Т. 8, № 2, 2024
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК. СЕРИЯ «АВИАЦИОННО-РАКЕТНОЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ»
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
|
В. Р. Ведрученко, Е. М. Резанов, А. П. Стариков, А. В. Кушнаренко, П. А. Суровцев, В. А. Кихтенко О выборе метода динамического нормирования энергоресурсов нефтеперерабатывающих производств жизнеобеспечения на основе экспериментальных данных DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-2-5-12 В статье рассмотрены возможности расчета плановой потребности в энергоресурсах на основе «больших данных» и машинного обучения для энерготехнологических процессов нефтеперерабатывающих заводов. Для получения прогнозных данных предложено использовать множественную линейную регрессию, машинное обучение и нейронные сети для построения математической модели. Рассмотрены их достоинства и недостатки, сравнены точности моделей и возможность их интерпретации. Благодаря применению современных статистических методов удалось интерпретировать вариативность потребления энергоресурса в форме факторного анализа. В результате опытно-промышленных испытаний обоснована практическая значимость предложенных методов для практического использования при функционировании системы энергетического менеджмента и при переходе к применению статистического контроля технологического процесса. Ключевые слова: нормирование энергоресурсов, топливно-энергетические ресурсы, методы нормирования, линейная регрессия, машинное обучение, глубокое обучение, факторный анализ, система энергетического менеджмента |
5–12 |
|
В. Л. Юша, С. С. Бусаров, А. В. Недовенчаный Анализ основных направлений снижения интенсивности массовых потоков рабочего тела через неплотности рабочей камеры поршневой длинноходовой тихоходной компрессорной ступени DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-2-13-21 Рассмотрены рабочие процессы и интегральные характеристики поршневых длинноходовых тихоходных компрессорных ступеней. В качестве объектов сравнения рассматривались известные технологии повышения коэффициента подачи: подбор основных размеров и параметров ступени; изменение размеров и конструкции клапанов, применение эластомерных конструкционных материалов; изменение конструкции цилиндропоршневого уплотнения; изменение компоновки клапана всасывания в рабочей камере. В качестве интегральных показателей рассмотрены индикаторный КПД, коэффициент подачи и коэффициент герметичности, а также температура нагнетания. В качестве независимых параметров рассмотрены: параметры состояния рабочего тела на всасывании, давление нагнетания, основные размеры и параметры ступени, расстояние от клапана всасывания до верхней мертвой точки, диаметры седла клапанов всасывания и нагнетания, а также физико-механические свойства конструкционных материалов. Выполнен сравнительный анализ эффективности рабочего процесса рассматриваемой ступени при использовании различных технологий снижения интенсивности массообмена через неплотности рабочей камеры поршневой тихоходной длинноходовой ступени. Проведена оценка достижимой величины коэффициента подачи при комбинированном применении различных технологий. Исследованы особенности рабочих процессов рассматриваемого объекта и взаимосвязь интенсивности массовых потоков рабочего газа через неплотности рабочей камеры ступени с применяемыми технологиями. Представленные результаты теоретического анализа отражают характер изменения интегральных характеристик ступени в зависимости от применяемых технологий снижения интенсивности массообмена через неплотности рабочей камеры рассматриваемой ступени. Ключевые слова: поршневой компрессор, тихоходная длинноходовая ступень, рабочие процессы, математическое моделирование, утечки, коэффициент подачи, клапаны, уплотнения, основные размеры и параметры. |
13–21 |
|
