Анализ влияния толщины стенки цилиндра на характеристики холодильного одноступенчатого длинноходового поршневого компрессора
DOI:
https://doi.org/10.25206/2588-0373-2025-9-4-30-38Ключевые слова:
поршневой холодильный компрессор, аммиак, тихоходная длинноходовая ступень, рабочие процессы, математическое моделирование, граничные условия, холодильный коэффициент, толщина стенок цилиндра, температурное поле.Аннотация
Рассмотрены термодинамические характеристики холодильного одноступенчатого поршневого тихоходного длинноходового компрессора с линейным приводом при различной толщине стенки цилиндра. Теоретические исследования проведены с применением методики расчёта действительного рабочего процесса ступени такого компрессора, учитывающей процессы нестационарной теплопроводности при смешанных граничных условиях. В качестве интегральных показателей рассмотрены холодильный коэффициент и температура нагнетания ступени одноступенчатого поршневого тихоходного длинноходового компрессора с линейным приводом. В качестве независимых параметров рассмотрены температуры конденсации и кипения, основные размеры и параметры ступени, плотность теплового потока на внешней поверхности цилиндра.
Выполнен сравнительный анализ энергоэффективности рабочего процесса и температурного режима рассматриваемой ступени при температуре кипения 203 К в диапазоне температур конденсации 273 К…343 К и при различной плотности теплового потока на внешней поверхности цилиндра. Исследована взаимосвязь плотности теплового потока, температур кипения и конденсации аммиака с интегральными характеристиками одноступенчатого поршневого тихоходного длинноходового компрессора с линейным приводом, а также с распределением температурного поля на поверхности зеркала цилиндра и по толщине стенки цилиндра. Показано, что рациональное сочетание режима внешнего охлаждения цилиндра одноступенчатого поршневого тихоходного длинноходового компрессора с линейным приводом и толщины его стенки позволяет обеспечить величину холодильного коэффициента выше, чем у быстроходных двухступенчатых поршневых компрессоров.
Скачивания
Библиографические ссылки
(1). Пронин В. А., Кованов А. В., Цветков В. А. Современное состояние и перспективы развития холодильного компрессоростроения. Ч. 2. Технологии и наука // Вестник Международной академии холода. 2023. № 2. С. 14–25. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-2-14-25. EDN: RPHILW.
Pronin V. A., Kovanov A. V., Tsvetkov V. A. Sovremennoye sostoyaniye i perspektivy razvitiya kholodil’nogo kompressorostroyeniya. Ch. 2. Tekhnologii i nauka [State of the art and prospects for refrigerating compressor industry. Part 2. Technology and science]. Vestnik Mezhdunarodnoy akademii kholoda. Journal of International Academy of Refrigeration. 2023. No. 2. P. 14–25. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-2-14-25. EDN: RPHILW. (In Russ.).
(2). Trott A. R., Welch T. Refrigeration and air-conditioning. 3rd ed. Oxford: Butterworth Heinemann, 2000. 377 p. ISBN 0-7506-4219-X.
(3). Эффективные решения для различных областей применения. URL: https://www.bitzer.de/ru/ (дата обращения: 16.01.2025).
Effektivnyye resheniya dlya razlichnykh oblastey primeneniya [Efficient solutions for your applications]. URL: https://www.bitzer.de/ru/ (accessed: 16.01.2025). (In Russ.).
(4). Сopeland – спиральные и поршневые компрессоры для климатической и холодильной техники. URL: https://copelandcompressor.ru/ (дата обращения: 16.01.2025).
Сopeland – spiral’nye i porshnevye kompressory dlya klimaticheskoy i kholodil’noy tekhniki [Copeland – scroll and piston compressors for air conditioning and refrigeration equipment]. URL: https://copelandcompressor.ru/ (accessed: 16.01.2025). (In Russ.).
(5). Компрессоры RDL. URL: https://radoil.ru/catalog/kompressory-rdl/. (дата обращения: 16.01.2025).
Kompressory RDL [RDL compressors]. URL: https://radoil.ru/catalog/kompressory-rdl/. (accessed: 16.01.2025). (In Russ.).
(6). Компрессоры Belief. URL: https://cpsholod.ru/doc/our-suppliers/blf_fin.pdf (дата обращения: 16.01.2025).
Kompressory Belief [Belief compressors]. URL: https://cpsholod.ru/doc/our-suppliers/blf_fin.pdf (accessed: 16.01.2025). (In Russ.).
(7). Кошкин Н. Н., Ткачёв А. Г., Бадылькес И. С. [и др.]. Холодильные машины / под ред. Н. Н. Кошкина. Москва: Пищевая промышленность, 1973. 512 с.
Koshkin N. N., Tkachev A. G., Badyl’kes I. S. [et al.]. Kholodil’nyye mashiny [Refrigeration machines] / Ed. by N. N. Koshkin. Moscow, 1973. 512 p. (In Russ.).
