Цвет:
 А 
 А 
 А 
      Размер шрифта:
 А 
 А 
 А 
     
 отключить специальную версию 

AUTODESK-ОмГТУ

Т. 4, № 2, 2020

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК. СЕРИЯ «АВИАЦИОННО-РАКЕТНОЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ»


СОДЕРЖАНИЕ


ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ

А. Б. Сулин, Т. В. Рябова, А. А. Никитин
Расчетные характеристики радиатора естественной конвекции с локальной тепловой нагрузкой
DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-2-9-15
Рассмотрена задача оптимизационного расчета геометрических характеристик оребренной теплообменной поверхности 
с локальным источником теплоты в условиях естественной конвекции. Решение получено для условия максимальной 
удельной объемной мощности теплообмена. Предложена инженерная методика учета локального характера приложения 
тепловой нагрузки. Расчетные характеристики приведены в функции от температурного напора, высоты ребра и толщины 
основания радиатора. 

Ключевые слова: естественная конвекция, оребренный радиатор, локальная тепловая нагрузка, термоэлектрический модуль.

9–15










А. В. Зайцев, А. А. Малышев, К. Ф. Куадио, О. С. Малинина, А. О. Лисовцов
Комплексный метод расчёта двухфазного потока при внутриканальном кипении хладагентов
DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-2-16-26
В работе рассматриваются процессы, происходящие при кипении жидкостей в каналах при различных режимах двухфазных 
потоков. Аналитическое описание тепло-гидродинамических процессов учитывает специфику каждого режима при использовании 
эмпирических методов определения границ режимов и расчета истинного объемного паросодержания. Предлагается подход, 
в котором в качестве эмпирической составляющей применена карта режимов течения (кипения) в координатах φ – lgFrm. 
Анализ процесса производится во всем диапазоне изменения параметров — массовой скорости, температуры и давления, 
с учетом смены режимов течения. Представленные аналитические зависимости совместно образуют законченную 
математическую модель, которая реализована в виде компьютерной программы. 

Ключевые слова: двухфазные потоки, внутриканальное кипение хладагентов, истинное объемное паросодержание, режимы течения.


16–26












О. С. Малинина, А. В. Бараненко
Сопоставление эффективности термодинамических циклов абсорбционных 
бромисто-литиевых холодильных машин
DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-2-27-36
Проведен анализ энергетической эффективности действительных термодинамических циклов абсорбционных бромисто-литиевых 
холодильных машин (АБХМ) с одно- и многоступенчатыми процессами абсорбции и генерации и со связанным потоком массы. 
Выполнен анализ влияния температуры греющего и охлаждающего источников на тепловой коэффициент. Определены 
параметры внешних источников, при которых возможно осуществление названных термодинамических циклов. При этом 
для циклов с двухступенчатыми процессами абсорбции и генерации требуется греющий источник с температурой на 20–24 °С 
ниже в сравнении с базовым одноступенчатым циклом, а для цикла с трехступенчатыми процессами — ниже на 27–30 °С. 
Установлено, что при принятых параметрах внешних источников действительный тепловой коэффициент находится в пределах: 
для одноступенчатой АБХМ 0,68–0,74, для двухступенчатой АБХМ 0,36–0,39 и для трехступенчатой АБХМ 0,24–0,26. 

Ключевые слова: эффективность, действительный термодинамический цикл, абсорбционная бромисто-литиевая холодильная машина, 
связанный поток массы, тепловой коэффициент.


27–36















М. Мехрпуйя, А. В. Зайцев, А. О. Лисовцов
Внедрение новых технологических решений в циклы внешнего охлаждения процессов 
извлечения гелия и ожижения природного газа
DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-2-37-47
В статье представлены результаты исследований комбинации новых технологических решений в процессах ожижения природного 
газа и извлечения гелия. Наиболее распространенным и эффективным, с точки зрения обеспечения холодопроизводительности 
в процессе ожижения природного газа, является использование каскадного цикла на смешанном хладагенте (MFC) в качестве 
внешнего охлаждения. Исследованы эффекты, оказываемые на технологический процесс, благодаря внедрению абсорбционной 
холодильной установки. Для извлечения гелия применяется комбинированный метод сепарации и ректификации. Чистота 
получаемого гелия составляет 50 % (в молях). Представлен и описан эксплуатационный режим работы и соответствующие 
технические характеристики аппаратов. Кривые результирующих характеристик теплообменных аппаратов указывают на корректность 
проведенных теплогидравлических расчетов. Относительная величина энергетических затрат на получение 1 кг сжиженного 
природного газа в технологическом процессе с применением MFC составляет 0,265 кВт·ч/кг СПГ. Внедрение абсорбционной 
холодильной установки в цикл снижает представленное отношение до 0,1849 кВт·ч/кг СПГ. Использование абсорбционной 
холодильной установки в процессе извлечения гелия дает результат 0,951 и 132,9 кВт/кмоль гелия соответственно. Применение 
к рассматриваемым процессам методов эксергетического анализа показывает, что наибольшее значение эксергетических потерь 
относительно других аппаратов наблюдается в компрессорах. Проведен подробный экономический анализ, по результатам 
которого видно, что себестоимость продукта, полученного в обычном цикле MFC и в цикле MFC с применением абсорбционной 
холодильной машины, составляет 0,1939 и 0,2069 долл. США/кг СПГ соответственно. Наконец, на основе таких экономических 
факторов, как стоимость электроэнергии и себестоимость продукта, был проведен анализ эффективности нового цикла. 

