Холодильный винтовой компрессор сухого сжатия с подшипниками на газовой смазке тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.03, кандидат наук Ильина Тамара Евгеньевна

• Ильина Тамара Евгеньевна
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Ильина Тамара Евгеньевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОПИСАНИЕ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ

1.1 Обзор существующих типов винтовых компрессоров

1.1.1 История развития

1.1.2 Принцип работы винтового компрессора

1.1.3 Классификация винтовых компрессоров

1.2 Винтовые холодильные компрессоры, их достоинства и недостатки

1.3 Влияние масла на эффективность работы холодильной машины

1.4 Подшипники, применяемые в винтовых компрессорах

1.5 Подшипники на газовой смазке

1.5.1 История развития опор на газовой смазке

1.5.2 Терминология и основные понятия в области газовой смазки

1.5.3 Типы подшипников на газовой смазке

1.5.4 Опыт использования подшипников на газовом подвесе

1.6 Цели и задачи работы

ГЛАВА 2. ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГАЗОСТАТИЧЕСКИХ

ПОДШИПНИКОВ В ВИНТОВОМ КОМПРЕССОРЕ

2.1 Расчет сил и моментов в опорных узлах винтового компрессора

2.2 Способы разгрузки подшипниковых узлов винтового компрессора от действия радиальных и осевых сил

2.3 Определение экономической целесообразности применения подшипников на газовой смазке

2.4 Выводы

ГЛАВА 3. УТОЧНЕННАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА ГСП ДЛЯ ВКС

3.1. Математическа модель

3.2 Дискретизация расчетной области 57 3.2.1 Исследования сходимости решения по сетке

3.3 Постановка и решение задачи

3.4 Расчет модельной колодки с 3 отверстиями

3.5 Влияние толщины смазочного слоя на грузоподъемность ГСП

3.6 Влияние температуры рабочего газа на грузоподъемность ГСП 64 3.7. Выводы

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННЫХ РАСЧЕТОВ

4.1 Расчет модельных колодок со сложной формой смазочного слоя

4.2 Расчет колодоки с щелевыми соплыми

4.3 Расчет колодки с 3 рядами отверстий 74 4.4. Сравнение колодки с щелевыми соплами и 3-мя рядами отверстий

4.5 Расчет грузоподъемности газостатического подшипника с использованием

различных рабочих веществ

4.6. Рекомендации к проектированию ГСП

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГСП

5.1 Экспериментальные исследования полноохватного ГСП

5.1.1 Описание схемы стенда со свободным валом

5.1.2 Экспериментальное исследование расходных характеристик

5.1.3 Экспериментальное исследование распределения давления по образующей ГСП 90 5.1.4. Экспериментальное исследование синхронных колебаний ГСП

5.2 Экспериментальное исследование сегментного подшипника

5.2.1 Описание стенда для определения грузоподъемности радиального ГСП

97

5.2.2 Изготовление колодок ГСП

5.2.3 Экспериментальное исследование грузоподъёмности сегментного подшипника

5.3 Выводы

ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУЙНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

6.1 Разработка струйной системы управления для ГСП

6.2 Проектирование аналогового струйного элемента

6.3 Проектирование дискретного струйного элемента

6.4 Экспериментальное исследование элемента струйной системы управления

128

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА СИЛ И МОМЕНТОВ В ОПОРНЫХ УЗЛАХ ВИНТОВОГО КОМПРЕССОРА

СОКРАЩЕНИЯ

ВКМ - винтовая компрессорная машина;

ВКС - винтовые компрессоры сухого сжатия;

ГСП - газостатический подшипник; ГДП - газодинамический подшипник; САУ - система автоматического управления; ССУ - струйная система управления; СУ - система управления.

