avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2024-8-1-42-48QWDNJMavroen-20Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕPOWER AND CHEMICAL ENGINEERINGРазработка математической модели для системы рекуперации тепловых потерь передвижной компрессорной станции на основе холодильной машиныDevelopment of the mathematical model for heat recovery system for mobile compressor stations based on refrigeration machineЧерновГ. И.ChernovG. I.

Чернов Герман Игоревич, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Холодильная и компрессорная техника и технология»,

644050, г. Омск, пр. Мира, 11.

AuthorID (РИНЦ): 176943;

AuthorID (SCOPUS): 56503369900.

Chernov German Igorevich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of Refrigeration and Compressor Equipment and Technology Department, 

11, Mira Ave., Omsk, 644050.

AuthorID (RSCI): 176943;

AuthorID (SCOPUS): 56503369900.

gi_chernov2002@mail.ruЕвдокимовВ. С.EvdokimovV. S.

Евдокимов Владимир Сергеевич, старший преподаватель кафедры «Холодильная и компрессорная техника и технология» ОмГТУ,

644050, г. Омск, пр. Мира, 11.

AuthorID (РИНЦ): 700336;

AuthorID (SCOPUS): 56503145300.

Evdokimov Vladimir Sergeyevich, Senior Lecturer of Refrigeration and Compressor Equipment and Technology Department,

11, Mira Ave., Omsk, 644050.

AuthorID (RSCI): 700336;

AuthorID (SCOPUS): 56503145300.

omgtu_evdokimov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6847-4937КалашниковА. М.KalashnikovA. M.

Калашников Александр Михайлович, старший преподаватель кафедры «Холодильная и компрессорная техника и технология»,

644050, г. Омск, пр. Мира, 11.

AuthorID (РИНЦ): 888551.

Kalashnikov Aleksander Mikhailovich, Senior Lecturer of Refrigeration and Compressor Equipment and Technology Department, 

11, Mira Ave., Omsk, 644050.

AuthorID (RSCI): 888551.

kalashnikov_omgtu@mail.ruКабельскийВ. И.KabelskiyV. I.

Кабельский Вячеслав Иванович, аспирант кафедры «Холодильная и компрессорная техника и технология»,

644050, г. Омск, пр. Мира, 11.

Kabelskiy Vyacheslav Ivanovich, Graduate Student of Refrigeration and Compressor Equipment and Technology Department, 

11, Mira Ave., Omsk, 644050.

gi_chernov2002@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5122-3752ЖуковА. О.ZhukovA. O.

Жуков Александр Олегович, доктор технических наук, профессор, заместитель директора по научной работе,

109316, г. Москва, ул. Талалихина, д. 33, стр. 4.

AuthorID (РИНЦ): 667117;

AuthorID (SCOPUS): 55943600000;

ResearcherID: C-2231-2014.

Zhukov Alexander Olegovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Deputy Director for Research,

33, bld. 4, Talalikhina St., Moscow, 109316.

AuthorID (RSCI): 667117;

AuthorID (SCOPUS): 55943600000;

ResearcherID: C-2231-2014 

ulun2015@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6171-227XФутинВ. А.FutinV. A.

Футин Виктор Александрович, доктор технических наук, профессор кафедры теплотехники и энергетического машиностроения Института авиации, наземного транспорта и энергетики,

420111, Республика Татарстан, г. Казань, ул. К. Маркса, 10.

AuthorID (РИНЦ): 713366;

AuthorID (SCOPUS): 23027608200.

Futin Victor Aleksandrovich, Doctor of Technical Sciences, Professor of Heat and Power Engineering Department, Institute for Aviation, Land Transportation and Power Engineering,

10, K. Marх St., Kazan, Tatarstan, 420111.

AuthorID (RSCI): 713366;

AuthorID (SCOPUS): 23027608200.

kai@kai.ruОмский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical University (OmSTU)Russian FederationЭкспертно-аналитический центрРоссияExpert-Analytical CenterRussian FederationКазанский национальный исследовательский технический университет имени А. Н. Туполева – КАИРоссияKazan National Research Technical University named after A. N. Tupolev – KAIRussian Federation202430032024814248Copyright © Чернов Г.И., Евдокимов В.С., Калашников А.М., Кабельский В.И., Жуков А.О., Футин В.А., 20242024Чернов Г.И., Евдокимов В.С., Калашников А.М., Кабельский В.И., Жуков А.О., Футин В.А.Chernov G.I., Evdokimov V.S., Kalashnikov A.M., Kabelskiy V.I., Zhukov A.O., Futin V.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/20

В данной статье представлена математическая модель передвижной компрессорной станции с системой рекуперации тепловых потерь на основе холодильной машины. В работе показана схема системы рекуперации тепловых потерь, на основе которой разработана математическая модель. Математическая модель включает известные термодинамические соотношения для тепловой нагрузки на теплообменные аппараты; мощности, потребляемой компрессором, и холодильного коэффициента холодильной машины. Представленная модель позволяет определить эффективность системы и провести расчет аппаратов и агрегатов, входящих в ее состав.

