Теоретический анализ температурных режимов длинноходовой тихоходной поршневой компрессорной ступени при интенсивном внешнем охлаждении цилиндра и повышенной температуре газа в стандартной точке всасывания

Рассмотрена взаимосвязь температуры в конце процесса сжатия и средней температуры нагнетания с температурой газа в начале процесса сжатия и в стандартной точке всасывания при различных диаметрах цилиндра и времени рабочего цикла длинноходовой тихоходной поршневой компрессорной ступени. По результатам расчетно-теоретического анализа доказана принципиальная возможность реализации при малых диаметрах цилиндра субизотермического процесса сжатия, при котором температура рабочего газа в конце процесса сжатия ниже, чем в начале, а условный показатель политропы процесса сжатия меньше единицы. Процесс сжатия носит квазиизотермический характер с условным показателем политропы сжатия, незначительно превышающем единицу, что соответствует ранее полученным результатам. Средняя температуры нагнетания в этом случае существенно ниже температуры в стандартной точке всасывания, что отражает особенности рассматриваемой ступени и позволяет предположить возможность ее применения в качестве дожимной без предварительного охлаждения всасываемого газа, в том числе в составе мобильных компрессорных станций.
EDN: VCHJVU, https://elibrary/vchjvu

Литература

[1] Каталог продукции Невьянского машиностроительного завода. nmz-group.ru: веб-сайт. URL: https://nmz-group.ru/catalog/kompressornye-stantsii/ (дата обращения: 20.10.2024).

[2] Каталог продукции Челябинского компрессорного завода. chkz.ru: веб-сайт. URL: https://www.chkz.ru/catalog/Diesel-generator-installations/ (дата обращения: 20.10.2024).

[3] Каталог продукции УКЗ. ukz.ru: веб-сайт. URL: https://www.ukz.ru/ (дата обращения: 20.10.2024).

[4] Каталог продукции Краснодарского компрессорного завода. kkzav.ru: веб-сайт. URL: https://kkzav.ru/ (дата обращения: 20.10.2024).

[5] Юша В.Л. Тенденции совершенствования воздушных и специализированных технологических компрессорных установок на базе автомобильных шасси, предназначенных для эксплуатации в условиях Сибири и Крайнего Севера. Автомобили. Специальные и технологические машины для Сибири и Крайнего Севера. Мат. 59-й Межд. науч.-тех. конф. ААИ. Омск, 2007, с. 296–303.

[6] Юша В.Л. Создание и совершенствование ступеней компрессоров объемного действия для автономных мобильных установок. Дисс. … док. тех. наук. Москва, 2008. 434 с.

[7] Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических и нефтеперерабатывающих производств». Приказ от 15.12.2020 г. № 533 Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору.

[8] ГОСТ Р 54802–2011 (ИСО 13631:2002). Нефтяная и газовая промышленность. Компрессоры поршневые газовые агрегатированные. Москва, Стандартинформ, 2014. 83 с.

[9] Видякин Ю.А., Добровольский Е.Б., Кондратьева Т.Ф. Оппозитные компрессоры. Ленинград, Машиностроение, 1979. 279 с.

[10] Пластинин П.И. Поршневые компрессоры. Т. 1. Теория и расчет. Москва, КолосС, 2006. 456 с.

[11] Прилуцкий И.К., Молодова Ю.И., Галяев П.О. и др. Особенности процессов теплообмена в ступенях малорасходных машин объемного действия с различными механизмами движения. Вестник Международной академии холода, 2017, № 4, с. 30–40, doi: https://doi.org/10.21047/1606-4313-2017-16-4-30-40

[12] Прилуцкий И.К., Казимиров А.В., Молодова Ю.И. и др. Передвижные компрессорные станции. Перспективы развития. Компрессорная техника и пневматика, 2019, № 1, с. 24–30.

[13] Прилуцкий И.К., Наумчик И.В., Казимиров А.В. и др. Влияние величины внутренней теплообменной поверхности цилиндров поршневых компрессоров с кривошипно-шатунным и линейным приводом на интенсивность теплообменных процессов в ступенях с повышенным отношением давлений. Вестник Международной академии холода, 2022, № 1, с. 11–25, doi: https://doi.org/10.17586/1606-4313-2022-21-1-11-25

[14] Васильев Ю.С., Петреня Ю.К., Солдатова К.В. и др. Труды политехнической научной школы турбокомпрессоростроения 21 века. Санкт-Петербург, Политех-Пресс, 2023. 384 с.

