avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2023-7-1-32-39avroen-54Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕPOWER AND CHEMICAL ENGINEERINGАнализ безнасосных систем охлаждения поршневых компрессоровThe analysis of pumpless cooling systems reciprocating compressorsДорофеевЕ. А.DorofeevE. A.

Дорофеев Егор Алексеевич - кандидат технических наук, доцент кафедры «Гидромеханика и транспортные машины». SPIN-код: 8323-4198, AuthorID (РИНЦ): 1147663. AuthorID (SCOPUS): 57208906779. ResearcherID: V-9114-2018.

644050, Омск, пр. Мира, 11

Dorofeev Egor Alekseevich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Hydromechanics and Transport Machines Department, SPIN-code: 8323-4198. AuthorID (RSCI): 1147663. AuthorID (SCOPUS): 57208906779. ResearcherID: V-9114-2018.

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

shevdm@mail.ruТегжановА. С.TegzhanovA. S.

Тегжанов Аблай Хан Савитович - кандидат технических наук, доцент кафедры «Гидромеханика и транспортные машины» ОмГТУ.

644050, Омск, пр. Мира, 11

Tegzhanov Ablaj Han Savitovich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Hydromechanics and Transport Machines Department, OmSTU.

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

ЩербаВ. Е.ShcherbaV. E.

Щерба Виктор Евгеньевич - доктор технических наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой «Гидромеханика и транспортные машины» ОмГТУ, SPIN-код: 6637-4059. AuthorID (РИНЦ): 518325. AuthorID (SCOPUS): 57191240901. ResearcherID: D-5093-2014.

644050, Омск, пр. Мира, 11

Shcherba Viktor Evgenyevich - Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Hydromechanics and Transport Machines Department, OmSTU, SPIN-code: 6637-4059. AuthorID (RSCI): 518325. AuthorID (SCOPUS): 57191240901. ResearcherID: D-5093-2014.

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

Омский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian Federation202330032023713239Copyright © Дорофеев Е.А., Тегжанов А.С., Щерба В.Е., 20232023Дорофеев Е.А., Тегжанов А.С., Щерба В.Е.Dorofeev E.A., Tegzhanov A.S., Shcherba V.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/54

В статье рассмотрены существующие способы охлаждения поршневых компрессоров, где особое внимание уделено жидкостным системам, в которых движение охлаждающей жидкости осуществляется не от внешнего насоса, а за счет колебаний давления газа или разрежения. Проведен анализ конструкций систем безнасосного охлаждения, выявлены преимущества и недостатки, определены направления для дальнейшего их совершенствования.

The article discusses the existing methods of cooling reciprocating compressors, where special attention is paid to liquid systems in which the motion of the coolant is carried out not from an external pump, but due to fluctuations in gas pressure or rarefaction. An analysis of the designs of pumpless cooling systems is carried out, advantages and disadvantages are identified, directions for their further improvement are identified.

