Введение
1 Анализ существующих систем охлаждения и колебательных явлений газа в поршневом компрессоре 7
1.1 Основные причины применения системы охлаждения в поршневых компрессорах 7
1.2 Анализ преимуществ и недостатков применяемых систем охлаждения поршневых компрессоров
1.2.1 Воздушное охлаждение 13
1.2.2 Жидкостное охлаждение
1.2.2.1 Контактные системы охлаждения 16
1.2.2.2 Бесконтактные системы охлаждения 19
1.2.3 Анализ принципиальных схем поршневых гибридных энергетических машин объемного действия 25
1.3 Анализ колебательных явлений компримируемого газа в полостях поршневой гибридной энергетической машины объемного действия 27
1.4 Анализ существующих методов расчета рабочих процессов в полостях и соединительных коммуникациях поршневой гибридной энергетической машины объемного действия 34
1.5 Анализ конструктивных схем поршневых гибридных энергетических машин объемного действия 47
1.6 Постановка цели и задач исследования 54
2 Математическая модель рабочих процессов поршневой гибридной энергетической машины на основе использования колебаний давления газа в линии нагнетания 57
2.1 Система принимаемых допущений 57
2.1.1 Система принимаемых допущений при моделировании рабочих процессов в компрессорной секции 57
2.1.2 Система принимаемых допущения для расчета течения жидкости в трубопроводах и рубашечном пространстве насосной секции 60
2.2 Математическая модель рабочих процессов в полостях переменного и постоянного объема компрессорной секции 61
2.2.1 Уравнение сохранения энергии 62
2.2.2 Уравнение сохранения массы 64
2.2.3 Уравнение динамики запорного органа самодействующего клапана 65
2.2.4 Уравнение состояния газа 68
2.2.5 Определение внешнего теплообмена между компримируемым газом и стенками рабочей камеры 69
2.3 Математическая модель течения газа в соединительных коммуникациях компрессорной секции 72
2.3.1. Система основных нестационарных уравнений и метод их решения 72
2.3.2. Постановка начальных и граничных условий 76
2.4 Математическая модель рабочих процессов в насосной секции поршневой гибридной энергетической машины 78
2.4.1 Расчет течения жидкости в рубашечном пространстве, насосной секции и соединительных трубопроводах поршневой гибридной энергетической машины 79
2.4.1.1. Уравнение Бернулли для расчета неустановившегося течения потока вязкой жидкости 79
2.4.1.2 Уравнение движения неустановившейся вязкой жидкости 81
2.4.1.3. Определение потерь напора на трение 83
2.4.2 Расчет рабочих процессов в ресиверах насосной секции 86
2.4.3 Уравнение динамики запорного органа самодействующего клапана насосной секции 91
2.5. Особенности реализации математической модели 93
3 Экспериментальное исследование поршневой гибридной энергетической машины объемного действия на основе использования колебаний давления газа на нагнетании 95
3.1 Описание экспериментального стенда 95
3.2. Описание конструкции поршневой гибридной энергетической машины объемного действия на основе использования колебания давления в линии нагнетания 98
3.3. Методика измерений основных термодинамических и расходных параметров
3.3.1. Измерение мгновенного давления 103
3.3.2. Измерение температуры поверхности стенок рабочих камер поршневой гибридной энергетической машины объемного действия
3.3.3 Измерение расхода газа 108
3.3.4 Измерение расхода жидкости
3.4 План экспериментальных исследований 113
3.5 Оценка погрешности основных измеряемых величин 115
3.6 Экспериментальное исследование и верификация математической модели поршневой гибридной энергетической машины объемного действия
3.6.1 Экспериментальное исследование 118
3.6.2 Верификация математической модели 121
4 Параметрический анализ влияния основных геометрических и эксплуатационных параметров на эффективность и экономичность работы поршневой гибридной энергетической машины объемного действия 127
4.1 Анализ физических аспектов движения газа и жидкости в поршневой гибридной энергетической машине 133
4.2 Анализ влияния отношений давлений нагнетания и всасывания на рабочие процессы ПГЭМОД 138
4.3 Анализ влияния угловой скорости вращения коленчатого вала на рабочие процессы ПГЭМОД 146
4.4 Анализ влияния длины и диаметра соединительного газового трубопровода на рабочие процессы ПГЭМОД 157
4.5 Анализ влияния диаметра выходного отверстия для подачи газа к потребителю на рабочие процессы ПГЭМОД 169
4.6 Анализ влияния объемов ресиверов и диаметра соединительных жидкостных трубопроводов на рабочие процессы ПГЭМОД 178
Заключение 188
Библиографический список
