Основы теории уплотнений и создание поршневых компрессоров без смазки

• Автор: Захаренко, Валентин Петрович
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 341 с. : ил

Оглавление

Введение
Глава 1. Опыт эксплуатации, конструирования и исследования уплотнений поршневых компрессоров
1.1 Анализ работы цилиндро-поршневых групп компрессоров на промышленных предприятиях

1.1.1 Компрессоры аммиачных производств

1.1.2 Воздушные и газовые компрессоры среднего и высокого давления

1.2 Конструкции уплотнений поршневых компрессоров без смазки >,ч

1.2.1 Поршневые уплотнения компрессоров без смазки

1.2.2 Бесконтактные уплотнения поршня

1.2.3 Контактные уплотнения поршня

1.2.4 Комбинированные уплотнения
1.2.5 Опорные устройства поршня
1.3 Материалы уплотнений поршневых компрессоров без смазки
1.4 Цели и задачи исследования
Глава 2. Теория и математическое моделирование рабочих
процессов в уплотнениях поршневых компрессоров без смазки
2.1 Уравнения состояния и расчёт термических, калорических и теплофизических параметров сжимаемых реальных газов и газовых смесей
2.1.1 Уравнение состояния Боголюбова-Майера
2.2 Уравнение состояния Битти-Бриджмена
2.2.1 Уравнение состояния Битти-Бриджмена в форме Боголюбова-Майера

2.2.2 Обобщённое уравнение состояния Битти-Бриджмена
2.2.3 Метод Битт для смесей рабочих веществ
2.3 Теплоёмкость реальных газов и их смесей в идеальногазовом состоянии
2.4 Определение калорических параметров реальных газов
2.4.1 Энтальпия
2.4.2 Энтропия
2.4.3 Теплоёмкость си и отношение теплоёмкостей
2.4.4 Показатель изоэнтропы и скорость звука
2.5 Определение термодинамических параметров реальных газов,
описываемых уравнением Боголюбова-Майера
2.6 Приближённые методы расчёта термогазодинамических
процессов в реальных газах и газовых смесях
2.7 Математические модели течения газа в зазоре между кольцом
и цилиндром
2.7.1 Изменение параметров газа по высоте поршневого
кольца при постоянном зазоре между кольцом и цилиндром
2.7.2 Влияние профиля наружной поверхности поршневого кольца компрессора без смазки на распределение параметров
газа в зазоре между кольцом и цилиндром
2.8 Математическая модель течения реального газа через
уплотнительное кольцо без смазки
2.9 Оценка параметров контакта поршневого кольца с цилиндром
2.10 Математическая модель течения реального газа в поршневом уплотнении без смазки
Глава 3. Разработка и исследование материалов для
уплотнений поршневых компрессоров без смазки
3.1 Углеродные антифрикционные материалы
3.2 Модифицированные материалы типа слоистых пластиков
3.3 Композиционные материалы на основе политетрафторэтилена - фторлона
3.4 Материалы на основе термостойких полимеров
3.5 Исследование новых антифрикционных материалов в поршневых компрессорах холодильных и воздухоразделительных установок
Глава 4. Исследование бессмазочных поршневых уплотнений
4.1 Моделирующие установки для исследования трения и параметров газа в уплотнении
4.2 Исследование и расчёт трения бессмазочного поршневого уплотнения
4.2.1 Исследование уплотнений при постоянном давлении газа
4.2.2 Исследование уплотнений при работе в цилиндре реального компрессора
4.3 Исследование распределения давления по поршневому уплотнению и расчёт потерь на трение поршневых колец
4.3.1 Перепады давления в межкольцевых объёмах и определение нагрузок на поршневые кольца при постоянном и переменном давлении за поршнем
4.3.2 Исследование влияния зазора в замке кольца на распределение давления и нагрузок на поршневые кольца
4.3.3 Расчёт уплотнения с равномерным распределением давления по поршневым кольцам
4.4 Динамика изменения силы трения в поршневом уплотнении
без смазки контактно-лабиринтного типа
Глава 5. Внедрение компрессоров без смазки в народное хозяйство
5.1 Модернизация аммиачных компрессоров в холодильной технике
5.2 Модернизация холодильных углекислотных компрессоров

уплотнение, к теоретической производительности компрессора <3? :
V = = Л- . . А. .Ш п
1 <3т /г Ст Оц Р! '
где 1р = ф{5^, рг/рь а, к) - коэффициент конфигурации, определяемый по опытным данным; г = Ц1 - число гребней уплотнения; I - длина уплотнения; t - шаг гребней уплотнения; 6 - зазор между поршнем и зеркалом цилиндра; 01 - скорость звука во всасывающем трубопроводе: ст - средняя скорость поршня; а - относительный мёртвый объём; к -показатель изоэнтропы.
Из этой зависимости следует, что для уменьшения относительного коэффициента протечек через лабиринтное уплотнение необходимо при прочих равных условиях увеличивать среднюю скорость поршня. Именно поэтому у компрессоров с лабиринтными уплотнениями поддерживают довольно высокую среднюю скорость поршня ст > 4 м/с.
Как видно из приведенных данных, применение прямоточного лабиринтного уплотнения поршня следует признать вполне оправданным, хотя оно и немного уступает по плотности ступенчатому. При проектировании лабиринтных уплотнений компрессоров без смазки радиальный зазор выбирают в пределах 6 = 0,05 -г 0,20 мм в зависимости от диаметра цилиндра и давления газа. Чем меньше диаметр поршня и выше давление газа, тем меньшим стремятся сделать радиальный зазор.
Уплотнение в виде гладкого зазора между поршнем и цилиндром значительно уступает лабиринтному. В нём особенно велико влияние величины зазора 6 на расход газа . При ламинарном течении газа расход протекающего газа пропорционален 3-й степени зазора <53, а при турбулентном, характерном для лабиринтного уплотнения, - пропорционально степени 1,5: (51'5.
Кроме того, на расход газа немалое влияние оказывает эксцентриситет поршня в цилиндре. При ламинарном течении и максимальном эксцентриситете расход газа возрастает в 2,5 раза, а при турбулентном - в 1.21 раза.