Экспериментальные исследования рабочих процессов рабочих процессов длинноходовых тихоходных ступеней поршневых компрессоров
Исследование рабочих процессов тихоходных длинноходовых компрессорных агрегатов с определёнными конструктивными параметрами. Зависимости мгновенных параметров газа в рабочей камере и интегральные характеристики ступени с интенсивным внешним охлаждением.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.02.2019 |
| Размер файла | 414,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Экспериментальные исследования рабочих процессов рабочих процессов длинноходовых тихоходных ступеней поршневых компрессоров
В.Л. Юша, С.С. Бусаров
Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия
Аннотация
Для экспериментального исследования рабочих процессов тихоходных длинноходовых компрессорных агрегатов с определёнными конструктивными параметрами разработан экспериментальный стенд. Получены экспериментальные зависимости мгновенных параметров газа в рабочей камере и интегральные характеристики ступени с интенсивным внешним охлаждением.
Ключевые слова: длинноходовой поршневой компрессор; рабочие процессы; измерение мгновенной температуры и давления газа
тихоходный компрессорный газ охлаждение
В настоящее время отсутствуют экспериментальные данные по мгновенным параметрам сжимаемого газа, а также по интегральным характеристиках тихоходных длинноходовых поршневых ступеней при средних давлениях нагнетания [2-4]. Представленная в работах [1,2] теоретическая оценка показала, что в одной ступени возможно сжатие газа до средних давлений при допустимых температурах нагнетания. Таким образом актуальность данной работы заключается в получении экспериментальных данных по рабочим процессах тихоходных длинноходовых поршневых агрегатов работающих при средних давлениях. Полученные экспериментальные данные позволят провести сравнение результатов с теоретическими расчётами и в дальнейшем продолжить экспериментальные исследования на более высоких давлениях и при других конструктивных и режимных параметрах.
Для проведения экспериментальных исследований разработан экспериментальный стенд с линейным приводом.
Схема стенда представлена на рис.1. Рама стенда 1 выполнена из равнополочного уголка. На нижнем ярусе рамы расположены тяжелые агрегаты, а именно насосный агрегат и масляный бак 9. Насосный агрегат состоит из насоса 4 и двигателя 2, смонтирован на общей фундаментной плите. Привод насоса осуществляется через упругую муфту 3. На верхнем ярусе расположены фильтр высокого давления 10, дроссель 8, обеспечивающий регулировку расхода масла, обратный клапан 7, а также гидрораспределитель 6 и силовой гидроцилиндр 5.
Стен работает следующим образом:
Насос 4 создает поток рабочей жидкости повышенного давления из бака 9, под действием которого она поступает через фильтр высокого давления 10 и блок клапанов далее к гидрораспределителю 6. Через гидрораспределитель поток жидкости попеременно поступает в рабочую и штоковую полости гидроцилиндра 5, затем рабочая жидкость сливается обратно в бак. Давление в напорной линии контролируется визуально по манометру.
Чистота рабочей жидкости в гидросистеме поддерживается фильтром высокого давления, при загрязнении фильтрующего элемента срабатывают датчик загрязненности (установленный на фильтре), визуально сигнализирующий о необходимости его замены. Заправка бака гидростанции должна производиться через заправочную горловину, расположенную на стенке бака. Заправочная горловина закрывается крышкой с отдушиной. Контроль за уровнем рабочей жидкости и ее температурой производится визуально по указателю уровня жидкости. При отсутствии рабочей жидкости в уровнемере необходимо произвести дозаправку бака.
