Разработка упрощенной математической модели рабочих процессов тихоходного поршневого компрессора в области влажного пара для холодильных установок

Аннотация

Приведена математическая модель расчета рабочих процессов, протекающих в области влажного пара в холодильной поршневой тихоходной компрессорной ступени, с помощью которой выполнено исследование влияния продолжительности рабочего процесса на эффективность холодильного цикла и интегральные энергетические характеристики компрессора. В качестве рабочего тела принят хладагент R134a. В основу расчета рабочих процессов компрессора в области влажного пара легли три основных уравнения: первый закон термодинамики, уравнение Клапейрона --- Клаузиуса и уравнение состояния реального газа. Особенностью разработанной математической модели является создание системы дифференциальных уравнений, описывающих изменение температуры, давления и степени сухости в рабочей полости поршневой тихоходной холодильной компрессорной ступени с учетом уравнения Клапейрона --- Клаузиуса. В результате расчета холодильного цикла определено, что эффективность работы холодильной установки с использованием тихоходной поршневой компрессорной ступени, работающей в области влажного пара, позволит увеличить в 2 раза холодильный коэффициент установки путем снижения в 2 раза индикаторной мощности, а также сократить на ~ 40 % тепловую нагрузку на конденсатор

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Садвакасов Д.Х., Райковский Н.А., Чернов Г.И. и др. Разработка упрощенной математической модели рабочих процессов тихоходного поршневого компрессора в области влажного пара для холодильных установок. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2024, № 3 (150), c. 118--135. EDN: ALNETV

Литература

[1] Yusha V.L., Chernov G.I., Sadvakasov D.H. The efficiency theoretical analysis of the ammonia refrigeration cycle based on the compression in the wet vapor region.AIP Conf. Proc., 2020, vol. 2285, art. 030078. DOI: https://doi.org/10.1063/5.0029565

[2] Sadvakasov D.H., Chernov G.I., Yusha V.L. Analysis of the uncertainty factors influence on the mathematical modelling of ammonia compression in the wet vapor region. AIP Conf. Proc., 2021, vol. 2412, art. 030043. DOI: https://doi.org/10.1063/5.0029565

[3] Садвакасов Д.Х., Чернов Г.И., Евдокимов В.С. и др. Анализ влияния скорости поршня на работу холодильного компрессора, работающего в области влажного пара. Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение, 2022, т. 6, № 4, с. 26--31. DOI: https://doi.org/10.25206/2588-0373-2022-6-4-26-31

[4] Сязин И.Е., Шамаров М.В., Касьянов Г.И. и др. Повышение показателя холодильного коэффициента способом автоматической защиты холодильного компрессора от гидроудара. Современные научные исследования и инновации, 2021, № 4. URL: https://web.snauka.ru/issues/2021/04/95238

[5] Patil V.C., Acharya P., Ro P.I. Experimental investigation of heat transfer in liquid piston compressor. Appl. Therm. Eng., 2019, vol. 146, pp. 169--179. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.09.121

[6] Shcherba V.E., Pavlyuchenko E.A., Nosov E.Yu., et al. Approximation of the compression process to isothermal in a reciprocating compressor with a liquid piston. Appl. Therm. Eng., 2022, vol. 207, art. 118151. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2022.11815

[7] Dutta A.K., Yanagisawa T., Fukuta M. A study on compression characteristic of wet vapor refrigerant. Int. Compressors Engineering Conf., 1996, paper 1112, pp. 235--240.

[8] Nikolow A., Brummer A. A two-phase approach for simulation of water-flooded twin-screw machines validated for expander applications. IOP Conf. Ser., Mater. Sc. Eng., 2022, vol. 1267, art. 012020. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/1267/1/012020

[9] Infante Ferreira C.A., Zaytsev D., Zamfirescu C. Wet compression of pure refrigerants. Int. Compressor Engineering Conf., 2006, paper 1778.

[10] Lin J., Lian Y., Wu J. Numerical investigation on vapor-liquid two-phase compression in the cylinder of rotary compressors. Appl. Therm. Eng., 2020, vol. 170, art. 115022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2020.115022

[11] Бошнякович Ф. Техническая термодинамика. Т. 1. М., Л., Госэнергоиздат, 1955.

[12] Кириллин В.А., Шейндлин А.Е., Сычев В.В. Техническая термодинамика. М., Энергоатомиздат, 1983.

[13] Френкель М.И. Поршневые компрессоры. Теория, конструкции и основы проектирования. Л., Машиностроение, 1969.

[14] Пластинин П.И., Твалчрелидзе А.К. Введение в математическое моделирование поршневых компрессоров. М., МВТУ, 1976.

[15] Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М., Энергия, 1977.

[16] Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М., Атомиздат, 1979.

[17] Гуйго Э.И., ред. Теоретические основы хладотехники. Ч. 2. Тепломассообмен. М., Колосс, 1994.

[18] Данилова Г.Н., Богданов С.Н., Иванов О.П. и др. Теплообменные аппараты холодильных установок. Л., Машиностроение, 1986.

[19] Лабунцов Д.А. Обобщенные зависимости для теплоотдачи при пузырьковом кипении жидкостей. Теплоэнергетика, 1960, № 5, с. 76--81.

[20] Войнов Н.А., Жукова О.П., Николаев А.Н. Теплоотдача при конденсации и кипении в пленочном трубчатом испарителе. Теоретические основы химической технологии, 2012, т. 46, № 4, с. 432--440.

[21] Самойлов Д.Н., Самойлов Н.П., Мухутдинов Ю.М. Производительность бесшатунного поршневого оппозитного компрессора и коэффициент подачи. Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева, 2010, № 1, с. 27--29.