Authors

Анализ энергоэффективности и температурных режимов холодильного одноступенчатого тихоходного длинноходового поршневого компрессора

DOI: 10.17586/1606-4313-2025-24-3-49-57
UDC 621.51+621.56

Анализ энергоэффективности и температурных режимов холодильного одноступенчатого тихоходного длинноходового поршневого компрессора

Yusha V.L., Busarov Sergey S., Nedovenchany Aleksey V.

For citation: Юша В.Л., Бусаров С.С., Недовенчаный А.В. Анализ энергоэффективности и температурных режимов холодильного одноступенчатого тихоходного длинноходового поршневого компрессора. // Вестник Международной академии холода. 2025. № 3. С. 49-57. DOI: 10.17586/1606-4313-2025-24-3-49-57. [Yusha V.L., Busarov S.S., Nedovenchany A.V. Energy efficiency and temperature conditions of a single-stage low-speed long-stroke reciprocating compressor. Journal of International Academy of Refrigeration. 2025. No 3. p. 49-57. DOI: 10.17586/1606-4313-2025-24-3-49-57]

Abstract
Рассмотрены рабочие процессы и интегральные характеристики холодильного одноступенчатого поршневого длинноходового тихоходного компрессора в широком диапазоне температур кипения и конденсации аммиака. Представлена методика расчета действительного рабочего процесса ступени такого компрессора, учитывающая в том числе процессы нестационарной теплопроводности при комбинированном применении граничных условий 2-го и 3-го рода. В качестве интегральных показателей рассмотрены холодильный коэффициент и температура нагнетания. В качестве независимых параметров рассмотрены: температуры конденсации и кипения, плотность теплового потока на внешней поверхности цилиндра. Выполнен сравнительный анализ эффективности рабочего процесса рассматриваемой ступени при температурах конденсации и кипения в диапазоне 293…343 К и 258…193 К соответственно для различной плотности теплового потока на внешней поверхности цилиндра. Исследована взаимосвязь плотности теплового потока, температуры конденсации и температуры кипения аммиака с интегральными характеристиками рассматриваемого компрессора. Показано, что при температурах кипения ниже 228 К энергоэффективность одноступенчатого тихоходного длинноходового холодильного компрессора может быть выше, чем у быстроходных двухступенчатых холодильных компрессоров.

Keywords: поршневой холодильный компрессор, аммиак, тихоходная длинноходовая ступень, рабочие процессы, математическое моделирование, холодильный коэффициент, температура нагнетания.

All references

1. Зеликовский И.Х., Каплан Л.Г. Малые холодильные машины и установки: справочник. М.: Агропромиздат, 1989. 672 с.

2. Trott A.R., Welch T. Refrigeration and Air-Conditioning. 3rd ed. Butterworth Heinemann, Oxford, 2000. 377 p.

3. BITZER. Поршневые компрессоры. [Электронный ресурс]: URL: https://www.bitzer.de/ru/ (дата обращения 16.12.2023 г.)

4. Компрессоры Copeland. [Электронный ресурс]: URL: https://copelandcompressor.ru/ (дата обращения 16.12.2023 г.)

5. Полугерметичные поршневые компрессоры RDL. [Электронный ресурс]: URL: https://radoil.ru/catalog/kompressory-rdl/. (дата обращения 05.04.2024 г.)

6. Каталог компрессоры Belief2023. [Электронный ресурс]: URL: https://belief.su/novyj-katalog-kompressory-belief-2023. (дата обращения 05.04.2024 г.)

7. Кошкин Н.Н., Ткачёв А.Г., Бадылькес И.С. и др.Холодильные машины / под ред. Н.Н. Кошкина. М.: Пищевая промышленность, 1973. 512 с.

8. Богданов С.Н., Бучко Н.А., Гуйго Э.И. Теоретические основы хладотехники. Тепломассообмен. М.: Агропромиздат, 1986. 320 с.