Рисунок 1 - Схема экспериментального стенда
1 - рама стенда; 2 - эл. двигатель; 3 - муфта; 4 - насос; 5 - силовой гидроцилиндр; 6- гидрораспределитель; 7 - клапан обратный; 8 - дроссель; 9 - гидробак; 10 - фильтр
Измерительная схема ступени приведена на рис.2. Поршень 1 приводится в движение через шток 2 от штока гидроцилиндра который в свою очередь приводится в действие от гидроаккумуляторной станции. Поскольку разработанная ступень является ступенью без смазки, уплотняющие манжеты 3, установленные на поршне 1, изготовлены из самосмазывающегося материала капролона. Основание 4 устанавливается на общую фундаментную рама. Поршень 1 движется в цилиндре 5. В верхней части ступени установлена плита 6. Эта плита выполнена гладкой с отфрезерованными пазами и отверстиями для установки оборудования. Над плитой располагается крышка 7. Между плитой 6 и крышкой 7 образуется полость, через которую можно прокачивать как воздух, так и воду, тем самым меняя режим охлаждения. Датчик давления 10 и датчик температуры 9 используются для определения соответственно давления и температуры сжимаемого газа в рабочей камере. В плиту 6 вмонтированы термопары 8 для определения температуры внутренней и внешней поверхности плиты 6. Регистрация данных с термопар происходит с помощью вольтметра 11. Данные с датчика температуры и датчика давления поступают на цифровой осциллограф 13 через усилитель 12 и выводятся на экран персонального компьютера 14.
Экспериментальные исследования длинноходовой тихоходной ступени проводился при следующих условиях однозначности: геометрические условия - диаметр цилиндра - 0,02 м; ход поршня - 0,2 м; граничные условия - температура охлаждающей среды - 291К, коэффициент теплоотдачи на внешней поверхности рабочей камеры -3000 Вт/м2*К; физические условия - сжимаемый газ - воздух; начальные условия - начальная температура газа - 293 К, давление всасывания - 0,1 МПа, давление нагнетания - 0,5 -3МПа.
Рисунок 2 - Схема экспериментального стенда: 1 - поршень; 2 - шток; 3 - уплотняющие кольца; 4 - основание;5 - цилиндр; 6 - плита; 7 - крышка; 8 - термопары; 9 - датчик температуры; 10 - датчик давления; 11 - милливольтметр; 12 - усилитель; 13 - электронный осциллограф; 14 - персональный компьютер
На рис. 3 - 5 представлены экспериментальные зависимости как мгновенных параметров газа в рабочей камере, так и интегральные характеристики тихоходной ступени.
Рисунок 3 - Изменение средней температуры нагнетаемого газа от степени повышения давления при различном времени цикла: 1 - ф=1c; 2 - ф =1,5 c
Рисунок 4 - Изменение коэффициента подачи от степени повышения давления при различном времени цикла: 1 - ф =1 c; 2 - ф=1,5 c
Рисунок 5 - Изменение изотермического КПД ступени от степени повышения давления при различном времени цикла: 1 - ф =1 c; 2 - ф =1,5 c; 3 - ф =2 c
На рис.3 представлены результаты экспериментальные исследований: зависимости изменения средней температуры нагнетаемого газа для режима с интенсивным охлаждением и давлением нагнетания до 3 МПа, время рабочего цикла при этом изменялось от 1 - 2 с. Для режима с интенсивным охлаждением и времени цикла 1 с температура нагнетаемого газа при степени повышения давления 30 составляла 315К, а для степени повышения давления 10 - 303 К. При увеличении времени цикла до 2 с температура нагнетаемого газа незначительно уменьшается. Это подтверждает теоретическое предположение о возможности применения одноступенчатой схемы взамен многоступенчатой с промежуточным охлаждением с точки зрения обеспечения требуемого температурного режима.
На рис.4,5 представлены результаты экспериментальных исследований: зависимости коэффициента подачи и изотермического КПД ступени от степени повышения давления. Коэффициент подачи уменьшается со значения 0,85 при степени повышения давления 5 и до значения 0,6 при степени повышения давления 30 при времени цикла ф=1 с. При увеличении времени цикла более 1 с производительность ступени при давлениях выше 1МПа резко снижается. Изменение изотермического КПД аналогично изменению коэффициента подачи ступени при степени повышения давления менее 10 КПД для различных режимов лежит в интервале 0,85…0,6. При дальнейшем увеличении степени повышения давления КПД резко снижается, что говорит об неэффективной работы ступени, связанной с неудовлетворительным уплотнением рабочей камеры в подвижных сопряжениях (клапаны и кольца).
Экспериментально доказано, что в одной ступени возможно сжимать газ до средних давлений. Полученные экспериментальные данные позволили опробовать разработанную методику испытаний, проверить работу датчиков, проверить работоспособность системы сбора и обработки информации, получены удовлетворительные результаты предварительных исследовательских испытаний характеристик ступени.
