Определение диапазонов основных эксплуатационных параметров поршневой гибридной энергетической машины с регенеративным теплообменом

Выполнен термодинамический и динамический анализ рабочих процессов и действующих сил в одноступенчатых поршневых компрессорах и насосах. Установлено, что, несмотря на общую тенденцию повышения частоты вращения коленчатого вала и давления нагнетания сжимаемого газа и капельной жидкости в поршневых одноступенчатых компрессорах и насосах, существуют их оптимальные значения, определенные на основе максимальных значений коэффициента подачи, индикаторного, объемного и полного коэффициентов полезного действия. Показано, что указанные параметры имеют и предельные значения, ограниченные температурой вспышки масла (для поршневых компрессоров) и допустимыми напряжениями в деталях и узлах механизма привода (для поршневых компрессоров и насосов). Выявлено, что для поршневой гибридной энергетической машины с регенеративным теплообменом частоту вращения коленчатого вала можно принять равной 300…700 мин^–1, а давление нагнетания сжимаемого газа и капельной жидкости — 0,2…1,5 МПа.

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] Болштянский А.П., Щерба В.Е., Кайгородов С.Ю. Поршневая гибридная машина объемного действия. Патент РФ 2592955. Заявл. 03.03.2015, опубл. 27.07.2016.

[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] 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.

[5] Щерба В.Е., Шалай В.В., Григорьев А.В. и др. Анализ теоретических и экспериментальных результатов по влиянию давления нагнетания в насосной секции на рабочие процессы и характеристики поршневой гибридной энергетической машины с щелевым уплотнением ступенчатого вида. Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии, 2018, т. 11, № 5, с. 591–603, doi: https://doi.org/10.17516/1999-494X-0058

[6] Щерба В.Е., Шалай В.В., Носов Е.Ю. и др. Сравнительный анализ результатов экспериментальных исследований поршневой гибридной энергетической машины с гладким и ступенчатым щелевыми уплотнениями. Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2018, № 7, с. 25–29.

[7] 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, art. 32, doi: https://doi.org/10.3390/machines9020032

[8] 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. URL: http://doi.org/10.1007/s12206-020-1113-4

[9] 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.

[10] 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.

[11] Лобов И.Э., Щерба В.Е. 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.

[12] Lobov I.E., Shcherba V.E., Shalai V.V. et al. Analysis of the influence of efficiency of cooling of gas in the course of its compression in a volumetric action compressor. Chem. Petrol. Eng., 2016, vol. 52, no. 3–4, pp. 260–266, doi: https://doi.org/10.1007/s10556-016-0184-7

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

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

[15] Башта Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. Москва, Машиностроение, 1974. 606 с.

[16] Щерба В.Е., Нестеренко Г.А., Носов Е.Ю. и др. Влияние частоты вращения на характеристики поршневого насос-компрессора. Омский научный вестник, 2011, № 3, с. 114–118.