Анализ процесса обратного расширения в поршневой гибридной энергетической машине с двумя всасывающими клапанами

Рассмотрены конструктивные схемы гибридных энергетических машин с движением охлаждающей жидкости в рубашечном пространстве под действием разрежения на всасывании. Предложена новая конструкция одноступенчатой одноцилиндровой поршневой гибридной энергетической машины, имеющей два всасывающих клапана и обеспечивающей принудительное движение охлаждающей жидкости в прямом направлении под действием разрежения на всасывании, а в обратном — за счет перепада давления компримируемого газа. Проанализирован процесс обратного расширения, позволивший установить величину приведенного мертвого пространства, которое напрямую влияет на объемный коэффициент поршневого компрессора и коэффициент подачи в целом. С помощью параметрического анализа определено влияние основных конструктивных и режимных параметров на величину приведенного мертвого пространства и объемный коэффициент. Полученные результаты могут быть полезны при проектировании и исследовании поршневых гибридных энергетических машин с принудительным движением охлаждающей жидкости.

Литература

[1] Щерба В.Е., Болштянский А.П., Шалай В.В. и др. Насос-компрессоры. Рабочие процессы и основы проектирования. Москва, Машиностроение, 2013. 368 с.

[2] Щерба В.Е., Кондюрин А.Ю., Шалай В.В. и др. Расчет течения жидкости в щелевом уплотнении насос-компрессора, выполненном в виде гидродиода. Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2016, № 4, с. 30–34.

[3] Щерба В.Е., Болштянский А.П., Кайгородов С.Ю. и др. Анализ основных преимуществ объединения компрессоров и насосов объемного действия в единый агрегат. Вестник машиностроения, 2015, № 12, с. 15–19.

[4] Щерба В.Е., Болштянский А.П., Нестеренко Г.А. и др. О соотношении массовых потоков жидкости и давлений нагнетания между насосной и компрессорной полостями в поршневой гибридной энергетической машине. Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2016, № 4, с. 35–38.

[5] Щерба В.Е., Лобов И.Э. Разработка и расчет системы жидкостного охлаждения поршневого компрессора на основе использования колебаний давления газа на нагнетании. Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2016, № 4, с. 19–24.

[6] 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

[7] Shcherba V.E., Bolshtyanskii A.P., Kaigorodov S.Yu., et al. Benefits of integrating displacement pumps and compressors. Russian Engineering Research, 2016, vol. 36, no. 3, pp. 174–178. doi: http://doi.org/10.3103/S1068798X1603014X

[8] Кужбанов А.К., Павлюченко Е.А., Нестеренко Г.А. и др. Экспериментальное исследование поршневого насос-компрессора с газовой полостью. Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2015, № 5, с. 28–31.

[9] Лобов И.Э., Щерба В.Е., Шалай В.В. и др. Анализ влияния эффективности охлаждения газа в процессе его сжатия в компрессоре объемного действия. Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2016, № 4, с. 25–29.

[10] Щерба В.Е., Лысенко Е.А., Нестеренко Г.А. и др. Разработка и исследование поршневого уплотнения, выполненного в виде гладкой щели ступенчатого вида, для поршневой гибридной энергетической машины объемного действия. Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2016, № 4, с. 45–48.

[11] Щерба В.Е., Шалай В.В., Костюков В.Н. и др. Математическая модель рабочих процессов поршневой гибридной энергетической машины объемного действия с профилированным щелевым уплотнением. Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2018, № 5, с. 31–35.

[12] Shcherba V.E., Shalay V.V., Nosov E.Yu., et al. Development and research of crosshead-free piston hybrid power machine. Machines, 2021, vol. 9, no. 2, pp. 1–38, doi: https://doi.org/10.3390/machines9020032

[13] Лобов И.Э., Щерба В.Е., Григорьев А.В. Анализ рабочих процессов, протекающих в поршневой гибридной энергетической машине, использующей колебания давления газа в линии нагнетания. Омский научный вестник, 2016, № 2, с. 40–44.

[14] Щерба В.Е., Носов Е.Ю., Павлюченко Е.А. и др. Анализ динамики движения жидкости в поршневой гибридной энергетической машине с газовым объемом на всасывании. Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2016, № 4, с. 15–19.

[15] Овсянников А.Ю., Носов Е.Ю., Аверьянов Г.С. и др. Анализ влияния интенсивности охлаждения двухцилиндровой одноступенчатой поршневой гибридной энергетической машины с движением жидкости под действием разряжения при всасывании на рабочие процессы и индикаторный КПД. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2020, № 11, с. 62–72, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2020-11-62-72

[16] Щерба В.Е., Аверьянов Г.С., Корнеев С.А. и др. Анализ применения различных охлаждающих жидкостей в двухцилиндровой одноступенчатой поршневой гибридной энергетической машине с движением жидкости под действием разрежения на всасывании по результатам экспериментальных исследований. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2020, № 12, с. 40–49, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2020-12-40-49