[15] Юша В.Л., Сутягинский М.А., Громов А.Ю. и др. О взаимосвязи цифровых платформ крупных химических и нефтеперерабатывающих производств с техническим обликом парка компрессорного оборудования. Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение, 2023, т. 7, № 4, с. 25–32, doi: https://doi.org/10.25206/2588-0373-2023-7-4-25-32

[16] Бусаров С.С., Беликов А.В., Капелюховский А.А. и др. Анализ конкурентоспособности водородосодержащих циркуляционных компрессоров на базе тихоходных длинноходовых ступеней. Известия ТулГУ. Технические науки, 2023, № 1, с. 499–503.

[17] Юша В.Л. Научно-технологические предпосылки совершенствования и промышленного освоения малорасходных компрессорных агрегатов на базе длинноходовых поршневых ступеней. Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение, 2022, т. 6, № 3, с. 24–39, doi: https://doi.org/10.25206/2588-0373-2022-6-3-24-39

[18] Юша В.Л., Новиков Д.Г. Интенсификация процессов теплообмена в рабочей камере бессмазочных компрессоров. Вестник Международной академии холода, 2004, № 4, с. 8–11.

[19] Юша В.Л., Бусаров С.С., Новиков Д.Г. Влияние микрооребрения на мгновенный коэффициент теплоотдачи в рабочей камере бессмазочного поршневого компрессора. Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2007, № 11, с. 19–21.

[20] Бусаров С.С. Повышение эффективности компрессорного оборудования дорожно-строительных машин. Дисс. … канд. тех. наук. Омск, СибАДИ, 2008. 212 с.

[21] Новиков Д.Г. Разработка конструкций и метода расчета поршневых компрессорных машин с оребренной несмазываемой рабочей камерой. Дисс. … канд. тех. наук. Омск, 2009. 194 с.

[22] Бусаров С.С., Юша В.Л., Карагусов В.И. Теоретический анализ существующих методик моделирования рабочих процессов применительно к тихоходным длинноходовым ступеням поршневых компрессоров. Тр. XVI Межд. науч.-тех. конф. по компрессоростроению. Т. 1. Санкт-Петербург, 2014, с. 70–81.

[23] Yusha V.L., Den’gin V.G., Busarov S.S. et al. The estimation of thermal conditions of highly-cooled long-stroke stages in reciprocating compressors. Procedia Eng., 2015, vol. 113, pp. 264–269, doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.07.333

[24] Yusha V.L., Karagusov V.I., Busarov S.S. Modeling the work processes of slow-speed, long-stroke piston compressors. Chem. Petrol. Eng., 2015, vol. 51, no. 3, pp. 177–182, doi: https://doi.org/10.1007/s10556-015-0020-5

[25] Yusha V.L., Busarov S.S., Gromov A.Y. Assessment of the prospects of development of medium-pressure single-stage piston compressor units. Chem. Petrol. Eng., 2017, vol. 53, no. 7-8, pp. 453–458, doi: https://doi.org/10.1007/s10556-017-0362-2

[26] Громов А.Ю. Разработка поршневых ступеней с линейным приводом для малорасходных компрессорных агрегатов и исследование их рабочих процессов. Дисс. … канд. тех. наук. Омск, 2017. 213 с.

[27] Прилуцкий И.К., Казимиров А.В., Молодова Ю.И. и др. Прогноз параметров экспериментальной ступени компрессора с линейным приводом и переменным диаметром цилиндра при работе в составе систем электрохимической регенерации воздуха. Вестник Международной академии холода, 2021, № 4, с. 18–29, doi: https://doi.org/10.17586/1606-4313-2021-20-4-18-29

[28] Капелюховская А.А., Чернов Г.И., Громов А.Ю. и др. Теоретический анализ процесса расширения влажного водяного пара в рабочей камере поршневого длинноходового линейного привода компрессорного агрегата. Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение, 2022, т. 6, № 1, с. 35–43.

[29] Недовенчаный А.В. Повышение энергетической и динамической эффективности поршневого малорасходного одноступенчатого компрессорного агрегата с линейным приводом. Дисс. … канд. тех. наук. Омск, ОмГТУ, 2020. 232 с.

