Автореферат (1025206)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиВоронов Владимир АндреевичИССЛЕДОВАНИЕ СПИРАЛЬНОГО ДЕТАНДЕРАНА РАЗЛИЧНЫХ РАБОЧИХ ВЕЩЕСТВАХСпециальность 05.04.03 - Машины и аппараты, процессы холодильной икриогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспеченияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2016Работа выполнена в Московском государственном техническом университетеим. Н.Э. БауманаНаучный руководитель:Кандидат технических наук, доцентЛеонов Виктор ПавловичОфициальные оппоненты:Доктор технических наук, доцентПрилуцкий Андрей ИгоревичКандидат технических наукМалахов Сергей БорисовичВедущая организация:ПАО «ВНИИХОЛОДМАШ-ХОЛДИНГ»Защита состоится «1» июня 2016 года в в 16:30 на заседанииДиссертационного совета Д 212.141.16 в Московском ГосударственномТехническом Университете им. Н.Э.

Баумана по адресу: 105005, г. Москва,Лефортовская наб., д. 1, корпус «Энергомашиностроение».С диссертацией до защиты можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им.Н.Э. Баумана и на сайте www.bmstu.ruВаши отзывы в 2-х экземплярах, заверенные печатью, просьба высылать поуказанному адресу: 105005, г. Москва, ул.

2-ая Бауманская, д.5.Автореферат разослан «___» ___________ 2016 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.141.16кандидат технических наук, доцентКолосов М.А.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы. В наше время спиральные компрессорынаходят всё большее применение: активно вытесняют поршневые машины вхолодильной технике и кондиционировании, используются для сжатиявоздуха. Это происходит благодаря существенным преимуществамспиральных компрессоров: отсутствие мёртвого объёма, малый шум ивибрации, низкая неравномерность вращения, компактность, малоеколичество деталей. Существуют и недостатки, из-за которых спиральныекомпрессоры стали массово производить только последние десятилетия:сложная поверхность спиралей и очень высокие требования к точности ихизготовления, большой периметр утечек.

В то же время массовый выпускспиральных детандеров до сих пор не налажен, а интерес к данным машинамстал появляться лишь в последние годы.Если сравнивать характеристики спиральных и поршневыхкомпрессоров по неравномерности вращения, шумовым характеристикам иизоэнтропному КПД, то преимущество спиральных компрессоров невызывает сомнений. Геометрическое подобие поршневых компрессоров ипоршневых детандеров, спиральных компрессоров и спиральных детандеровдаёт основания полагать, что данные соотношения будут верны и присравнении поршневых и спиральных детандеров. Кроме того, дляосуществления процесса расширения в поршневом детандере необходимоналичие клапанов принудительного действия, в то время как спиральныемашины могут работать без клапанов. Эти данные показывают, чтоисследование спирального детандера представляет интерес.Спиральные машины могут работать при относительно малыхмощностях (от 20 Вт до 10 кВт) и степенях расширения (от 2).

Исходя изприведённых данных, можно обозначить 5 приоритетных направлений, вкоторых возможно использование данной машины:1. Двигатель в цикле Ренкина2. Компрессор-детандерный агрегат в цикле Чистякова-Плотникова3. Расширительное устройство в холодильном цикле4. Пневмомотор5.

Детандер в криогенных циклахЦель работы. Целью работы является исследование спиральногодетандера на различных рабочих веществах и создание алгоритма егорасчёта.Основные задачи:1. Определение экспериментальной зависимости изоэнтропного КПД(ηs), объёмного расхода, крутящего момента на валу от степени расширенияпри постоянных частотах вращения для воздуха, аргона, гелия, хладонаR141b. Оценка влияния частоты вращения при степени расширения,1соответствующеймаксимумуηs.Экспериментальноеопределениесуммарных потерь на трение и перетечки. Испытания в режимепневмомотора на воздухе. Построение механических характеристик дляразличных степеней расширения.2.

Разработка алгоритма теплового и геометрического расчётаспирального детандера с учётом особенностей протекания рабочегопроцесса.3. Создание расчётной модели потерь для данной машины и сравнениеих с экспериментальными. Оценка распределения потерь при разныхрежимах.4. Анализ полученных результатов. Сравнение характеристик сдругими типами детандеров и данными других исследований.5. Выработка практических рекомендаций для совершенствованияпараметров рабочего процесса и характеристик спирального детандера дляповышения термодинамической эффективности.Научная новизна:1. Создан алгоритм теплового и геометрического расчёта спиральногодетандера.