Ключевые слова: извлечение гелия, сжиженный природный газ, холодильный цикл, тепловая интеграция процессов, 
энергетическая эффективность, эксергетический анализ.


37–47























О. Ю. Манихин, В. В. Шалай
Анализ работы технологического оборудования установки комплексной подготовки газа 
при смене абсорбента диэтиленгликоля на триэтиленгликоль
DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-2-48-55
На основании расчетных данных, полученных при использовании программного комплекса моделирования технологических 
процессов подготовки углеводородного сырья отечественной разработки «GIBBS», в статье подтверждено преимущество 
триэтиленгликоля относительно диэтиленгликоля с точки зрения снижения температуры точки росы по воде осушенного газа 
в изменяющихся термобарических условиях эксплуатации технологического оборудования установки комплексной подготовки газа. 
Расчетные параметры подтверждены опытными данными, полученными при эксплуатации системы осушки природного газа 
на объектах ООО «Газпром добыча Ноябрьск», где в качестве абсорбента используется триэтиленгликоль. 

Ключевые слова: дожимная компрессорная станция, абсорбционная осушка газа, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, 
температура точки росы, моделирование технологических процессов.


48–55













А. Д. Ваняшов, А. В. Крупников
Применение метода анализа «компрессор-сеть» для системы с поршневым компрессором 
и линией рециркуляции 
DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-2-56-63
Объектом исследования является поршневой оппозитный компрессор, обеспечивающий закачку газа в подземное хранилище газа. 
Рассмотрены проблемные вопросы реализации пусковых режимов компрессора на агрегатную линию рециркуляции. В качестве 
инструмента применен метод анализа «компрессор-сеть», заключающийся в определении рабочих точек системы за счет совмещения 
характеристик поршневого компрессора и сети, в качестве которой, в данном случае, рассматривается агрегатная линия рециркуляции 
с регулирующим клапаном. Получены рекомендации по выбору типоразмера регулирующего клапана для поршневого компрессора, 
работающего как в одноступенчатом, так и в двухступенчатом режиме. 

Ключевые слова: поршневой компрессор, подземное хранилище газа, регулирующий клапан, линия рециркуляции.


56–63












Д. С. Титов, С. С. Бусаров, И. П. Аистов, К. А. Вансович
Анализ эффективности применения поршневых уплотнений в тихоходных насосных агрегатах 
на основе анализа деформированного состояния цилиндрической части камеры сжатия 
DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-2-64-71
В статье рассмотрены варианты применения различных типов уплотнений в поршневых насосных тихоходных длинноходовых 
агрегатах. Были определены расчётные значения деформаций цилиндрической части рабочей камеры и текущая величина 
действительных зазоров при различных цилиндропоршневых уплотнениях. На основании установленных ограничений 
по минимальному значению коэффициента подачи был проведён анализ рабочего процесса насосной поршневой ступени 
длинноходового агрегата и разработаны рекомендации по применению рассмотренных видов уплотнений. 

Ключевые слова: тихоходная длинноходовая ступень, поршневой насосный агрегат, уравновешивание поршневых агрегатов, 
деформация цилиндра, зазор.


