Наукові основи удосконалення турбокомпресорних установок з газотурбінним приводом - Автореферат

Цим забезпечується формування науково-методичних основ удосконалювання і створення високоефективного блоково-комплектного компресорного устаткування і визначається актуальність виконаної роботи. №797, комплексною цільовою програмою Міністерства машинобудування, військово-промислового комплексу і конверсії України "Розвиток турбокомпресорів в Україні" (договір №51, 1993-1995р.р.), планами нової техніки і оргтехзаходів по розвитку СМНВО в 1978-1991р.р., а також бізнес-планами технічного розвитку СМНВО в 2001-2005р.р., у яких здобувач був науковим керівником або виконавцем робіт, а також здійснював їх координацію при виконанні багатопланових досліджень і розробок. Поставлена мета досягається шляхом вирішення наступних завдань: - аналіз особливостей робочих процесів і конструкції блоково-комплектних ТКУ з метою структуризації ТС і розробки на цій основі ММ робочого процесу установки; створення комплексних ММ робочого процесу блоково-комплектних ТКУ, що використовуються для аналізу технологічних режимів їх роботи і оцінки ефективності із залученням ексергетичного методу аналізу; Винесені на захист результати системного аналізу ТКУ, розрахункових і експериментальних досліджень елементів і систем у сукупності складають науково-методичні основи їх вдосконалення шляхом створення високоефективного блоково-комплектного компресорного устаткування підвищеної заводської готовності, що реалізовано вперше у вітчизняній практиці.Основним методологічним принципом, що використовувався при аналізі ефективності ТКУ, є системний підхід, розвинений у другій половині ХХ століття стосовно обєктів теплоенергетики в роботах О.І.Андрющенко, Л.А.Попиріна та Л.О.Шубенко-Шубіна; холодильного устаткування в роботах І.М.Калніня; суднових енергоустановок у роботах А.Г.Курзона; теплообмінного устаткування в роботах Г.Є.Канівця; ВК у роботах К.П.Селезньова, Г.М.Дена і Ю.Б.Гальоркіна; роторних компресорів у роботах В.М.Лукяненко та І.Г.Хісамєєва; поршневих компресорів у роботах П.І.Пластініна та Б.С.Фотіна. Проаналізовано метод визначення найбільш доцільного режиму роботи ТКА і ТКУ по величині його ексергетичного ККД, що забезпечує найменші витрати п.г.; одержані дані про ефективність АПО н.г. і вихрових сепараторів двофазної суміші в складі багатокаскадних ВК блоково-комплектних ТКУ; проаналізовані способи утилізації теплоти вихлопних газів ГТП як для цілей теплофікації, так і для підвищення ефективності приводу за рахунок застосування складного робочого циклу. Запропонований підхід дозволив провести аналіз спільних режимів роботи ВК і ГТП агрегатів типів ГПА-Ц-6,3А, ГПА-Ц-16, ГПА-Ц-25, уточнити підхід до проектування проточної частини (ПЧ) ВК з метою розширення зони оптимального режиму роботи агрегату з урахуванням характеристики ГТП і показати, що перевагу має ПЧ компресора з безлопатковим дифузором, а також виявити, що ГТП має переважний вплив на ефективність агрегату. При вирішенні завдань моделювання прийняті наступні допущення, що спрощують її рішення: робочий процес - сталий і є сукупністю робочих процесів каскадів стиснення компресора (КСК), що реалізують процеси стискування, охолодження і сепарації; ГТП представляється залежностями, які видаються розробником ГТД: he=f(Nct); he=f(nct); Dhe, DNCT=f(DPППС); Dhe, DNCT=f(DPBC); Nct=f(Та); Nct=f(nct); Dhe=f(Gвідб); DNCT=f(Gвідб); ефективність сепараторів оцінюється експериментальними залежностями h, DP=f(Gг); геометрія АПО відома; вплив меркаптанів у ПЧ компресора і технологічному контурі не враховується; вплив трубопроводів, арматури та інших елементів контуру враховується величиною гідравлічних втрат; вплив пари води в газі враховується при аналізі режимів, при яких виникають гідрати і конденсат. Методичні основи термодинамічного аналізу ТС визначаються наступними положеннями: ТКУ є лінійною системою; досліджуються установки із ГТД простого робочого циклу, для яких у їхньому складі є чітко виражені енерговиробляючі і енергоспоживаючі частини; у процесі функціонування підсистем ТКУ істотну роль відіграють процеси, що характеризуються зміною ентропії; границі контрольних поверхонь функціональних підсистем можуть збігатися з вузловими перетинами аналізованої системи; результати технологічного аналізу дозволяють скласти масовий і енергетичний баланси (перший початок термодинаміки), а також ексергетичний баланс (другий початок термодинаміки); робота ТКУ відбувається в умовах взаємодії з рівноважним навколишнім середовищем, параметри якого не залежать від роботи установки, але впливають на роботу приводу і системи охолодження.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