С. С. Бусаров, А. А. Капелюховская, В. В. Воронин, К. А. Бакулин, Н. Г. Синицин Снижение пульсаций давления газа в линии всасывания поршневого компрессора при использовании дроссельных шайб DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-2-22-29 В представленной статье рассмотрена проблема борьбы с колебаниями давления в линии всасывания поршневых компрессоров. Одной из характерных особенностей поршневых компрессоров является наличие клапанов, периодически объединяющих рабочую полость сжатия с линией всасывания или нагнетания в процессах всасывания и нагнетания. Что приводит к периодическому движению газа в сторону рабочей камеры и сжатого газа в линию нагнетания. Возникающие при этом пульсации давления рабочего тела действуют и в линии всасывания, и в линии нагнетания. Как известно, неправильный расчет коммуникаций может привести к авариям компрессорного оборудования. Аварии могут быть связаны с поломкой опор компрессора и трубопроводов, разгерметизацией трубопроводов, фланцевых и сварных соединений. Поэтому особое внимание необходимо уделять компоновке трубопроводов и оборудования, не допуская при этом резонансных явлений. Одним из путей борьбы с пульсациями давления в линии всасывания служит установка диафрагм. Данный способ является наиболее дешевым и простым в реализации, особенно для компрессоров, уже находящихся в эксплуатации по сравнению с установкой дорогостоящих емкостей-депульсаторов, расположить которые в существующей технологической схеме не представляется возможным из-за ограниченного пространства помещений компрессорных установок. В рамках данной работы были проведены испытания на компрессоре общего назначения — КУ10 с дополненной системой сбора данных в линии всасывания. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили известные данные о том, что площадь отверстия диафрагмы должна быть в четыре раза меньше диаметра трубопровода. При этом было достигнуто снижение амплитуды колебаний давления в три раза. Установка конструкции диафрагмы с параметрами, близкими к рекомендуемым, возможна в любом месте всасывающей линии, поскольку изменение величины амплитуды при различном удалении от клапанов всасывания не превышает 5…7 %. При установке диафрагмы с размерами, отличающимися от рекомендуемых, требуется устанавливать ее ближе к клапану всасывания. Ключевые слова: поршневая ступень, экспериментальные исследования, пульсации давлений, линия всасывания, дроссельная шайба, диафрагма, волны давления |
22–29 |
|
А. Д. Ваняшов, И. А. Январев Проблемы согласованности газодинамических характеристик секций центробежного компрессора и выбора антипомпажных регулирующих клапанов DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-2-30-37 Рассмотрены варианты подхода к выбору типоразмера антипомпажных регулирующих клапанов применительно к двухсекционному (двухкорпусному) центробежному компрессорному агрегату, имеющему три контура регулирования (первая секция, вторая секция, общий контур). Показаны проблемы, возникающие при выборе клапана вследствие некорректного расчета газодинамических характеристик секций компрессора. Область применения — объекты добычи и компримирования природного и попутного нефтяного газа. Ключевые слова: антипомпажный клапан, газодинамическая характеристика, газоперекачивающий агрегат, линия рециркуляции, компрессорная станция, компрессорная установка, центробежный компрессор. |
30–37 |
|
Е. Н. Слободина, А. Г. Михайлов, Е. А. Рогачев, А. М. Парамонов, Е. А. Гасс. Исследование интенсификации теплообмена при кипении наножидкости на поверхности нагрева с нанорельефом DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-2-38-44 Расчетные и экспериментальные исследования процессов тепломассопереноса при кипении жидкостей, выполняющих роль теплоносителей, в настоящее время являются актуальными, так как охватывают многие области энергетики и могут способствовать развитию новых способов повышения эффективности энерговырабатывающих станций. При использовании наножидкостей в качестве теплоносителей при температуре насыщения с практической точки зрения интерес вызывают процессы осаждения наночастиц с последующим формированием нанослоя на нагретой поверхности. Исследование процессов образования нанослоя при кипении имеет цель: оценка влияния отложений на теплообмен при кипении. В результате проведенных экспериментальных исследований показано, что при достижении температуры насыщения в наножидкости формируются отложения на теплообменной поверхности, обладающие пористой структурой, что вызывает качественные изменения твердой поверхности нагревателя — изменяется величина шероховатости. При этом на начальном этапе величина шероховатости растет, что обусловлено осаждением наночастиц на поверхности нагрева, но через определенное время величина шероховатости убывает из-за выравнивания профиля отложений. Ключевые слова: наножидкость, наночастицы, температура насыщения, кипение, теплообмен, коэффициент теплоотдачи.. |