(8). Строммен И. Холодильные установки, кондиционеры и тепловые насосы для XXI века // Холодильный бизнес. 2000. № 5. С. 8–10.
Strommen I. Kholodil’nyye ustanovki, konditsionery i teplovyye nasosy dlya XXI veka [Refrigeration units, air conditioners and heat pumps for the 21st century]. Refrigeration business. 2000. No. 5. P. 8–10. (In Russ.).
(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 (63). С. 8. DOI: 10.18698/2308-6033-2017-3-1601. EDN: YHEUPJ.
Arkharov A. M., Shishov V. V., Talyzin M. S. Entropiyno-statisticheskiy analiz nizkotemperaturnykh transkriticheskikh tsiklov dioksida ugleroda [Statistical entropy analysis of carbon dioxide low-temperature transcritical cycles]. Inzhenernyy zhurnal: nauka i innovatsii. Engineering Journal: Science and Innovation. 2017. No. 3 (63). P. 8. DOI: 10.18698/2308-6033-2017-3-1601. EDN: YHEUPJ. (In Russ.).
(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. EDN: LNYFMY.
Khrekin A. S., Baranov I. V. Sravnitel’nyy analiz effektivnosti tsiklov kholodil’nykh mashin [Comparative analysis of the efficiency of refrigeration machine cycles]. Vestnik Mezhdunarodnoy akademii kholoda. Journal of International Academy of Refrigeration. 2021. No. 1. P. 12–21. DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-1-12-21. EDN: LNYFMY. (In Russ.).
(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. DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-4-55-64. EDN: OCCHZZ.
Khrekin A. S., Baranov I. V., Nikitin A. A. Analiz effektivnosti tsiklov kaskadnykh kholodil’nykh mashin s primeneniyem dioksida ugleroda [The analysis of cascade refrigeration machine cycles efficiency using carbon dioxide]. Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2021. Vol. 5, no. 4. P. 55–64. DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-4-55-64. EDN: OCCHZZ. (In Russ.).
(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. DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-3-24-39. EDN: YVEINB.
Yusha V. L. Nauchno-tekhnologicheskiye predposylki sovershenstvovaniya i promyshlennogo osvoyeniya maloraskhodnykh kompressornykh agregatov na baze dlinnokhodovykh porshnevykh stupeney [Scientific and technological prerequisites for improvement and industrial development of low-flow compressor units based on long-stroke piston stages]. Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2022. Vol. 6, no. 3. P. 24–39. DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-3-24-39. EDN: YVEINB. (In Russ.).
(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. DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-1-17-24. EDN: SWSUHV.
Yusha V. L. Teoreticheskaya otsenka effektivnosti primeneniya odnostupenchatykh dlinnokhodovykh porshnevykh kompressorov v kholodil’noy tekhnike i sistemakh szhizheniya uglevodorodov [Theoretical assessment of the effectiveness of application single-stage long-stroke piston compressors in refrigeration and hydrocarbon gas liquefaction systems]. Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2024. Vol. 8, no. 1. P. 17–24. DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-1-17-24. EDN: SWSUHV. (In Russ.).
(14). Бусаров С. С. Создание и совершенствование бессмазочных поршневых компрессоров среднего и высокого давления на базе малорасходных тихоходных длинноходовых ступеней: дис. ... д-ра техн. наук. Омск, 2023. 325 с. URL: https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_012860386/ (дата обращения: 15.02.2025).
Busarov S. S. Sozdaniye i sovershenstvovaniye bessmazochnykh porshnevykh kompressorov srednego i vysokogo davleniya na baze maloraskhodnykh tikhokhodnykh dlinnokhodovykh stupeney [Creation and improvement of grease-free reciprocating compressors of medium and high pressure on the basis of low-speed long-stroke stages]. Omsk, 2023. 325 p. URL: https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_012860386/ (accessed: 15.02.2025). (In Russ.).
(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. DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-3-21-28. EDN: XANLWO.
Yusha V. L., Busarov S. S., Nedovenchanyy A. V. Otsenka primenimosti odnostupenchatykh porshnevykh dlinnokhodovykh tikhokhodnykh kompressorov v nizkotemperaturnykh kholodil’nykh mashinakh [The assessment of applicability of single-stage piston long-stroke low-speed compressors in low-temperature refrigeration machines]. Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2024. Vol. 8, no. 3. P. 21–28. DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-3-21-28. EDN: XANLWO. (In Russ.).
(16). Ивашнев Е. А. Исследование рабочих процессов поршневых компрессоров малой производительности с воздушным охлаждением: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Ленинград, 1981. 16 с.
Ivashnev E. A. Issledovaniye rabochikh protsessov porshnevykh kompressorov maloy proizvoditel’nosti s vozdushnym okhlazhdeniyem [Research of low performance piston compressors with air cooling]. Leningrad, 1981. 16 p. (In Russ.).
