Комбинированная система воздухораспределения с самодействующими клапанами поршневых детандер-компрессорных агрегатов

• Автор: Коваленко, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 223 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список обозначений

Введение
1. Аналитический обзор исследований поршневых компрессорных и расширительных машин с самодействующими клапанами

1.1. Поршневые детандер-компрессорные агрегаты

с самодействующими клапанами

1.2. Теоретические исследования рабочих процессов

поршневых компрессоров и детандеров

1.2.1. Исследования динамики самодействующих клапанов поршневых компрессоров и детандеров

1.2.2. Математические модели процессов в межступенчатых коммуникациях

1.2.3. Термодинамический анализ процессов в поршневых детандерах
1.2.4. Математические модели поршневых детандеров
с самодействующими клапанами
1.3. Исследование газодинамических характеристик самодействующих клапанов
1.3.1. Коэффициенты расхода газа
1.3.2. Коэффициенты давления потока
1.4. Постановка задач исследования
2. Экспериментальные исследования детандер-компрессорного
агрегата
2.1. Экспериментальные исследования рабочих процессов ДКА
2.1.1. Схема экспериментального стенда
2.1.2. Датчики и регистрирующая аппаратура для измерения быстроменяющихся и интегральных параметров
2.1.3. Конструкции систем воздухораспределения детандерной
ступени ДКА
2.2. Экспериментальные исследования газодинамических
характеристик клапанов
2.2.1. Схема стенда статических продувок клапанов
2.2.2. Обработка результатов измерений
2.2.3. Результаты обработки эксперимента
2.5. Погрешности измерений
Математическая модель рабочих процессов поршневого детандер-компрессорного агрегата
3.1. Математическая модель рабочих процессов в ступенях компрессора и детандера
3.2. Математическая модель движения запорных элементов клапанов
3.3. Согласование режимов работы компрессорной и детандерной ступеней
3.4. Описание алгоритма и программы расчета рабочих
процессов ДКА
3.5. Проверка математической модели на адекватность
Анализ результатов теоретических и экспериментальных
исследований
4.1. Сопоставление теоретических и действительных рабочих процессов ДКА с комбинированной и непрямоточной системами воздухораспределения
4.2. Параметрический анализ работы самодействующих впускного и выпускного клапанов
детандерной ступени ДКА
4.2.1. Влияние способа расчета коэффициентов давления и расхода на интегральные показатели ДКА
4.2.2. Анализ влияния учета сил упругого
взаимодействия в клапане
4.2.3. Влияние конструктивных параметров клапанов
на интегральные характеристики ДКА
4.2.4. Анализ влияния погрешностей изготовления деталей клапанов на интегральные характеристики ДКА
4.3. Расчетно-теоретический анализ эффективности работы комбинированной системы воздухораспределения
4.4. Обработка результатов эксперимента в виде безразмерных зависимостей
4.4.1. Обработка результатов исследования рабочих процессов ДКА методом анализа размерностей
4.4.2. Результаты обработки исследования газодинамических характеристик клапанов в виде критериев
динамического подобия
4.5. Усовершенствованная инженерная методика расчета ДКА
4.6. Рекомендации по конструктивным параметрам ДКА
с комбинированной системой воздухораспределения на
компрессорных базах
4.7 Область применения поршневых ДКА с комбинированной
самодействующей системой воздухораспределения
Заключение и выводы
Литература

темы уравнений Навье-Стокса, особенно в турбулентной области течения, не всегда удается получить соответствующее эксперименту.
Из приведенного обзора можно сделать вывод, что для самодействующего нормально-открытого клапана детандера применимы подходы к моделированию динамики клапанов компрессоров. Использование же известных зависимостей для коэффициентов давления потока применительно к нормальнооткрытому клапану не корректно, из-за особенностей течения газа в районе запорного элемента клапана.
Для исследования рабочих процессов ДКА с самодействующими клапанами целесообразно пользоваться математическими моделями относящихся к группе моделей с сосредоточенными параметрами и основывающихся на применении 1-го закона термодинамики для тела переменной массы. В моделях этой группы давление и температура газа одинаковы по всему объему, а универсальной зависимостью является уравнение сохранения энергии (первое уравнение в системе (1.1)). Это уравнение справедливо в течение всего рабочего цикла поршневого компрессора и для всех рабочих камер компрессора. Система уравнений (1.1) выражает связь между параметрами газа: давлением, температурой, тепловым состоянием поверхностей, гидравлическими и кинематическими параметрами и временем I или углом поворота коленчатого вала ср.
1.2.2. Математические модели процессов в межступенчатых коммуникациях
Математическому моделированию двухступенчатых компрессоров посвящен ряд работ [69-74], проведенных в период с 1970 по 1978 гг.
В [69] математическая модель двухступенчатого компрессора состоит из двух самостоятельных моделей ступени компрессора и межступенчатых коммуникаций. Данная математическая модель являлась лишь общей схемой и не была реализована в программе расчета. Вместо этого реализована программа расчета компрессора с межступенчатой коммуникацией, представляющей трубу конечной длины с диаметром, равным отверстию патрубка нагнетательной по-