Введение
1 Основные пути и методы реализации повышения эффективности и экономичности работы поршневых гибридных энергетических машин 9
1.1 Улучшение охлаждения компримируемого газа 13
1.1.1 Воздушное охлаждение 16
1.1.3 Впрыск охлаждающей жидкости 25
1.1.4 Создание поршневых гибридных энергетических машин 28
1.2 Уменьшение утечек и перетечек компримируемого газа 30
1.2.2 Применение бесконтактных уплотнений 32
1.2.3 Организация гидравлического затвора в поршневой гибридной энергетической машине. 34
1.3 Уменьшение мертвого пространства и анализ возможности гидравлического удара 35
1.4 Анализ существующих методов расчета рабочих процессов поршневых гибридных энергетических машин 42
1.4.1 Анализ существующих методов расчета рабочих процессов поршневых компрессоров 43
1.4.2 Анализ существующих методов расчета рабочих процессов поршневых насосов 47
1.4.3 Анализ существующих методов расчета бесконтактных поршневых уплотнений 54
1.5 Выбор объекта исследования, основные цели и задачи исследования 60
2 Теоретические исследования работы поршневого щелевого уплотнения ступенчатого вида 64
2.1 Анализ работы щелевого уплотнения ступенчатого вида в поршневой гибридной энергетической машине и выбор основных геометрических размеров 64
2.2 Расчет соотношений прямых и обратных масс жидкости, перетекаемых за цикл через поршневое уплотнение ступенчатого вида 69
2.2.1 Концентричное щелевое уплотнение 69
2.3 Расчет давлений нагнетания в компрессорной и насосной секциях поршневой гибридной энергетической машине для эффективной ее работы при различных значениях соотношения массовых потоков через поршневое уплотнение в прямом и обратном направлениях 83
3 Математическая модель рабочих процессов поршневой гибридной энергетической машины с щелевым уплотнением ступенчатого вида 89
3.1 Система основных допущений при математическом моделировании рабочих процессов в компрессорной и насосной секциях и ее обоснование 89
3.2 Математическая модель рабочих процессов в компрессорной секции 93
3.2.1 Математическая модель рабочих процессов в компрессорной секции при отсутствии подачи жидкости в линию нагнетания 93
3.2.2 Математическая модель рабочих процессов при подаче жидкости в линию нагнетания компрессора 102
3.3 Математическая модель рабочих процессов в насосной секции 105
3.3.1 Математическая модель процессов сжатия и обратного расширения 105
3.3.2 Математическая модель процессов нагнетания и всасывания 107
3.4 Математическая модель рабочих процессов в поршневом щелевом уплотнении ступенчатого вида 0
3.5 Особенности реализации математической модели рабочих процессов поршневой гибридной энергетической машины 111
4 Экспериментальное исследование поршневой гибридной энергетической машины с щелевым уплотнением ступенчатого вида
4.1 Описание, основные размеры и характеристики экспериментального образца 114
4.2 Описание экспериментального стенда для исследования экспериментального образца 122
4.3 Методика измерения основных геометрических и термо-газодинамических параметров 126
4.3.4 Измерение мгновенного давления 129
4.3.5 Измерение расхода газа 130
4.3.7 Измерение количества жидкости в нагнетаемом газе 133
4.4.1 Погрешность определения расходов 134
4.4.2 Погрешность измерения давлений 136
4.4.3 Погрешность измерения стационарных температур 137
4.5. Методика проведения экспериментальных исследований 140
4.6 Результаты экспериментальных исследований 143
4.7 Проверка адекватности математической модели рабочих процессов ПГЭМОД со
ступенчатым уплотнением 157
5 Параметрический анализ влияния основных эксплуатационных и геометрических параметров на рабочие процессы и интегральные характеристики поршневой гибридной энергетической машины 162
5.1 Анализ влияния угловой скорости коленчатого вала 167
5.2 Анализ влияния давления нагнетания в компрессорной и насосной секциях 175
5.3 Анализ влияния радиальных зазоров в щелевом уплотнении ступенчатого вида 190
5.4 Анализ влияния длин щелевого уплотнения ступенчатого вида 202
5.5 Анализ влияния смещения поршня в щелевом уплотнении ступенчатого вида 215
Основные выводы по работе 221
Приложение 2