Список литературы
1. Воронков, С.С. Математическая модель высокооборотного поршневого двухступенчатого компрессора / С.С. Воронков, И.К. Прилуцкий, Б.С. Фотин // Расчет и экспериментальные исследования холодильных и компрессорных машин. - М., 1982. - С.43-53.
2. V.L.Yusha,V.G.Dengin, V.I.Karagusov, S.S. Busarov, Theoretical analysis of the working process of the superlow rotary low expense piston compressor with the increased piston stroke, 8th International Conference on Compressors and Coolants, 2013,Papiernicka, Slovakia. Book of abstracts.- p.22.
3. V.L.Yusha, V.G.Dengin, S.S. Busarov, A.V. Nedovenchanyi, A.Yu. Gromov, The estimation of thermal conditions of highly-cooled long-stroke stages in reciprocating compressors, International Conference on Oil and Gas Engineering, OGE-2015. - p.264-269.
4. V.L. Yusha, S.S. Busarov, R.Yu. Goshlya, А.V. Nedovenchanyi, B.S. Sazhin, М.А. Chizhikov, I.S. Busarov, The experimental research of the thermal conditions in slow speed stage of air reciprocating compressor, International Conference on Oil and Gas Engineering, OGE-2016. - p.297-302.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Особенности простых и сложных тепловых процессов. Проведение расчета теплообменника "Труба в трубе". Алгоритм теоретических расчётов параметров рабочих органов молотковых и вальцовых дробилок. Устройство и принцип работы молотковых и вальцовых дробилок.
контрольная работа [358,4 K], добавлен 22.10.2012Эмпирическое уравнение состояния реального газа. Расчет параметров состояния криогенных рабочих веществ. Анализ системы определения параметров многокомпонентной смеси. Нахождение энтальпии, энтропии и изохорной теплоемкости в идеально-газовом состоянии.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 20.02.2015Общее устройство бетоносмесителя и принцип действия СБ-103. Сравнительный анализ нескольких разновидностей бетоносмесителей. Патентные исследования и определение рабочих нагрузок бетоносмесителя СБ-103. Расчет мощности, затрачиваемой на перемешивание.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 27.04.2014Анализ современного состояния рынка исследуемого предприятия, определение места организации на нем. Проектирование материального объекта услуги, производственных подразделений предприятия. Планировка рабочих мест и агрегатов процессов швейных цехов.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 17.10.2013Особенности структуры и назначение поршневых компрессоров, их распространение и многообразие по конструктивному выполнению, схемам и компоновкам. Принцип действия бескрейцкопфного компрессора простого действия, монтаж и разборка поршневых компрессоров.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 15.09.2008Понятие и причины истечения газов как рабочих процессов в паровых и газовых турбинах, соплах реактивных двигателей, а также в соплах и отверстиях различных технологических аппаратов химической и пищевой промышленности. Расчетные зависимости и их вывод.
презентация [520,3 K], добавлен 02.01.2014Параметры рабочего тела. Процесс впуска и выпуска, расширения, определение необходимых значений. Коэффициент молекулярного изменения горючей и рабочей смеси. Индикаторные параметры рабочего тела. Эффективные показатели двигателя, параметры цилиндра.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 12.10.2011Основные параметры и константы свариваемого металла. Исследование процессов взаимодействия между металлом, газом и шлаком. Термодинамическое исследование металлургического процесса. Расчёт тепловых процессов. Расчёт распределения температур вдоль оси шва.
курсовая работа [206,7 K], добавлен 01.09.2010Компрессоры, используемые для транспортировки газов. Предел взрываемости нефтяного газа. Расчет годового экономического эффекта от внедрения блочных компрессорных установок для компрессирования и транспорта нефтяного газа. Удельный вес газа на нагнетании.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 28.11.2010Создание системы автоматического регулирования технологических процессов. Регулирование температуры при обработке железобетонных изделий. Схема контроля температуры в камере ямного типа. Аппаратура для измерения давлений. Расчет шнекового смесителя.
курсовая работа [554,1 K], добавлен 07.02.2016
