К вопросу о применимости полуэмпирических методик расчета рабочих процессов холодильного одноступенчатого длинноходового поршневого компрессора в области влажного пара

Рассмотрены вопросы применимости известных полуэмпирических методик расчета рабочих процессов холодильных тихоходных длинноходовых поршневых компрессоров для теоретического исследования этих процессов в области влажного пара. Показано наличие существенных факторов неопределенности при таких расчетах, позволяющих говорить о необходимости создания новых полуэмпирических методик расчета и неприменимости существующих. Последнее определяется отсутствием надежных экспериментальных результатов как в части применяемых эмпирических зависимостей для определения мгновенного коэффициента теплоотдачи в проточной части холодильного тихоходного поршневого компрессора, так и в части верификации полученных расчетно-теоретических результатов.

Показано, что применение таких упрощающих допущений, как отсутствие перетечек через неплотности в рабочей камере; постоянство величины коэффициента теплоотдачи в цилиндре в течение процесса сжатия; равенство температуры зеркала цилиндра и температуры кипения рабочего тела; расчет коэффициента теплоотдачи по неверифицированным эмпирическим зависимостям, полученным для других технических объектов, и ряд других — недопустимы, так как приводят к неприемлемым результатам. Учитывая теоретическую привлекательность рассматриваемого вопроса, можно предположить необходимость проведения в дальнейшем широкого спектра экспериментальных и теоретических исследований рабочих процессов тихоходных длинноходовых поршневых компрессоров в области влажного пара, в том числе имеющих целью определение эмпирических зависимостей для расчета коэффициентов теплоотдачи в проточной части ступени тихоходных длинноходовых поршневых компрессоров.

1. Зеликовский И. Х., Каплан Л. Г. Малые холодильные машины и установки: справ. Москва: Агропромиздат, 1989. 672 с.

2. Trott A. R., Welch T. Refrigeration and air-conditioning. 3rd ed. Butterworth Heinemann, Oxford, 2000. 377 p.

3. Поршневые компрессоры // BITZER. URL: https://www.bitzer.de/ru/ru/поршневые-компрессоры/ (дата обращения: 16.02.2025).

4. Сopeland — спиральные и поршневые компрессоры для климатической и холодильной техники // Copeland. URL: https://copelandcompressor.ru/ (дата обращения: 26.01.2025).

5. Полугерметичные поршневые компрессоры RDL // Radoil. URL: https://radoil.ru/doc/rdl-catalog-06-2024.pdf (дата обращения: 05.02.2025).

6. Компрессоры Belief. Каталог 2023. URL: belief.su/images/stories/virtuemart/product/Каталог%20компрессоры%20Belief%202023.pdf (дата обращения: 05.02.2025).

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. Богданов С. Н., Бучко Н. А., Гуйго Э. И. Теоретические основы хладотехники. Тепломассообмен. Москва: Агропромиздат, 1986. 320 с.

9. Архаров А. М., Шишов В. В., Талызин М. С. Энтропийно-статистический анализ низкотемпературных транскритических циклов диоксида углерода // Инженерный журнал: наука и инновации. 2017. Вып. 3 (63). 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. Прилуцкий И. К., Кузнецов Л. Г., Татаренко Ю. В., Молодова Ю. И. Двухступенчатые газовые поршневые компрессоры среднего давления с линейным приводом // Компрессорная техника и пневматика. 2022. № 4. С. 27–35. EDN: SGBARK.

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: 15.01.2025).

15. Маковеева А. С. Совершенствование рабочих процессов и методики расчёта поршневых компрессоров: дис. … канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 2019. 207 с. URL: https://www.dissercat.com/content/sovershenstvovanie-rabochikh-protsessov-i-metodiki-rascheta-porshnevykh-kompressorov/read (дата обращения 18.01.2025).

16. Yusha V. L., Chernov G. I., Sadvakasov D. H. The efficiency theoretical analysis of the ammonia refrigeration cycle based on the compression in the Wet Vapor Region. AIP Conference Proceedings. 2020. Vol. 2285. 030078. DOI: 10.1063/5.0029565.

17. Yusha V. L., Chernov G. I., Sadvakasov D. H. The analysis of the uncertainty factors influence on the mathematical modeling of ammonia compression in the wet vapor region. AIP Conference Proceedings. 2021. Vol. 2412. 030043. DOI: 10.1063/5.0076077.

18. Садвакасов Д. Х., Чернов Г. И., Юша В. Л. Анализ влияния факторов неопределенности на математическое моделирование процесса сжатия аммиака в области влажного пара // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2021. Т. 5, № 3. С. 30–38. DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-3-30-38. EDN: ILJMKS.

