Исследование рабочих процессов и разработка конструкции двухроторного пневмоагрегата с нелинейной синхронизацией роторов

• Автор: Гуров, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 258 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Содержание

Список основных обозначений

Введение

Глава 1 Обзор современного состояния вопроса, постановка

задачи исследования

1.1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1.1 Анализ теоретических и действительных рабочих

циклов пневмоагрегатов

1.1.2 Обзор теоретических исследований рабочих процессов

пневмоагрегатов объемного принципа действия
1.1.3 Анализ конструкций существующих пневмоагрегатов
1.1.4 Анализ конструкции роторного пневмоагрегата с
нелинейной синхронизацией роторов и подвижных сопряжений между деталями рабочей камеры
1.1.5 Анализ методов теоретического расчета течения газа
через зазоры
1.1.6 Анализ существующих математических моделей
роторных машин
1.1.7 Моделирование движения жидкости и газа с
использованием метода конечных элементов
1.1.8 Теоретический анализ влияния конструктивных и
режимных факторов на рабочий процесс объемного
компрессора
1.1.9 Теоретическое исследование РКНС
1.1.10 Теоретические исследования теплообмена в рабочей 51 камере машины объемного действия

1.2 АНАЛИЗ МЕТОДОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.2.1 Анализ методов экспериментального исследования течения газа через зазоры рабочей камеры машин объемного действия
1.2.2 Экспериментальное исследование двухроторного компрессора с нелинейной синхронизацией роторов
1.2.3 Экспериментальные исследования теплообмена в рабочей камере машины объемного действия
1.2.4 Методы измерение мгновенной температуры рабочего тела
1.3 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Глава 2 Математическая модель рабочего процесса РПНС
2.1 Математическое моделирование рабочего процесса РПНС
2.1.1 Основные допущения математической модели
2.1.2 Расчетная схема математической модели
2.1.3 Основные расчётные уравнения
2.1.3.1 Уравнение первого закона термодинамики
2.1.3.2 Уравнение сохранение массы
2.1.3.3 Уравнение состояния газа
2.1.3.4 Экспериментальные и справочные данные
2.1.3.5 Уравнения изменения объемов рабочих полостей ступени
2.1.3.6 Определение массовых расходов через неплотности рабочей камеры
2.1.3.7 Определение величины зазора с учетом тепловых деформаций
2.1.3.8 Определение интегральных характеристик

пневмоагрегата
Реализация математической модели Проверка математической модели на адекватность Моделирование теплового состояния деталей проточной части двухроторного агрегата с нелинейной синхронизацией роторов и газовых потоков через зазоры с использованием программного пакета А№УБ Моделирование теплового состояния проточной части агрегата
Моделирование газовых потоков через зазоры с использованием программного пакета АИЬУЬ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Статические продувки
Методика экспериментального исследования
Описание экспериментального стенда
Определение погрешности полученных результатов
Результаты эксперимента
Динамические продувки
Методика экспериментального исследования
Экспериментальный стенд для проведения
динамических продувок
Результаты эксперимента
Определение погрешности полученных результатов Проверка математической модели на адекватность
Экспериментальный стенд для проверки математической модели на адекватность
Результаты проверки математической модели на адекватность

Каждая группа уплотнений имеет свои особенности, которые в определённой мере сказываются и на конструкции агрегатов без использования смазки, и на области их применения.
Отдельно стоит упомянуть о микроагрегатах. В них рабочие камеры малы, а зазоры, в связи с технологическими ограничениями, могут иметь такую же высоту, как и в больших агрегатах. Поэтому утечки или перетечки могут составлять в них большую долю от подаваемого рабочего газа.
Для предварительного анализа влияния геометрических параметров рабочей камеры на КПД пневмоагрегата, автором была разработана математическая модель РПНС. Для описания его рабочего процесса использовались три основных уравнения [20]:
• уравнение сохранение энергии;
• уравнение сохранения массы;
• уравнение состояния газа.
Для упрощения математической модели были приняты допущения, которые подробно описаны в главе 2.
На базе разработанной математической модели РПНС был проведен численный эксперимент, в результате которого была получена зависимость КПД пневмоагрегата от величины диаметра цилиндра, для двух различных величин высоты щелевого канала. Рабочее давление на входе в пневмоагрегат оставалось неизменным.
На рис. 1.10 представлены полученные в ходе численного эксперимента результаты. Очевидно, что величина зазора оказывает более существенное влияние на эффективность работы пневмоагрегата с относительно малыми геометрическими размерами, чем на пневмоагрегаты с большей
производительностью. То же самое влияние размера на параметры эффективности будет и для компрессоров [16]. Поэтому, исследование влияния зазоров на рабочий процесс пневмоагрегатов и компрессоров малых размеров приобретает особое значение.