Авторы

Моделирование рабочих процессов в тихоходных поршневых компрессорах компактных холодильных установок

DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-4-22-27
УДК 621.574

Моделирование рабочих процессов в тихоходных поршневых компрессорах компактных холодильных установок

Бусаров С. С., Недовенчаный А. В., Капелюховская А. А.

Ссылка для цитирования: Бусаров С.С., Недовенчаный А.В., Капелюховская А.А. Моделирование рабочих процессов в тихоходных поршневых компрессорах компактных холодильных установок. // Вестник Международной академии холода. 2023. № 4. С.22-27. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-4-22-27

Аннотация
В работе рассмотрена проблема создания компактных холодильных машин, в которых за счет особенностей режима сжатия в компрессоре значительно снижается нагрузка на конденсатор. Проводимые ранее исследования на диоксиде углерода показали возможность работы тихоходного компрессора в области влажного пара в процессе сжатия. Накопленный опыт моделирования позволил получить данные по температуре стенки компрессора и для существующих зависимостей, описывающих процесс конденсации получить данные по работе тихоходного компрессора в холодильной машине при работе на диоксиде углерода. При этом были получены как с полной конденсацией рабочего тела, так и при отсутствии конденсации, но при температурах близких к температурам конденсации. Учитывая специфику работы тихоходных компрессоров, а именно возможность получения больших значений отношения давления к давлению нагнетания, были получены интегральные характеристики компрессора при отношении давлений в ступени равным 5,7, показавшие значительное превосходство по данным показателем перед существующими компрессорами. Дальнейшие исследования направлены на проведения экспериментальных исследований и верификации представленной модели расчета.

Ключевые слова: тихоходный компрессор, конденсация в рабочей камере, рабочий процесс, критическое давление, критическая температура, холодильная машина, конденсатор, математическая модель.

Список литературы

1. Юша В.Л., Бусаров С.С. Перспективы создания малорасходных компрессорных агрегатов среднего и высокого давления на базе унифицированных тихоходных длинноходовых ступеней // Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. 2018. Т. 24. № 4. С. 80-89. DOI: 10.18721/JEST.24408.

2. Busarov S.S., YushaV.L., NedovenchanyiA.V.Experimental Evaluation of the Efficiency of Long-Stroke, Low-Speed Reciprocating Compressor Stages in Compression of Different Gases // Chemical and Petroleum Engineering. 2018. Vol. 54(4). Iss. 7-8. P. 593-597. DOI: 10.1007/s10556-018-0520-1.

3. Патент 2694104 Российская Федерация, МПК F25B1/00. Холодильная машина и способ ее работы / Юша В.Л. № 2022103679, заявл. 14.02.2022; опубл. 02.02.2023. Бюл. № 4.

4. Бусаров С.С.Оценка эффективности парокомпрессионных холодильных машинах с квазиизотермическим сжатием природных хладагентов / Бусаров С.С., Юша В.Л., Сухов Е.В. // Казахстан-Холод 2018: сб. докл. междунар. науч.-техн. конф. Алматы: АТУ, 2018. С. 210-215.

5. Бусаров С.С.Теоретический анализ эффективности применения квазиизотермического сжатия природных хладагентов / Бусаров С.С., Юша В.Л., Сухов Е.В. // VIII Междунар. научн.-техн. конф. «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» (Cанкт-Петербург, 15–17 ноября 2017 г.): СПб.: Университет ИТМО, 2017. С. 23-27.

6. Строммен И., Бредесен А.М. и др.Холодильные установки, кондиционеры и тепловые насосы для XXI века // Холодильный бизнес. 2000. № 5. С. 8-10.

7. Воронов В.А., Леонов В.П., Розеноер Т.М.Двухступенчатый холодильный цикл с детандером на диоксиде углерода. // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 1.

8. Busarov. S.S., Yusha V. L., Filkin N.Yu., Fedorova M.A., Denisenko V.V., Goncharenko A.A., Shipov V.B., Bessonov O.G.Implementing the principles of operating processes schematization and of performance losses distribution when designing long-stroke reciprocating compressor stages // 12th International Conference on Compressors and their Systems City, University of London, 6-8 September 2021, p. 1-11. DOI:10.1088/1757-899X/1180/1/012016

9. Chrustalev B.S., Zdalinsky V.B., Bulanov V.P.Mathematical model of reciprocating compressor with one or several stages for the real gases. // International Compressor Engineering Conference. 1996. P. 1108. http://docs.lib.purdue.edu/icec/1108.

10. Френкель М.И.Поршневые компрессоры. Теория, конструкции и основы проектирования. 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение, 1969. 744 с.

11. Busarov S.S., NedovenchanyiA.V., YushaV.L.Experimental evaluation of the efficiency of long-stroke, low-speed reciprocating compressor stages in compression of different gases. // Chemical and Petroleum Engineering. 2018. Vol. 54. pp 593-597.

12. Боришанский В.М. и др.Теплоотдача к двухфазному потоку // Теплоэнергетика. 1969. № 5. С. 58-61.

13. Кишалов А.Е., Зиннатуллин А.А.Математическое моделирование конденсации рабочего тела в системе отдачи тепла холодному источнику энергоустановки малой мощности. // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2019. Т. 23. № 5. С. 934-949. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2019-5-934-949.

14. Кишалов А.Е., Зиннатуллин А.А.Тепловой расчет горизонтального трубопровода с учетом конденсации теплоносителя // Технические науки: теория и практика: матер. IV Междунар. науч. конф. 2018 (г. Казань, 20–23 ноября 2018 г.). Казань: Молодой ученый, 2018. C. 27-32.

15. Кишалов А.Е., Зиннатуллин А.А. Численное моделирование конденсации теплоносителя в горизонтальном трубопроводе // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2019. Т. 15. № 2. C. 42-50. https://doi.org/10.25987/VSTU.2019.15.2.005.

16. Малышев А.А., Малинина О.С., Калимжанов Д.Е., Сухов П.С., Куадио К.Ф.Сравнительный анализ расчета теплообмена при внутриканальном кипении хладагентов // Вестник Международной академии холода. 2020. № 1. С. 34-39.