Т. 5, № 4, 2021
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК. СЕРИЯ «АВИАЦИОННО-РАКЕТНОЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ»
СОДЕРЖАНИЕ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
|
В. А. Пронин, А. В. Кованов, Е. А. Калашникова, В. А. Цветков Перспектива использования озонобезопасных хладагентов с низким потенциалом глобального потепления в спиральных компрессорах. Часть 1 DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-4-9-16 Монреальский протокол и Кигалийская поправка определили необходимость и сроки замены гидрофторсодержащих хладагентов. Альтернативой выводимым из обращения гидрофторуглеродам становятся вещества естественного происхождения с низким потенциалом глобального потепления. Такая альтернатива вносит коррекцию в вектор развития холодильного оборудования и влечет необходимость адаптации или создания новых образцов техники, с учетом отличных свойств новых хладагентов. Однако при этом выбор потребителя все так же основывается на эффективности, стоимости и надежности оборудования. Изучив возможность применения новых хладагентов в сферах использования спирального компрессора, с точки зрения эксплуатационных свойств веществ, мы также отметили некоторые аспекты влияния их термодинамических и теплофизических свойств на рабочие процессы и конструкцию элементов компрессора. Таким образом, мы представили сравнительный анализ практического применения и дальнейшей перспективы использования хладагентов в спиральном компрессоре, выделив актуальные направления изучения данного вопроса. Ключевые слова: спиральный компрессор, свойства хладагента, гидрофторуглероды, коэффициент подачи, энергоэффективность, протечки рабочего вещества. |
9-16 |
|
А. Н. Фот, Д. К. Мельников Особенности расчета холодильных машин с комбинированным охлаждением конденсаторов с учетом климатических и экономических факторов DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-4-17-23 Предложена методика расчета холодильных машин с узлом конденсации, реализующим водяной и воздушный способы охлаждения, учитывающая экономические и климатические особенности расчетного региона. Поскольку экономический и климатический факторы имеют разную степень влияния на энергоэффективность и экономичность холодильных машин во всем диапазоне изменяющихся температур охлаждающих сред, то результаты расчета холодильных машин по предложенной методике позволяют принимать взвешенные решения о компоновке узла конденсации как на этапе проектирования, так и на этапе разработки программы по управлению холодильной установкой в течение года. Выполнен сравнительный анализ холодильных машин с комбинированным охлаждением конденсаторов для регионов г. Омска и г. Берлина. Выявлено наиболее значимое влияние климатического фактора при низких температурах охлаждающего воздуха и влияние стоимости охлаждающей воды при высоких температурах воздуха. Ключевые слова: комбинированное охлаждение, узел конденсации, водяное и воздушное охлаждение, экология, экономия энергоресурсов, математическая модель, холодильная машина. |
17–23 |
|
А. Р. Алиев Автоматизация технологического процесса наполнения полостей при пневмовакуумных испытаниях DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-4-24-32 Рассмотрена схема и технология автоматизированного процесса наполнения полостей контрольным газом. Построено математическое описание функционирования системы наполнения, служащее основой для разработки методики проектирования и исследования рабочих характеристик. Ключевые слова: испытания на герметичность, пневмовакуумные испытания, наполнение полости газом, автоматический режим наполнения, автоматизация технологического процесса. |
24–32 |
|
И. С. Бусаров, С. С. Бусаров, В. Л. Юша Влияние деформации проточной части эластомерных элементов самодействующих клапанов на характеристики тихоходных длинноходовых компрессорных ступеней DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-4-33-38 Представлены результаты исследования влияния изменения площади проходного сечения в седле самодействующих клапанов с эластомерными элементами на характеристики тихоходных компрессорных ступеней. Разработаны методика экспериментального исследования тихоходных компрессорных ступеней с возможностью получения мгновенных параметров состояния газа в рабочей камере ступени и ее интегральных характеристик и экспериментальный стенд для ее реализации. Результаты сравнительных экспериментальных исследований подтвердили эффективность конструкции клапана с изменяемой площадью проходного сечения седла по сравнению с известными конструкциями — увеличение коэффициента подачи и изотермического индикаторного КПД составило не менее 10…15%. Ключевые слова: компрессорная тихоходная ступень, экспериментальные исследования, рабочие процессы, самодействующий клапан, эластомерное седло. |
