ЧИТАТЬ СТАТЬЮ

Аннотация. В работе на основе анализа основных путей совершенствования поршневых компрессоров установлено, что повышение термодинамической эффективности работы компрессора является одним из ключевых моментов. Среди направлений повышения термодинамической эффективности основным является охлаждение компримируемого газа и приближение процесса сжатия к изотермическому. В настоящее время охлаждение поршневых компрессоров осуществляется с помощью рекуперативного и смесительного теплообмена. Несмотря на то, что смесительный теплообмен обладает высокой
эффективностью, его практическое применение, вследствие эксплуатационных трудностей, не нашло широкого использования. С целью повышения эффективности рекуперативного теплообмена и сокращения массогабаритных показателей разработана новая поршневая гибридная энергетическая машина объемного действия (ПГЭМОД), реализующая регенеративный теплообмен. Для разработанной ПГЭМОД с регенеративным теплообменом определены области рациональных значений, эксплуатационных параметров, обеспечивающих безопасную и эффективную работу: число оборотов коленчатого вала, давление нагнетания, отношение полного хода к диаметру, площади проходных сечений всасывающих и нагнетательных клапанов. На основе основных уравнений сохранения энергии и массы, движения запорного органа самодействующего клапана, нестационарных уравнений теплопроводности для стенки рабочей камеры ПГЭМОД, а также уравнений состояния разработана математическая модель для решения сопряженной задачи нагрева стенок и определения термодинамических параметров ПГЭМОД при работе в компрессорном режиме. Проведена постановка начальных и граничных условий, а также рассмотрены особенности реализации разработанной математической модели. С целью уменьшения времени расчета нагрева стенок рабочей камеры ПГЭМОД разработана упрощенная методика на основе
уравнения теплового баланса.
Ключевые слова: поршневой компрессор, поршневой насос, поршневая гибридная энергетическая машина объемного действия, регенеративный теплообмен, нестационарный нагрев поверхности рабочей  камеры, рабочие процессы.
Annotation. Based on the analysis of the main ways of improving reciprocating compressors, the work found that increasing the thermodynamic efficiency of the compressor is one of the key points. Among the ways to increase the thermodynamic efficiency, the main one is the cooling of the compressed gas and the approach of the compression process to isothermal. Currently, reciprocating compressors are cooled by recuperative and mixing heat exchange. Despite the fact that mixing heat exchange is highly efficient, its practical application, due to operational difficulties, has not been widely used. In order to increase the efficiency of recuperative heat transfer and reduce weight and size indicators, a new positive displacement hybrid reciprocating power machine (PHPM) has been developed that implements regenerative heat transfer. For the developed PHPM with
regenerative heat exchange, the areas of rational values, operational parameters that ensure safe and efficient operation are determined: the number of revolutions of the crankshaft, the discharge pressure, the ratio of the full stroke to the diameter, the area of the flow sections of the suction and discharge valves. On the basis of the basic equations of conservation of energy and mass, the movement of the shut-off element of a self-acting valve, non-stationary equations of heat conduction for the surface of the working chamber of the PHPM, as well as the equations of state, a mathematical model has been developed to solve the conjugate problem of heating the walls and determine the 4 thermodynamic parameters of the PHPM when operating in the compressor mode. The statement of initial and boundary conditions is carried out, and also the features of the implementation of the developed mathematical model are considered. In order to reduce the time for calculating the heating of the walls of the working chamber of the PHPM, a simplified technique based on the heat balance equation has been developed.
Keywords: reciprocating compressor, reciprocating pump, displacement hybrid reciprocating power machine, regenerative heat transfer, non-stationary heating of the working chamber surface, working processes.