степени канд. техн. наук. Баку.: АзИНЕФТЕХИМ им. М. Азизбекова, 1971.-12 с.

13. Васильев В.Д., Соложенцев Е.Д. Кибернетические методы при создании поршневых машин. М.: Машиностроение. - 1978. - 83 с.

14. Вейнберг Б.С. Поршневые компрессоры холодильных машин. М.: Гос-торгиздат, 1965. 346 с.

15. Влияние давления газа на работу графитового поршневого кольца / Новиков И.И. // Хим. машиностр. 1961. - № 4. - С. 20 - 24.

16. Влияние теплопритоков в цилиндре на рабочий процесс холодильного компрессора / H.H. Конекин, В.И. Фоменко // Холодильная техника. -1970.-№10.-С. 46.

17. Волчок Л.Я., Цаюн Н.П., Прокашко П.В. К вопросу о термодинамических процессах при переменном количестве газа // Энергетика изв. вузов. 1972. - №2. - С. 128-131.

18. ГОСТ 13019-77 Компрессоры поршневые холодопроизводительно-стью не менее 3,5 кВт (3000 ккал/ч): Правила приемки и методы испытаний.

19. ГОСТ 8.207-76 Государственная система измерений. Прямые измерения с многократными

20. Грачев Ю.П. Математические методы планирования экспериментов. -М.: Пищевая промышленность. 1979. - 200 с.

21. Григорьев А.Ю., Прилуцкий Я JL, Фотин Б. С. Постановка задачи тепло- и массообмена в цилиндре поршневого компрессора // Межвуз. сб. тр. Ленингр. технол. ин-т. Л., 1979. -№2. - С. 55 - 59.

22. Гухман A.A. Введение в теорию подобия. М.: Высшая школа, 1973. -351 с.

23. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: Методы планирования эксперимента/ Пер. с англ. М.: Мир. - 1981.-520 с.

24. Захаров Ю.В., Пономарев В.Н., Щесюк О.Л. О конвективном теплообмене и его влиянии на рабочие коэффициенты поршневого холодильного компрессора // Тр. Николаев, кораблестроит. ин-та, 1975. № 150. -С. 43 - 49.

25. Зозуля В.И. Исследование рабочих процессов поршневого компрессора при его интенсификации: 05.04.06: Автореф. на соискание ученой степени канд. техн. наук. М., МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1979. 15 с.

26. Интенсификация охлаждения компрессора бытового холодильника с помощью тепловой трубы / Л.М. Молдавский, Б.К. Кисилев, Л.Н. Гришина // Холодильная техника. 1984.- №5,- С.30.

27. Исследование испарительного охлаждения проточной части воздушного компрессора / Ю.В. Захаров, И.М. Виршубский, С.В. Дорохинский // Холодильная техника. 1986. - № 3. - С. 27.

28. К термодинамике процессов в системах переменной массы / Хайрутди-нов К.А. // Теплоэнергетика. 1971. - №9. - С. 68 - 70.

29. Кадиров Н.Б. Уточненная формула для определения работы трения поршневых колец о стенку цилиндра компрессорных машин // Нефть и газ изв. вузов, 1973. № 11. - С. 106 -110.

30. Кадиров Н.Б., Жиралиев В.А. Вывод уравнения состояния воздуха высокого давления на основе экспериментальных данных. // Нефть и газ изв. вузов, 1975. № 5. С. 48 - 51.

31. Калекин B.C. Исследование рабочих процессов поршневых компрессоров общепромышленного назначения: 05.04.06: Автореф. дис. на соиск. уч. степени канд. техн. наук. JL, Ленингр. политехи, ин-т им. М.И. Калинина, 1978. - 18 с.

32. Калекин B.C., Прилуцкий И.К., Фотин Б.С. К вопросу расчета многоступенчатых поршневых компрессоров методом математического моделирования// Холодильн. и компрессор, машины. Новосибирск: 1978. -С. 115-121.

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

34. Ковано К., Футакава А., Сахо К., Даймон К. Динамика кольцевых нагнетательных клапанов холодильного компрессора поршневого типа // Мицубиси Дэнки Гихо, 1972. №3. - С. 319-323.

35. Кондратьева Т.Ф., Исаков В.П., Мясников В.Г. О влиянии динамических процессов на расчетный цикл самодействующих прямоточныхклапанов поршневого компрессора // Конструир. исслед. технол. и ор-ганиз. пр-ва компрессор, машин.: Сумы, 1976. С. 3-12.