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Холодильный винтовой компрессор сухого сжатия с подшипниками на газовой смазке»

Актуальность работы

Производство искусственного холода находит широкое применение во многих областях современной промышленности. Без искусственного холода трудно представить себе развитие пищевой, химической, нефтеперерабатывающей и газовой промышленности. Искусственное охлаждение также применяется в машиностроении, строительстве, медицине. Производство холода требует значительных энергетических затрат и оказывает огромное влияние на экономику, энергетику, экологию страны. Холодильная и криогенная техника потребляет около 20% от общей генерируемой в стране электрической энергии, поэтому важное значение имеет повышение энергетической эффективности холодильной техники, которая во многом зависит от эффективности работы применяемых компрессоров, их надежности и долговечности.

Широкое применение в холодильной технике нашли винтовые компрессоры, наибольшее распространение получили винтовые маслозаполненные компрессоры, для работы которых необходима подача большого количества масла в рабочие полости компрессора. Проведенные на кафедре холодильных машин Университета ИТМО экспериментальные исследования влияния масла на рабочие процессы холодильной машины показывали отрицательное влияние масла на эффективность холодильной машины, так наличие масла ведет к уменьшению коэффициента теплопередачи испарителя (почти в 2 раза), коэффициента теплопередачи конденсатора (1,6 раз), увеличивает газодинамические потери 4-5 раз, приводит к ненужным балластным потерям, увеличивает мощность, затрачиваемую на трение.

Альтернативой маслозаполненным винтовым компрессорам являются винтовые компрессоры сухого сжатия.

Существующие сегодня конструкции винтовых компрессоров сухого сжатия включают в себя целый ряд узлов, требующих для своей работы масла, поэтому «сухими» их можно назвать лишь условно. Прежде всего это подшипниковые узлы,

синхронизирующие шестерни, уплотнительные устройства роторов. При эксплуатации таких компрессоров масло или его пары может свободно попадать в рабочую среду и далее в контур холодильной машины, включая теплообменники. Поэтому одним из актуальных направлений совершенствования современных холодильных винтовых компрессоров является полный отказ от использования масла в машине, т.е. замена соответствующих узлов на новые решения разработанные с учетом новейших достижений науки и техники. Таким образом оценка возможности применения подшипников на газовой смазке в холодильных винтовых компрессорах сухого сжатия является важной и актуальной задачей.

Цели и задач исследования:

- Оценка возможности применения подшипников на газовой смазке в винтовом холодильном компрессоре сухого сжатия.

- Анализ существующих типов подшипников на газовой смазке, выбор и обоснование применения газостатического подшипника в винтовом компрессоре сухого сжатия.

- Оценка технических и экономических критериев для определения целесообразности применения подшипников на газовой смазке в винтовом компрессоре сухого сжатия.

- Разработка, совершенствование и апробация математической модели и уточненной методики расчета характеристик подшипников на газовой смазке для винтовых компрессоров сухого сжатия базирующихся на математическом моделировании протекающих в них процессах. Выполнение проверочных и сравнительных расчетов газостатических подшипников с целью выявления наиболее оптимального способа подвода рабочего вещества в смазочный зазор и разработки рекомендаций по проектированию газостатических подшипников для винтового компрессора сухого сжатия.

- Планирование и проведение экспериментальных исследований полноохватных и сегментных газостатических подшипников.

- Изучение расходных характеристик и распределения давления в газостатическом подшипнике.

- Изучение синхронных колебаний в газостатическом подшипнике.

- Определение статической и динамической грузоподъемности газостатического подшипника.

- Разработка и исследование струйной системы автоматического управления для газостатических подшипников.

Решение сформулированных задач позволит наметить дальнейший пути для повышение энергетической эффективности холодильной техники.

Методы исследований

В работе используются теоретические и экспериментальные методы исследования. Задачи диссертационной работы решаются при помощи известных апробированных программ по вычислительной гидрогазодинамике. Результаты вычислений верифицированы при помощи сверки с известными аналитическими зависимостями, а также результатами экспериментов. Проверка, разработанных теоретических положений, выполняется с использованием специально спроектированых стендов: стенд со свободным валом, стенд для определения грузоподъемности радиального сегментного ГСП.

