Т. 6, № 3, 2022
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК. СЕРИЯ «АВИАЦИОННО-РАКЕТНОЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ»
СОДЕРЖАНИЕ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
|
В. И. Кузнецов, И. О. Щука Оптимизация работы мембранного блока компрессора, перекачивающего газ и жидкость в ракетных комплексах, с применением ИКТ посредством программы расчета скачка давления DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-3-9-16 Рассмотрен вопрос повышения ресурса работы мембраны в мембранно-плунжерном компрессоре. Найдено, что равномерное распределение отверстий в подложке для подвода масла в одну полость, а газ — в другую полость, которые расположены между мембраной и подложками, вызывает волнообразное движение мембраны. Показано, какой процесс вызывает возникновение скачков давления, которые сокращают срок работы мембраны до разрушения. Теоретически и экспериментально найдено оптимальное расположение отверстий в подложках для снижения скачков давления и повышения ресурса работы мембраны без разрушения. Ключевые слова: мембранно-плунжерный компрессор, ресурс, мембрана, подложка, распределительный диск, отверстия. |
9–16 |
|
В. В. Шалай, В. И. Горбунков, И. В. Колганов Математическое моделирование тепловых процессов электроплазменного микродвигателя DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-3-17-23 Представлена математическая модель термодинамических процессов, происходящих в электроплазменном микродвигателе (ЭПМД) с аргоном в качестве рабочего тела. Проведен сравнительный анализ результатов экспериментальных данных с теоретическими. Целью исследования является разработка математической модели термодинамических процессов ЭПМД и моделирование взаимодействия рабочего тела с плазмой дугового разряда. В ходе исследований решены следующие задачи: — определение влияния диссоциации газа и излучения дугового разряда на температуру рабочего тела, на стенки ЭПМД и электроды; — определение давления в камере сгорания ЭПМД; — определение тяги и удельного импульса тяги ЭПМД; — определение эффективной скорости истечения рабочего тела в зависимости от температуры при бесконечном расширении газа в сопле ЭПМД. Сравнительный анализ рассчитанных параметров, благодаря близости значений электронных температур с экспериментально полученными ранее при статическом состоянии ЭПМД, подтверждает достоверность представленной математической модели плазменных процессов и необходимость дальнейшего ее совершенствования. Ключевые слова: электроплазменный микродвигатель, аргоновая плазма, температура газа, температура плазмы дугового разряда, эффективная скорость истечения рабочего тела, тепловая модель электроплазменного микродвигателя. |
17–23 |
|
В. Л. Юша Научно-технологические предпосылки совершенствования и промышленного освоения малорасходных компрессорных агрегатов на базе длинноходовых поршневых ступеней DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-3-24-39 Представлен обзорный анализ исследований в области воздушных и холодильных малорасходных компрессоров на базе тихоходных длинноходовых поршневых ступеней и проведена оценка научно-технологических предпосылок для повышения их энергоэффективности и конкурентоспособности. Рассмотрены два перспективных направления, в которых такие компрессоры могут найти эффективное применение: повышение давления газа от атмосферного давления до среднего и высокого давлений; реализация совмещенных процессов сжатия и конденсации хладагентов в рабочей камере ступени. Предложен и обоснован ряд научных задач, решение которых позволит создать конкурентные компрессорные агрегаты, применимые в холодильной и криогенной технике, системах термостатирования и жизнеобеспечения, в медицине и фармацевтике, в нефтехимической и нефтегазовой отраслях, в малой энергетике, на транспорте. Ключевые слова: малорасходный компрессор, поршневая тихоходная длинноходовая ступень, рабочие процессы, среднее и высокое давление нагнетания, «квазиизотермическое» сжатие, воздух, холодильный агент, холодильный цикл, сжатие в области влажного пара. |
24–39 |
|
С. С. Бусаров, И. С. Бусаров, А. В. Недовенчаный, Р. Э. Кобыльский, А. А. Капелюховская, Е. В. Заушицын, А. Е. Гаглоева, А. Ю. Громов Создание методики расчета метановых малорасходных тихоходных компрессорных ступеней на основе обработки данных экспериментального исследования DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-3-40-48 В данной статье представлены результаты проведенного комплекса работ по адаптации существующей математической модели расчета рабочих процессов тихоходных компрессорных ступеней для сжатия метана и создания инженерной методики расчета производительности ступени на основании полученных экспериментальных данных. Ключевые слова: длинноходовой поршневой компрессор, рабочие процессы, измерение мгновенной температуры и давления газа, экспериментальные исследования поршневых компрессоров, метан. |
