Конструкция и расчет поршневого насос-компрессора

• Автор: Виниченко, Василий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 170 с. : ил.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1. Анализ конструкций »! методов расчета насос-компрессоров

объемного действия

1.1. Определение диапазона рабочих параметров 14

1.2. Функциональные схемы объекта

1.3: Конструктивные решения;объекта проектирования*

1.4. Выбор конструкции насос-компрессора: >

1.5. Анализ методик расчета рабочих процессов:насос-компрессора

1.6. Цели и задачи исследования

21Математнческая модель рабочих процессов поршневого

насос-компрессора;
2.1. Основные допущения* принимаемые при построении
математической модели, и их обоснование
212. Математическая модель рабочих процессов
компрессорной полости
2.3. Математическая модель насосной полости
214. Расчет поршневого уплотнения насос-компрессора
2.5. Особенности реализации;математической модели
рабочих процессов насос-компрессора
3; Экспериментальное исследование модельного образца
насос-компрессора
3.1. Общая постановка.вопроса
3:2. Определение требований к конструкции модельного образца
насос-компрессора 90
3.3. Описание экспериментальной установки
3.4. Измерение контролируемых величин
3.5. Результаты.экспериментальных исследований 108'
4. Параметрический-анализ рабочих процессов поршневого
насос-компрессора
4.1. Анализ влияния*частоты вращения коленчатого вала на
; характеристики насос-компрессора
4.2'. Анализ влияния отношения давлений нагнетания
и всасывания компрессорной полости на характеристики
насос-компрессора
4.3! Анализ влияния отношения давлений нагнетания;
и всасывания насосной полости на характеристики
насос-компрессора
4.4. Анализ влияния величины зазора в поршневом уплотнении
. на характеристики насос-компрессора 146-
5. Заключение и основные выводы
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

dE - изменение полной энергии рабочего тела внутри контрольного объема; dQ - элементарное количество теплоты, подведенное (отведенное) к рабочему телу от поверхности контрольного объема;
dL - элементарная деформационная работа в контрольном объеме; dM„i - элементарные присоединяемые массы рабочего тела; dMoi - элементарные отделяемые массы рабочего тела;
*„/ - энтальпия элементарной присоединяемой массы;
Cni -скорость элементарной присоединяемой массы;
Нп, - координата элементарной присоединяемой массы;
/'о/- энтальпия отделяемой массы;
С0,- - скорость элементарной отделяемой массы;
H0i~ координата элементарной отделяемой массы; g - ускорение свободного падения.
Т„ - температура стенок цилиндра
dOn - элементарный теплообмен между газом и гильзой цилиндра
dQKр - элементарный теплообмен между газом и крышкой
dQu - элементарный теплообмен между газом и донышком поршня
Тц.ср - средняя температура поверхности зеркала цилиндра
Гп.ср - средняя температура поверхности донышка поршня
Т’кр.ср - средняя температура внутренней поверхности крышки;
/ц (т) - текущее значение «открытой» площади поверхности зеркала цилиндра;
/„ - площадь поверхности донышка поршня;
/кр - площадь поверхности крышки цилиндра.
aF - коэффициент теплоотдачи между газом и стенками цилиндра;
Nu - число Нуссельта Re - число Рейнольдса Рг - число Прандтля

Ре - число Пекле
11М - элементарная масса газа, приходящая во всасывающую полость компрессора;
(1Мг - элементарная масса газа, уходящая из всасывающей полости компрессора;
11МЪ - элементарная масса газа, приходящая в полость цилиндра из всасывающей полости;
с/М4 — элементарная масса газа, утекающая из полости цилиндра во всасывающую полость;
(1М5 - элементарная масса газа, утекающая из нагнетательной полости в полость цилиндра;
(1М6 - элементарная масса нагнетаемого газа;
с(М7 - элементарная масса газа, уходящая потребителю из нагнетательной полости;
йМ% - элементарная масса газа, утекающая из трубопровода в нагнетательную полость;
с1Мд - элементарная масса газа, утекающая из полости цилиндра в щель между цилиндром и поршнем;
сШ9 - элементарная масса газа, притекающая из щели в полость цилиндра;
(1М\ - элементарная масса жидкости, приходящая в полость цилиндра из всасывающей магистрали;
(1Мг - элементарная масса жидкости, утекающая из полости цилиндра во всасывающую магистраль;
ЛМз - элементарная масса нагнетаемой жидкости;
(1Ми - элементарная масса жидкости, притекающая в полость цилиндра из нагнетательной магистрали;
(Ш5 - элементарная масса жидкости, утекающая из полости цилиндра через уплотнения штока;
// — коэффициент расхода;

ность организовать работу полости 10 в качестве цилиндра жидкостного насоса.

Рис. 1.3.7. Схема ротационного насос-компрессора с катящимся ротором:
1. Корпус. 2. Ротор. 3. Кривошип. 4. Приводной вал.
5. Газовая камера сжатия.
6. Нагнетательный клапан.
7. Разделительная пластина. 8. Гидравлическая линия нагнетания. 9, 12. Обратный клапан. 10. Полость. 11. Пружина. 13. Гидравлическая линия всасывания. 14. Всасывающее окно. 15. Газовая полость всасывания. 16. Цилиндр
Перекачиваемая жидкость в дальнейшем может использоваться как для смазки под давлением трущихся частей, снижения теплонапряженности деталей компрессорной полости 5, для непосредственного впрыска жидкости в эту полость для охлаждения, смазки и уплотнения зазоров, так и для внешних потребителей.
Основной и очевидный недостаток данной конструкции - очень малая производительность насоса по отношению к расходу газа в случае использования машины в качестве насос-компрессора.
1.4. ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ НАСОС-КОМПРЕССОРА
В разделах 1.1-1.3 проделана работа, которую специалисты в области проектирования, обычно, называют этапом дивергенции, т.е. исследованием проектной ситуации (см. например, [1]). Были охарактеризованы внешние условия