36. Копелевич A.C. Массообменные политропные процессы // Энергетика изв. Вузов. 1978. - №3. С. 97 - 100.

37. Кутепов A.M., Стерман JI.C., Стюшин Н.Г. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании. -М.: Высшая школа, 1977. 350 с.

38. Лезин В.И. Методика расчета естественной циркуляции в парогенераторах. -М.: МЭИ, 1971.-58 с.

39. Малявко Д.П. Исследование рабочих процессов поршневого холодильного компрессора средней производительности: 05.04.03: Автореферат дис. на соиск. уч. Степени канд. техн. наук. Л.: ЛТИХП, 1969. - 24 с,

40. Мамедов A.M., Кадиров Н.Б. Агаев Б.А. К теории рабочего процесса поршневого компрессора со сжатием влажного воздуха // Нефть и газ изв. вузов. 1976. - №2. С. 63-67.

41. Мартин Ф. Моделирование на вычислительных машинах. М.: Сов. радио, 1972. 194 с.

42. Математическое моделирование рабочих процессов поршневых компрессоров./ Петриченко P.M. Оносовский В.В., Артемов A.A., Прохоров Ю.К.// Холодильная техника. 1972. - № 5. - С. 22 - 28.

43. Международный стандарт ИСО 917-74 Компрессоры холодильные. Методы испытаний.

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

45. Монтгомери Д. Н. Планирование эксперимента и анализ данных/ Пер. с англ. Л.: Судостроение. - 1980. - 384 с.

46. Налимов В.В. Теория эксперимента. М.: Наука, 1971. 128 с.

47. Николаевский В.Ф. Влияние температуры масла в картере на механические потери и потребленную мощность компрессора ПК-35 // Тр. Харьков. ин-та инж. трансп., 1967. №93. - С. 24 - 28.

48. Оценка погрешности определения технических характеристик холодильного компрессора / Кравцова, Л.Я. Петрушанская // Холодильная техника. 1987,- № 7. - С. 21.

49. Парфенов В.П. Сравнение эффективности различных видов внешнего охлаждения цилиндра поршневого компрессора // Холодильные и компрессорные машины: межвуз. сб. науч. трудов / Омск. Политехнический институт. Омск, 1980. - С. 80 - 84.

50. Пат. 2139447 Россия, МКИ6 С1 6 F 04 В 39/12, 39/06. Крышка блока цилиндров многорядного компрессора / Шляховецкий В.М., Шамаров М.В.; Кубанский Государственный технологический университет. № 97105117/06; Заявл. 02.04.97, Опубл. 10.10.99, Бюл. № 28.

51. Пат. 2910818 Германия, МКИ G738/n 5, НКИ 62/ 505. Крышка цилиндров поршневого компрессора. Опубл. 19.03.79.

52. Пат. 4669279 США, МКИ F25 В 31/00, НКИ 62/ 505. Способ охлаждения электродвигателя компрессора холодильной машины / Meada Кеп-saru, Fujiwara Satoru, Mochizuri Teiichi, Nagashima Yutara:, Ebara Corp. -Заявл. 04.11.85., опубликовано 02.06.87.

53. Пат. 4739632 США, МКИ F25 В 31/00, НКИ 62/505. Способ охлаждения ротационного компрессора жидким хладагентом / Fry Emanuel D.; Те-cumseh products Co. Заяв. 20.08.86; Опубликовано 26.04.88.

54. Перевозчиков М.М. Повышение эффективности объемного одноступенчатого компрессора на основе математической модели процессов при сжатии реального газа: 05.04.06: Автореферат дис. на соиск. уч. степени канд. техн. наук. СПб.: СПбГТУ, 1997. - 13 с.

55. Петриченко P.M., Пономарев В.Н. Исследование холодильных компрессоров с помощью математической модели // Тр. Николаев, корабле-строит. ин-та, 1979. № 150. - С. 32 - 39.

56. Петриченко P.M., Петриченко М.Р. Конвективный теплообмен в поршневых машинах. JL: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1979.-232 с.

57. Петриченко РМ., Оносовский В .В. Рабочие процессы поршневых машин. Л.: Машиностроение. 1972. - 243 с.

58. Пластинин П.И. Расчет и исследование поршневых компрессоров с использованием ЭВМ // Итоги науки и техники. Серия насосостроение икомпрессоростроение. Холодильное машиностроение. М., 1981. - 170с

59. Пластинин П.И., Твалчрелидзе А. К. Введение в математическое моделирование поршневых компрессоров. М.: МВТУ им. И.Э. Баумана. 1976.-231.

