Разработка методики измерения и расчета параметров процесса теплообмена в шестеренчатом компрессоре с целью повышения точности расчета рабочего процесса

• Автор: Шарапов, Ирек Ильясович
• Шифр специальности: 05.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 146 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования
1.1. Опыт учета теплообмена в математических моделях компрессоров
1.2. Методы и средства исследования теплообмена в компрессорных машинах
1.3. Постановка задач исследования
2. Экспериментальное исследование теплообмена между газом и стенками
в компрессоре
2.1. Методика измерения температур газа и теплообменных
поверхностей корпуса компрессора
2.2. Описание экспериментального стенда и метрологического оборудования
2.3. Обработка результатов эксперимента
2.3.1. Методика и результаты определения внешних характеристик компрессора
2.3.2. Оценка погрешностей измерений при определении
внешних характеристик компрессора
2.3.3. Методика определения коэффициента теплоотдачи между
газом и стенками компрессора
2.3.4. Оценка погрешностей измерений при определении коэффициента теплоотдачи между газом и стенками компрессора
3. Расчетный анализ и учет методических погрешностей эксперимента
по исследованию теплообмена
3.1. Методика и результаты цифровой обработки сигналов с термопарных датчиков
3.2. Методика и результаты учета влияния газовых струй из
смежных полостей
3.3. Методики и результаты учета погрешностей от теплоотвода по проводам, теплообмена излучением и инерционности датчиков

3.3.1. Температура газа
3.3.2. Температура внутренней и наружной стенки
4. Результаты и анализ исследования теплообмена между газом и стенками
в компрессоре
4.1. Температуры внутренней и наружной стенки компрессора
4.2. Температура газа в рабочей полости компрессора
4.3. Коэффициент теплоотдачи между газом и стенками компрессора
4.4. Обобщение результатов исследований в критериях подобия
4.5. Анализ полученных значений коэффициента теплоотдачи
Заключение
Список использованных источников
Приложения

Основные условные обозначения X - коэффициент теплопроводности, Вт!м2 -°С;
8 - толщина стенки, м;
с - удельная теплоемкость стенки, кДж! кг-°С-, а- коэффициент температуропроводности стенки, м2.

<7 - плотность теплового потока, Втім ;
<2 - тепловой поток, Вт;
а - коэффициент теплоотдачи, Вт/м -°С; і,Т - температура, °С, К;
Р - давление, Па; ф - угловая координата, град; х - время, с;
К - радиус ротора, м;
Ыи - число Нуссельта;
Яе - число Рейнольдса;
Рг - число Прандтля;
77 - степень сжатия;
п - частота вращения ротора, об / мин;
со - угловая скорость вращения ротора, 1/с;
щ - скорость газа в центре рабочей полости, м/с;
V - коэффициент кинематической вязкости, м2/с; р - коэффициент динамической вязкости, Па / с;

р - плотность газа, кг I м ;
8 о - инерционность термопар, с;
Е - гермоЭДС термопар, мВ;
Мкр - крутящий момент на валу, кг-м;
В - барометрическое давление, мм. рт. ст;
<2Т - теоретическая производительность компрессора,
Первый член уравнения (1.40) - это средний тепловой поток, а второй член характеризует тепловой поток за счет периодических колебаний температуры.
Во всех методах вычисление коэффициентов теплоотдачи при измеренном тепловом потоке невозможно без значений мгновенной температуры газа. Чувствительный элемент датчика должен находится непосредственно в потоке газа. Установка датчика должна осуществляться в рабочей полости компрессора, что является затруднительным для компрессоров всех видов конструкций. В поршневых компрессорах такой датчик можно установить в мертвом пространстве цилиндра. Подобным способом регистрировалась мгновенная температура рабочего тела в большинстве работ, посвященных исследованию теплообмена в поршневых компрессорах. [5, 20, 21].
Примером устройства регистрации мгновенной температуры сжимаемого газа служит датчик, разработанный в ЛПИ [38], представляющий собой термометр сопротивления. Конструкция датчика изображена на рис 1.7.

Рис. 1.7. Датчик измерения температуры газа Чувствительным элементом термометра является вольфрамовая проволока 1 диаметром 4-8 мкм. Рекомендуемое расстояние между токовводами 2 выбирается из диапазона 13...20 мм, что обеспечивает достаточную величину начального омического сопротивления проволоки и минимальную погрешность измерения, вносимую теплопередачей между проволокой и токовводом. Токовводы выполняются из стали и подвергают термической обработке. Для получения