Математическая модель рабочих процессов во всасывающей системе с несколькими присоединенными емкостями для бытовых холодильных компрессоров

• Автор: Вартан Луай М.
• Шифр специальности: 05.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 96 с. : ил.

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДИК РАСЧЕТА НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕЧЕНИЯ РЕАЛЬНОГО ГАЗА ВО ВСАСЫВАЮЩЕЙ СИСТЕМЕ БЫТОВОГО ХОЛОДИЛЬНОГО КОМПРЕССОРА
1.1. Конструкции всасывающих систем поршневых компрессоров
1.2. Современные методы расчета нестационарного течения реального газа во всасывающих системах поршневых компрессоров
1.2.1. Классификация применяемых для расчетов моделей
1.2.2. Акустические модели
1.2.3. Модели на основе уравнений нестационарной газодинамики
1.3. Цели и задачи исследований
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ОДНОСТУПЕНЧАТОМ ХОЛОДИЛЬНОМ ПОРШНЕВОМ КОМПРЕССОРЕ С УЧЕТОМ НЕСТАЦИНАРНОГО ТЕЧЕНИЯ РЕАЛЬНОГО ГАЗА ВО
ВСАСЫВАЮЩЕЙ СИСТЕМЕ
2.1. Структура модели компрессора
2.2. Математическая модель всасывающей системы с присоединенными емкостями
2.3. Математическая модель ступени компрессора
2.3.1. Структура модели ступени и основные уравнения для описания изменения параметров газа
2.3.2. Математическая модель камеры всасывания
2.3.3. Математическая модель рабочей камеры
2.3.4. Математическая модель камеры нагнетания
2.3.5. Математическая модель всасывающего и нагнетательного клапанов
2.3.6. Метод решения дифференциальных уравнений
2.4. Математическая модель системы нагнетания
2.5. Математическая модель уплотнения

3. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВСАСЫВАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ. ПРОВЕРКА МОДЕЛИ НА АДЕКВАТНОСТЬ
3.1. Программная реализация математической модели компрессора с учетом нестационарных процессов во всасывающей системе
3.2. Численное исследование точности и устойчивости решения. Выбор шага
расчета
З.З.Экспериментальная установка и проверка математической модели всасывающей системы на адекватность
4. ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ВСАСЫВАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ И ОЦЕНКА ЕЕ ВЛИЯНИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ
ХОЛОДИЛЬНОГО КОМПРЕССОРА
4Л. Влияние геометрии всасывающей системы на характер распределения давления
4.2. Работа всасывающей системы и компрессора с разными хладагентами
4.3. Влияние параметров всасывающей системы на эффективность работы компрессора
4.3.1. Исследование влияния длины трубопровода
4.3.2. Исследование влияния объемов присоединенных емкостей
4.3.3. Исследование влияния места присоединения второй емкости
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
В последние годы математическое моделирование рабочих процессов в объемных холодильных компрессорах приобрело особое значение в связи с проблемой перехода на озонобезопасные хладоагенты, в частности: для бытовых холодильных компрессоров переход с Я12 на Я134А. При такой замене увеличивается отношение давлений в цилиндре, что уменьшает производительность и увеличивает температуру нагнетания. Изменение давлений всасывания и нагнетания влечет за собой изменение динамики клапанов, газодинамических характеристик газового тракта. Изменение значений скорости звука хладоагента ведет к изменению шумовых характеристик. Для сохранения холодопроизво-дительности установок требуется увеличить объемную производительность компрессора. Естественно, что все вышесказанное можно реализовать только путем изменения конструкций узлов компрессора, что для большинства производителей крайне нежелательно, так как требует длительных исследований.
Известно, что производительность можно повысить с помощью правильного подбора геометрических параметров всасывающей системы и использования явления акустического наддува. Наличие колебаний давления, вызванные работой клапанов , приводит к добавочным пульсациям скорости газа и возникновению шума. Анализ шума показал, что в спектре присутствуют составляющие частот, которые совпадают с частотой колебаний пластины клапана и резонансными частотами всасывающей системы.
Применение математических моделей дает возможность сократить объем экспериментальных работ для доводки холодильных компрессорах.
Целью диссертационной работы является повышение эффективности и надежности холодильных компрессорных установок путем настройки параметров всасывающей системы, включая параметры всасывающего
чение которого зависит от типа клапана; = а, -коэффициент
демпфирования, а,,а2 и а3-экспериментальные коэффициенты, которые зависят от типа клапана: для клапанов с поперечным обтеканием пластины коэффициенты демпфирования должны быть равны а, =18.0; а2 - 3.5; о3 = 1.5.
Для лепестковых клапанов разработана методика [41], позволяющая выполнять расчет динамики и подбирать параметры клапанов со сложной формой запорной пластины. Методику целесообразно применять при условии, что вторая и последующие собственные частоты значительно отличаются от первой ( в 2 и более число раз ). Методика базируется на предположении, что форма статического прогиба от массовых сил Дх) близка к первой форме собственных колебаний.
Коэффициент приведения массы определяется по формуле:
Удары запорного элемента о седло и ограничитель основаны на модели частично-упругого удара. После удара значение скорости вычисляется по формуле: У" = У'-Кот, где А:„г-коэффициент отскока для лепестковых
клапанов-Ког =0.15...0.2; ^'-скорость запорного элемента до удара; V-скорость после удара.

квадрат собственной частоты определится по формуле:
$рУ(х)/(х)сЬс

масса пластины будет равна Ма = JpnлF(л:)^£c.