60. Пластилин П.И., Тварчрелидзе А.К., Федоренко C.B. Математическое моделирование поршневого компрессора общего назначения для оптимизации основных геометрических размеров. М.: МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1976. - 15 с.

61. Повышения энергетической эффективности работы судового высокооборотного герметичного холодильного компрессора /B.C. Дорош,

62. B.Ю. Захаров, В.Г. Машницкий // Холодильная техника. -1987.- № 8.1. C.26.

63. Полак Э. Численные методы оптимизации. М.: Мир, 1974. 134 с.

64. Попырын Л.С. Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок. М.: Энергия, 1978. 235 с.

65. Поршневые компрессоры./ Кондратьева Т.Ф., Видякин Ю.А. Пластанин П. И. // Хим. и нефт. машиностр. 1974. - № 8. - С. 5 - 7.

66. Поспелов Д.Р. Двигатели внутреннего сгорания с воздушным охлаждением. М.: Машиностроение, 1971. -283 с.

67. Применение уравнения состояния, предложенного Старлингом, для определения параметров рабочих веществ холодильных машин / Курылев Е. С., Оносовский В.В., Михайлов В.К. и др. // Холодильная техника. -1975. №4.-С. 31-33.

68. Проблемы охлаждения масла в винтовых компрессорах / В.И. Живица, А.Н. Богач, О.Н. Штельмах // Холодильная техника. -1990,- № 1. С.29.

69. Прудовская О.В. Определение количества отводимого тепла в поршневых многоступенчатых компрессорах // Повышение эффективности энергохозяйства и энергетических установок железнодорожного транспорта: межвуз. сб. науч. трудов. М., 1984. - с.36 -46.

70. Расчет силы трения в цилиндропоршневой группе тракторного дизеля / Шабшаевич Б.Э. // Тракторы и сельхозмашины. 1973. - № 12. - С. 1416.

71. Розенблит Г.Б. Теплопередача в дизелях. М.: Машиностроение, 1977. -133 с.

72. Сеа Ж. Оптимизация. Теория и алгоритмы. М.: Мир, 1973. 84 с.

73. Система охлаждения герметичных компрессоров / Т.А. Клименко, Б.Л. Цирлин, Б.Н. Бондарев // Холодильная техника. -1976.- № 4 .- С.44.

74. Стандарт СЭВ 665-77 Оборудование холодильное. Компрессоры. Методы испытаний.

75. Стефановский Б.С. Теплонапряженность деталей быстроходных поршневых двигателей. М.: Машиностроение, 1978. -255 с.

76. Теплообмен в высокооборотном герметичном компрессоре / B.C. До-рош, О.В. Щесюк, В.А. Редькин // Холодильная техника. 1989. - № 7. -С. 21.

77. Термодинамические свойства газов / Вукалович М.П., Кириллин В.А., Ремизов С. А. и др. М.: Машгиз. 1953. - 151 с.

78. Ужанский B.C., Каплан Л.Г., Вольская Л.С. Холодильная автоматика: Справочник. М. Пищевая промышленность, 1971.наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений.

79. Филимонов В.Е. Анализ термодинамических процессов при переменной массе рабочего тела // Исслед. криоген. установок и технол. процессов в криоген. машиностр. 1971. - С. 20 - 32.

80. Филимонов В.Е. К термодинамике однофазных систем переменной массы // Процессы технол. и контроль в криоген. машиностр. 1976. - С. 79 - 87.

81. Фотин Б.С. Рабочие процессы поршневых компрессоров. Автореф. дис. на соискание ученой степени докт. техн. наук. Л., Ленингр. лолитехн. ин-т им. М.И. Калинина, 1974.

82. Фотихова В.В. Математическое моделирование типовых процессов в холодильном бессальминовом компрессоре: 05.04.03: Автореферат дис. на соиск. уч. степени канд. техн. наук. Одесса.: Од. и ИТ и Э, 1991. -17 с.

83. Хикс Ч. Основные принципы планирования эксперимента: Пер с англ. Голиковой Т.Н., Коваленко Е.Г., Микешиной Н.Г./ Под ред. Налимова В.В. -М.: Мир. 1967. - 429 с.