Алгоритм был проверен с помощью проведённых экспериментов.2. Получены данные о работе одного спирального детандера навоздухе, углекислоте, гелии, аргоне, хладоне R141b. Проведено сравнениехарактеристик при работе на указанных рабочих телах.3. Получены экспериментальные данные о зависимости изоэнтропногоКПД от температуры рабочего тела на входе в детандер.4. Выявлена стабильная работа спирального детандера при условииподачи на вход машины парожидкостной смеси при работе на R141b.5. Проведены испытания машины как в режиме детандера, так и врежиме пневмомотора. Проведено сравнение максимума изоэнтропного КПДпри работе в режиме детандера и минимума удельного расхода при работе врежиме пневмомотора.Практическая значимость работы:1.

Разработанный и проверенный алгоритм расчёта позволяет получатьгеометрические характеристики проектируемых спиральных детандеров.2. Создана методика проведения эксперимента, с помощью которойвозможно испытать другие спиральные детандеры. Полученные значенияотносительных потерь можно использовать при сборе статистики для машинразличных типоразмеров. Эти данные позволят с допустимой инженернойточностью рассчитывать новые спиральные детандеры.3. Экспериментальныеданныепоказывают,чтомаксимумизоэнтропного КПД примерно одинаков для различных рабочих веществ(доказано для аргона, воздуха, углекислоты, хладона R141b), но достигаетсяпри разных степенях расширения.

Таким образом, возможно для вновь2создаваемых спиральных детандеров моделировать экспериментом навоздухе работу на других рабочих телах.4. Проведённые эксперименты в режиме компрессора доказываютвозможность обратимости машины.5. Стабильная работа детандера в парожидкостной областисвидетельствует о том, что спиральный детандер способен работать вместодросселя в парокомпрессионных холодильных машинах.Внедрение результатов работы.Данные экспериментальных исследований спиральной машины врежиме пневмомотора использованы в научной работе Институтамашиноведения им.

А.А. Благонравова Российской академии наук.Созданный экспериментальный стенд внедрён в учебный процесс накафедре «Холодильной, криогенной техники, систем кондиционирования ижизнеобеспечения» МГТУ им. Н.Э. Баумана.Достоверность и обоснованность полученных результатов.Достоверностьполученныхэкспериментальныхданныхобеспечиваетсяприменениемповеренныхсредствизмерения,апробированных методик измерения, использованием классическихзависимостей и сравнением с данными других исследований.На защиту выносятся:1.

Экспериментальные данные зависимости изоэнтропного КПД отстепени расширения для воздуха, аргона, гелия, углекислоты, хладона R141b.Зависимость изоэнтропного КПД и удельного расхода от частоты вращения.2. Зависимость момента трения от частоты вращения и расходаперетечек от степени расширения.3. Блок-схема расчёта. Результаты расчёта машины для условиймаксимума КПД при работе на воздухе. Сравнение расчётной зависимостиобъёмного расхода на выходе из детандера с экспериментальной.4. Результаты разделения потерь при работе на воздухе на различныхрежимах.Апробация работы.

Основные положения и результаты работы былипредставлены на 3 конференциях: Международной конференции «Криогенэкспо» (Москва, 2011), Международной конференции с элементами научнойшколы для молодёжи «Инновационные разработки в области техники ифизики низких температур» (Москва, 2011), Международной конференции«Чиллвента» (Москва, 2012).Публикации.

По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе4 в журналах из перечня ВАК.3Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, шестиглав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 144страницах текста, содержит 80 рисунков, 34 таблицы и список литературы из33 наименований.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении приведена краткая информация о достоинствах и историиспиральных машин, приводятся зависимости неравномерности вращения,шумовых характеристик, изоэнтропного КПД спиральных компрессоров посравнению с поршневыми и компрессорами с катящимся поршнем.Первая глава носит обзорно-постановочный характер и состоит издвух разделов.Первый раздел посвящён областям применения спирального детандераи существующим исследованиям машины.

В работах S. Quoilin в качестведвигателя в цикле Ренкина используется спиральная машина. Приведеныданные не только об эффективности цикла, но и об эффективности машины.Показана возможность использования спирального компрессор-детандерногоагрегата в цикле Чистякова-Плотникова. В статье H. Nagata и др. приведеныданные о работе спирального детандер-компрессорного агрегата,установленного вместо дроссельного устройства в сверхкритическомпарокомпрессионном холодильном цикле на диоксиде углерода. В работеВ.М. Бозрова и В.И. Ивлева приведена информация о теоретическомисследовании механических характеристик спирального пневмомотора,которое показало перспективность использования машины в данной области.A. Goodwin и J.

Derby показали возможность применения спиральныхпневмомоторов для привода электрогенераторов для использования вкачестве резервных источников энергии. Плюсами машины в данной областиявляется быстрое время выхода на режим по частоте вращения и мощностина валу (около 200 мс) и надёжность.Во втором разделе рассматриваются существующие методики расчётаспиральных компрессоров. Показано, что, так как спиральные компрессор идетандер геометрически подобны, то расчёт геометрических характеристикспиралей для компрессора можно с небольшими изменениями использоватьдля расчёта детандера.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации