Авторы

Изменение объема парной полости в процессе расширения в винтовом детандере

УДК 621.594

Изменение объема парной полости в процессе расширения в винтовом детандере

Данилов М. М., Иванова З.Н.

Аннотация
Параметры работы винтовых детандеров сопоставимы с аналогичными параметрами низкотемпетратурных турбодетандеров, которые используются в схеме газовой холодильной машины для вымораживания диоксида углерода в расширяющемся потоке рабочего вещества. Для оценки эффективности использования винтового детандера, работающего в режиме вымораживания, необходимо подробно изучить процесс понижения давления в парной полости. Эти знания необходимы для того, чтобы использовать существующую математическую модель для вымораживания диоксида углерода в объеме потока газовой смеси при ее течении через расширительное устройство с известным значением распределения давления и скорости потока. В данной статье предложен метод определения скорости расширения рабочего вещества в парной полости. Для этого предложены алгоритмы построения диаграмм сокращения заполненного объема ведущего и ведомого винтов, диаграммы изменения свободного объема парной полости от угла поворота ведущего винта. Представлены примеры построения вышеперечисленных диаграмм для винтов диаметром 315 мм, имеющим относительную длину, равную 0,9, что обусловлено их оптимальными скоростными характеристиками. Определенный по диаграмме угол расширения дает возможность получить скорость и время процесса расширения, что является исходными данными, позволяющими осуществить расчет процесса кристаллизации.

Ключевые слова: диоксид углерода, газовая холодильная машина, винтовой детандер, заполненный объем, парная полость, скорость расширения, время расширения, угол поворота ведущего/ведомого винтов.

Список литературы

1. Березин С. Р., Боровков В.М., Ведайко В.И.Паровая винтовая машина как средство энергосбережения // Новости теплоснабжения, 2009. № 7 (107).

2. Березин С.Р., Носков А.Н., Щеглов Г.А. Определение показателей рабочего процесса паровой винтовой машины // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2016, № 1. С. 50-56.

3. Данилов М.М. Особенности процесса получения твердого диоксида углерода в низкотемпературных турбодетандерах: дис. канд. техн. наук. – СПб.: СПБГУНиПТ, 2003. 143 с.

4. Данилов М.М., Смирнов А.С.Основные особенности образования твердой фазы диоксида углерода // Вестник Международной академии холода. 2014. № 2. С. 37-40.

5. Данилов М.М., Иванова З.Н. Теоретические и экспериментальные исследования винтовых детандеров // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Холодильная техника и кондиционирование», 2015. № 1. С. 13-17.

6. Зарницкий Г.Э., Репин Л.А.Некоторые результаты экспериментального исследования работы винтового детандера на природном газе. // Газовое дело, 1972, № 9. С. 18-21.

7. Sung-Wei Hsu., Hsiao-Wei D. Chiang., Chih-Wei Yen Experimental Investigation of the Performance of a Hermetic Screw-Expander Organic Rankine Cycle // Energies, 2014, No 7.

8. Куприянов А.Н. Разработка и повышение эффективности винтового детандера для систем низкотемпературной сепарации попутного нефтяного газа: автореферат дис. канд. техн. наук. – М., 1988. 6-15 с.

9. Данилов М.М. Моделирование процесса вымораживания диоксида углерода в объеме расширяющегося газового потока// Известия СПБГУНиПТ. 2007. № 1. С. 6-8.

10. Носков А.Н. Силы и моменты в винтовом компрессоре. – СПб.: Университет ИТМО, 2015. 37 с.

Читать статью полностью