В серии экспериментов на стендах выполнялись исследования радиальных полноохватных и сегментных газостатических подшипников. В результате получены характеристики подшипников в виде зависимостей расхода газа и давления на торцах подшипника и грузоподъемности от давления питания, а также амплитуды колебаний вала от частоты вращения.

Научная новизна работы

- Разработана математическая модель и уточненная методика расчета характеристик газостатических подшипников для винтовых компрессоров сухого сжатия, позволяющая в отличии от методов основанных на решении уравнения теории газовой смазки - уравнении Рейнольдса, учитывать: силы инерции,

массовые силы, вязкие напряжения, турбулентность потока и разность температур в смазочном слое, что является важным в нашей задаче, т.к. вопрос использования хладагентов в качестве смазки на сегодняшний день не изучен.

- Получены результаты анализа технических и экономических критериев применения газостатических подшипников в винтовом компрессоре сухого сжатия;

- Получены новые расчетных данные о работе газостатических подшипников, которые позволили сформулировать рекомендации по проектированию газостатических подшипников.

- Получены новые экспериментальные данные о работе полноохватных и сегментных газостатических подшипников;

В разработке рекомендации по проектированию газостатических подшипников для винтовых компрессоров сухого сжатия.

Практическая значимость работы

В работе предложена конструкция винтового компрессора сухого сжатия на газостатических подшипниках, которая позволит повысить энергетическую эффективности холодильной техники. Предложена уточнённая методика расчета характеристик газостатических подшипников для винтовых компрессоров сухого сжатия. Разработаны рекомендации по проектированию газостатических подшипников для винтовых компрессоров сухого сжатия.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на XII Всероссийском конгрессе молодых ученых (г.Санкт-Петербург, 2015), VII Международной научно-практической конференции (г.Белгород, 2015), Международной научной конференции «Наука - XXI век» (г.Москва, 2015), IX Международной научно-практической конференции (г.Москва, 2015), XLIV научной и учебно-методической конференции Университета ИТМО - 2015, г. Санкт-Петербург, XLIII научной и учебно-методической конференции НИУ ИТМО - 2014, г. Санкт-Петербург. По результатам расчетных и теоретических

исследований разработан и изготовлен экспериментальный стенд для исследования радиальных сегментных газостатических подшипников, который был представлен на выставке Startup Village (Сколково, г..Москва, 2015г.).

Публикации

Результаты работы опубликованы в 16 печатных работах, в том числе в ведущих рецензируемых научных изданиях, определенных ВАК - 3. Результаты работы использованы при подаче заявки на полезную модель «Подшипник газостатический».

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников. Диссертационная работа изложена на 144 страницах и содержит 98 рисунков и 12 таблиц. Список использованных литературных источников составляет 88 наименований работ отечественных и иностранных авторов.

ГЛАВА 1.ОПИСАНИЕ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ

1.1 Обзор существующих типов винтовых компрессоров

Ежегодно для систем кондиционирования и охлаждения производится примерно 140 000 винтовых компрессоров. Это более чем в 10 раз превышает количество выпускаемых в год центробежных компрессоров. За последние 10 лет объём производства винтовых компрессоров увеличился более чем вдвое.

С начала производства в 1922 г. «локомотивом» коммерческого и промышленного кондиционирования остаются центробежные компрессоры. Однако в наши дни их теснят винтовые компрессоры, которые находят применение в системах охлаждения, а также в чиллерах средней и большой мощности, предназначенных для систем кондиционирования. Сегодня большинство производителей холодильной и климатической техники по всему миру выпускает свои собственные винтовые компрессоры. На этот вид продукции переключились и компании, традиционно занимающиеся изготовлением поршневых компрессоров [20].

1.1.1 История развития

Винтовые компрессоры были спроектированы и запатентованы в Германии в 70-х годах XIX в., идея создания такого компрессора принадлежит немецкому конструктору Кригару, предложившему использовать винтовой нагнетатель воздуха в некоторых отраслях производства, однако уровень технологий того времени не позволял изготавливать ротор с требуемыми характеристиками.