The article presents a mathematical model of a mobile compressor station with a heat recovery system based on a refrigeration machine. The study outlines the heat recovery system scheme, based on which the mathematical model is developed. The model includes known thermodynamic relations for the heat load on heat exchangers, power consumed by the compressor, and the coefficient of performance of the refrigeration machine. The presented model allows for determining the efficiency of the system and conducting calculations of the equipment and units comprising it.

передвижная компрессорная станцияцикл Ренкинасистема рекуперации тепловых потерьхолодильная машинаматематическая модельmobile compressor stationRankine cycleheat recovery systemrefrigeration machinemathematical modelReferencesЛуканин В. Н., Морозов К. А. Двигатели внутреннего сгорания: теория рабочих процессов. Москва: Высшая школа, 2007. 479 с. ISBN 978-5-06-0041.Lukanin V. N., Morozov K. A. Dvigateli vnutrennego sgoraniya: teoriya rabochikh protsessov [Internal combustion engines: theory of work processes]. Moscow, 2007. 479 p. ISBN 978-5-06-0041. (In Russ.).Селиверстов В. М. Утилизация тепла в судовых дизельных установках. Санкт-Петербург: Судостроение, 1973. 254 с.Seliverstov V. M. Utilizatsiya tepla v sudovykh dizel’nykh ustanovkakh [Heat recovery in marine diesel plants]. Saint Petersburg, 1973. 254 p. (In Russ.).Пластинин П. И. Поршневые компрессоры. В 2 т. Т. 1. Теория и расчёт. 3-е изд., доп. Москва: КолосС, 2006. 456 с. ISBN 5-10-003551-X.Plastinin P. I. Porshnevyye kompressory V. 2 t. Т. 2. Teoriya i raschet [Piston compressors. In 2 vols. Vol. 2. Theory and calculation]. 3rd ed. Moscow, 2006. 456 p. ISBN 5-10-003551-X. (In Russ.).Юша В. Л. Термодинамический анализ эффективности мобильных компрессорных установок с рекуперацией тепловых потерь: моногр. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2014. 102 с. ISBN 978-5-8149-1918-2.Yusha V. L. Termodinamicheskiy analiz effektivnosti mobil’nykh kompressornykh ustanovok s rekuperatsiyey teplovykh poter’ [Thermodynamic analysis of the efficiency of mobile compressor units with heat loss recovery]. Omsk, 2014. 102 p. ISBN 978-5-8149-1918-2. (In Russ.).Yusha V. L., Chernov G. I. Effectiveness analysis of using the Rankine cycle and cycle of refrigeration machine for recuperation of heat losses in mobile compressor unite // 8th Int. Conf. on Compressors and Coolants. Smolenice – Slovak Republic, 2013. P. 45. URL: https://szchkt.org/compressors/Contents/2013/proceedings.pdf (дата обращения: 16.12.2023).Yusha V. L., Chernov G. I. Effectiveness analysis of using the Rankine cycle and cycle of refrigeration machine for recuperation of heat losses in mobile compressor unite // 8th Int. Conf. on Compressors and Coolants. Smolenice – Slovak Republic, 2013. P. 45. URL: https://szchkt.org/compressors/Contents/2013/proceedings.pdf (accessed: 16.12.2023). (In Engl.).Юша В. Л., Чернов Г. И. Анализ термодинамической эффективности применения цикла Ренкина в системе рекуперации тепловых потерь компрессорной установки с приводным двигателем внутреннего сгорания // Омский научный вестник. 2013. № 2 (120). С. 254–261. EDN: RNEINJ.Yusha V. L., Chernov G. I. Analiz termodinamicheskoy effektivnosti primeneniya tsikla Renkina v sisteme rekuperatsii teplovykh poter’ kompressornoy ustanovki s privodnym dvigatelem vnutrennego sgoraniya [The analysis of the thermodynamic efficiency of the rankine cycle in recuperation system of heat losses in compressor unit driven by the internal combustion engine] // Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2013. No. 2 (120). P. 254–261. EDN: RNEINJ. (In Russ.).Tsai B.-J., Wang Y. L. A novel Swiss-Roll recuperator for the microturbine engine // Applied Thermal Engineering. 2009. Vol. 29, no. 2–3. Р. 216–223. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2008.02.028.Tsai B.-J., Wang Y. L. A novel Swiss-Roll recuperator for the microturbine engine // Applied Thermal Engineering. 2009. Vol. 29, no. 2–3. Р. 216–223. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2008.02.028. (In Engl.).Xia C., Zhang Z., Huang G. [et al.]. Study on the new hybrid thermodynamic cycle for an improved micro swing engine with heat recovery process // Applied Thermal Engineering. 2018. Vol. 129. P. 1135–1149. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2017.10.123.Xia C., Zhang Z., Huang G. [et al.]. Study on the new hybrid thermodynamic cycle for an improved micro swing engine with heat recovery process // Applied Thermal Engineering. 