Моделирование характеристик холодильного центробежного компрессора при регулировании поворотом лопаток диффузора

• Автор: Татаренко, Юлия Валентиновна
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 192 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Глава 1 ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ХОЛОДИЛЬНЫХ И КОМПРЕССОРНЫХ МАШИН

1.1. Современные представления о моделировании технических систем

1.1.1 Методы моделирования, их назначение и способы реализации

1.1.2 Физическое моделирование. Основы теории подобия и ее использование при физическом моделировании. Пи -теорема. Физические модели, их виды. Сведения, получаемые при исследованиях на физических моделях
1.1.3 Математическое моделирование как средство исследования, проектирования, и оптимизации технических систем, разработка их иерархических структур
1.1.4 Виды математических моделей. Применение результатов физического моделирования в математических моделях
1.2. Математические модели холодильных и газовых компрессоров динамического принципа действия
1.2.1. Математические модели центробежных компрессоров СПбГТУ (..’II111)
1.2.2. Математические модели выходных устройств центробежных компрессоров КГТУ (КХТИ)
1.2.3. Математические модели центробежных компрессоров ВНИИхолодмаша
1.2.4. Методы расчета и математические модели осевых компрессоров
1.2.5. Математические модели центробежных компрессоров СПбГУНиПТ (ЛТИХП)
1.3. Иерархическая структура элементов холодильного центробежного компрессора и их математических моделей
1.4. Выводы по результатам анализа состояния вопроса
Глава 2 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ХОЛОДИЛЬНОГО
ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА
2.1. Расчет термогазодинамических параметров реальных рабочих веществ холодильных машин
2.2. Математическая модель ступени холодильного центробежного компрессора. Структура, системы уравнений, использование опытных результатов физического модели-

рования
2.3. Определение границ характеристик ступени центробежного компрессора
2.4. Модель ступени центробежного компрессора
Глава 3 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И РЕЗУЛЬТАТЫ ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СТУПЕНИ ХОЛОДИЛЬНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА
3.1. Стенд для экспериментальных исследований
3.2. Модельный компрессор
3.3. Система измерений
3.3.1. Выбор контрольных сечений
3.3.2. Размещение приборов в контрольных сечениях и измеряемые параметры
3.3.3. Измерение давлений
3.3.4. Измерение температур, числа оборотов и расхода рабочего тела
3.3.5. Приборы регистрации
3.4. Методика проведения испытаний
3.5. Объекты экспериментального исследования
3.6. Характеристики элементов проточной части ступени холодильного центробежного компрессора с радиальными рабочими колесами, имеющими выходной лопаточный угол Рг, = 32° и 45° -2. Их графическое представление и математическое описание
Глава 4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СТУПЕНИ ХОЛОДИЛЬНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ И РЕГУЛИРОВАНИИ
Заключение
Литература
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Холодильные центробежные компрессоры (ХЦК) находят широкое применение в химической, нефтеперерабатывающей, газовой, металлургической и других отраслях промышленности, потребляющих холод в больших количествах.
Для современного этапа развития науки и техники характерно создание экономичных, компактных агрегатированных холодильных машин (ХМ), отличающихся высокой степенью унификации и снабженных эффективными средствами регулирования для обеспечения их работы в различных условиях. Большой вклад в развитие и совершенствование ХМ с центробежными компрессорами внесли Чистяков Ф.М., Калнинь И.М., Нуждин A.C., Цирлин Б.Л., Славуцкий Д.Л., Сухомлинов И.Я., Ден Г.Н., Баренбойм А.Б., Бухарин H.H. и ДР-
Значительное влияние на технический уровень ХЦК оказывают успехи в развитии промышленных и транспортных центробежных компрессоров, достигнутые благодаря работам Страховича К.И., Риса В.Ф., Дена Г.Н., Селезнева К.П., Галеркина Ю.Б., Бухарина H.H., Рекстина Ф.С., Епифановой В.И., Шер-сгюка А.Н., Шкарбуля С.Н., Мифтахова A.A. и др.
Затраты энергии на привод ХЦК весьма значительные и составляют ощутимую долю энергетического баланса страны. Поэтому повышение их энергетической эффективности является важной научно-технической проблемой. Ее решение возможно на основе комплексных научных исследований и опытноконструкторских работ.
В настоящее время единственно надёжным средством получения характеристик холодильных центробежных компрессоров является эксперимент. Его реализация требует создания сложной и дорогостоящей экспериментальной базы, а также длительного времени для подготовки и проведения опытов.
Центробежные компрессоры (ЦК) различного назначения, в том числе и холодильные, обычно выпускаются крупными машиностроительными заводами, имеющими необходимую производственную базу и развитую систему уни-

С целью упрощения задачи при составлении общего вида ММ был принят ряд физически обоснованных допущений. Особенность ММ КГТУ (так же, как и у ММ СПбГТУ)состоит в том, что от непосредственного анализа влияния формы ВУ переходят к рассмотрению распределения скоростей потока. В частности, коэффициент сопротивления трения с„р был представлен в ММ функцией относительного замедления потока в спиральном канале ВУ (Дс / свухр); коэффициент сопротивления индуктивных потерь снши - функцией осреднен-ного поперечного градиента скорости потока в ВУ (са).
Особенности течения в ВУ при режимах, отличных от оптимального, были учтены введением составляющей ударных потерь, значение которой определяется разностью скоростей потока в области языка ВУ. Интенсивное возрастание ударных потерь при Ф>Фрает, отмеченное авторами в результате многочисленных газодинамических испытаний, смоделировано введением множителя tga5 / tga5 раи, который отражает несимметричный характер кривой потерь относительно ее минимума, соответствующего оптимальному режиму работы КС. Кинематические характеристики потока в ВУ определяли одним из методов расчета потенциального несжимаемого потока. Расчет меридианного течения базировался на упрощенной методике, в основе которой лежит принцип супер-позициии двух плоских течений по типу квазитвердого вращения и источник -сток.
Предполагалось, что выделение потерь в нагнетательном патрубке в виде отдельной составляющей объясняется особыми граничными условиями и сложным характером течения в этом элементе ВУ. Потери в нагнетательном патрубке определялись как потери на трение и расширение потока и в ММ представлены в виде двух функций от эквивалентного угла расширения уэ. т нагнетательного патрубка. При определении составляющих вторичных потерь в ВУ Лмер авторами принято допущение о зависимости интенсивности вторичного течения в меридианном сечении ВУ от степени раскрытия канала в этом сечении. Для осредненной количественной оценки степени раскрытия канала в ме-