40–48 |
|
Д. Х. Садвакасов, Г. И. Чернов, В. Л. Юша Анализ влияния быстроходности аммиачной тихоходной компрессорной ступени на процессы обратного расширения и всасывания в области влажного пара DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-3-49-57 В работе представлена математическая модель совмещенных процессов обратного расширения и всасывания в области влажного пара, реализуемых в аммиачной тихоходной длинноходовой поршневой компрессорной ступени. Основу математической модели составляют уравнения первого закона термодинамики для тела переменной массы, уравнение состояния реального газа, уравнения Клапейрона–Клаузиуса и Ньютона–Рихмана; рассмотрены также различные варианты реализации методики расчета процесса теплообмена в рабочей камере ступени. Выполнен расчетно-параметрический анализ влияния скорости поршня на потери производительности компрессорной ступени и на величину степени сухости аммиака в конце процесса всасывания, учитывающий существующие факторы неопределенности как в части выбора методики расчета процессов теплообмена, так и в части выбора граничных и начальных условий. Ключевые слова: поршневая компрессорная ступень, аммиак, влажный пар, процесс обратного расширения, процесс всасывания, математическая модель, коэффициент теплоотдачи. |
49–57 |
|
О. Ю. Манихин, В. В. Шалай, Е. В. Ходорева Выбор способа подготовки природного газа для транспортировки по магистральным газопроводам DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-3-58-65 При проектировании оборудования осушки природного газа большое значение имеет возможность реализации комплексного подхода для определения рациональных технико-экономических показателей рассматриваемых технологических аппаратов. Это дает возможность достичь максимальной энергоэффективности от эксплуатируемого оборудования для каждого конкретного месторождения. Одной из важных задач, решаемых при разработке газовых месторождений, является выбор способа и соответствующего технологического оборудования по множеству критериев, включая эксплуатационные расходы и стоимость аппаратов, производительность установки, металлоемкость, тиражируемость рассматриваемой технологии и т.д. Одним их способов решения такой задачи является применение математических методов системного анализа в сложных задачах принятия решения, в частности, метода анализа иерархий. Ключевые слова: осушка природного газа, абсорбция, низкотемпературная сепарация, мембраны, метод анализа иерархий. |
58-65 |
|
Б. Кюи, К. Беккер, У. Людерсен, М. Готтшлих, С. Кабельак Исследование кинематики нового роторного компрессора Шукея = Cui B., Becker K., Lüdersen U., Gottschlich M., Kabelac S. A study on the kinematics of a new Schukey-type rotary compressor / пер. с англ. М. А. Федоровой DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-3-66-75 Новый тип роторного компрессора, называемый «роторно-камерный компрессор», состоит из двух коаксиальных роторов с четырьмя лопастями каждый, которые совершают вращательное движение с переменной угловой скоростью. Оба ротора имеют одинаковое направление вращения, в то время как один ротор ускоряется, другой ротор замедляется. После прохождения определенного углового положения знак ускорения роторов меняется. Из-за возникающей относительной разности фаз объем между двумя лопастями периодически меняется. Эта технология была впервые представлена ее основателем Юргеном Шукеем в 1987 году. С того времени нам неизвестно ни о каких дальнейших усовершенствованиях данной машины. В этом материале представлено исследование кинематики роторно-камерного компрессора. Первоначальные исследования показали, что изменения в кинематике роторов будут оказывать прямое влияние на термодинамические переменные, которые, если их оптимизировать, могут привести к повышению производительности машины. Поэтому была разработана математическая модель для получения рабочих параметров из различных кинематических концепций с использованием численного CFD-анализа. Ключевые слова: роторно-камерный компрессор, механизм синхронизации со специальными зубчатыми передачами, переменная угловая скорость, кинематика, рабочий цикл, математическая модель, CFD-анализ. Перевод публикуется с разрешения авторов и оргкомитета серии конференций IOP: «Материаловедение и инженерия» (IOP Conference Series Materials Science and Engineering) (Лондон, 2021) |
66-75 |
Информация