поршневой компрессорохлаждение компрессорабезнасосное охлаждениеразрежениеколебания давлениягибридная энергетическая машинаpiston compressorcompressor coolingpumpless coolingunderpressurepressure fluctuationshybrid power machineИсследование выполнено за счет гранта МК4256.2022.4The study is supported by grant MK-4256.2022.4ReferencesПластинин П. И. Поршневые компрессоры. В 2 т. Т. 1. Теория и расчет. Москва: КолосС, 2006. 456 с. ISBN 5-95320428-0.Plastinin P. I. Porshnevyye kompressory. V 2 t. T. 1. Teoriya i raschet [Piston compressors. In 2 vols. Vol. 1. Theory and calculation. Moscow, 2006. 456 p. ISBN 5-9532-0428-0. (In Russ.).Берман Я. А, Маньковский О. Н., Марр Ю. Н. [и др.]. Системы охлаждения компрессорных установок. Ленинград: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1984. 288 с.Berman Ya. A., Mankovsky O. N., Marr Yu. N. [et al.] Sistemy okhlazhdeniya kompressornykh ustanovok [Cooling systems for compressor units]. Leningrad, 1984. 288 p. (In Russ.).Сычков А. Е., Журавлев И. Н., Рудой В. Г. Блоки воздушного охлаждения на базе пластинчато-ребристых теплообменников для поршневых компрессорных агрегатов // Компрессорная техника и пневматика. 2009. № 6. С. 6.Sychkov A. E., Zhuravlev I. N., Rudoy V. G. Bloki vozdushnogo okhlazhdeniya na baze plastinchato-rebristykh teploobmennikov dlya porshnevykh kompressornykh agregatov [Air cooling units based on plate-fin heat exchangers for reciprocating compressor units // Kompressornaya tekhnika i pnevmatika. Kompressornaya Tekhnika i Pnevmatika. 2009. No. 6. P. 6. (In Russ.).Пластинин П. И. Поршневые компрессоры. В 2 т. Т. 2. Основы проектирования. Конструкций. 3-е изд., перераб. и доп. Москва: КолосС, 2013. 711 с. ISBN 978-5-9532-0228-8.Plastinin P. I. Porshnevyye kompressory. V 2 t. T. 2. Osnovy proyektirovaniya. Konstruktsiy [Piston compressors. In 2 vols. Vol. 2. Fundamentals of design. Designs]. 3rd ed., revised. and additional. Moscow, 2013. 711 p. ISBN 978-5-9532-0228-8. (In Russ.).Джураев Р. У., Шомуродов Б. Х., Хатамова Д. Н., Тагирова Ю. Ф. Модернизация системы охлаждения поршневых компрессорных установок // Достижения, проблемы и современные тенденции развития горно-металлургического комплекса: материалы IX Междунар. науч.-техн. конф. Навои, 2017. С. 176.Juraev R. U., Shomurodov B. K., Khatamova D. N., Tagirova Yu. F. Modernizatsiya sistemy okhlazhdeniya porshnevykh kompressornykh ustanovok [Modernization of the cooling system for reciprocating compressor units] // Dostizheniya, problemy i sovremennyye tendentsii razvitiya gorno-metallurgicheskogo kompleksa. Achievements, Problems and Further Development of the Mining and Metallurgical Complex. Navoi, 2017. P. 176. (In Russ.).Сазоненко В. М., Алёшин В. И. Анализ способов охлаждения компрессоров // Материалы Всерос. науч.-техн. молодеж. конф., посвящ. 100-летию кафедры холодильных и компрессорных машин МГТУ им. Н. Э. Баумана. Москва, 2020. С. 129–136.Sazonenko V. M., Alyoshin V. I. Analiz sposobov okhlazhdeniya kompressorov [Analysis of compressor cooling methods] // Materialy vseros. nauch.-tekhn. molodezh. konf. Proceedings of the All-Russian Scientific and Technical Youth Conference. Moscow, 2020. P. 129–136. (In Russ.).Пластинин П. И., Щерба В. Е. Рабочие процессы объемных компрессоров со впрыском жидкости // Итоги науки и техники. Сер. Насосостроение и компрессоростроение. Холодильное машиностроение. 1996. № 5. С. 1–154.Plastinin P. I., Shcherba V. E. Rabochiye protsessy ob"yemnykh kompressorov so vpryskom zhidkosti [Working processes of volumetric compressors with liquid injection] // Itogi nauki i tekhniki. Ser. Nasosostroyeniye i kompressorostroyeniye. Kholodil'noye mashinostroyeniye. The Results of Science and Technology. Ser. Pump Building and Compressor Building. Refrigeration Engineering. 1996. No. 5. P. 1–154. (In Russ.).Щерба В. Е. Рабочие процессы компрессоров объемного действия: моногр. Москва: Наука, 2008. 319 с.Shcherba V. E. Rabochiye protsessy kompressorov ob"yemnogo deystviya [Working processes of volumetric compressors]. Moscow, 2008. 319 p. (In Russ.).Пат. 2538371 Российская Федерация, МПК F 04 B 19/06. Способ работы насос-компрессора и устройство для его осуществления / Болштянский А. П., Щерба В. Е., Кужбанов А. К., Павлюченко Е. А., Лысенко Е. А. № 2013138950/06; заявл. 20.08.13; опубл. 