Первым же создателем действующей модели винтового компрессора был изобретатель из Швеции Лисхольм, запатентовавший свое изобретение в 1936 году. Винтовой компрессор Лисхольма и в наши дни по-прежнему не имеет себе равных по эффективности и совершенству. Конструкция винтового компрессора представляет из себя два сверлообразных ротора с заостренными формами. При вращении роторов рабочее вещество в винтовом устройстве сжимается. Особенностью данного компрессора является движение сжимаемого вещества исключительно в одном направлении. Подобный принцип работы обеспечивает

высокий КПД винтового компрессора при различных скоростях вращения, а также длительную и стабильную работу холодильной машины

Таким образом, во второй половине 30-х годов XX в. Шведская компания SRM смогла воплотить в жизнь теоретические наработки более чем полувековой давности и приступила к производству воздушных компрессоров для газовых турбин. Понадобилось 10 с лишним лет, чтобы добиться нужной точности изготовления роторов. В 1948 г. SRM продала лицензию на изготовление своей разработки британской компании Howden, после чего стала заключать лицензионные соглашения с компаниями всего мира. Это было началом эры глобального производства винтовых компрессоров. SRM продолжила патентовать различные варианты своей разработки и по состоянию на 2008 г. имела действующие лицензионные соглашения более чем с 50 компаниями по всему миру. [48].

Первыми стали выпускаться винтовые компрессоры сухого сжатия, позже, в 50-х годах прошлого века, появились модели с впрыском масла.

Первые компрессоры выпущенные SRM, имели симметричный профиль ротора, однако исследования в области усовершенствования конструкции привели к разработке в 1970-х годах компрессоров с асимметричной формой роторов, ставшей в настоящее время стандартом.

Значительный вклад в создание отечественных винтовых компрессоров внесли работы: С.Е. Захаренко, И.А. Сакуна, В.Д. Лубенца, Б.Л. Гринпресса, А.Л. Верного,А.И. Шварца [11], С.И. Щерби. Работы последнего положили начало нового типа винтовых машин - однороторных винтовых компрессоров [57].

Всего были созданы четыре основных разновидности одновинтового компрессора, представляющие собой различные комбинации плоского или цилиндрического основного ротора с плоскими или цилиндрическими запорными роторами. На сегодняшний день самой распространённой является конструкция с цилиндрическим винтовым ротором и плоским запорным. В холодильной

индустрии одновинтовые компрессоры стали использоваться чуть позже двойных - в 1970-х годах.

В Советском Союзе винтовые холодильные компрессоры серийно начали выпускать на Казанском компрессорном заводе с 1973 г. [8]. Работа по проектированию и внедрению в производство интовых компрессоров выполнялась в ЦКБ «Компрессор», ВНИИхолодмаше, Ленинградском технологическом институте холодильной промышленности, Казанском СКБК, и Казанском компрессорном заводе. В отечественной литературе основы расчета и проектирования винтовых компрессоров были заложены в трудах Сакуна И.А. [77, 62]. Большой вклад в создание и совершенствование отечественных винтовых компрессоров внесли работы Лубенца В.Д., Пекарева В.И., Андреева П.А., Пронина В.А., Калниня И.М., Носкова А.Н., Захаренко С.Е., Быкова А.В., Гринпресса Б.Л., Чистякова Ф.М., Шварца А.И., Канышева Г.А., Верного А.Л., Хисамеева И.Г. и других.

В настоящее время одними из ведущих научно-производственных центров в нашей стране области винтового компрессоростроения являются АО «НИИтурбокомпрессор» и компрессорный завод г. Казань, «ВНИИхолодмаш». Стандартные винтовые маслозаполненные компрессоры выпускает фирма «Акрен» (Россия) [36].