(17). Морозюк Л. И. Термодинамический анализ машин для производства тепла и холода на двух температурных уровнях каждого // Холодильная техника и технология. 2015. Т. 51, № 5. С. 20–26. DOI: 10.15673/0453-8307.5/2015.44774. EDN: VHUVYV.
Morozyuk L. I. Termodinamicheskiy analiz mashin dlya proizvodstva tepla i kholoda na dvukh temperaturnykh urovnyakh kazhdogo [Thermodynamic analysis of machines for producing heat and cold at two temperature levels]. Kholodil’naya Tekhnika i Tekhnologiya. 2015. Vol. 51, no. 5. P. 20–26. DOI: 10.15673/0453-8307.5/2015.44774. EDN: VHUVYV. (In Russ.).
(18). Хрёкин А. С. Энергосберегающие решения для создания холодильных машин с применением диоксида углерода: дис. … канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 2023. 328 с. EDN: EKLVDS.
Khrekin A. S. Energosberegayushchiye resheniya dlya sozdaniya kholodil’nykh mashin s primeneniyem dioksida ugleroda [Energy-saving solutions for creating refrigeration machines using carbon dioxide]. Saint Petersburg, 2023. 328 p. EDN: EKLVDS. (In Russ.).
(19). Капелюховская А. А. Разработка и исследование тихоходных компрессоров малых холодильных машин: дис. … канд. техн. наук. Санкт- Петербург, 2025. 198 с.
Kapelyukhovskaya A. A. Razrabotka i issledovaniye tikhokhodnykh kompressorov malykh kholodil’nykh mashin [Development and research of low-speed compressors for small refrigerating machines]. Saint Petersburg, 2025. 198 p. (In Russ.).
(20). Прилуцкий И. К. Разработка, исследование и создание компрессоров и детандеров для криогенной техники: автореф. дис. … д-ра техн. наук. Ленинград, 1991.
Prilutskiy I. K. Razrabotka, issledovaniye i sozdaniye kompressorov i detanderov dlya kriogennoy tekhniki [Development, research, and design of compressors and expanders for cryogenic equipment]. Leningrad, 1991. (In Russ.).
(21). Хрусталев Б. С. Математическое моделирование рабочих процессов в объёмных компрессорах для решения задач автоматизированного проектирования: дис. ... д-ра техн. наук. Санкт-Петербург, 1999. 269 с.
Khrustalev B. S. Matematicheskoye modelirovaniye rabochikh protsessov v ob”yemnykh kompressorakh dlya resheniya zadach avtomatizirovannogo proyektirovaniya [Mathematical modeling of work processes in volumetric compressors for solving computer-aided design problems]. Saint Petersburg, 1999. 269 p. (In Russ.).
(22). Котлов А. А., Кузнецов Ю. Л., Бураков А. В. Анализ работы поршневого компрессора, работающего в составе автомобильной газонаполнительной компрессорной станции // Компрессорная техника и пневматика. 2019. № 2. С. 27–32. EDN: FMNXNU.
Kotlov A. A., Kuznetsov Yu. L., Burakov A. V. Analiz raboty porshnevogo kompressora, rabotayushchego v sostave avtomobil’noy gazonapolnitel’noy kompressornoy stantsii [The analysis of the operation of a piston compressor working as a part of automobile gas-filling compressor stations]. Kompressornaya tekhnika i pnevmatika. Compressor Technology and Pneumatics. 2019. No. 2. P. 27–32. EDN: FMNXNU. (In Russ.).
(23). Юша В. Л., Новиков Д. Г. Интенсификация процессов теплообмена в рабочей камере бессмазочных компрессоров // Вестник международной академии холода. 2004. № 4. С. 8–11. EDN: PNMNRJ.
Yusha V. L., Novikov D. G. Intensifikatsiya protsessov teploobmena v rabochey kamere bessmazochnykh kompressorov [Intensification of heat exchange processes in the working chamber of oil-free compressors]. Vestnik mezhdunarodnoy akademii kholoda. Journal of International Academy of Refrigeration. 2004. No. 4. P. 8–11. EDN: PNMNRJ. (In Russ.).
(24). Юша В. Л., Бусаров С. С. Интенсификация внешнего охлаждения бессмазочных компрессоров // Холодильная техника. 2006. № 2. С. 24–28. EDN: HTSZDH.
Yusha V. L., Busarov S. S. Intensifikatsiya vneshnego okhlazhdeniya bessmazochnykh kompressorov [Intensification of external refrigeration of lubrication-free compressors]. Kholodil’naya tekhnika. Refrigeration Technology. 2006. No. 2. P. 24–28. EDN: HTSZDH. (In Russ.).
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Неисключительные права на статью передаются журналу в полном соответствии с Лицензией Creative Commons BY-NC-SA 4.0 «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция-Некоммерчески-СохранениеУсловий») 4.0 Всемирная (CC BY-NC-SA 4.0)