10.01.15, Бюл. № 1.Patent No. 2538371 Russian Federation, IPC F 04 B 19/06. Sposob raboty nasos-kompressora i ustroystvo dlya yego osushchestvleniya [Operation of pump-compressor and device to this end] / Bolshtyansky A. P., Shcherba V. E., Kuzhbanov A. K., Pavlyuchenko E. A., Lysenko E. A. No. 2013138950/06. (In Russ.).Щерба В. Е., Болштянский А. П., Шалай В. В., Ходорева А. В. Насос-компрессоры. Рабочие процессы и основы проектирования. Москва: Машиностроение, 2013. 388 с. ISBN 978-5-94275-670-3.Shcherba V. E., Bolshtyansky A. P., Shalay V. V., Khodoreva A. V. Nasos-kompressory. Rabochiye protsessy i osnovy proyektirovaniya [Pump-compressors. Workflows and design basics]. Moscow, 2013. 388 p. ISBN 978-5-94275-670-3. (In Russ.).Shcherba V. E., Pavlyuchenko E. A., Kuzhbanov A. K. Mathematical modeling of processes of suction and discharge in a displacement pump with gas damper // Chemical and Petroleum Engineering. 2013. Vol. 49, № 7–8. P. 460–466. DOI: 10.1007/s10556-013-9774-9.Shcherba V. E., Pavlyuchenko E. A., Kuzhbanov A. K. Mathematical modeling of processes of suction and discharge in a displacement pump with gas damper // Chemical and Petroleum Engineering. 2013. Vol. 49, no. 7–8. P. 460–466. DOI: 10.1007/s10556-013-9774-9. (In Engl.).Щерба В. Е., Болштянский А. П., Рыбак А. Т., Носов Е. Ю., Тегжанов А. С. Конструктивные компоновки гибридных машин объемного действия // Омский научный вестник. 2018. № 1 (157). С. 10–18. DOI: 10.25206/1813-8225-2018-157-10-18.Scherba V. E., Bolshtyansky A. P., Rybak A. T. Nosov E. Yu. Tegzhanov A. S. Konstruktivnyye komponovki gibridnykh mashin ob"yemnogo deystviya [Constructive schemes of hybrid machines of volumetric action] // Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2018. No. 1 (157). P. 10–18. DOI: 10.25206/1813-8225-2018-157-10-18. (In Russ.).Лобов И. Э. Разработка и экспериментальное исследование поршневой гибридной энергетической машины объемного действия на основе использования колебаний давления газа в линии нагнетания // Гидравлика. 2016. № 1 (1). С. 143–151.Lobov I. E. Razrabotka i eksperimental’noye issledovaniye porshnevoy gibridnoy energeticheskoy mashiny ob”yemnogo deystviya na osnove ispol’zovaniya kolebaniy davleniya gaza v linii nagnetanii [Design and experimental study of a hybrid power piston machines surround action through the use of pressure fluctuations in the gas discharge line] // Gidravlika. Hydraulics. 2016. No. 1 (1). P. 143–151. (In Russ.).Shcherba V. E., Blinov V. N., Paramonov A. M., Grigor'ev A. V., Lobov I. E. Аnalysis of the influence of the length and diameter of a connecting gas pipeline on the working processes of a hybrid piston power machine based on application of fluctuations in gas pressure in the injection lines // Chemical and Petroleum Engineering. 2018. Vol. 54 (3). P. 247–252. DOI: 10.1007/s10556-018-0470-7.Shcherba V. E., Blinov V. N., Paramonov A. M., Grigor'ev A. V., Lobov I. E. Аnalysis of the influence of the length and diameter of a connecting gas pipeline on the working processes of a hybrid piston power machine based on application of fluctuations in gas pressure in the injection lines // Chemical and Petroleum Engineering. 2018. Vol. 54 (3). P. 247–252. DOI: 10.1007/s10556-018-0470-7. (In Engl.).Пат. 2640899 Российская Федерация, МПК F04B 39/06. Поршневой компрессор с автономным жидкостным охлаждением / Болштянский А. П., Щерба В. Е., Кужбанов А. К., Лобов И. Э., Григорьев А. В., Труханова Д. А. № 2016134558; заявл. 23.08.2016; опубл. 12.01.2018.Patent No. 2640899 Russian Federation, IPC F 04 B 39/06. Porshnevoy kompressor s avtonomnym zhidkostnym okhlazhdeniyem [Piston compressor with autonomous liquid cooling] / Bolshtyansky A. P., Shcherba V. E., Kuzhbanov A. K., Lobov I. E., Grigoriev A. V., Trukhanova D. A. No. 2016134558. (In Russ.).Shcherba V. E., Nosov E. Y., Pavlyuchenko E. A., Kuzeeva D. A., Lobov I. E Аnalysis of the motion dynamics of liquid in a hybrid energy-converting piston machine with gas plenum in the intake // Chemical and Petroleum Engineering. 2016. Vol. 52 (3). P. 244–250.Shcherba V. E., Nosov E. Y., Pavlyuchenko E. A., Kuzeeva D. A., Lobov I. E Аnalysis of the motion dynamics of liquid in a hybrid energy-converting piston machine with gas plenum in the intake // Chemical and Petroleum Engineering. 2016. Vol. 52 (3). P. 244–250. (In Engl.).