33–38 |
|
A. M. Калашников, Г. И. Чернов, В. Л. Юша Термодинамический анализ процесса расширения винтового детандера в области влажного пара DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-4-39-47 В данной работе рассматривается процесс расширения влажного пара с различными значениями входной степени сухости в винтовом расширителе. Исследование проводилось на основе разработанной математической модели, включающей как основные термодинамические уравнения, так и процесс теплообмена рабочего вещества с окружающей средой в процессе расширения. При проведении исследования процесса расширения в области влажного пара в винтовом расширителе была разработана математическая модель этого процесса. Математическая модель была верифицирована посредством сравнения результатов, полученных на ее основе, с результатами, полученными другими исследователями на идентичном объекте. Из полученных результатов видно, что при значениях начальной степени сухости больше 0,01 распределения давлений и температур практически не зависят от ее величины. При значениях начальной сухости меньше 0,01 она начинает оказывать существенное влияние на распределение давления и температуры по углу поворота ведущего ротора винтового расширителя. Ключевые слова: тепловая энергия, рекуперация тепла, винтовой расширитель, детандер, влажный пар. |
39–47 |
|
И. Д. Обухов Оптимизация системы рекуперации тепловых потерь мобильной компрессорной установки для сжатия природного газа DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-4-48-54 В данной статье представлены методика и результаты оптимизации системы рекуперации тепловых потерь (СРТП) мобильной компрессорной установки (МКУ), предназначенной для сжатия природного газа с применением компьютерной модели в программной среде MatLab с термодинамическим пакетом CoolProp. В процессе проведения исследования построена компьютерная модель СРТП, определен критерий эффективности рекуперации, произведена постановка оптимизационной задачи и выполнено ее решение. В качестве управляющих параметров оптимизации приняты давление кипения и массовый расход рабочего тела в цикле Ренкина. При оптимальных значениях данных параметров достигается наименьшее значение относительного массового расхода топлива МКУ, то есть достигается максимальная эффективность рекуперации. Ключевые слова: рекуперация, цикл Ренкина, мобильная компрессорная установка, оптимизация, природный газ. |
48–54 |
|
А. С. Хрёкин, И. В. Баранов, А. А. Никитин Анализ эффективности циклов каскадных холодильных машин с применением диоксида углерода DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-4-55-64 В данной публикации выполнен анализ и доказана целесообразность совершенствования энергетических показателей низкотемпературных холодильных машин, работающих на R744 с применением каскадных схем с хладагентами R134а, R1234yf и R717, основываясь на ранее полученных данных при анализе двухступенчатых схем. В настоящее время, при существующих экологических запретах и возрастающем интересе к созданию низкотемпературных холодильных машин, работающих с применением диоксида углерода в двухступенчатой и каскадной схемах, представленное исследование дополняет научную литературу по обоснованию применения каждой из них. Ключевые слова: каскадная холодильная машина, потенциал глобального потепления, верхний каскад, транскритический цикл, традиционные хладагенты, озоноразрушающая способность, диоксид углерода, холодопроизводительность, природный хладагент, холодильная установка. |
55–64 |
|
