Разработка и исследование роторного холодильного компрессора с секторными поршнями на предприятии ООО "Молоковь", г.Димитровград
ВВЕДЕНИЕ
Эффективность работы холодильных машин во многом зависит от эффективности и надёжности работы компрессора в их составе. Компрессоры являются основными потребителями электроэнергии в подавляющем большинстве типов холодильных и криогенных машин. Повышение эффективности их работы особенно актуально для холодильных машин малой и средней холодопроизводительности. Такие холодильные машины являются самым массовым видом подобной продукции, но на сегодня они имеют очень низкую степень совершенства, их эксергетический КПД составляет от 10 до 20 %. Компрессоры относятся к массовым видам продукции и находят широкое применение в различных отраслях промышленности. В зависимости от уровня развития промышленности страны, на компримирование газов расходуется от 15 % до 40 % всей вырабатываемой в стране электроэнергии. Каждый тип компрессора имеет предпочтительную область эффективного его применения.
Современные поршневые компрессоры сегодня во многом достигли предела своего совершенства,
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 9
1.1 Анализ современных конструкций объёмных компрессоров, применяемых в холодильной технике 9
1.2 Схема и принцип работы роторного компрессора с секторными поршнями 16
2 РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ И МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК РОТОРНОГО КОМПРЕССОРА С СЕКТОРНЫМИ ПОРШНЯМИ 18
2.1 Определение зависимости объёма рабочей полости от угла поворота ротора 18
2.2 Выделение контрольного объёма и описание факторов, влияющих на моделируемые процессы 20
2.3 Расчётные показатели эффективности компрессора 22
2.4 Потери мощности от неравновесного регенеративного теплообмена 23
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ВЕРИФИКАЦИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПРЕССОРА 25
3.1 Описание экспериментального стенда 25
3.2 Описание основных элементов испытательного стенда 30
3.3 Описание измерительного оборудования 34
3.4 Определение зависимости потерь мощности на трение от частоты вращения ротора . Аналитическое описание зависимости потерь мощности на трение от частоты вращения ротора 38
3.5 Экспериментальное определение зависимости потерь мощности на трение от частоты вращения ротора 39
3.6 Экспериментальное определение эквивалентных торцевых и радиальных зазоров 42
3.7 Экспериментальное определение показателей эффективности компрессора 45
3.8 Оценка адекватности математической модели и методики определения характеристик компрессора 46
4. ЭКСТРАПОЛЯЦИОННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РОТОРНОГО КОМПРЕССОРА С СЕКТОРНЫМИ ПОРШНЯМИ С ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ ОБОСНОВАННЫМИ КОНСТРУКТИВНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ 51
4.1 Определение показателей эффективности воздушного компрессора 52
4.2 Определение показателей эффективности холодильного компрессора 56
5 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ И ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОМУ ПРИМЕНЕНИЮ РОТОРНОГО КОМПРЕССОРА С СЕКТОРНЫМИ ПОРШНЯМИ 63
5.1 Пути совершенствования конструкции 63
5.2 Применение системы охлаждения 66
5.3 Рекомендации по предпочтительному применению компрессора 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 71
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дубровин Ю.Н. Состояние импортозамещения в области производства основного холодильного оборудования и рабочих веществ // Холодильная техника. 2019. № 3. С. 51-54.
2. Компрессор Астановского: пат. 2115829 РФ / Д.Л. Астановский, Л.З. Астановский; заявл. 29.05.97; опубл. 20.07.98. Бюлл. № 20.
3. Астановский Д.Л., Астановский Л.З. Новый компактный компрессор // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 1998. № 8. С. 30-31.
4. Точилкин В.В., Филатов А.М. Пневмопривод металлургических манипуляторов. Магнитогорск: МГТУ, 2005. 211 с.
5. Федотов А.И. Динамический метод диагностики пневматического тормозного привода автомобилей. Иркутск: Изд-во Иркутского нац. исслед. техн. ун-та, 2015. 514 с.
6. Беляев Н.М., Белик Н.П., Уваров Е.И. Реактивные системы управления космических летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1979. 231 с.
7. Коршак А.А., Нечваль А.М. Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов. Ростов н/Д: Феникс, 2016. 540 с.
8. Архаров А.М., Марфенина И.В., Микулин Е.И. Криогенные системы, том 1. М.: Машиностроение, 1996. 576 с.
9. Холодильная техника / В.Ф. Лебедев [и др.]. М.: Агропромиздат, 1986.335 с.
10. Бухарин Н.Н., Герасимов Е.Д., Сакун И.А. Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин. М.: Машиностроение, 1987. 423 с.
11. Центробежные компрессорные машины / Ф.М. Чистяков [и др.]. М.: Машиностроение, 1969. 327 с.
12. Френкель М.И. Поршневые компрессоры. Теория, конструкции и основы проектирования. Л.: Машиностроение, 1969. 744 с.
13. Холодильные компрессоры / А.В. Быков [и др.]. М.: Колос, 1992. 304 с.
14. Алтухов С. М., Румянцев В.А. Мембранные компрессоры. М.: Машиностроение, 1967. 128 с.
15. Калнинь И.М., Савицкий А.И., Пустовалов С.Б. Основные результаты научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию тепловых насосов на R744 // Известия Санкт-Петербургского государственного университета низкотемпературных и пищевых технологий. 2008. № 1. С. 37-40.
16. Пустовалов С.Б. Раз
Поршни движутся в зазоре с наружным диаметром 128 мм и внутренним – 88 мм, образованном цилиндром (1) и гильзой (3), установленными в корпусе (8) с эксцентриситетом. Поэтому при вращении приводных дисков поршни получают радиальное смещение, за счёт чего меняется расстояние между соседними поршнями, а значит, меняется объём рабочей полости.
Рисунок 3.2 - Устройство компрессора: 1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – гильза; 4 – вал; 5 – сухарь; 6 – приводной диск; 7 – поршневая пластина; 8 – корпус
Цилиндр изготовлен из стали 20, а гильза из стали 40Х. Таким образом, образуется антифрикционная пара ?бронза-сталь?, которая препятствует быстрому износу поршней, и образованию задиров на цилиндре и гильзе. В отверстия поршней, сопрягаемые с осью сухарей диаметром 6 мм, закладывается смазка с дисульфидом молибдена. Вал с закреплёнными на нём приводными дисками (ротор в сборе) вращается в подшипниках качения, установленных в подшипниковых щитах