Разработка методики измерения и расчета параметров процесса теплообмена в шестеренчатом компрессоре с целью повышения точности расчета рабочего процесса (90,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Шестеренчатые компрессоры (ШК) нашли широкое применение в химической и пищевой промышленности для транспортировки различных газов и сыпучих материалов; в горном деле и сельском хозяйстве; для очистки сточных вод в очистных сооружениях и подачи надувочного и продувочного воздуха для дизелей в транспортных машинах. Данный тип машин также широко используется в качестве вакуум – насосов в области среднего вакуума. Повышение энергетических показателей и совершенствование конструкций компрессоров основано на подробном изучении рабочего процесса, которое в настоящее время ведется преимущественно методом математического моделирования. Одним из факторов, влияющих на протекание рабочего процесса и учитываемых в математической модели, является теплообмен между сжимаемой средой и стенками, образующими рабочую полость. Наличие теплообмена в компрессорах, в частности ШК, ведет к повышению температуры газа в течение рабочего цикла за счет подогрева в процессе всасывания и частично в ходе последующего сжатия. Это ведет к снижению производительности и увеличению работы сжатия. Поэтому учет теплообмена в расчете рабочего процесса ШК является необходимым. Анализ показал, что в литературе отсутствует информация по исследованию теплообмена в роторных компрессорах, а имеющиеся данные по теплообмену в компрессорной технике в большинстве случаев посвящены поршневым компрессорам и ДВС. Это связано, по-видимому, с особенностью конструкции роторных компрессоров, которая затрудняет установку средств измерения температуры газа в рабочей полости. Поэтому при математическом моделировании рабочих процессов в роторных компрессорах авторы работ вынуждены либо пренебрегать теплообменом, либо необоснованно использовать данные по теплообмену для поршневых компрессоров. Между тем, по результатам исследований, проведенных на кафедре ХТиТ, неучет теплообмена в математической модели ШК приводит к расхождению между расчетными и экспериментальными значениями характеристик компрессора. Использование результатов проведенной работы по исследованию теплообмена в математической модели ШК позволят повысить точность расчета характеристик компрессора. В связи с этим измерение и расчет параметров процесса теплообмена между газом и стенками ШК, а именно определение значений коэффициента теплоотдачи расчетно-экспериментальным путем, является на сегодняшний день важной и актуальной задачей. 3

Стр.3

Цель и задачи работы. Целью работы является получение уравнений для вычисления коэффициента теплоотдачи в ШК, предназначенных для учета теплообмена между газом и стенками в математической модели рабочих процессов, проведение анализа полученных результатов путем сравнения с аналогичными данными для поршневых компрессоров, а так же путем расчета на математической модели ШК. В соответствии с этим необходимо решить следующие задачи: 1. Разработать расчетно-экспериментальную методику определения нестационарных тепловых потоков и коэффициента теплоотдачи от газа к стенкам ШК; 2. Разработать методику проведения замеров нестационарных температур газа и теплообменных поверхностей корпуса ШК; 3. Провести экспериментальное исследование теплообмена в ШК на различных режимах работы. В целях регистрации температур стенок рабочей полости и газа изготовить специальные малоинерционные термопарные датчики с выводом сигналов на измерительную аппаратуру; 4. Получить расчетным путем на основании эксперимента значения тепловых потоков и коэффициента теплоотдачи между газом и стенками ШК. Провести анализ влияния режимных параметров на интенсивность теплоотдачи в рабочей полости ШК; 5. Обобщить полученные значения коэффициента теплоотдачи в виде критериальных уравнений для возможности использования данных о теплообмене в математическом моделировании рабочих процессов компрессоров подобной конструкции; 6. Провести сравнительный анализ полученных результатов и оценку влияния учета теплообмена между газом и стенками на результаты математического моделирования рабочих процессов ШК. Научная новизна работы. Предложен способ измерения температуры газа в рабочей полости шестеренчатого компрессора, получены значения коэффициента теплоотдачи между газом и стенками для роторных компрессоров, которые могут быть использованы при математическом моделировании рабочих процессов в компрессорах подобной конструкции. Практическая значимость работы. Получены уравнения в безразмерном виде для вычисления коэффициента теплоотдачи в шестеренчатом компрессоре на различных режимах работы, предназначенные для использования в расчете рабочих процессов компрессоров подобных конструкций методом математического моделирования. Применение полученных уравнений в математической модели позволяет повысить точность расчета характеристик компрессора и, следовательно, приблизить расчетные показатели проектируемого компрессора к действительным. 4

Стр.4