38–44 |
|
А. С. Золотухин, Е. И. Давлетгареева, Ф. А. Малышев Учет влияния производственных отклонений от формы проточной части многоступенчатого осевого компрессора DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-2-45-51 В работе представлены результаты учета производственных отклонений от формы проточной части — каверн, полученных в ходе механической обработки и последующей доработки лопаточного аппарата многоступенчатого осевого компрессора ГТЭ-65.1. Описан подход к математическому моделированию каверн, состоящий из четырех этапов и позволяющий поэтапно определить степень влияния рассматриваемого отклонения на интегральные характеристики компрессора. Для каждого из этапов проведен сравнительный анализ полученных интегральных характеристик компрессора относительно исходной геометрии. Также рассмотрено изменение запасов газодинамической устойчивости компрессора с учетом рассматриваемых каверн и проанализировано их влияние на выделенные характеристики ступеней компрессора, имеющего данные производственные отклонения. Ключевые слова: осевой компрессор, ГТЭ-65.1, отклонение от формы, CFD, ANSYS CFX, математическое моделирование. |
45–51 |
|
Н. А. Кудла, А. В. Бураков Выбор способа снижения трения в разрабатываемых для импортозамещения ротационных холодильных компрессорах DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-2-52-60 В статье рассмотрен один из способов снижения трения, используемый для вновь разрабатываемых ротационных компрессоров в рамках работ по импортозамещению. Проанализирован опыт применения ротационных холодильных компрессоров, выявлены основные факторы, определяющие холодопроизводительность. Выявлены применяемые в авиаракетостроении и энергетике методы снижения трения и повышения ресурса механических элементов и узлов с использованием металлических и неметаллических материалов, проанализированы наиболее перспективные материалы и тенденции развития. Выбран для изучения достаточно распространенный способ снижения трения, основанный на эффекте безызносности. На базе уже известных результатов предложено техническое решение на основе эффекта безызносности для снижения трения холодильного компрессора с катящимся ротором. Ключевые слова: компрессор, холодильный, ротационный, эффективность, эффект безызносности, компрессор с катящимся ротором, металлоплакирующая. |
52–60 |
АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА
|
В. В. Макаров, В. И. Кузнецов, И. О. Кузнецова Критериальная база рабочего процесса трубы Гартмана–Шпренгера DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-2-61-67 Рассмотрен вопрос создания критериальной базы рабочего процесса трубы Гартмана–Шпренгера на базе замкнутой математической модели. На базе замкнутой математической модели записаны основные параметры, влияющие на повышение полной температуры газа в конце тупиковой полости выше температуры торможения набегающего потока. Объединены параметры с одинаковой размерностью в одну группу, чтобы для всех этих величин получить только один безразмерный комплекс. Нахождение безразмерных комплексов на базе теории моделирования позволило определить критериальную базу рабочего процесса трубы Гартмана–Шпренгера. Ключевые слова: критериальная база, труба Гартмана–Шпренгера, тупиковая полость, повышенная температура торможения, обмен работой, обмен теплотой. |
61–67 |
|
В. В. Федянин, В. В. Шалай, В. К. Федоров Квантово-механическая модель ионного двигателя малого космического аппарата DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-2-68-76 В статье представлена квантово-механическая модель ионного двигателя. Рассмотрены основные уравнения, описывающие форму ускоренного пучка. Приведены пластины-детекторы, демонстрирующие интерференционную картину в тонких пленках. Дано математическое описание рельефа тонких плёнок с помощью полученной волновой функции. Продемонстрирована работа ионного двигателя малой мощности. Показаны результаты численного решения модели с различными начальными значениями. По результатам вычислений построены диаграммы траекторий заряженных частиц. Ключевые слова: модели ионных и плазменных двигателей, математическое моделирование движения заряженных частиц, ионный двигатель, малый космический аппарат, квантовая механика, квантово-механическая модель. |
68–76 |