Занин Андрей Владимирович Разработка и исследование двухступенчатых поршневых гибридных энергетических машин объемного действия для сжатия газа до средних и высоких давлений

Короткий опис

Занин Андрей Владимирович Разработка и исследование двухступенчатых поршневых гибридных энергетических машин объемного действия для сжатия газа до средних и высоких давлений

ОГЛАВЛЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

кандидат наук Занин Андрей Владимирович

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. Анализ существующих конструкций и методов расчета рабочих процессов поршневых компрессоров, предназначенных для сжатия газа до средних и высоких

давлений

1.1. Анализ основных конструкций поршневых компрессоров средних и высоких давлений

12

1.2. Анализ основных потерь энергии в компрессорах средних и высоких давлений

1.2.1. Потери энергии от неизотермичности процесса сжатия

1.2.2. Потери энергии от утечек компримируемого газа

1.2.3. Потери энергии от недоохлаждения в межступенчатых коммуникациях

1.2.4. Потери энергии от гидравлических сопротивлений в межступенчатых 38 коммуникациях и клапанах компрессора

1.2.5. Потери энергии от колебательных явлений в межступенчатых коммуникациях 42 компрессоров

1.3. Анализ методов расчета рабочих процессов поршневых компрессоров

1.4. Анализ конструкций гибридных энергетических машин и разработка новой принципиальной схемы сжатия газа в поршневой гибридной энергетической машине средних и высоких давлений

1.5. Цель работы и задачи исследования

48

Глава II. Рабочие процессы двухступенчатой поршневой гибридной энергетической 91 машины

2.1. Методика определения закона изменения кинематических параметров поршня 91 для проведения изотермического и политропического процесса сжатия с заданным показателем политропы

2.2. Методика профилирования рабочей камеры второй ступени с целью получения 105 максимальной теплообменной поверхности и стабилизации скорости жидкостного поршня

2.3. Методика расчета сжимаемости жидкости в двухступенчатой поршневой 119 гибридной энергетической машины объемного действия под действием газовых

сил, сил трения и инерционных сил

2.4. Математическая модель течения жидкости в двухступенчатой поршневой 134 гибридной энергетической машине с газовым колпаком

2.5. Математическая модель течения жидкости в двухступенчатой поршневой гибридной энергетической машине объемного действия без газового колпака и с профилированной рабочей камерой второй ступени

2.5.1. Расчет кинематических параметров жидкостного поршня и инерционных потерь напора в профилированной рабочей камере второй ступени поршневой гибридной энергетической машины

2.5.2. Динамика течения жидкости в двухступенчатой поршневой гибридной энергетической машине без газового колпака и с профилированной рабочей

камерой второй ступени

Глава III. Разработка экспериментальных образцов и методика экспериментального 172 исследования двухступенчатых поршневых гибридных энергетически машин

3.1. Описание конструкции экспериментальных образцов двухступенчатых 172 поршневых гибридных энергетических машин объемного действия и

145

146

157

5

пневмогидравлических схем

3.1.1. Двухступенчатая поршневая гибридная энергетическая машина объемного 173 действия с газовым колпаком

3.1.2. Двухступенчатая поршневая гибридная энергетическая машина объемного 180 действия без газового колпака и с профилированной камерой сжатия

3.2. Описание экспериментального стенда и основного приборного обеспечения

3.3. Методика измерения основных термогазодинамических параметров

3.3.1. Измерение статического давления в рабочих полостях машины постоянного 186 объема

3.3.2. Измерение мгновенного давления в рабочих полостях машины переменного 188 объема

3.3.3. Измерение стационарной температуры газа и жидкости

3.3.4. Измерение расхода газа

3.3.5. Измерение количества жидкости в нагнетаемом газе

3.3.6. Визуализация течения жидкости во второй ступени поршневой гибридной 194 энергетической машины

3.3.7. Определение скорости движения жидкости в рабочей камере второй ступени 195 поршневой гибридной энергетической машины

3.4. План экспериментальных исследований

3.5. Оценка адекватности математической модели двухступенчатой поршневой 197 гибридной энергетической машины без газового колпака и с профилированной рабочей камерой

3.6. Оценка погрешности получаемых результатов

3.6.1. Погрешность измерения давлений

3.6.1.1. Погрешность измерения стационарных давлений

3.6.2. Погрешность измерения мгновенных значений давлений

3.6.2.2.Погрешность измерения стационарных температур

Глава VI. Параметрический анализ влияния основных эксплуатационных и 212 геометрических параметров на рабочие процессы двухступенчатой поршневой

гибридной энергетической машины объемного действия

4.1. Двухступенчатая поршневая гибридная энергетическая машина объемного 212 действия с газовым колпаком

4.1.1. Основные геометрические и эксплуатационные параметры

4.1.2. Определение независимых параметров и функций отклика, план численного 213 эксперимента

4.1.3. Физическая картина течения жидкости и особенности реализации

разработанной математической модели

4.1.4. Анализ влияния угловой скорости коленчатого вала

4.1.5. Анализ влияния давления нагнетания компримируемого газа

4.1.6. Анализ влияния длины соединительного трубопровода

4.1.7. Анализ влияния диаметра соединительного трубопровода

4.1.8. Анализ влияния показателя политропы в процессах сжатия и расширения

4.1.9. Основные выводы по исследованию рабочих процессов двухступенчатой 241 поршневой гибридной энергетической машины объемного действия с газовым

колпаком

4.2. Двухступенчатая поршневая гибридная энергетическая машина объемного

действия без газового колпака и с профилированной рабочей камерой второй

ступени

4.2.1. Основные геометрические и эксплуатационные параметры

4.2.2. Определение независимых параметров и функций отклика

4.2.3. Особенности реализации математической модели рабочих процессов

4.2.4. Анализ влияния угловой скорости коленчатого вала

4.2.5. Анализ влияния давления нагнетания компримируемого газа

4.2.6. Анализ влияния основных геометрических параметров рабочей камеры 260 второй ступени поршневой гибридной энергетической машины объемного действия

4.2.7. Анализ влияния диаметра соединительного трубопровода

4.2.8. Основные выводы по анализу рабочих процессов двухступенчатой поршневой гибридной энергетической машины объемного действия без газового

268

колпака и с профилированной рабочей камерой второй

ступени

Основные выводы

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