Повышение эффективности спирального компрессора сухого сжатия

• Автор: Ибрагимов, Евгений Рашитович
• Шифр специальности: 05.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные обозначения

Введение

Глава 1. Состояние проблемы и задачи исследования

1.1 Принцип действия спирального компрессора

1.2 Классификация СПК

1.3 Краткий обзор конструкций СПК сухого сжатия

1.4 Технологические особенности изготовления СПК

1.5 Формы геометрии спиралей и концевых участков

1.6 Модели анализа рабочего процесса

1.7 Постановка задачи исследования

Глава 2. Выбор геометрии рабочих органов СПК.
Методика расчета зазоров и коэффициентов
расхода
2.1 Обоснование выбора геометрии спиралей, концевых
участков и окна нагнетания
2.2 Методика расчета объема рабочих полостей
2.3 Методика расчета зазоров в спиральном комххрессоре
2.4 Определение коэффициентов расхода в спиральном компрессоре.
Определение коэффициента расхода газа через профильные
зазоры компрессора
Глава 3. Методика расчета рабочего процесса СПК сухого сжатия
3.1 Основные положения и допущения математическох'1 модели
3.2 Описание рабочего процесса в СПК
3.3 Дифференциальные уравнения состояния газа в СПК
3.4 Методика расчета процесса всасывания, сжатия, нах нетания
Глава 4. Экспериментальное исследование спирального компрессора
сухого сжатия
4.1 Экспериментальный стенд и система измерений
4.2 Экспериментальный спиральный компрессор
4.3 Методика испытаний и обработки результатов
4.4. Оценка погрешностей измерений
4.5 Методика индицирования и термомстрирования спирального компрессора
4.6 Сравнительный анализ результатов экспериментальных исследований и расчёта
Глава 5. Анализ эффективности профиля концевого участка спирали на
основе разработанной математической модели
5.1 Постановка задачи анализа
5.2 Рассмотрение результатов анализа эффективности профиля
концевого участка спирали
Заключение
Литература
Приложение
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Рю Рвс - давление газа на стороне нагнетания и всасывания;
Рв - давление внутреннего сжатия газа;
Р0 - давление окружающей среды;
п ~ р - степень повышения давления;

Т„, Твс - температура газа на стороне нагнетания и всасывания;
Т0 - температура окружающей среды;
Ет - геометрическая степень сжатия;
£0 - эксцентриситет спирали; г0 - радиус основной окружности спирали;
Я - газовая постоянная; к — показатель адиабаты;
М- масса газа;
Р - плотность газа;
Кр - коэффициент расхода газа через щель;
Ро„ - коэффициент расхода газа через нагнетательное окно;
IV - скорость адиабатного истечения;
Су - коэффициент теплопередачи У0 - объем парной полости;
Увс, Ущ - действительная и теоретическая объемная производительность при условиях всасывания;
- коэффициент подачи;
Иад, А,- - адиабатная и индикаторная мощность;
Лад - адиабатный к.п.д.;
2 - количество теплоты;
Ш - число Нуссельта.
Учитывая схожесть протекания процесса сжатия, методы математического моделирования рабочих процессов, применяемые для роторных компрессоров, могут быть использованы при моделировании спиральных компрессоров с учетом особенностей данного типа компрессора.
Рабочему процессу спирального компрессора посвящен и ряд работ зарубежных авторов. В основном публикации описывают рабочие процессы применительно к холодильному СПК, как наиболее используемому типу СПК.
Наиболее полно метод математического моделирования рабочего процесса спирального холодильного компрессора описан в работах Chen Y., Halm N., Groll E. and Braun J. [69]. В этой работе дана детальная модель процесса сжатия спирального компрессора для его исследования при различных эксплуатационных режимах. Изменения температуры, давления и массы газа в полостях в зависимости от орбитального угла были рассчитаны на основе уравнений первого закона термодинамики, весового баланса и уравнений состояния. Исходные дифференциальные уравнения решаются методом последовательных приближений (методом Эйлера). Хотя в работе рассматривается модель компрессора работающего на R-22, некоторые подходы носят универсальный характер. В частности, при рассмотрении процесса теплообмена коэффициент теплопередачи брался из расчетной зависимости для спирального теплообменника. Возможность такого допущения была подтверждена в ходе проведенной в ЗАО "НИИтурбокомпрессор им.В.Б.Шнеппа" работе [38] по исследованию процессов теплообмена в спиральном компрессоре.
В работе японских авторов [75] расчет рабочего процесса холодильного СПК, определение энтальпии и объема газа в полостях, ведется через решение уравнений энтальпии и сплошности. В работе приводятся исходные расчетные формулы и общий алгоритм расчета. Математическая модель кроме расчета рабочего процесса включает в себя и кинематическую модель холодильного СПК. Результатами расчета являются; КПД, холодопроизводительность, утечки, усилия, моменты и величины механических потерь. Отмечается высокий общий КПД спирального компрессора 65,4%, что выше, чем у поршневого и компрессора с катящимся ротором. Но в работе не раскрывается сам механизм расчетов, а дастся ссылка на разработанный пакет программ.