64–71












А. В. Бураков, А. А. Левихин, А. В. Побелянский, А. С. Перминов
Адаптация технологии 3D-печати и методов топологической оптимизации 
для создания малорасходных турбокомпрессоров 
DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-2-72-84
В статье описан богатый опыт холдинга компаний «Компрессор» по созданию компрессорного оборудования для различных 
отраслей промышленности. Продемонстрированы существующие методы разработки и изготовления турбокомпрессоров 
на примере нестандартного холодильного компрессора, предназначенного для работы на газообразном хладагенте R704. 
Проанализированы данные по освоенным ведущими иностранными компаниями в области авиа- и ракетостроения аддитивным 
технологиям изготовления деталей и сборочных единиц с помощью 3D-печати металлическими материалами. Рассмотрен 
опыт применения методов топологической оптимизации в авиа- и ракетостроении. Сделан вывод о применимости методов 
топологической оптимизации для создания элементов турбокомпрессоров совместно с технологией 3D-печати. Предложен 
способ создания нестандартных малорасходных турбокомпрессоров, обеспечивающий снижение материалоемкости 
и увеличение прочности деталей и узлов, включающий этапы проектного расчета, предварительного расчета, построения 
3D-модели, поэтапная топологическая оптимизация, верификация нагрузок, верификация технологии, изготовления методом 
3D-печати, 3D-сканирование для подтверждения соответствия напечатанной детали заданным геометрическим свойствам, 
верификация детали на соответствие механическим свойствам. 

Ключевые слова: турбокомпрессор, 3D-печать, 3D-сканирование, оптимизация нагрузок, проектный расчет.


72–84


















Л. Г. M. Де Лука, Э. Силва, С. Дж. Дешам
Оценка влияния упрощающих допущений, принимаемых при моделировании перетечек в клапанах = 
De Luca L. G. M., Silva E., Deschamps C. J. Assessment of simplifying hypotheses adopted 
for valve leakage modeling / пер. с англ. М. А. Федоровой 
DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-2-85-95
Пластинчатые клапаны, используемые в холодильных компрессорах, должны обеспечивать герметичность в закрытом состоянии 
во избежание перетечек газа между рабочей полостью цилиндра и камерами всасывания и нагнетания. Недавние исследования 
показывают, что перетечки через клапан могут значительно повлиять на производительность поршневых компрессоров малых 
размеров, используемых в бытовой холодильной технике. Данная статья представляет исследование влияния упрощающих допущений, 
принимаемых в имитационных моделях расчёта перетечек в клапане. Результаты показывают, что сопутствующие эффекты, 
связанные как с деформацией клапана, так и с потоком жидкости, незначительно влияют на результаты расчёта. Кроме того, допущение 
об идеальности газа было признано приемлемым для некоторых рабочих режимов, которые характерны для бытовой холодильной 
техники. С другой стороны, было обнаружено, что расчётная величина перетечек увеличилась почти на 20 % после того, 
как конфигурация клапанной пластины была упрощена до круглой пластины для уменьшения стоимости вычислительных расчетов. 

Ключевые слова: поршневой холодильный компрессор, клапан, перетечки, математическая модель, численный эксперимент, 
верификация. 
Перевод публикуется с разрешения авторов и оргкомитета конференции «Компрессоры и их системы» (Лондон, 2019).


85–95



















Ч. Шахин, Х. Керпиччи, А. Я. Карабай, К. Карахан
Исследование коэффициентов давления и расхода клапанов герметичных поршневых компрессоров = 
Şahin Ç., Kerpiççi H., Karabay A. Ya., Karahan K. Investigation of Discharge Flow and Force Coefficients 
in Hermetic Reciprocating Compressors / пер. с англ. М. А. Федоровой 
DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-2-96-103
Обеспечение низкого энергопотребления бытовой техники является важнейшей задачей её производителей. Для достижения требуемого 
энергетического уровня в бытовых холодильниках начали широко использовать высокоэффективные компрессоры с переменной 
производительностью. Пластинчатые клапаны и конструкция пластин клапанов являются наиболее важными вопросами при разработке 
поршневых компрессоров с точки зрения коэффициента полезного действия (КПД). Жесткость пластин клапанов и конфигурации 
проходных каналов в седле играют важную роль в снижении потерь при различных скоростях и условиях эксплуатации. В последнее 
десятилетие для исследования динамики клапанов начал применяться метод Fluid Structure Interaction (FSI). Из-за сложности и высокой 
вычислительной стоимости метода FSI альтернативные методы моделирования по-прежнему являются более предпочтительными 
для получения более быстрых и простых решений. В разработанной нашей компанией программе моделирования используются 
коэффициенты давления и расхода для расчета динамики клапана и массового расхода газа через него. Они рассчитываются 
с помощью программного пакета Computational Fluid Dynamics (CFD) в зависимости от высоты подъема клапана. В данном исследовании 
были рассчитаны коэффициенты давления и расхода при различных положениях поршня. В качестве конструктивного фактора также 
учитывался дополнительный прилив на поршне, который используется для уменьшения мертвого объема. Расчеты CFD были установлены 
для стационарного состояния при различных положениях клапана с помощью Ansys Fluent. Рассчитанные коэффициенты расхода 
и давления были введены в программу моделирования, а влияние положения поршня было представлено с точки зрения КПД, 
охлаждающей способности и сопоставлено с результатами эксперимента. 

