Узагальнена модель робочого процесу рідинно-кільцевої компресорної машини - Автореферат

Узагальнена модель робочого процесу рідинно-кільцевої компресорної машиниВони не потребують повторної фільтрації газу та не чутливі до потрапляння у їх робочу порожнину разом із газом, що перекачується, пилу, вологи, абразивних частинок та інших домішок. У ряді випадків як робочу рідину доцільно використовувати рідини із властивостями, які відмінні від властивостей води, що призводить до зменшення споживаної потужності машини, але разом з тим цей факт часто спричиняє ускладнення, а іноді й унеможливлює розрахунок її геометричних, кінематичних та енергетичних параметрів, призводить до значного збільшення витрат часу на доопрацювання моделі шляхом експериментальних доводок. Усі розроблені моделі робочого процесу РКМ базуються на гідродинамічному описі зміни параметрів робочої рідини при її взаємодії з газовим середовищем, що ускладнює процес проектування машини на співвідношеннях робочих середовищ, відмінних від загальноприйнятого «вода - повітря». Усі ці міркування з урахуванням діапазону застосування РКМ, який постійно розширюється, свідчать про значну актуальність проблеми створення саме узагальненої методики розрахунку робочого процесу РКМ при визначенні енергетичних та витратних характеристик машини з урахуванням тепломасообмінних процесів для будь-яких співвідношень робочих середовищ та режимів роботи. Вперше розглянуто робочий процес РКМ на базі її представлення у вигляді термомеханічної системи відкритого типу та створено інженерну методику визначення термічних, витратних та енергетичних параметрів машини, яка може застосовуватися для будь-яких співвідношень робочих середовищ.Моделювання робочого процесу РКМ для будь-яких підходів та алгоритмів у кінцевому підсумку повязане з розвязанням трьох головних задач: 1) визначення геометричних параметрів, які забезпечують необхідний функціональний взаємозвязок (обємної продуктивності та тиску всмоктування) для вакуумного режиму роботи та (обємної продуктивності та тиску нагнітання) для компресорного режиму роботи; Виходячи з рівняння збереження енергії, можна записати вираз для визначення величини питомої потужності РКМ: , (1) до якого входять термічні параметри газу та рідини, а також частинні співвідношення масових витрат , приведені до масової витрати газу, що стискується, за умовами всмоктування . Для визначення зміни температури та тиску газу у машині на ділянці стиснення за кутом повороту та на момент початку процесу нагнітання було складено систему рівнянь на основі першого закону термодинаміки з урахуванням рівняння стану ідеального газу. Процес розвязання системи рівнянь (2) є ітераційним процесом з урахуванням зміни маси у робочій комірці за кутом повороту, яка відбувається за рахунок перетікань газу через торцеві зазори. Конвективний тепловий потік між газом у комірці та робочою рідиною визначається з урахуванням усієї площі поверхні робочої комірки, яка містить у собі як поверхню рідинного кільця, так і металеві поверхні, що знаходяться у безпосередньому контакті з газом: , (7) де - середній коефіцієнт тепловіддачі від газу до робочої рідини у робочій комірці; - сумарна площа зовнішньої поверхні робочих комірок, що розглядаються; - середній температурний напір між газом та поверхнею робочої рідини.У дисертаційній роботі на основі термодинамічного аналізу робочого процесу РКМ та представлення її у вигляді термомеханічної системи відкритого типу створено узагальнену модель її робочого процесу. За допомогою розробленої методики можна визначати дійсну продуктивність машини, радіус-вектор внутрішньої поверхні рідинного кільця та, найголовніше, питому потужність з урахуванням тепломасообмінних процесів у її робочій порожнині для будь-яких співвідношень робочих середовищ. В результаті аналізу моделей розрахунку робочого процесу виявлено відсутність загального алгоритму врахування тепломасообмінних процесів, а окремі існуючі підходи базуються на гідродинамічному описі. Створено узагальнену модель робочого процесу рідинно-кільцевих вакуумних насосів та компресорів на базі їх представлення у вигляді термомеханічної системи відкритого типу.

Основний зміст роботи