Й. С. Ху, Х. Цз. Вэй, Б. Юй, О. Х. Ян, Цз. Ван, Цз. У Исследование инжекции пара в двухступенчатом роторном компрессоре = Hu Y. S., Wei H. J., Yu B. [et al.]. Research on the Vapor Injection of Two-stage Rotary Compressor / пер. с англ. М. А. Федоровой DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-4-65-74 Для понимания процессов инжекции пара, подаваемого в двухступенчатый роторный компрессор в процессе сжатия, была создана математическая модель, основанная на уравнении сохранения массы, уравнении энергии и калорическом уравнении, верифицированная по результатам сравнения расчетных и экспериментальных P-V диаграмм. Также были сделаны некоторые полезные выводы о давлении в промежуточной камере и массовом расходе пара, инжектируемого в процессе сжатия. Результаты показывают, что обратный поток газа между промежуточной камерой и инжекционным каналом пара является важным недостатком двухступенчатого роторного компрессора, который может быть преодолен путем применения дополнительного клапана в инжекционном канале. Очевидно, что инжекционный клапан может уменьшить обратный поток газа и потери мощности в процессе сжатия при одновременном увеличении колебаний давления в промежуточной камере. Эксперименты показывают, что КПД двухступенчатого роторного компрессора с инжекционным клапаном увеличился более чем на 2% в рабочих параметрах, соответствующих ASHRAE/T. Ключевые слова: холодильная машина, роторный компрессор, инжекция пара, математическая модель, эксперимент, верификация. Перевод публикуется с разрешения авторов и оргкомитета конференции «Компрессоры и их системы» («International Conference on Compressors and their Systems») (Лондон, 2019). |
65-74 |
АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА
|
В. Н. Блинов, В. В. Косицын, А. И. Лукьянчик, П. В. Степень, П. С. Ячменев Исследования надежности импульсной электротермической двигательной установки наноспутника DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-4-75-82 Рассмотрены актуальные вопросы нормирования и экспериментального подтверждения надежности импульсной двигательной установки для решения задач орбитального маневрирования наноспутников в составе космической орбитальной группировки. Для заданной вероятности безотказной работы P ≥ 0,995 определены нормированные значения вероятности безотказной работы основных критичных элементов двигательной установки. Приведены результаты ресурсных испытаний и оценки надежности опытного образца двигательной установки с количеством импульсных включений 15700. Полученное фактическое значение вероятности безотказной работы опытного образца двигательной установки составило: P = 0,9979, что подтвердило возможность реализации заданной надежности штатной двигательной установки наноспутника. Ключевые слова: наноспутник, электротермический микродвигатель, двигательная установка, надежность, вероятность безотказной работы. |
75–82 |
|
В. И. Кузнецов, В. В. Макаров Единообразие рабочих процессов струйного и вихревого эжекторов, вихревой трубы и трубы Гартмана–Шпренгера DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-4-83-88 На основании рассмотренных ранее физико-математических моделей струйного и вихревого эжекторов, вихревой трубы и трубы Гартмана–Шпренгера сделан вывод об идентичности процессов обмена работой и теплотой в этих устройствах. Показано влияние вязкости, тангенциальных напряжений, градиента линейных и угловых скоростей на передачу кинетической энергии от высоконапорного к низконапорному газу. Учитывается разность термодинамических температур на теплообмен высоконапорного и низконапорного газов. Ключевые слова: струйный и вихревой эжектор, вихревая труба, труба Гартмана–Шпренгера, обмен работой, обмен теплотой, вязкость, тангенциальное напряжение. |
83–88 |
|
В. И. Трушляков, В. А. Урбанский, А. Н. Павленко, В. Е. Жуков, Е. Ю. Сухорукова Экспериментальные исследования нестационарных процессов испарения криогенной жидкости в макете бака ракеты DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-4-89-98 Разработана программа, методика проведения эксперимента и обработки результатов эксперимента. Созданы экспериментальный стенд и метрологическое обеспечение, в качестве модельной жидкости рассмотрен жидкий азот (ЖА). Получена база данных параметров процессов тепломассообмена (давление, температуры) на режимах наддува емкости газом гелием до 2 атм., заданном внешнем тепловом нагружении, сбросе давления после достижения 4 атм. до 1 атм. Приведена методика обработки результатов измерений давления и температуры с принятыми допущениями и ограничениями. Ключевые слова: жидкий азот, кондуктивный нагрев, испарение, кипение, объемное вскипание, наддув, газ гелий, массовая скорость испарения. |
89–98 |