19. Садвакасов Д. Х., Райковский Н. А., Чернов Г. И., Евдокимов В. С. Разработка упрощенной математической модели рабочих процессов тихоходного поршневого компрессора в области влажного пара для холодильных установок // Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Серия Машиностроение. 2024. № 3 (150). С. 118–135. EDN: ALNETV.

20. Bosnjakovic F., Knoche K. F. Technische Thermodynamik: Teil I. Darmstadt; Steinkopff, 1998. 543 p.

21. Кириллин В. А., Сычёв В. В., Шейндлин А. Е. Техническая термодинамика. Москва: Энергоатомиздат, 1983. 407 с.

22. Пластинин П. И. Поршневые компрессоры. В 2 т. Т. 1. Теория и расчёт. 3-е изд., перераб. и доп. Москва: КолосС, 2006. 456 с.

23. Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача. 4-е изд, перераб. и доп. Москва: Энергоиздат, 1981. 416 с.

24. Юша В. Л. Системы охлаждения и газораспределения объёмных компрессоров. Новосибирск: Наука, 2006. 236 с. ISBN 5-02-023169-X.

25. Бусаров С. С. Повышение эффективности компрессорного оборудования дорожно-строительных машин: дис. … канд. техн. наук. Омск, 2008. 123 с.

26. Бусаров С. С., Кобыльский Р. Э., Бусаров И. С., Винникова Т. А., Галкова А. А. Перспективы разработки малорасходных компрессорных агрегатов среднего и высокого давления // Компрессорная техника и пневматика. 2020. № 4. С. 14–17. EDN: CAZEMY.

27. Кондратьева Т. Ф., Исаков В. П. Клапаны поршневых компрессоров. Ленинград: Машиностроение, 1983. 158 с.

28. Захаренко С. Е., Анисимов С. А., Дмитревский В. А. [и др.]. Поршневые компрессоры / под ред. С. Е. Захаренко. Москва–Ленинград: Машгиз, 1961. 455 с.

29. Френкель М. И. Поршневые компрессоры. Теория, конструкции и основы проектирования. 3-е изд., перераб. и допол. Ленинград: Машиностроение, 1969. 744 с.

30. Бусаров И. С., Бусаров С. С., Недовенчаный А. В., Аистов И. П. Рабочие характеристики тихоходных длинноходовых компрессорных ступеней при использовании самодействующих клапанов с эластомерными элементами // Компрессорная техника и пневматика. 2021. № 3. С. 29–32. EDN: IJMUIV.

31. Титов Д. С. Разработка и исследование длинноходовой поршневой компрессорной ступени с упруго-деформируемым тонкостенным цилиндром: дис. … канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 2022. 186 с. URL: https://www.dissercat.com/content/razrabotka-i-issledovanie-dlinnokhodovoi-porshnevoi-kompressornoi-stupeni-s-uprugo-deformiru (дата обращения 19.01.2025).

32. Бусаров С. С., Кобыльский Р. Э., Синицын Н. Г. Теоретическая оценка возможности уменьшения массовых утечек рабочей среды из камеры поршневого компрессора // Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Серия Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2022. № 2 (141). С. 101–111. DOI: 10.18698/0236-3941-2022-2-101-111. EDN: NJTXRO.

33. Кобыльский Р. Э., Бусаров С. С. Экспериментальная методика определения эквивалентного зазора для цилиндропоршневого уплотнения тихоходной длинноходовой ступени в динамической постановке // Глобальная энергия. 2023. Т. 29, № 4. С. 37–49. DOI: 10.18721/JEST.29402. EDN: QYZEMR.

34. Чиркин В. С. Теплофизические свойства материалов: справ. рук. Москва: ГИФМЛ, 1959. 356 с.

35. Бучко Н. А., Гоголин А. А., Данилова Г. Н. [и др.]. Теплофизические основы получения искусственного холода: cправ. Москва: Пищевая промышленность, 1980. 232 с.

36. Науменко А. И. Исследование теплообмена в поршневых компрессорах: дис. … канд. техн. наук. Ленинград, 1974. 229 с. URL: https://search.rsl.ru/ru/record/01009679284 (дата обращения: 19.01.2025).

37. Прилуцкий А. И. Развитие теории, методов расчета и оптимального проектирования поршневых компрессорных и расширительных машин: дис. … д-ра техн. наук. Санкт-Петербург, 2015. 450 с. URL: https://cat.gpntb.ru/index.php?id=EC/ShowFull&bid=f14d43c5623d958cc0ac175c3fd992a3&irbDb=ESVODT (дата обращения: 15.01.2025).