Анализ влияния толщины стенки цилиндра на характеристики холодильного одноступенчатого длинноходового поршневого компрессора

Рассмотрены термодинамические характеристики холодильного одноступенчатого поршневого тихоходного длинноходового компрессора с линейным приводом при различной толщине стенки цилиндра. Теоретические исследования проведены с применением методики расчёта действительного рабочего процесса ступени такого компрессора, учитывающей процессы нестационарной теплопроводности при смешанных граничных условиях. В качестве интегральных показателей рассмотрены холодильный коэффициент и температура нагнетания ступени одноступенчатого поршневого тихоходного длинноходового компрессора с линейным приводом. В качестве независимых параметров рассмотрены температуры конденсации и кипения, основные размеры и параметры ступени, плотность теплового потока на внешней поверхности цилиндра. Выполнен сравнительный анализ энергоэффективности рабочего процесса и температурного режима рассматриваемой ступени при температуре кипения 203 К в диапазоне температур конденсации 273 К…343 К и при различной плотности теплового потока на внешней поверхности цилиндра. Исследована взаимосвязь плотности теплового потока, температур кипения и конденсации аммиака с интегральными характеристиками одноступенчатого поршневого тихоходного длинноходового компрессора с линейным приводом, а также с распределением температурного поля на поверхности зеркала цилиндра и по толщине стенки цилиндра. Показано, что рациональное сочетание режима внешнего охлаждения цилиндра одноступенчатого поршневого тихоходного длинноходового компрессора с линейным приводом и толщины его стенки позволяет обеспечить величину холодильного коэффициента выше, чем у быстроходных двухступенчатых поршневых компрессоров.

1. Пронин В. А., Кованов А. В., Цветков В. А. Современное состояние и перспективы развития холодильного компрессоростроения. Ч. 2. Технологии и наука // Вестник Международной академии холода. 2023. № 2. С. 14–25. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-2-14-25. EDN: RPHILW.

2. Trott A. R., Welch T. Refrigeration and air-conditioning. 3rd ed. Oxford: Butterworth Heinemann, 2000. 377 p. ISBN 0-7506-4219-X.

3. Эффективные решения для различных областей применения. URL: https://www.bitzer.de/ru/ (дата обращения: 16.01.2025).

4. Сopeland — спиральные и поршневые компрессоры для климатической и холодильной техники. URL: https://copelandcompressor.ru/ (дата обращения: 16.01.2025).

5. Компрессоры RDL. URL: https://radoil.ru/catalog/kompressory-rdl/. (дата обращения: 16.01.2025).

6. Компрессоры Belief. URL: https://cpsholod.ru/doc/oursuppliers/blf_fin.pdf (дата обращения: 16.01.2025).

7. Кошкин Н. Н., Ткачёв А. Г., Бадылькес И. С. [и др.]. Холодильные машины / под ред. Н. Н. Кошкина. Москва: Пищевая промышленность, 1973. 512 с.

8. Строммен И. Холодильные установки, кондиционеры и тепловые насосы для XXI века // Холодильный бизнес. 2000. № 5. С. 8–10.

9. Архаров А. М., Шишов В. В., Талызин М. С. Энтропийно-статистический анализ низкотемпературных транскритических циклов диоксида углерода // Инженерный журнал: наука и инновации. 2017. № 3 (63). С. 8. DOI: 10.18698/2308-6033-2017-3-1601. EDN: YHEUPJ.

10. Хрёкин А. С., Баранов И. В. Сравнительный анализ эффективности циклов холодильных машин // Вестник Международной академии холода. 2021. № 1. С. 12–21. DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-1-12-21. EDN: LNYFMY.

11. Хрёкин А. С., Баранов И. В., Никитин А. А. Анализ эффективности циклов каскадных холодильных машин с применением диоксида углерода // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2021. Т. 5, № 4. С. 55–64. DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-4-55-64. EDN: OCCHZZ.

12. Юша В. Л. Научно-технологические предпосылки совершенствования и промышленного освоения малорасходных компрессорных агрегатов на базе длинноходовых поршневых ступеней // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2022. Т. 6, № 3. С. 24–39. DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-3-24-39. EDN: YVEINB.

13. Юша В. Л. Теоретическая оценка эффективности применения одноступенчатых длинноходовых поршневых компрессоров в холодильной технике и системах сжижения углеводородов // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2024. Т. 8, № 1. С. 17–24. DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-1-17-24. EDN: SWSUHV.

14. Бусаров С. С. Создание и совершенствование бессмазочных поршневых компрессоров среднего и высокого давления на базе малорасходных тихоходных длинноходовых ступеней: дис. ... д-ра техн. наук. Омск, 2023. 325 с. URL: https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_012860386/ (дата обращения: 15.02.2025).

15. Юша В. Л., Бусаров С. С., Недовенчаный А. В. Оценка применимости одноступенчатых поршневых длинноходовых тихоходных компрессоров в низкотемпературных холодильных машинах // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2024. Т. 8, № 3. С. 21–28. DOI: 10.25206/2588-0373-2024-8-3-21-28. EDN: XANLWO.

16. Ивашнев Е. А. Исследование рабочих процессов поршневых компрессоров малой производительности с воздушным охлаждением: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Ленинград, 1981. 16 с.

17. Морозюк Л. И. Термодинамический анализ машин для производства тепла и холода на двух температурных уровнях каждого // Холодильная техника и технология. 2015. Т. 51, № 5. С. 20–26. DOI: 10.15673/0453-8307.5/2015.44774. EDN: VHUVYV.

18. Хрёкин А. С. Энергосберегающие решения для создания холодильных машин с применением диоксида углерода: дис. … канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 2023. 328 с. EDN: EKLVDS.

19. Капелюховская А. А. Разработка и исследование тихоходных компрессоров малых холодильных машин: дис. … канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 2025. 198 с.

20. Прилуцкий И. К. Разработка, исследование и создание компрессоров и детандеров для криогенной техники: автореф. дис. … д-ра техн. наук. Ленинград, 1991.

21. Хрусталев Б. С. Математическое моделирование рабочих процессов в объёмных компрессорах для решения задач автоматизированного проектирования: дис. ... д-ра техн. наук. Санкт-Петербург, 1999. 269 с.

22. Котлов А. А., Кузнецов Ю. Л., Бураков А. В. Анализ работы поршневого компрессора, работающего в составе автомобильной газонаполнительной компрессорной станции // Компрессорная техника и пневматика. 2019. № 2. С. 27–32. EDN: FMNXNU.

23. Юша В. Л., Новиков Д. Г. Интенсификация процессов теплообмена в рабочей камере бессмазочных компрессоров // Вестник международной академии холода. 2004. № 4. С. 8–11. EDN: PNMNRJ.

24. Юша В. Л., Бусаров С. С. Интенсификация внешнего охлаждения бессмазочных компрессоров // Холодильная техника. 2006. № 2. С. 24–28. EDN: HTSZDH.