Отечественная промышленность выпускает винтовые масозаполненные компрессоры для различного назначения [9, 10, 26, 27, 28, 29, 30, 47,71, 72, 73, 82, 83]. Холодопроизводительность, выпускаемых винтовых компрессоров, находиться в давпазоне 50- 1500 кВт.

1.1.2 Принцип работы винтового компрессора

Винтовые компрессоры относятся к классу ротационных компрессоров. В этих компрессорах компримирование рабочей среды достигается за счёт вращения винтов.

Конструкция винтового блока компрессора состоит из двух роторов, расположенных параллельно. Один из них имеет выпуклый профиль зуба, а другой

- вогнутый профиль. Эти профили вращаются в зацеплении. При вращении рабочая среда сжимается между профилями и корпусом блока вследствие различного числа зубьев ротора в соответствии с принципом вытеснения.

Этот процесс может быть разделен на четыре фазы (рисунок 1).

1-я фаза 2-я фаза

3-я фаза 4-я фаза

Рисунок 1 — Фазы сжатия винтовых компрессоров.

1-я фаза:

Рабочее вещество поступает в компрессорный блок через входное отверстие. Полости между зубьями роторов заполняются веществом, что в какой-то степени напоминает такт впуска поршневого компрессора.

2-я и 3-я фазы:

Когда роторы, вращаясь перекрывают впускное отверстие, они образуют замкнутый объём между зубьями винтов и корпусом компрессорного блока. Замкнутая область уменьшается в объёме вследствие вращения роторов; рабочее вещество сжимается в замкнутом объёме.

Сжатие в замкнутом объёме продолжается до тех пор, пока замкнутая область, постепенно уменьшающаяся в размере, не соединится с выпускным отверстием.

4-я фаза:

Сжатое рабочее вещество вытесняется из компрессорного блока в линию нагнетания.

1.1.3 Классификация винтовых компрессоров

1. По количеству роторов компрессоры бывают однороторные, двухроторные и многороторные.

В современной технике наибольшее распространение получили двухроторные компрессоры, менее распространены однороторные [49, 57].

В многороторных винтовых компрессорах, состоящих из трех или более роторов, между роторами должны быть установлены специальные многогранные вставки. Сам компрессор представляет собой несколько однороторных компрессоров, соединенных вместе. Ввиду сложности конструкции многороторных винтовых компрессоров и больших объемных потерь они не нашли применения в холодильной технике.

2. По направлению осей роторов встречаются вертикальные и горизонтальные винтовые компрессоры.

Горизонтальным компрессорам требуется большая площадь для размещения, однако они значительно удобнее в обслуживании и ремонте. Вертикальные винтовые компрессоры, часто применяются в судовых холодильных машинах, где место для размещения огрничено.

3. По виду используемого рабочего вещества:компрессоры подразделяются на сухого сжатия, мокрого сжатия и маслозаполненные.

1.2 Винтовые холодильные компрессоры, их достоинства и недостатки

Холодильные машины на базе винтовых компрессоров нашли широкое применение в пищевой промышленности в области агропромышленного комплекса. На сегодняшний день большинство промышленных предприятий, использующих поршневое компрессорное оборудование, постепенно заменяет его винтовыми компрессорами нового поколения. Диапазон применения винтовых компрессоров достаточно широк - от 10 кВт до 4000 кВт. Они могут работать в любых режимах паровых холодильных машин, без ограничений по характеристикам рабочих веществ.

Рассматривая существующие компрессоры с аналогичными показателями производительности, винтовой компрессор по сравнению с ними имеет несколько преимуществ. Одним из главных является низкий уровень вибрации винтового компрессора, что, с одной стороны, делает условия труда рабочих более комфортными и безопасными, с другой - упрощает монтаж такого оборудования. Установка оборудования винтового типа не требует разработки специальных фундаментов, которые обычно требуются при установке поршневого оборудования.

