Совершенствование метода расчета рабочего процесса роторного компрессора внутреннего сжатия с использованием результатов экспериментальных исследований теплообмена в рабочей полости

• Автор: Сайфетдинов, Алмаз Габдулнурович
• Шифр специальности: 05.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 190 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Конструктивная особенность образования рабочих полостей роторного компрессора внутреннего сжатия
1.2. Обзор работ, посвященных учету теплообмена в математических моделях компрессоров
1.3. Методы и измерительные средства, применяемые при исследовании теплообмена в технике
1.4. Постановка задач исследования
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛООБМЕНА В РАБОЧЕЙ ПОЛОСТИ КОМПРЕССОРА И ЕГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
2.1. Конструкция роторного компрессора внутреннего сжатия
2.2. Методика термометрирования рабочей полости компрессора
2.3. Описание экспериментального стенда и системы измерений
2.4. Методика определения внешних характеристик компрессора
2.5. Методика расчета коэффициента теплоотдачи
2.6. Оценка погрешностей измерений
2.6.1. Погрешности измерений при определении внешних характеристик компрессора
2.6.2. Погрешности измерений при определении коэффициента теплоотдачи
2.6.3. Методические погрешности измерения температур газа и теплообменных поверхностей корпуса компрессора

3. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛООБМЕНА В КОМПРЕССОРЕ
ЗЛ. Анализ результатов термометрирования рабочей полости
компрессора
ЗЛЛ. Значения температур внутренней и наружной стенок
компрессора
ЗЛ.2. Значения нестационарных температур газа в рабочей полости компрессора
3.2. Анализ результатов расчета коэффициента теплоотдачи
3.3. Обобщение значений коэффициента теплоотдачи на основе
теории подобия
3.4. Сравнительный анализ полученных величин коэффициента теплоотдачи
4. РАСЧЁТ ХАРАКТЕРИСТИК, ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ И ОБЪЁМНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИССЛЕДУЕМОГО КОМПРЕССОРА
4.1. Основные положения и допущения математической модели
4.2. Описание математической модели и реализующей её
программы на ЭВМ
4.3. Результаты моделирования рабочих процессов и анализ влияния
учета теплообмена между газом и стенками компрессора
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Основные условные обозначения и сокращения а - коэффициент теплоотдачи, Вт /(м К);
3 - толщина стенки, м ;
Я - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К); с - удельная теплоемкость стенки, кДж/(кг-К); а - коэффициент температуропроводности стенки, м/с;
1,Т - температура, °С, К;
Р - давление, Па;
Ц - плотность теплового потока, Вт/м2
Q - тепловой поток, Вт;
(р - угловая координата, град; х - время, с;
Я - радиус, м;
Ии - число Нуссельта;
Ке - число Рейнольдса;
Рг - число Прандтля;
П - степень сжатия;
п - частота вращения ротора, об/мин;
со - угловая скорость вращения ротора, 1/с;
- скорость газа в центре рабочей полости, м/с;
V - коэффициент кинематической вязкости, м2/с;
Ц - коэффициент динамической вязкости, Па/с;
р - плотность, кг/м3;
бг0 — инерционность термопар, с;
Е - термоЭДС, мВ;
Мкр - крутящий момент на валу, кг-м;
В - барометрическое давление, мм. рт. ст;
0>1 - теоретическая производительность компрессора, мг/с;
где (Х + В-Цг) - теплопроводность материала стенки; ДгД2,г - температуры
на гранях элементарного слоя калориметра в момент времени г; Ах - толщина элементарного слоя.
При рассмотрении средств определения теплового потока методом вспомогательной стенки заслуживает внимания градиентный датчик теплового
потока (ГДТП), предложенный в работе [43]. Принцип его действия основан на

возникновении поперечной компоненты электрического ПОЛЯ Е1 в среде с
анизотропными тепло- и электропроводностью, а также коэффициентом

термоЭДС (рис. 1.9) при прохождении теплового потока д в направлении, не совпадающем с главными кристаллографическими осями С, С2 и С3 анизотропной среды (рис. 1.10).
"ЛЦЦЬл
—(2ь—
Рис. 1.9. Возникновение термоЭДС в поперечном направлении
ГДТП представляют собой анизотропный термоэлемент (АТЭ) -призматический брусок, габариты которого зависят от назначения и в среднем составляют / х Ъ х к = 10x7x0,5 мм. Для повышения сигнала возможно последовательное соединение АТЭ в батарею. Градуировка датчиков заключается в определении вольт-ваттной чувствительности

Рис. 1.10. Ориентация разреза заготовки АТЭ относительно главных кристаллографических осей анизотропного монокристалла