Статья

Наименование	Влияние резонансных газодинамических и термодинамических явлений во всасывающих системах на эффективность поршневых машин
Авторы	Рутковский Ю. А., к. т. н., проф. Рутковский А. Ю., к. т. н., доц.
Раздел	Машиностроение и машиноведение
Год	2018	Выпуск	52	Страницы	132 - 141
УДК	621.59(075.8)			EDN	XYEIWL
Аннотация	Приведены результаты теоретического и экспериментального исследований влияния резонансных газодинамических и термодинамических явлений во всасывающих системах поршневых компрессоров с цилиндрами двухстороннего действия на важнейшие показатели их работы: производительность, потребляемую мощность, удельный расход энергии, температурные режимы. Получены резонансные эксплуатационные характеристики компрессоров типа L, широко распространённых в различных отраслях промышленности. Эти характеристики позволяют выбрать оптимальные режимы работы с максимальной производительностью и минимальным расходом энергии. Получены дифференциальные уравнения относительного изменения давления в цилиндре при всасывании с учётом дроссельных потерь давления во всасывающих клапанах и резонансных колебаний давления во всасывающей системе по второй гармонике.
Реферат	Цель. Установление закономерностей между термодинамическими и газодинамическими процессами в системе «всасывающий трубопровод – всасывающий клапан – переменной объём цилиндра», обусловленными наличием потерь давления за счёт дросселирования газа в клапанах при всасывании и колебаний давления газа во всасывающем трубопроводе. Конечной целью исследований является получение резонансных эксплуатационных характеристик поршневых компрессоров, которые устанавливали бы связь между переменной длиной всасывающего трубопровода и значениями производительности, потребляемой мощности, удельного расхода, энергии и температурами газа в стандартных точках всасывания и нагнетания. Методика. Введены относительные (безразмерные) величины, характеризующие изменение давления в цилиндре при всасывании. Для получения уравнения относительных потерь давления за счёт дросселирования был использован первый закон термодинамики, устанавливающий связь между приращением внутренней энергии газа в цилиндре как разности энтальпии поступающего газа и работы, производимой газом на перемещение поршня. Составлено дифференциальное уравнение относительных потерь давления во всасывающем клапане. Результаты. В данной работе представлена аналитическая и практическая комплексная оценка влияния двух независимых друг от друга факторов на наполнение цилиндра газом и на эффективность работы компрессора в целом. К таким факторам относятся гидравлическое сопротивление всасывающих клапанов, обусловленное их конструкцией, и колебания давления газового столба во всасывающем трубопроводе, обусловленные периодическими процессами всасывания и совпадениями частот собственных и вынуждающих колебаний (резонанс). Научная новизна. Получены аналитические зависимости влияния резонансных колебаний давления на изменение давления в цилиндре при всасывании. Установлено, что относительное изменение давления в цилиндре является функцией четырёх независимых безразмерных параметров: угла поворота кривошипа, относительной потери давления в результате дросселирования газа через всасывающий клапан; относительного приращения давления в цилиндре в результате колебательного процесса и критерия скорости потока сжатого воздуха. Практическая значимость. Полученные результаты дают возможность выбрать наиболее оптимальные по эффективности режимы работы поршневых машин исходя из конкретных условий эксплуатации: режим с максимальной производительностью при применении резонансных параметров входного трубопровода или режим с минимальной удельной мощностью.
Ключевые слова	поршневой компрессор, резонанс, колебания давления, безразмерные показатели, резонансные характеристики.
Финансирование
Благодарности
Список источников	1. Френкель, М. И. Поршневые компрессоры [Текст] / М. И. Френкель. — М.: Машиностроение, 1969. — 744 с. 2. Пластинин, П. И. Поршневые компрессоры. Том 1. Теория и расчёт [Текст] / П. И. Пластинин. — М.: Колос, 2000. — 456 с. 3. Рутковский, Ю. А. Резонансные газодинамические процессы во всасывающих системах и их влияние на коэффициент подачи и производительность поршневых компрессоров [Текст] / Ю. А. Рутковский // Промышленная гидравлика и пневматика. — 2010. — № 3 (29). — С. 21–30. 4. Видякин, Ю. А. Колебания и вибрации в поршневых компрессорах [Текст] / Ю. А. Видякин [и др.]. — Л.: Машиностроение, 1972. — 224 с. 5. Гогин, Ю. Н. Оптимальные режимы работы поршневых компрессоров [Текст] / Ю. Н. Гогин, Ю. А. Рутковский, М. Г. Усачев // Вестник машиностроения. — 1967. — № 11. — С. 47–50. 6. Рутковский, Ю. А. Резонансные волновые процессы во всасывающих системах поршневых компрессоров [Текст] / Ю. А. Рутковский // Технические газы. — 2010. — № 2. — С. 23–32. 7. Рутковский, Ю. А. Газодинамические резонансные явления во всасывающей системе и их использование для повышения эффективности воздушных поршневых компрессоров. Резонансные характеристики компрессоров [Текст] / Ю. А. Рутковский, Г. К. Лавренченко // Технические газы. — 2012. — № 1. — С. 41–50. 8. Рутковский, Ю. А. Испытательный комплекс для исследования работы поршневых компрессоров в режиме резонансных колебаний давления газа во всасывающей системе [Текст] / Ю. А. Рутковский, А. В. Смирнов, В. В. Найчук // Компрессорное и энергетическое машиностроение. — 2011. — № 2 (24). — С. 32–36. 9. Рутковский, Ю. А. Резонансные эксплуатационные характеристики поршневых компрессоров [Текст] / Ю. А. Рутковский, А. Ю. Рутковский // Сборник научных трудов ДонГТУ. — Алчевск, 2017. — Вып. 7 (50). — С. 38–46.
Полный текст