2018. Vol. 129. P. 1135–1149. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2017.10.123. (In Engl.).Negash A., Kim Y. M., Shin D. G. [et al.]. Optimization of organic Rankine cycle used for waste heat recovery of construction equipment engine with additional waste heat of hydraulic oil cooler // Energy. 2018. Vol. 143. P. 797–811. DOI: 10.1016/j.energy.2017.11.004.Negash A., Kim Y. M., Shin D. G. [et al.]. Optimization of organic Rankine cycle used for waste heat recovery of construction equipment engine with additional waste heat of hydraulic oil cooler // Energy. 2018. Vol. 143. P. 797–811. DOI: 10.1016/j.energy.2017.11.004. (In Engl.).Sadeghi S., Ghandehariun S., Naterer G. F. Exergoeconomic and multi-objective optimization of a solar thermochemical hydrogen production plant with heat recovery // Energy Conversion and Management. 2020. Vol. 225. P. 113441. DOI: 10.1016/j.enconman.2020.113441.Sadeghi S., Ghandehariun S., Naterer G. F. Exergoeconomic and multi-objective optimization of a solar thermochemical hydrogen production plant with heat recovery // Energy Conversion and Management. 2020. Vol. 225. P. 113441. DOI: 10.1016/j.enconman.2020.113441. (In Engl.).Elmas E. T. Design and production of high temperature heat pipe heat recovery units // Journal of Molecular Structure. 2020. Vol. 1212. P. 127927. DOI: 10.1016/j.molstruc.2020.127927.Elmas E. T. Design and production of high temperature heat pipe heat recovery units // Journal of Molecular Structure. 2020. Vol. 1212. P. 127927. DOI: 10.1016/j.molstruc.2020.127927. (In Engl.).Quoilin S., Zhang X., Xiang N. [et al.]. Performance comparison of cement production before and after implementing heat recovery power generation based on emergy analysis and economic evaluation: A case from China // Journal of Cleaner Production. 2021. Vol. 290. P. 125901. DOI: 10.1016/j.jclepro.2021.125901.Quoilin S., Zhang X., Xiang N. [et al.]. Performance comparison of cement production before and after implementing heat recovery power generation based on emergy analysis and economic evaluation: A case from China // Journal of Cleaner Production. 2021. Vol. 290. P. 125901. DOI: 10.1016/j.jclepro.2021.125901. (In Engl.).Cioccolanti L., Renzi M., Comodi G. [et al.]. District heating potential in the case of low-grade waste heat recovery from energy intensive industries // Applied Thermal Engineering. 2021. Vol. 191. P. 116851. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2021.116851.Cioccolanti L., Renzi M., Comodi G. [et al.]. District heating potential in the case of low-grade waste heat recovery from energy intensive industries // Applied Thermal Engineering. 2021. Vol. 191. P. 116851. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2021.116851. (In Engl.).Aboelazayem O., Gadalla M., Alhajri I. [et al.]. Advanced process integration for supercritical production of biodiesel: Residual waste heat recovery via organic Rankine cycle (ORC) // Renewable Energy. 2020. Vol. 164. P. 433–443. DOI: 10.1016/j.renene.2020.09.058.Aboelazayem O., Gadalla M., Alhajri I. [et al.]. Advanced process integration for supercritical production of biodiesel: Residual waste heat recovery via organic Rankine cycle (ORC) // Renewable Energy. 2020. Vol. 164. P. 433–443. DOI: 10.1016/j.renene.2020.09.058. (In Engl.).Kumar А., Rakshit D. A сritical review on waste heat recovery utilization with special focus on Organic Rankine Cycle applications // Cleaner Engineering and Technology. 2021. Vol. 5. P. 100292. DOI: 10.1016/j.clet.2021.100292.Kumar А., Rakshit D. A critical review on waste heat recovery utilization with special focus on Organic Rankine Cycle applications // Cleaner Engineering and Technology. 2021. Vol. 5. P. 100292. DOI: 10.1016/j.clet.2021.100292. (In Engl.).Wang F., Wang L., Zhang H. [et al.]. Design and optimization of hydrogen production by solid oxide electrolyzer with marine engine waste heat recovery and ORC cycle // Energy Conversion and Management. 2021. Vol. 229. P. 113775. DOI: 10.1016/j.enconman.2020.113775.Wang F., Wang L., Zhang H. [et al.]. Design and optimization of hydrogen production by solid oxide electrolyzer with marine engine waste heat recovery and ORC cycle // Energy Conversion and Management. 2021. Vol. 229. P. 113775. DOI: 10.1016/j.enconman.2020.113775. (In Engl.).Архаров А. М. Теплотехника. Москва: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. 712 с. ISBN 5-7038-2439-7.Arkharov A. M. Teplotekhnika [Thermal engineering]. Moscow, 2004. 712 p. ISBN 5-7038-2439-7. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.