Оценка степени влияния фактора подвижности стенок щели при расчёте величины протечек в рабочей части спирального компрессора. Часть 2

Протечки рабочего вещества в зазорах проточной части компрессора занимают большую долю его объемных потерь. От точности определения количественной составляющей зависит оптимальность расчетных и аппроксимированных характеристик. Соответственно адекватная и качественная математическая модель должна включать фактор нестационарности процесса протечек, с учетом подвижности спиральных элементов. Вместе с этим большую роль в характере протечек играют реальные свойства рабочей среды, характеризуемые коэффициентом сжимаемости. Таким образом, в настоящей статье ставится задача создания математической модели адекватной действительному процессу сжатия и позволяющей оценить степень влияния подвижности стенок щели на протечки через них. Результат численных расчетов по предложенной методике имеет меньшую погрешность относительно экспериментальных данных, чем результат, полученный без учета подвижности стенок щели. Также он показал значительное влияние на расход протечек как разности давлений на краях щели, так и вязкостных свойств паромасляной смеси, значительный процент которой составляет масло.

1. Plaza E. L. Dynamic Analysis of a scroll compressor. Master of Science Thesis MMK 2007:33 MPK 593 KTH Industrial Engineering and Management Machine Design SE-100 44. Stockholm, Sweden, 2007. 80 p.

2. Бежанишвили Э. М., Быков А. В., Гуревич Е. С. [и др.]. Холодильные компрессоры: справочник. Москва: Легкая и пищевая промышленность, 1981. 279 с.

3. Крестин Е. А. К вопросу о теоретическом исследовании гидродинамических характеристик течения вязкой несжимаемой жидкости в зазорах переменной высоты // Градостроительство и архитектура. 2018. Т. 8, № 1 (30). С. 130–134. DOI: 10.17673/Vestnik.2018.01.22. EDN: XUATVR.

4. Гурченков А. А. Неустановившееся движение вязкой жидкости между вращающимися параллельными стенками при наличии поперечного потока // Прикладная механика и теоретическая физика. 2001. Т. 42, № 4 (248). С. 48–51. EDN: ONVVMX.

5. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. Москва: Наука, 1987. 840 с.

6. Ден Г. Н. Введение в термогазодинамику реальных газов: курс лекций, прочитанный аспирантам СПГАХПТ. СанктПетербург: Изд-во СПбГТУ, 1998. 139 с.

7. Бараненко А. В., Бухарин Н. Н., Пекарев В. И. [и др.]. Холодильные машины. Санкт-Петербург: Изд-во Политехника, 2006. 941 с.

8. Щерба В. Е., Дорофеев Е. А., Павлюченко Е. А. Оценка влияния нестационарности течения вязкой жидкости в цикле поршневой гибридной энергетической машины на величину массового расхода жидкости в щелевом уплотнении // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2021. № 10. С. 18–23.

9. Zheng S., Wei M., Song P. [et al.]. Thermodynamics and flow unsteadiness analysis of trans-critical CO2 in a scroll compressor for mobile heat pump air-conditioning system // Applied Thermal Engineering. 2020. Vol. 175. P. 115368. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2020.115368.

10. Zheng S., Wei M., Hu C. [et al.]. Flow characteristics of tangential leakage in a scroll compressor for automobile heat pump with CO2 // Science China Technological Sciences. 2021. Vol. 64, № 5. P. 971–983. DOI: 10.1007/s11431-020-1765-3.

11. Pereira E. L. L., Braga V. M., Deschamps C. J. Data from the numerical analysis of radial and tangential leakage of gas in scroll compressors // Data in Brief. 2020. Vol. 29. P. 105197. DOI: 10.1016/j.dib.2020.105197.

12. Pereira E. L. L., Deschamps C. J. Numerical analysis and correlations for radial and tangential leakage of gas in scroll compressors // International Journal of Refrigeration. 2019. Vol. 110 (12). P. 239–247. DOI: 10.1016/j.ijrefrig.2019.11.002.

13. Suamir I. N. Study on the Performance of Scroll Compressor Applied for Medium Temperature Refrigeration System // Journal of Advanced Research in Fluid Mechanics and Thermal Sciences. 2021. Vol. 83, no. 2. P. 98–113. DOI: 10.37934/arfmts.83.2.98113.

14. Wang J., Liu T. Leakage model of axial clearance and test of scroll compressors // Journal of Shanghai Jiaotong University (Science). 2020. Vol. 25, № 4. P. 531–537. DOI: 10.1007/s12204020-2163-6.

15. Hidaka A., Ikeda A., Morimoto T. [et al.]. Axial and Radial Force Control for a CO2 Scroll Expander // HVAC&R Research. 2009. Vol. 15, № 4. P. 759–770. DOI: 10.1080/10789669.2009.10390862.

