Расчет рабочих процессов и конструкция насосной секции газожидкостного агрегата с газовой полостью

• Автор: Кужбанов, Акан Каербаевич
• Шифр специальности: 05.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 202 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКИИВ РАЗВИТИЯ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ АГРЕГАТОВ
1.1. Объекты техники с одновременным использованием жидкостей н газов под давлением
1.1.1. Машиностроение, металлообработка и робототехника
1.1.2. Транспортные средства
1.1.3. Ремонт и обслуживание технических, технологических систем и бытовых устройств
1.2. Анализ конструкций газожидкостных агрегатов объемного действия
1.2.1. Роторные газожидкостные агрегаты
1.2.2. Поршневые газожидкостные агрегаты
1.3. Выбор объекта исследовании, определение его целей н задач
1.3.1. Выбор объекта исследования
1.3.2. Определение цели и задач исследования
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ПОРШНЕВОГО ГАЗОЖИДКОСТНОГО АГРЕГАТА
С ГАЗОВОЙ ПОЛОСТЬЮ
2.1. Допущения, принятые при построении расчетов
2.1.1. Допущения, принятые по отношению к свойствам
рабочих жидкостей и газов
2.1.2. Допущения, связанные с конструктивными
и режимными параметрами агрегата
2.2. Существующие методы расчета рабочих
процессов газожидкостных агрегатов
2.3. Расчет процессов сжатия и расширения в жидкостной
полости (насосной секции) газожидкостного агрегата
2.3.1. Аналитический расчет рабочих процессов
2.3.2. Численный метод расчета рабочих процессов
2.3.2.1. Расчет процесса сжатия и расширения
2.3.2.2. Расчет процесса нагнетания в жидкостной
полости (насосной секции)
2.3.2.3. Расчет процесса всасывания в жидкостной
полости (насосной секции)
2.3.2.4. Сравнение методов расчета процессов нагнетания и всасывания в насосной секции с учетом и без учета скорости движения
жидкости в цилиндре
2.4. Особенности реализации алгоритма расчета
при математическом моделировании рабочих

процессов газожидкостного агрегата с газовой
полостью
2.4.1. Некоторые особенности построения алгоритмов расчета
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЬНОГО ОБРАЗЦА ГАЗОЖИДКОСТНОГО АГРЕГАТА
3.1. Цели и задачи экспериментальных исследований
3.2. Описание модельного образца агрегата и стенда
для проведения экспериментальных исследований
3.3. Методика измерений
3.3.1. Измерение температуры стенок цилиндра и клапанной плиты..
3.3.2. Измерение текущего значения давлений
в полостях газожидкостного агрегата
3.3.3. Измерение производительности насосной и компрессорной секций
3.3.4. Измерение частоты вращения коленчатого вала
и положения мертвой точки
3.3.5. Измерение фактического зазора в цилиндропоршневой паре
3.4. Экспериментальные исследования газожидкостного агрсгага..
3.4.1. Исследование теплонапряженности цилиндра
и клапанной коробки
3.4.2. Исследование индикаторных диаграмм насосной
и компрессорной секции
3.4.3. Исследование производительности секций агрегата
и перетечек рабочего тела
4. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАБОЧИХ
ПРОЦЕССОВ ГАЗОЖИДКОТНОГО АГРЕГАТА С ГАЗОВОЙ ПОЛОСТЬЮ И ВОПРОСЫ
ЕГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
4.1. Влияние частоты возвратно-поступательного движения поршня на характеристики газожидкостного агрегата
с газовой полостью
4.2. Влияние объема газовой полости поршня
на характеристики газожидкостного агрегата
4.3. Влияние давления нагнетания насосной секции
на ее характеристики
4.4. Некоторые вопросы проектирования газожидкостных агрегатов с газовой полостью
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
а - коэффициент теплоотдачи
су - удельная изохорная теплоемкость
Н, й - диаметр
Е - модуль упругости
е - основание натурального логарифма
С-вес
g - ускорение свободного падения Г - площадь, сила /— площадь
к - высота, потеря напора IV— мощность, число р - давление
- объемный расход, количество теплоты Л - газовая постоянная, радиус г - радиус
к - показатель адиабаты, коэффициент Л7г, А/, - полный ход поршня /, Ь, А - длина, размер У - текущее значение хода поршня Ь - работа М, т - масса
температура и - внутренняя энергия Г] - коэффициент полезного действия (К11Д)
Цое - объемный коэффициент п - частота вращения, показатель политропы
А- отношение радиуса кривошипа к длине шатуна, коэффициент теплопроводности, коэффициент трения по длине

Кроме того, как следует из самой конструкции, для получения даже малой (порядка 250-300 л/мин) подачи газовой полости, она будет иметь плохие массогабаритные характеристики. При ограниченном ходе пластины-поршня получить значительную подачу жидкости также проблематично, а увеличение диаметра жидкостной полости приведет к неоправданно высокой нагрузке на подшипники приводного вала.
Второй вариант предусматривает размещение обеих рабочих полостей в пределах одного цилиндра машины (рис. 1.2.3, [53-55]), для чего в цилиндре агрегата устанавливается две разделительные пластины.
Рис. 1.2.3. Конструктивная схема ротационного газожидкостного агрегата с катящимся ротором и 11 двумя рабочими полостями:
12 К Цилиндр. 2. Ротор. 3. Газовая полость. 4. Жидкостный нагнетательный клапан. 5. Пружина сжатия. 6. Полость. 7. Разделительная _ пластина. 8. Всасывающий жидкостный клапан. 9. Жидкостная полость. 10. Нагнетательный жидкостный клапан. 11. Всасывающее газовое окно. 12. Газовая полость всасывания. 13. Ось вращения ро-14 тора. 14. Наружная обойма ротора
Расположение разделительных пластин 7 под углом 90° показано условно, этот параметр определяется требуемым расходом жидкости и газа и является «связанным», то есть увеличение объема газовой полости неизбежно приводит к уменьшению объема жидкостной полости, что на практике затруднит проектирование.
Данная конструкция исследована в рамках диссертационной работы [53], где были выяснены основные характеристики и взаимное влияние параметров. Ей присущи все те недостатки, которые имеют ротационные