Исследование рабочих процессов и создание конструкции газожидкостного агрегата с гладким и профилированным поршневым бесконтактным уплотнением

• Автор: Виниченко, Василий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 230 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
1. КЛАССИФИКАЦИЯ КОНСТРУКЦИЙ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ АГРЕГАТОВ И АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ПРОТЕКАЮЩИХ В НИХ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ

1.1. Классификация конструкции

1.2. Процессы и функции объекта исследования

1.2.1. Схемы и рабочие процессы газожидкостных агрегатов с совмещёнными газовой и жидкостной полостями

1.2.2. Схемы и рабочие процессы газожидкостных агрегатов с

разделёнными газовой и жидкостной полостями

1.3. Возможное применение газожидкостных агрегатов

1.3.1. Автотранспортная и автотракторная техника

1.3.2. Постановка задач исследования
1.3.3. Производство ремонта и обслуживания технических объектов
1.4. Обоснование конструкции объекта и постановка задач исследований
1.4.1. Обоснование и выбор конструкции объекта исследования
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ГАЗОЖИДКОСТНОГО АГРЕГАТА
2.1. Анализ известных методик расчет рабочих процессов газовой полости
2.2. Анализ известных методик расчет рабочих процессов
жидкостной полости
2.3. Анализ известных методик расчет расходных
характеристик самодействующих газовых и жидкостных клапанов
2.3.1. Метод расчета самодействующих обратных клапанов
жидкостной полости
2.3.2. Метод расчета самодействующих обратных клапанов газовой

полости
2.4. Математическая модель рабочих процессов поршневого газожидкостного агрегата
2.4.1. Основные допущения, принимаемые при построении математической модели, и их обоснование
2.4.1.1. Основные допущения, принимаемые при построении методики расчета процессов, происходящих в газовой полости
2.4.1.2. Основные допущения, принимаемые при построении методики расчета процессов, происходящих в жидкостной полости
2.4.2. Расчет рабочих процессов, происходящих в газовой полости
2.4.2.1. Уравнения сохранения энергии и массы
2.4.2.2. Уравнение состояния газа
2.4.3. Расчет рабочих процессов, происходящих в жидкостной полости
2.4.3.1. Расчет процессов сжатия и расширения, происходящих в жидкостной полости
2.4.3.2. Расчет процессов всасывания и нагнетания, происходящих в жидкостной полости
2.4.3.3. Расчет процессов, происходящих в гладком сплошном поршневом уплотнении
2.4.3.4. Расчет процессов, происходящих в поршневом уплотнении с буферной
канавкой
2.5. Математическая модель рабочих процессов газожидкостного агрегата и
особенности ее реализации
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ГАЗОЖИДКОСТНОГО АГРЕГАТА
3.1. Цели и задачи экспериментальных исследований
3.2. Описание конструкции поршневого газожидкостного агрегата
и экспериментального стенда
3.2.1. Описание конструкции газожидкостного агрегата

3.3. Методика измерения основных мгновенных и интегральных характеристик газожидкостного агрегата
3.3.1. Измерение расходных характеристик
3.3.2. Измерение теплонапряженности стенок цилиндра и клапанной
плиты
3.3.3. Давление в линиях всасывания и нагнетания жидкости и газа
3.3.4. Переменное давление в газовой и жидкостной полостях
3.3.5. Частота вращения коленчатого вала и положение одной из «мертвых точек»
3.3.6. Положение линии раздела жидкости и газа в зазоре между поршнем
и цилиндром
3.3.7. Измерение геометрических размеров деталей и сопряжений газожидкостного агрегата
3.4. Подтверждение адекватности математической модели рабочих процессов
3.5. Исследование влияния буферной канавки на пусковые характеристики агрегата
3.6. Определение теплонапряженности цилиндра газожидкостного агрегата
4. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ПОРШНЕВОГО ГАЗОЖИДКОСНОГО АГРЕГАТА И ВОПРОСЫ РЕАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
4.1. Анализ влияния частоты возвратно-поступательного движения поршня на характеристики газожидкостного агрегата
4.2. Анализ влияния отношения давления нагнетания к давлению всасывания в газовой и жидкостной полостях на характеристики газожидкостного агрегата
4.3. Анализ влияния величины и формы радиального зазора в поршневом уплотнении на рабочие процессы газожидкостного агрегата

с проникновением одной рабочей среды в другую, а также с возможностью получения существенно (и даже кратно) отличающихся давлений газа и жидкости.
Такой подход к получению одновременно или попеременно жидкостей и газов под давлением наиболее известен из литературы, хотя и разработчики конструкций зачастую не ставили перед собой задач создания именно газожидкостного агрегата, как самостоятельно функционирующего изделия.
Анализ известных к настоящему времени технических решений, находящихся в основном на уровне функциональных схем и эскизов конструкций, позволил установить, что основным агрегатом, свойства которого пытались улучшить авторы, является компрессор, а использование в его конструкции жидкости под давлением преследует в основном цели улучшения охлаждения путем интенсификации внешнего теплообмена, организации внутреннего теплообмена (впрыск жидкости, пленочное охлаждение), организация гидростатического центрирования рабочего органа в поршневых машинах.
Во многих конструкциях [26-41 и др.] выше перечисленные действия производятся одновременно в разных сочетаниях.
Так, например, в компрессорах, описанных в [29-32, 34-36] основная функция сжимаемой насосной частью жидкости - гидростатическое центрирование поршня, но при этом жидкость активно участвует и в охлаждении сжимаемого газа. В конструкциях [26-28] жидкость в нижней, насосной части, цилиндра используется для создания давления газа, участвующего в газостатической поддержке поршня, одновременно охлаждая элементы конструкции компрессора. В компрессоре [33] энергия подаваемой насосной частью жидкости служит для придания поршню вращательного движения с целью снижения утечек через винтовую лабиринтную часть поршня и охлаждения цилиндропоршневой пары. В ротационном пластинчатом компрессоре [37] часть цилиндра является рабочей полостью насоса, прокачивающего жидкость с целью охлаждения ротора компрессора и сжимаемого газа. В ротационных компрессорах с катящимся ротором [40, 41] часть цилиндра, в которой размещена разделительная