Щерба В. Е., Носов Е. Ю., Павлюченко А. Е., Кузеева Д. А., Лобов И. Э. Анализ динамики движения жидкости в поршневой гибридной энергетической машине с газовым объемом на всасывании // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2016. № 4. С. 15–19.Shcherba V. E., Nosov E. Yu., Pavlyuchenko A. E., Kuzeeva D. A., Lobov I. E. Analiz dinamiki dvizheniya zhidkosti v porshnevoy gibridnoy energeticheskoy mashine s gazovym ob"yemom na vsasyvanii [Analysis of the dynamics of fluid movement in a piston hybrid power machine with a gas volume in suction] // Khimicheskoye i neftegazovoye mashinostroyeniye. Chemical and Oil and Gas Engineering. 2016. No. 4. P. 15–19. (In Russ.).Пат. 2578776 Российская Федерация, МПК F 04 B 39/06. Способ работы машины объемного действия и устройство для его осуществления / Щерба В. Е., Болштянский А. П., Кузеева Д. А., Носов Е. Ю., Кайгородов С. Ю. № 2015112262/06; заявл. 03.04.15; опубл. 27.03.16, Бюл. № 9.Patent No. 2578776 Russian Federation, IPC F 04 B 39/06. Sposob raboty mashiny ob"yemnogo deystviya i ustroystvo dlya yego osushchestvleniya [Method of operating volumetric action machine and device therefor] / Shcherba V. E., Bolshtyansky A. P., Kuzeeva D. A., Nosov E. Yu., Kaygorodov S. Yu. No. 2015112262/06. (In Russ.).Труханова Д. А. Разработка и исследование поршневой гибридной энергетической машины объемного действия с газовым объемом на всасывании: дис. … канд. техн. наук. Омск, 2016. 200 с.Trukhanova D. A. Razrabotka i issledovaniye porshnevoy gibridnoy energeticheskoy mashiny ob"yemnogo deystviya s gazovym ob"yemom na vsasyvanii [Development and research of a piston hybrid power machine of volumetric action with a gas volume on suction]. Omsk, 2016. 200 p. (In Russ.).Пат. 2755967 Российская Федерация, МПК F04B 39/06, F04B 39/064. Поршневой двухцилиндровый компрессор с автономным жидкостным охлаждением / Щерба В. Е., Овсянников А. Ю., Болштянский А. П., Носов Е. Ю., Тегжанов А. С. № 2020138070; заявл. 20.11.2020; опубл. 23.09.2021.Patent No. 2755967 Russian Federation, IPC F 04 B 39/06, F 04 B 39/064. Porshnevoy dvukhtsilindrovyy kompressor s avtonomnym zhidkostnym okhlazhdeniyem [Two-cylinder reciprocating compressor with autonomous liquid cooling] / Shcherba V. E., Ovsyannikov A. Yu., Bolshtyansky A. P., Nosov E. Yu., Tegzhanov A. S. No. 2020138070. (In Russ.).Овсянников А. Ю., Щерба В. Е., Ведрученко В. Р., Щербаков В. И., Суриков А. Ю. Повышение эффективности работы поршневой энергетической машины объемного действия с газовым объемом на всасывании путем использования колебания давления в нижней полости насосной секции // Омский научный вестник. 2017. № 6 (156). С. 8–12.Ovsyannikov A. Yu., Scherba V. E., Vedruchenko V. R., Shcherbakov V. I., Surikov A. Yu. Povysheniye effektivnosti raboty porshnevoy energeticheskoy mashiny ob"yemnogo deystviya s gazovym ob"yemom na vsasyvanii putem ispol'zovaniya kolebaniya davleniya v nizhney polosti nasosnoy [Increasing the efficiency of volumetric piston power machine with gas volume for suction by using a pressure fluctuation in lower cavity of pump section] // Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2017. No. 6 (156). P. 8–12. (In Russ.).Щерба В. Е., Тегжанов А. С., Орех Д. В. Анализ процесса обратного расширения в поршневой гибридной энергетической машине с двумя всасывающими клапанами // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2021. № 9. С. 77–85. DOI: 10.18698/0536-1044-2021-9-77-85.Shcherba V. E., Tegzhanov A. S., Orekh D. V. Analiz protsessa obratnogo rasshireniya v porshnevoy gibridnoy energeticheskoy mashine s dvumya vsasyvayushchimi klapanami [Analysis of the process of reverse expansion in a piston hybrid power machine with two suction valves] // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Mashinostroyeniye. Izvestia of Higher Educational Institutions. Engineering. 2021. No. 9. P. 77–85. DOI: 10.18698/0536-1044-2021-9-77-85. (In Russ.).Щерба В. Е., Тегжанов А. С. Математическая модель рабочих процессов поршневой гибридной энергетической машины объемного действия с газовым колпаком и двумя всасывающими клапанами // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2022. № 5. С. 22–26.Shcherba V. E., Tegzhanov A. S. Matematicheskaya model' rabochikh protsessov porshnevoy gibridnoy energeticheskoy mashiny ob"yemnogo deystviya s gazovym kolpakom i dvumya vsasyvayushchimi klapanami [Mathematical model of working processes of a positive displacement hybrid power machine with a gas cap and two suction valves] // Khimicheskoye i neftegazovoye mashinostroyeniye. Chemical and Oil and Gas Engineering. 2022. No. 5. P. 22–26. (In Russ.).

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