84. Холодильные машины: Учеб. для втузов по специальности "Холодильные машины и установки"/ H.H. Кошкин, И.А. Сакун, Е.М. Бамбушек, и др.; Под общ. ред. И.А.Сакуна. JL: Машиносроение, Лени игр. отд-ние. - 1985. -510 с.

85. Целесообразность применения воздушных конденсаторов в холодильных установках / Г.Л. Шихов, Х.А. Абдульманов // Холодильная техника. 1991.-№ 9. - С. 4.

86. Цирлин Б.Л. Усовершенствование конструкций аммиачных блок картерных компрессоров. -М.: Гос. изд. торг. лит- ры, 1961. 34 с.

87. Шамаров М.В., Черных А.И. Разработка стенда для испытания поршневого компрессора с внешним кипящим охлаждением / Теория и практика хладотехники//Сборник научных трудов Краснодар: изд. КДНТ. - 1998 г.-С. 56-60.

88. Шамаров М.В., Черных А.И. Расчет теплообмена в цилиндре поршневого компрессора при охлаждении кипящим холодильным агентом / Теория и практика хладотехники//Сборник научных трудов Краснодар: изд. КДНТ. - 1998 г. - С. 51-55.

89. Шамаров М.В., Черных А.И., Троянов Л.Л. Автоматическое управление поршневым холодильным компрессором с внешним охлаждением кипящим хладагентом / Теория и практика хладотехники//Сборник научных трудов Краснодар: изд. КДНТ. - 1998 г. - С. 60 - 63.

90. Шамаров М.В., Шляховецкий В.М., Черных А.И. Разработка экспериментального стенда для исследования поршневого компрессора с внешним кипящим охлаждением / Тезисы докладов. Международной научно-технической конференции,- СПб. АООТ "AT". 1996 г. - С. 51.

91. Шварц И.Н., Молокишер Н.З. К расчету энергетических и объемных характеристик поршневого компрессора, сжимающего реальный газ // Холодильн. техн. итехнол. Киев, 1970. №10. С. 59 - 63.

92. Шварц И.Н. Применение ЭВМ для расчета и оптимизации поршневых компрессоров. Сер. ХМ—5. М.: ЦИНТИхимнефтемаш. - 1973. -40 с.

93. Шварц И.Н., Баткилин Я.М., Молокишер Н.З. Алгоритм расчета нестационарного движения газа в трубопроводах поршневых компрессоров. // Тр. Ленингр. науч.-исслед. и конструкт, ин-та хим. машиностр.1969.-№ 5, С. 63-68.

94. Шерман М.С. Борисоглебский А.И. Определение потерь давления в коммуникации// Поршневые компрессоры и установки. Л.: Машиностроение, 1969.-С. 68-78.

95. Шляховецкий В.М., Черных А.И., Шамаров М.В. Разработка экспериментального стенда для исследования поршневого компрессора с внешним охлаждением кипящим хладагентом // МНТПК "Холод и пищевые производства". Тезисы докл.- СПб., 1996.

96. Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления. М.: Мир, 1975.-237 с.

97. Энглиш К., Поршневые кольца, т. 1. М.: Машгиз. - 1962. - 231 с.

98. Энергосберегающая система кондиционирования воздуха / Л.Р. Ибрагимова, Л.Л. Гурарий // Холодильная техника. 1990. - № 11. - С. 20.

99. Эффективность исследования воздушного конденсатора в крупных аммиачных холодильных установках / Б.Н. Коган, Л.Л. Генин // Холодильная техника. 1991.-№ 2. - С. 20.

100. Юркевский C.B. Теория термординамического расчета поршневых компрессоров: Автореферат дис. на соиск. уч. степени доктора техн. наук. Баку.: АН Аз. ССР, 1951. -38 с.

101. Якобсон В.Б. Малые холодильные машины. М.: Пищевая промышленность. - 1977. - 368 с.

102. Glockner G., Findeisen Е. Struktur eines Programmsy stems zur Kalte-kompressorsimulation // Luft-und Kältetechnik. 1976. № 1. - С. 46 - 48.

103. Hoch E,., Pietsch A. Erweiterte Bereghnung des P-V Diagrams fur Kolbenkompressoren anf Rechenautomaten // Luft- und Kältetechnik.1970. -№3. С. 148-151.