Ключевые слова: поршневой холодильный компрессор, клапаны, коэффициент давления, коэффициент расхода, CFD-анализ, 
имитационная модель, эксперимент, верификация. 
Перевод публикуется с разрешения авторов и оргкомитета конференции «Компрессоры и их системы» (Лондон, 2019).


96–103

























И. С. Бусаров, В. Л. Юша, С. С. Бусаров
Экспериментальное определение коэффициента отскока пластины клапана 
с эластомерными элементами в поршневой тихоходной компрессорной ступени 
DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-2-104-110
Экспериментальные исследования динамики запорного органа самодействующего клапана с эластомерными элементами тихоходных 
длинноходовых ступеней позволили впервые получить диаграмму движения пластины клапана для рассматриваемых компрессорных 
агрегатов. Основным принципиальным результатом динамического анализа клапана явилось отсутствие отскоков от седла 
и ограничителя подъёма при движении запорного органа. Полученные данные в дальнейшем могут быть использованы 
для разработки и верификации методики расчёта таких клапанов. 

Ключевые слова: тихоходная длинноходовая ступень, самодействующие клапаны, эластомеры, диаграмма движения клапана, 
экспериментальные исследования.


104–110













АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА

А. Б. Яковлев
Разработка вихревых аппаратов осушки сжатого воздуха для систем наземного стартового комплекса 
DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-2-111-116
Показана возможность использования вихревого эффекта для осушки сжатого воздуха, применяемого в различных промышленных              
установках, в том числе системах термостатирования наземного стартового комплекса. Приведена математическая модель 
процесса снижения влагосодержания и создана методика расчета оптимальных геометрических размеров вихревого устройства 
осушки. Представленные в работе результаты позволяют повысить эффективность производственных процессов, использующих 
сжатый воздух в качестве рабочего тела. 

Ключевые слова: стартовый комплекс, пневматические системы, эффект Ранка, вихревой поток, влагосодержание, 
механическая осушка.

111–116











В. Н. Климов, Д. Я. Дудьев, В. Я. Сигайло, Н. И. Климов
Определение температурного состояния роторных подшипников газотурбинного двигателя 
с воздушно-топливной системой смазки
DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-2-117-128
Статья посвящена проблеме выбора оптимальных параметров воздушно-топливной смеси в газотурбинных двигателях (ГТД) 
с воздушно-топливной системой смазки. В настоящее время определение оптимальных параметров воздушно-топливной смеси, 
обеспечивающих работоспособность роторных подшипников ГТД при минимальных расходах воздуха и топлива через них, 
существенно осложняется невозможностью расчета температурного состояния подшипников. При этом от количества воздуха 
и топлива, отбираемых из проточной части и топливной магистрали двигателя, значительно зависят его основные удельные 
характеристики. В связи с этим определение зависимости температуры подшипников от условий их эксплуатации (параметров 
воздушно-топливной смеси и режимов работы) является актуальной задачей. Целью данной работы является разработка 
расчетного метода определения температуры смазываемого и охлаждаемого воздушно-топливной смесью подшипника. 
В работе выполнен анализ теплового состояния подшипников, установленных в опоры ротора ГТД с воздушно-топливной 
системой смазки. На основании результатов испытаний гибридных шариковых радиально-упорных подшипников 45-126205РЯ 
определены зависимости момента трения и коэффициента конвективной теплоотдачи в них от параметров воздушно-топливной 
смеси и режимов эксплуатации, разработан метод расчета температуры смазываемого и охлаждаемого воздушно-топливной 
смесью подшипника. Использование полученных в данной работе результатов при проектировании перспективных 
короткоресурсных ГТД с воздушно-топливной системой смазки приведет к улучшению характеристик двигателей, 
а также будет способствовать расширению области их применения. 

Ключевые слова: газотурбинный двигатель, воздушно-топливная смесь, система смазки, метод, температура подшипника.              

117–128



















 

75 лет Победы

 
ОмГТУ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный технический университет»

         

Контакты
Приёмная ректора: 644050, Российская Федерация, г.Омск, пр-т Мира, д. 11
тел.: (3812) 65-34-07 факс.: (3812) 65-26-98
эл. почта: info@omgtu.ru

Приёмная комиссия: pk@omgtu.ru
Телефон: (3812) 72-90-55

Отдел по связям с общественностью: press_omgtu@mail.ru


Важно


© 2011 ОмГТУ - 2020 ОмГТУ.РФ