Анализ термодинамической эффективности использования сжатого газа для организации движения жидкости в поршневой гибридной энергетической машине объемного действия с двумя всасывающими клапанами

Проведено исследование энергии, затрачиваемой на сжатие газа, в поршневой машине объемного действия с двумя всасывающими клапанами. Разработана методика расчета затрат энергии на сжатие газа. Проведен численный эксперимент по определению диаметра подводящего газового канала и его расположения в рабочей камере этой машины. По результатам численного эксперимента установлено, что увеличение диаметра соединительного канала приводит к уменьшению затрат энергии на сжатие газа, используемого для организации интенсификации движения охлаждающей жидкости при ее движении вниз, вследствие чего повышается эффективность предлагаемой конструкции, где сжатый газ низкого давления подается сразу в большом количестве в процессе сжатия. Показано, что диаметр подводящего газового канала должен составлять (6…10)?10–4 м, а начало канала должно находиться на расстоянии (60…70) % полного хода поршня от верхней мертвой точки. Результаты исследования будут использованы при проектировании новой высокоэффективной поршневой гибридной энергетической машины с двумя всасывающими клапанами.
EDN: DJKATP, https://elibrary/djkatp

Литература

[1] Shcherba V.E., Bolshtyanskii A.P., Kaigorodov S.Yu. et al. Benefits of integrating displacement pumps and compressors. Russ. Engin. Res., 2016, vol. 36, no. 3, pp. 174–178, doi: https://doi.org/10.3103/S1068798X1603014X

[2] Shcherba V.E., Shalai V.V., Tegzhanov A.S. et al. Generalized comparative analysis of crosshead-free and crosshead schemes of piston hybrid power machines. J. Mech. Sci. Technol., 2020, vol. 34, no. 12, pp. 5093–5107, doi: http://doi.org/10.1007/s12206-020-1113-4

[3] Щерба В.Е., Болштянский А.П., Кузеева Д.А. и др. Способ работы машины объемного действия и устройство для его осуществления. Патент РФ 2578776. Заявл. 03.04.2015, опубл. 27.03.2016.

[4] Щерба В.Е., Овсянников А.Ю., Болштянский А.П. и др. Поршневой двухцилиндровый компрессор с автономным жидкостным охлаждением. Патент РФ 2755967. Заявл. 20.11.2020, опубл. 23.09.2021.

[5] Тегжанов А.С., Щерба В.Е., Болштянский А.П. Поршневой компрессор с автономным жидкостным рубашечным охлаждением. Патент РФ 2784267. Заявл. 29.07.2022, опубл. 23.11.2022.

[6] Щерба В.Е., Кузеева Д.А., Носов Е.Ю. Математическое моделирование рабочих процессов поршневого насос-компрессора с газовым объемом на всасывании. Вестник машиностроения, 2016, № 4, с. 3–8.

[7] Shcherba V.E., Khait A., Pavlyuchenko E.A. et al. Development and research of a promising pumpless liquid cooling system for reciprocating compressors. Energies, 2023, vol. 16, no. 3, art. 1191, doi: https://doi.org/10.3390/en16031191

[8] Shcherba V.E., Tegzhanov A.-Kh.S. Mathematical model of working processes of a positive displacement piston hybrid power machine with a gas cap and two suction valves. Chem. Petrol. Eng., 2022, vol. 58, no. 5–6, pp. 388–397, doi: https://doi.org/10.1007/s10556-022-01104-1

[9] Екимов Г.И., Тегжанов А.С., Щерба В.Е. Анализ основных недостатков поршневой гибридной энергетической машины с двумя всасывающими клапанами и пути их преодоления. Гидравлические и теплотехнические системы и агрегаты. XXVII Межд. науч.-тех. конф. Москва, Мир науки, 2023, с. 79–85.

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

[11] Фотин Б.С., ред. Поршневые компрессоры. Ленинград, Машиностроение, 1987. 372 с.

[12] Щерба В.Е. Рабочие процессы компрессоров объемного действия. Москва, Наука, 2008. 318 с.

[13] Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика. Москва, Стройиздат, 1975. 327 с.