9. Архаров А.М., Шишов В.В., Талызин М.С. Энтропийно-статистический анализ низкотемпературных транскритических циклов диоксида углерода. // Инженерный журнал: наука и инновации. 2017. № 3. http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2017-3-1601

10. Хрёкин А.С., Баранов И.В.Сравнительный анализ эффективности циклов холодильных машин // Вестник Международной академии холода. 2021. № 1. С. 12-21. DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-1-12-21

11. Хрёкин А.С., Баранов И.В., Никитин А.А.Анализ эффективности циклов каскадных холодильных машин с применением диоксида углерода // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2021. Т. 5, № 4. С. 55-64. https://doi.org/10.25206/2588-0373-2021-5-4-55-64

12. Юша В.Л. Научно-технологические предпосылки совершенствования и промышленного освоения малорасходных компрессорных агрегатов на базе длинноходовых поршневых ступеней // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2022. Т. 6, № 3. С. 24-39. https://doi.org/10.25206/2588-0373-2022-6-3-24-39

13. Юша В.Л.Теоретическая оценка эффективности применения одноступенчатых длинноходовых поршневых компрессоров в холодильной технике и системах сжижения углеводородов // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2024. Т. 8, № 1. С. 17-24. https://doi.org/10.25206/2588-0373-2024-8-1-17-24

14. Бусаров С.С.Создание и совершенствование бессмазочных поршневых компрессоров среднего и высокого давления на базе малорасходных тихоходных длинноходовых ступеней: дис. … доктора техн. наук. Омск, 2024. 325 с.

15. Юша В.Л., Бусаров С.С., Недовенчаный А.В. Оценка применимости одноступенчатых поршневых длинноходовых тихоходных компрессоров в низкотемпературных холодильных машинах // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2024. Т. 8, № 3. С. 21-28. https://doi.org/10.25206/2588-0373-2024-8-3-21-28

16. Dutta A.K., Yanagisawa T., Fukuta M. A Study on Compression Characteristic of Wet Vapor Refrigerant // International Compressor Engineering Conference at Purdue. 1996. 1112. URL: https://docs.lib.purdue.edu/icec/1112 (датаобращения: 14.05.2022).

17. Akhmed H.J., Khalifa A.H., Khalaf D.Z. Performance Investigation of Vapor Compression Cycle with a Variable Speed Compressor and Refrigerant Injection // Journal of Mechanical Engineering. 2019. Vol. 16 (2). P. 63-76.

18. Wang B., Yang M., Dewitte P. et al. Evaluation of methods to decrease the discharge temperature of R32 scroll compressor // International Compressor Engineering Conference at Purdue. 2014. 2371. URL: https://docs.lib.purdue.edu/icec/2371 (дата обращения: 11.03.2022).

19. Pawale K.T., Sali N.V., Deshpande G.N. Vapor compression refrigeration system with refrigerant injection: a review // Elixir Mech. Eng. 2014. Vol. 72. P. 25410-25414.

20. Lin J., Lian Y., Wu J. Numerical investigation on vapor-liquid two-phase compression in the cylinder of rotary compressors // Applied Thermal Engineering. 2020. Vol. 170. 115022. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2020.115022.

21. Controlled Injection Cooling (CIC). [Электронныйресурс]: URL: https://www.bitzer.de (датаобращения: 22.02.2022).

22. Пекарев В.И., Иванова С.Н., Сафонова Н.А. Определение точки впрыска охлаждающей жидкости в винтовой компрессор // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Холодильная техника и кондиционирование». 2015. № 2. С. 45-48.

23. Wang J., Ding H., Wang B. et al.CFD simulation of a rotary compressor with gas injection //IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 604. 012084. DOI: 10.1088/1757-899X/604/1/012084.

24. Wei H., Yu B., Yang O. Teoretical and experimental stady on rotary compressor with double vapor injection and its system // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 1180. 012049. DOI: 10.1088/1757-899X/1180/1/012049.

25. Новые возможности низкотемпературного применения холодильных компрессоров. [Электронный ресурс]: URL: https://climate.emerson.com/documents/новые-возможности-низкотемпературного-применения-холодильных-компрессоров-ru-ru-4215396.pdf (дата обращения: 03.06.2022).

26. Буданов В.А., Беркань И.В. Повышение энергоэффективности компрессоров // Казахстан-Холод 2020: сб. докл. междунар. науч.-техн. конф. (4-5марта 2020 г.) Алматы: Изд-во АТУ, 2020. С. 49-54.

27. Исаченко В.П. и др.Теплопередача. М.: Энергоиздат, 1981. 416 с.

28. Холодильные машины. / А.В. Бараненко, Н.Н. Бухарин, В.И. Пекарев, Л.С. Тимофеевский; под общ. ред. Л.С. Тимофеевского. СПб.: Политехника, 2006. 944 с.