Диссертация (1025207)
Текст из файла
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана______________________________________________________________________На правах рукописиУДК 62-133.26Воронов Владимир АндреевичИССЛЕДОВАНИЕ СПИРАЛЬНОГО ДЕТАНДЕРА НА РАЗЛИЧНЫХРАБОЧИХ ВЕЩЕСТВАХ05.04.03 – Машины, аппараты и процессы холодильной и криогеннойтехники,систем кондиционирования и жизнеобеспеченияДиссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель –кандидат технических наук,доцент В.П. ЛеоновМосква – 20162ОГЛАВЛЕНИЕСтр.ВВЕДЕНИЕ ..................................................................................................................
4Глава 1. Литературный обзор. Цели и задачи работы ........................................... 131.1. Анализ проведённых исследований. Области применения спиральныхмашин ......................................................................................................................... 131.2. Анализ известных методов расчёта спиральных машин. Цели и задачиисследования..............................................................................................................
23Глава 2. Экспериментальные исследования спиральной машины ...................... 302.1. Описание установки для испытания спирального детандера ....................... 302.2. Методика проведения эксперимента в режиме детандера ............................ 372.3. Результаты эксперимента в режиме детандера на воздухе ........................... 392.4. Результаты эксперимента в режиме детандера на аргоне ............................. 422.5. Результаты эксперимента в режиме детандера на углекислоте .................... 432.6.
Результаты эксперимента в режиме детандера на гелии ............................... 442.7.Описание установки и результаты эксперимента на хладоне R141b ............ 452.8. Выход на режим спирального детандера......................................................... 472.9. Зависимость изоэнтропного КПД от температуры на входе ......................... 482.10.
Испытания в режиме компрессора ................................................................. 502.11. Тепловой баланс установки ............................................................................ 512.12. Определение механических потерь в детандере........................................... 532.13. Определение потерь на перетечку газа в детандере ..................................... 552.14. Определение потерь на охлаждение масла ................................................... 582.15.
Оценка погрешностей эксперимента при работе в режиме детандера ...... 592.16. Особенности проведения эксперимента в режиме пневмомотора ............. 612.17. Результаты эксперимента в режиме пневмомотора на воздухе .................. 632.18. Оценка погрешности эксперимента при работе в режиме пневмомотора . 71Глава 3. Разработка математической модели расчёта спирального детандера .. 733.1. Особенности расчёта машины .......................................................................... 733.2.
Выбор математического описания геометрии спиралей ............................... 763.3. Расчёт объёма парной полости ......................................................................... 783Стр.3.4. Вывод уравнения изменения объёма парной полости ................................... 813.5. Построение зависимости давления от угла поворота .................................... 863.6. Оценка потерь на выхлоп или впуск газа ........................................................ 883.7. Описание методики расчёта спирального детандера ..................................... 92Глава 4.
Расчётное определение параметров машины. Разделение потерь ........ 994.1. Расчётное определение объёмного расхода .................................................... 994.2. Расчёт КПД, разделение потерь...................................................................... 1014.3. Расчёт коэффициента быстроходности nуд .................................................... 1064.4. Проверка алгоритма расчёта детандера ......................................................... 107Глава 5. Анализ полученных результатов ............................................................ 1095.1.
Анализ результатов в режиме детандера ....................................................... 1095.2. Анализ результатов в режиме пневмомотора ............................................... 1135.3. Сравнение характеристик при работе в режиме детандера ипневмомотора .......................................................................................................... 115Глава 6. Рекомендации ........................................................................................... 1176.1.
Рекомендации по совершенствованию машины........................................... 1176.2. Рекомендации по использованию машины ................................................... 119Основные выводы и результаты ............................................................................ 122Условные обозначения ........................................................................................... 123Список литературы ................................................................................................. 126Приложение ............................................................................................................. 1294ВВЕДЕНИЕВ наше время спиральные компрессоры (СК) находят всё большееприменение: активно вытесняют поршневые машины в холодильной технике икондиционировании, используются для сжатия воздуха.
Это происходитблагодаряотсутствиюсущественныммёртвогопреимуществамобъёма,маломуспиральныхшумуикомпрессороввибрациям,–низкойнеравномерности вращения, компактности, малому количеству деталей. Носуществуют и недостатки, из-за которых спиральные компрессоры сталимассово производить только в последние десятилетия, а именно: сложнаяповерхность спиралей и очень высокие требования к точности их изготовления,большой периметр утечек. Однако, благодаря появлению прецизионныхстанков с ЧПУ стало возможно изготовление таких изделий. В последнее времяданная технология становиться всё более распространённой, что позволяетспиральным компрессорам становится всё более конкурентоспособными. В тоже время массовый выпуск спиральных детандеров до сих пор не налажен, аинтерес к данным машинам стал появляться лишь в последние годы.Рисунок В.1.
Неравномерность крутящего момента на валу спирального (1),двухцилиндрового поршневого (2) и компрессора с катящимся поршнем (3) за 1оборот вала (2π) [5]. Единице соответствует средний крутящий момент машин5Рисунок В.2. Сравнение шумовых характеристик L, дБА спирального (1),двухцилиндрового поршневого (2) и компрессора с катящимся поршнем (3) отчастоты вращения относительно спирального при 60 с-1 [5]Рисунок В.3. Сравнение изоэнтропного КПД ηs спирального (1), винтового (2),компрессора с катящимся поршнем (3). Максимальный КПД спиральногокомпрессора взят за 100 % [5]Патент на спиральную машину был получен французским инженеромЛеоном Круа в 1905 году [32]. Стоит отметить, что главным применениемданной машины он считал использование её в качестве двигателя впаросиловых установках.
Патент, полученный Л. Круа, находится в категории«роторные двигатели». В тоже время возрождение интереса к спиральныммашинам в 80-е годы ХХ века произошло исключительно с точки зренияиспользования их режиме компрессора.6Если сравнивать характеристики спиральных и поршневых компрессоровпо неравномерности вращения, шумовым характеристикам и изоэнтропномуКПД (Рисунок В.1, В.2, В.3), то преимущество СК не вызывает сомнений.Геометрическое подобие поршневых компрессоров и поршневых детандеров,спиральных компрессоров и спиральных детандеров даёт основания полагать,что данные соотношения будут верны и при сравнении поршневых испиральных детандеров.
Кроме того, для осуществления процесса расширенияв поршневом детандере необходимо наличие клапанов принудительногодействия, в то время как спиральные машины могут работать без клапанов. Этаинформация позволяет предположить, что исследование спирального детандерапредставляет интерес.Цель работы. Целью работы является исследование спиральногодетандера на различных рабочих веществах и создание алгоритма его расчёта.Основные задачи:1. Определение экспериментальной зависимости изоэнтропного КПД (ηs),объёмного расхода, крутящего момента на валу от степени расширения припостоянных частотах вращения для воздуха, аргона, гелия, хладона R141b.Оценка влияния частоты вращения при степени расширения, соответствующеймаксимуму ηs.
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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