104. Pr0:=(939.393-2.192*(х-273)+263.553*y*le-6+0.012*(х-273)*(х-273)-1.819*(х-273)*у*1е-6+23.395*у:,:у*1е-6*1е-6)/(100); end;fraction VO (var Sp,F,fi,la,Vc:real): real; {подрограмма расчета текущего обема цилиндра} begin

105. V0:=Sp/2*F*(l-cos(fl)+Ma*(l-sqrt(14a*la*sin(fi)*sin(fi))))+Vc; end;function Z0(var R,ml l,P,T:real): real; {подрограмма расчета коэффициента Z} begin

106. Z:=ZO(RO,ml l,Pi-l.,T[i-l]);1. S:=S0(ml,ml l,Ti-l.);

107. Cv:=(CpO(pi-l .))* 1 еЗ-R;dp:=-((Cv/Z+l)*Pi-l.*dV)/(Cv/Z*(V1.-m*S));dT:=Pi-l.*dV/(m*Z)+(V1.-m*S)*dP/(m*Z);1. P1.:=Pi-l.+dP;1. T1.:=Ti-l.+dT;1. Vl:=V1.;

108. Until (P1.-Pbc)<{E}0; lam:=lamO(Pi.,T[i]); Pr:=PrO(P[i], T[i]);ny:=nyO(P1., ХМ); dfiO:=dfi;

109. Until (P1.-Pbc)<{E}0; END;

110. Begin {расчет процесса всасывания} Repeat

111. Wf:=Wra(fi,la,Sp,n,Pbc,Tbc,ml,mll,myf,fk,cs,Fl,dfiO);

112. Fct:=F(piO,dc,sp,fi,la); •Tbc:=Ti-l.;dp~dp24(cv,z,pi-l.,dV,R0,T[i-l],Fl,V1.,cp,Tbc,dm5Vl,m,S,alp[i-l],Fct,Tct[i-l],dfiO,n);dT:= dT24(pi-l.,m,z,dV,V1.,S,dp,T[i-l],R0,dm); p[i]:=p[i-l]-dp; T[i]:=T[i-l]-dT; m:=m+dm; Vl:=V[i]; until fi>=(2*pi); end;

113. ВЬ1ВОд РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА***************} begin

114. К0Нщ ОСНОВНОЙ ПРОГРАММЫ**************}1 °с10050-50•100медь кон-стантан 1. V, мВ

115. Тарировочный график медь константановых термопармм

116. Хср 0,242 0,142 0,077 0,297 0,188 0,094 0,390 0,299 0,270

117. Статистический анализ результатов эксперимента

118. Источник изменчивости Сумма квадратов Степень свободы N Средний квадрат Критерий адекватности Fo1. А 0,167 2 0,334 0,00571. В 0,197 2 0,394 0,00671. С 0,468 2 0,936 0,01591. АВ 0,044 4 0,176 0,00301. АС 0,269 4 1,076 0,0184

119. ВС -0,029 4 -0,116 -0,0019

120. ABC -0,277 8 -2,216 -0,03781. Ошибка 1,0856 54 58,6224 1. Сумма 0,8086 80

121. ХСр 83,90 75,38 69,27 97,24 74,26 60,71 110.07 85,20 70,910,6 101,33 89,41 77,78 125,67 101,33 91,83 131.61 105,81 96,35100,84 89,33 78,33 124,83 101,94 91,54 132,23 104,43 97,05101,75 90,05 77,91 125,31 101,53 90,97 131.89 105,33 96,63

122. Хер 101,31 89,59 78,01 125,27 101,6 91,45 131,93 105,19 96,680,9 118,81 100,63 93,78 144,84 105,84 96,75 149,76 110,39 103,58117,33 101,24 94,43 145,21 104,93 97,22 149,04 110,87 103,97118,45 100,95 93,51 144,03 105,54 97,51 150,11 110,09 103,74

123. Хер 118,20 100,94 93,91 144.70 105,43 97,16 149,63 110,45 103,76

124. Хер 3140,5 3066,0 2868,9 3043,2 2987,2 2756,2 2877,5 2754,8 2678,5

125. Статистический анализ результатов эксперимента

126. Источник изменчивости Сумма квадратов Степень свободы п Средний квадрат Критерий адекватности Fo

127. А 416561,3 2 833122,6 0,01

128. В 719314,43 2 1438628,86 0,0172

129. С 519770,97 2 1039541,94 0,0124

130. АВ 24809,75 4 99239 0,0012

131. АС -645752,85 4 2583011,4 -0,031

132. ВС 5460,6 4 21842,4 0,00026

133. ABC 714280,35 8 5714242,8 0,0686

134. Ошибка 1541857,81 54 83260321,741. Сумма 2256138,16 80