Поршневые детандеры на базах с прицепными шатунами

• Автор: Верболоз, Александр Павлович
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 161 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Условные обозначения

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ФОРМУЛИРОВКА ЦЕЛИ

И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Детандеры. Области применения

1.2. Современные базы машин объёмного действия

1.3. Конструкции существующих поршневых детандеров

1.4. Методы расчета одноступенчатых детандеров

1.5. Формулировка цели и задач работы

2. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ДЕТАНДЕРОВ НА БАЗАХ
С ПРИЦЕПНЫМИ ШАТУНАМИ
2.1. Краткая характеристика прототипов
2.2. Предварительная конструктивная проработка
элементов детандера
2.3. Предложенные конструкции детандеров на базах
отечественных пневмомоторов
2.4. Прогнозирование параметров разрабатываемых детандеров
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ В СТУПЕНИ
С ПРИЦЕПНЫМИ ШАТУНАМИ
3.1. Введение
3.2. Допущения. Схематизация ступени
3.3. Основные уравнения математической модели
3.4. Определение интегральных показателей
3.5. Адекватность модели
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
4.1. Кинематика кривошипно-шатунного механизма
с прицепными шатунами
4.2. Сравнительный анализ работы отдельных цилиндров
многорядного детандера низкого давления

4.3. Анализ работы поршневого детандера среднего давления (ПДСД)
4.3.1. Основные параметры ПДСД ..
4.3.2. Анализ работы ПДСД на номинальном режиме
4.3.3. Работа ПДСД на нерасчетных режимах
4.3.4. Анализ процессов расширения и сжатия цикла
детандерной ступени
5. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННЫХ
ПАРАМЕТРОВ ГАЗА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
Условные обозначения
- время, с;
- относительное мертвое пространство;
- мгновенная скорость поршня, м/с;
- средняя скорость поршня, м/с;
- жесткость пружины, Н/м;
- относительный ход поршня;
- ход поршня, м;
- диаметр цилиндра, м;
- диаметр седла клапана, м,
- эквивалентный диаметр, м;
- модуль упругости, Н/м ;
- высота перемещения пластины клапана, м;
- предварительный натяг пружины, м,
- показатель адиабаты;
- работа, Дж; длина главного шатуна, м;
- удельная работа, Дж/кг;
- длина прицепного шатуна, м;
- критерий скорости потока;
- масса запорного органа, кг;
- массовый расход, кг/с;
- мощность, Вт;
- абсолютное давление газа, Па;
- сила, Н;
- количество теплоты, Дж;
- холодопроизводительность, Вт;
- газовая постоянная, Дж/(кг-К);
- радиус кривошипа основного шатуна, м;
- радиус кривошипа прицепного шатуна, м;
- энтропия, Дж/(кг-К);

4. Корпус детандера и механизм движения полностью унифицируются с пневмомотором П8-12. Это позволяет использовать радиальные каналы в корпусе в качестве выхлопных при замене штатного золотника на полый цилиндр с сохранением его габаритных размеров.
5. Поршневые группы - тронкового типа. Модернизация поршневых групп должна предусматривать работу ступени с повышенным перепадом давления и наличием выхлопных окон на цилиндровой втулке.
Номинальное усилие базы находим из соотношения:
Рб = л/4-П2-(р„ - Ратм) (2-1)
С учетом величины диаметра цилиндров пневмомотора Бц = 101,6 мм и максимального давления на входе рн = 0,63 МПа расчетное усилие базы пневмомотора будет равно Рс, = 430 кг, что и принято за исходный параметр при разработке ступени детандера.
Принимая во внимание необходимость создания в конструкции детандера выхлопных каналов при сохранении расточек привалочных отверстий в корпусе, максимальный диаметр детандерной ступени был принят равным Бц = 90 мм. При этом предусматривалось применение унифицированных поршневых и маслосъемных колец с компрессоров производства ОАО «Компрессор».
С целью унификации цилиндров с разработанными для детандера ДП-70/7 [88, 102] в сухом исполнении минимальный диаметр цилиндров был принят равным 72 мм.
Используя уравнение 2.1, найдем величину максимально допустимого давления газа на входе в детандер рн с учетом номинального усилия базы с прицепными шатунами равного 430кг:
откуда
430 = (я/4) • 92 • (рн* - 1) рн*= 8 кг/см2 « 0,8 МПа