[30] Юша В.Л. Научно-технологические предпосылки совершенствования и промышленного освоения малорасходных компрессорных агрегатов на базе длинноходовых поршневых ступеней. Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение, 2022, т. 6, № 3, с. 24–39, doi: https://doi.org/10.25206/2588-0373-2022-6-3-24-39

[31] Прилуцкий И.К., Наумчик И.В. Помощник М.В. и др. Прогноз текущих и интегральных параметров ступени компрессора с линейным приводом при переменном ходе поршня и постоянной теоретической производительности. Компрессорная техника и пневматика, 2023, № 3, с. 6–12.

[32] Бусаров С.С. Создание и совершенствование бессмазочных поршневых компрессоров среднего и высокого давления на базе малорасходных тихоходных длинноходовых ступеней. Дисс. … док. тех. наук. Омск, 2024. 325 с.

[33] Калекин В.С., Калекин В.В., Калекин Д.В. Поршневой пневмодвигатель. Патент РФ 154841. Заявл. 30.05.2014, опубл. 10.09.2015.

[34] Юша В.Л. Анализ термодинамической эффективности теоретического многоступенчатого компрессора с комбинированным применением адиабатного, изотермического и субизотермического процессов сжатия. Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение, 2024, т. 8, № 4, с. 29–38, doi: https://doi.org/10.25206/2588-0373-2024-8-4-29-38

[35] Бусаров С.С., Кобыльский Р.Э., Синицын Н.Г. Теоретическая оценка возможности уменьшения массовых утечек рабочей среды из камеры поршневого компрессора. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностероние, 2022, № 2, с. 101–111, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0236-3941-2022-2-101-111

[36] Бусаров С.С., Юша В.Л., Кобыльский Р.Э. Экспериментальная оценка эффективности манжетного уплотнения цилиндропоршневой группы длинноходовой компрессорной ступени. Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение, 2020, т. 4, № 3, с. 20–27, doi: https://doi.org/10.25206/2588-0373-2020-4-3-20-27

[37] Бусаров И.С., Бусаров С.С., Юша В.Л. Влияние деформации проточной части эластомерных элементов самодействующих клапанов на характеристики тихоходных длинноходовых компрессорных ступеней. Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение, 2021, т. 5, № 4, с. 33–38, doi: https://doi.org/10.25206/2588-0373-2021-5-4-33-38

[38] Busarov S.S., Yusha V.L., Kobilsskiy R. ed. Comparative evaluation of methods for calculating the dynamics of self-acting valves in reciprocating compressor units. Chem. Petrol. Eng., 2020, vol. 56, no. 7–8, pp. 644–652, doi: https://doi.org/10.1007/s10556-020-00824-6

[39] Пластинин П.И., Юша В.Л., Бусаров С.С. Анализ нестационарных температурных полей в стенках цилиндра компрессорной ступени. Омский научный вестник, 2006, № 5, с. 96–101.

[40] Юша В.Л., Бусаров С.С., Криницкий В.И. Исследование процессов теплопередачи в ступени поршневого компрессора при несимметричном температурном поле. Известия Вузов. Горный журнал, 2007, № 6, с. 59–66.

[41] Бусаров С.С. Повышение эффективности компрессорного оборудования дорожно-строительных машин. Дисс. … канд. тех. наук. Омск, СибАДИ, 2008. 213 с.

[42] Bosnjakovic F., Knoche K.F. Technische Thermodynamik. Teil I. Darmstadt, Steinkopff, 1998. 531 p.

[43] Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. Москва, Энергоатомиздат, 1983. 416 с.

[44] Захребетков Ю.А. Термодинамический процесс при переменном количестве рабочего тела. Теплоэнергетика, 1970, № 8, с. 70–72.

[45] Ковляченко Н.Н. Термодинамические соотношения с учетом влияния перетечек газа на индикаторные диаграммы компрессора. Изв. вузов. Горный журнал, 1969, № 11, с. 109–112.

[46] Соложенцев Е.Д., Сидоренко А.Ф. Идентификация схематизированного цикла поршневого компрессора. В: Конструирование, исследование, технология и организация производства компрессорных машин. Сумы, Труды ВНИИкомпрессормаш, 1978, с. 3–7.