Параметрический анализ самодействующих клапанов поршневых компрессоров методами математического моделирования

Обеспечение энергоэффективной и надежной работы самодействующих клапанов — одна из важных задач проектирования и эксплуатации поршневых компрессоров. Требования экономичности и надежности являются в значительной мере конкурирующими, одновременное удовлетворение которых не всегда представляется возможным. Выполнен расчетный анализ влияния различных факторов на работу самодействующих клапанов с целью подбора их рациональных конструктивных параметров. Приведены результаты расчетного анализа клапанов при изменении их параметров (жесткости пружины и максимального хода) и частоты вращения коленчатого вала компрессора. Представленные результаты не противоречат ранее полученным данным, описанным в литературе другими авторами. А именно: уменьшение жесткости пружины клапана приводит к снижению работы, затрачиваемой на проталкивание газа через него, а также к запаздыванию закрытия клапана, и, как следствие, к обратным перетечкам газа через него. При снижении частоты вращения коленчатого вала возникает флаттер, что влияет на параметры клапана и эффективность компрессора в целом.

Литература

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

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

[3] Кондратьева Т.Ф., Исаков В.П. Клапаны поршневых компрессоров. Ленинград, Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. 158 с.

[4] Френкель М.И. Поршневые компрессоры. Ленинград, Машиностроение, 1969. 740 с.

[5] Пластинин П.И. Поршневые компрессоры. Т. 2. Основы проектирования. Конструкции. Москва, КолосС, 2008. 711 с.

[6] Котлов А.А. Влияние параметров кольцевого клапана на процессы всасывания и нагнетания в поршневых компрессорах. Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки, 2018, т. 24, № 3, с. 56–67, doi: 10.18721/JEST.240305

[7] Сарманаева А.Ф., Мустафин Т.Н., Чекушкин Г.Н. Расчетно-экспериментальное исследование работы самодействующих клапанов поршневых компрессоров. Компрессорная техника и пневматика, 2015, № 4, с. 17–20.

[8] Бусаров С.С., Васильев В.К., Бусаров И.С., Недовенчаный А.В., Титов Д.С., Щербань К.В., Громов А.Ю. Статические продувки клапанов тихоходных длинноходовых бессмазочных поршневых компрессорных ступеней. Омский научный вестник, 2017, № 2, с. 72–76.

[9] Tang B., Zhao Y., Li L., Wang L., Liu G., Yang Q., Xu H., Zhu F., Meng W. Dynamic characteristics of suction valves for reciprocating compressor with stepless capacity control system. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering, 2014, vol. 228, pp 104–114, doi: 10.1177/0954408913477784

[10] Калекин В.С., Калекин Д.В., Нефедченко А.Н. Математическая модель поршневого пневмодвигателя с самодействующими клапанами. Омский научный вестник, 2013, № 3, с. 72–76.

[11] Taranović D., Ninković D., Davinić A., Pešić R., Glišović J., Milojević S. Valve dynamics in reciprocating compressors for motor vehicles. Tehnički vjesnik, 2017, 24, suppl. 2, pp. 313–319, doi: 10.17559/TV-20151117130112

[12] Gasche J.L., Arantes D.M., Andreotti T. Experimental Analysis of the Fluid Structure Interaction in a Suction Valve Model. International Compressor Engineering Conference, 2014, p. 2284.

[13] Маковеева А.С., Прилуцкий А.И., Прилуцкий А.А., Ганжа В.Ю. Моделирование самодействующих многоэлементных клапанов с уменьшением числа пластин при анализе работы ступеней поршневых компрессоров. Компрессорная техника и пневматика, 2018, № 1, с. 21–26.

[14] Хрусталев Б.С. Расчет рабочих процессов в одно- и многоступенчатом поршневом компрессоре методами математического моделирования. Компрессорная техника и пневматика, 1997, № 14–15, с. 15–23.

[15] Ignatiev K.M., Chrustalev B.S., Perevozchikov M.M., Zdaslinsky V.B. Simulation and parametric analysis of the suction valve and muffler off small reciprocating compressor. Proc. of the 1996 Int-l Comperssor Eng. Conf. at Purdue, W. Laafayette, IN, USA, vol. 1, pp. 201–210.

[16] Котлов А.А. Математическая модель воздушного поршневого компрессора среднего давления для решения задач энергоаудита. Дис. ... канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 2011. 138 с.