16. Hirofumi Y., Atsushi S., Yoshiyuki F. [et al.]. Clearance Control of Scroll Compressor for CO2 Refrigerant // International Compressor Engineering Conference. 2008. 1848. URL: https://docs.lib.purdue.edu/icec/1848/ (дата обращения: 14.01.2023).

17. Глаголев Н. М. Рабочие процессы двигателей внутреннего сгорания. Киев-Москва: Машгиз, 1950. 480 с.

18. Мамонтов М. А. Вопросы термодинамики тела переменной массы. Москва: Оборонгиз, 1961. 480 с.

19. Тарасов А. М., Егоров В. Г. Методика и расчет рабочего процесса винтовых компрессоров // Энергомашиностроение. 1970. № 6. C. 43–45.

20. Li G., Kim G. Performance Simulation of Scroll Compressors // International Conference on Compressors and Their Systems: 7th International Conference. 2001. P. 123–132.

21. Chen Y., Halm N., Groll E. [et al.]. Comprehensive Model of Scroll Compressor Part I: Compression Process Modeling // Proceedings of International Compressor Engineering Conference at Purdue. 2000. P. 715–724. URL: https://core.ac.uk/download/pdf/4957156.pdf. (дата обращения: 15.03.2023).

22. Chen Y., Halm N., Groll E. [et al.]. Comprehensive Model of Scroll Compressor Part II: Overall Scroll Compressor Modeling // Proceedings of International Compressor Engineering Conference at Purdue. 2000. P. 725–734. URL: https://docs.lib.purdue.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2455&context=icec (дата обращения: 15.03.2023).

23. Wang B., Li X., Shi W. A General Geometrical Model of Scroll Compressors Based on Discretional Initial Angles of Involute // International Journal of Refrigeration. 2005. Vol. 28, no. 6. P. 958–966. DOI: 10.1016/j.ijrefrig.2005.01.015.

24. Qiang J., Peng B., Liu Z. Dynamic Model for the Orbiting Scroll Based on the Pressures in Scroll Chambers–Part I: Analytical Modeling // International Journal of Refrigeration. 2013. Vol. 36, № 7. P. 1830–1849. DOI: 10.1016/j.ijrefrig.2013.02.004.

25. Qiang J., Peng B., Liu Z. Dynamic Model for the Orbiting Scroll Based on the Pressures in Scroll Chambers – Part II: Investigations on Scroll Compressors and Model Validation // International Journal of Refrigeration. 2013. Vol. 36, № 7. P. 1850–1865. DOI: 10.1016/j.ijrefrig.2013.02.013.

26. Winandy E., Lebrun J. Experimental Analysis and Simplified Modeling of a Hermetic Scroll Refrigeration Compressor // Applied Thermal Engineering. 2002. Vol. 22, № 2. P. 107– 120. DOI: 10.1016/S1359-4311(01)00083-7.

27. Peng B., Honsheng Z., Li Z. [et al.]. Stress and Deformation Analyses of Twin-Spirals Scroll Plates Based on CAE // International Compressor Engineering Conference at Purdue, July 14–17. 2008. URL: https://docs.lib.purdue.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2923&context=icec (дата обращения: 15.03. 2023).

28. Ullah H., Peng B., Bocko J. [et al.]. Stress and Deformation Analysis of Oil-Free Air Scroll Compressor // Journal of Physics: Conference Series. 2021. № 1877. P. 012004. DOI: 10.1088/17426596/1877/1/012004.

29. Гиршфельдер Д. Ж. Молекулярная теория газов и жидкостей. Москва: Изд-во иностр. лит., 1961. 929 с.

30. Сакун И. А. Винтовые компрессоры: Основы теории, расчет, конструкция. 2-е изд., перераб. и доп. Ленинград: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1970. 400 с.

31. Pronin V. A., Kuznetsov Y. L., Zhignovskaia D. V. [et al.]. Improving methodology calculating the leakages compressible environment in the working part of a screw compressor // AIP Conference Proceedings. 2019. Vol. 2141. P. 030010. DOI: 10.1063/1.5122060.

32. Пронин В. А., Верболоз А. Л. Оценка влияния подвижности стенок щелей на протечки компримируемой среды в винтовом однороторном компрессоре (ВКО) // Вестник Международной академии холода. 2012. Т. 42, № 1. С. 31–33. EDN: OWQHTL.

33. Emerson boost for CO2 scroll technology. URL: https://www.coolingpost.com/products/emerson-boost-for-co2-scrolltechnology/ (дата обращения: 15.09.2022).

34. Emerson Aims to Increase R744 Adoption in Small Stores by Simplifying Systems. URL: https://r744.com/emerson-aimstoincrease-r744-adoption-in-small-stores-by-simplifying-systemsdynamicvapor-injection/ (дата обращения: 15.09.2022).