УДК 621.59(083)
А. И. П р и л у ц к и й, М. А. М о л о д о в,
Е. И. Б о р з е н к о, И. К. П р и л у ц к и й
РАБОТА ПОРШНЕВОГО ПАРОЖИДКОСТНОГО
ДЕТАНДЕРА ПРИ КОЛЕБАНИЯХ ДАВЛЕНИЯ
В ВЫПУСКНОМ ТРАКТЕ
Приведены результаты численного анализа работы высокооборот-
ного многорядного парожидкостного поршневого детандера фор-
сированного по частоте вращения вала и средней скорости порш-
ня. Численный эксперимент базируется на использовании програм-
мы расчета, учитывающей реальность рабочего вещества, конеч-
ность объемов полостей, примыкающих к цилиндру, и фазовые пе-
реходы в течение рабочего цикла. Показана принципиальная воз-
можность повышения на 25–30% массового расхода детандера
при оптимизации геометрических параметров элементов выходно-
го тракта и сохранении значения расчетного изоэнтропного ко-
эффициента полезного действия. Приведены результаты оценки
интенсивности процессов теплообмена на различных участках ра-
бочего цикла.
E-mail:
borzenko@gunipt.spb.ru
Ключевые слова
:
поршневой детандер, парожидкостной рабочий цикл, выхлоп-
ной тракт, колебания давления, численный эксперимент, оптимизация, реаль-
ность рабочего вещества, теплообмен, фазовые переходы, эффективность, массо-
габаритные показатели.
Работа машин объемного действия (МОД) сопровождается колеба-
ниями давления в элементах газовых трактов, примыкающих к рабоче-
му цилиндру. В поршневых компрессорах колебательные процессы в
линии всасывания могут сопровождаться повышением производитель-
ности. Такой эффект достигается при акустическом наддуве ступени I
сжатия, когда при определенном сочетании параметров всасывающего
тракта (диаметра
d
,
длины трубопровода
l
тр
и объема впускной поло-
сти
V
в.п
)
давление в цилиндре в момент закрытия всасывающих клапа-
нов становится выше давления всасывания
р
ц.1
>
р
вс
.
Это способству-
ет увеличению массы всасываемого газа за цикл, а следовательно, и
повышению производительности компрессора. Подобный эффект мо-
жет быть достигнут и в поршневых детандерах при рациональном
использовании колебаний давления в выпускном тракте.
На рис. 1 приведены схема детандерной ступени (штриховая кри-
вая) и схематизированные процессы в цилиндре (штрих-пунктирная
линия) и выпускной камере (сплошная кривая). За исходный принят
рабочий цикл 1–2–3–4–5–6–1 в координатах
р
−
ϕ
,
без колебаний давле-
ния в выпускной полости (штриховая) при объеме выпускной полости
V
к
→ ∞
.
В соответствии с теорией поршневых детандеров, при наличии ко-
лебаний давления в выпускной полости массовый расход газа за один
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
129