В составе винтовой машины отсутствуют поршневые кольца и клапаны, которые очень часто ломаются и приводят к выходу из строя всей компрессороной машины. Поэтому винтовые компрессоры требуют к себе меньшего внимая в обслуживании, чем другие типы компрессоров, и благодаря этому обеспечиваю большую надежность и долговечность. Отметим, что расходы на эксплуатацию, винтовой компрессорной машины ниже почти в два раза, чем при использовании поршневых машин. Ресурс работы винтового компрессора до капитального ремонта достигает более 50 000 часов. Благодаря высоким скоростям вращения роторов обеспечивается высокая производительность при небольшой массе и малых габаритах компрессора [7].

ВКМ обеспечивают равномерность подачи пара холодильного агента и стабильность рабочих характеристик в процессе длительной эксплуатации [77, 62, 63, 70, 74, 75].

Холодильные винтовые компрессоры ивспользуются обычно при холодопроизводительности от 10 до 4000 кВт при работе на хладагентах R134а, R22, R717, R404А, R407C , а также других хладагентах в широком температурном диапазоне работы паровой холодильной машины.

В последнее время у нас в стране и зарубежом значительно увеличилось число применений холодильных винтовых компрессоров. Серийное производство холодильных винтовых компрессорных машин выполняется на нескольких заводах нашей страны и на многих зарубежных заводах [1, 60, 61, 74].

Сухие винтовые компрессоры. Сухие винтовые компрессоры работают на газе (паре) без подачи жидкой фазы. Это приводит к увеличению коэффициента теплопередачи в теплообменных аппаратах, и уменьшению гидравлические потерь в трубопроводах. В итоге увеличивается холодильный коэффициент машины. В сухих компрессорах касание винтов друг друга не допускается, поэтому для передачи вращающегося момента в конструкции таких компрессоров устанавливают специальные синхронизирующие шестерни (рисунок 2).

^ 7 9

/ \ /

1 у >г 11 ю

1-патрубок и камера всасывания; 2-передняя крышка; 3-зубчатая пара ускорителя; 4-сальник; 5-ведущий вал ускорителя; 6-ведомый винт; 7 и 8-упорный и опорный подшипники; 9-шестерня связи; 10-задняя крышка; 11-узел уплотнения шеек винтов; 12-ведущий винт; 13-цилиндр с камерой нагнетания.

Рисунок 2 - Холодильный винтовой компрессор сухого сжатия.

Через зазоры между роторами и корпусом возникают большие перетечки, что приводит к значительным объемным потерям. Частота вращения в сухих компрессорах достигает до 10-12 тыс. об/ мин.

Винтовые компрессоры мокрого сжатия. В мокрых компрессорах в рабочую полость компрессора впрыскивается жидкий хладагент, который выполняет две функции: уплотняет зазоры и отводит теплоту сжатия. В конце процесса сжатия жидкий хладагент выкипает, это приводит к уменьшению объемных потерь и уменьшению температуры сжимаемого пара. Недостатком такого сжатия является необходимость забора жидкого холодильного агента из конденсатора. Поэтому в испаритель поступает меньшее количество хладагента, что приводит к уменьшению холодопроизводительности холодильной машины.

Маслозаполненные винтовые компрессоры. Данный тип компрессора получил наибольшее распространение в холодильной технике. В маслозаполненных компрессорах в рабосую полость подается масло, которое выполняет три функции: образование масляной пленки, которая обеспечивает необходимый зазор между роторами, уплотняет зазоры между ротором и корпусом, отводит теплоту сжатия. Недостатком таких компрессоров является наличие развитой масляной системы включающей маслоотделитель, маслосборник, маслоохладитель, масляный насос, трубопроводы и запорную арматуру.

1.3 Влияние масла на эффективность работы холодильной машины

Одной из отличительных особенностей холодильного маслозаполненного винтового компрессора является потребность в подаче большого количества масла в рабочую полость компрессора, это приводит к необходимости создание развитой масляной системы, которая состоит из маслоотделителя, маслосборника, масляного" холодильника, фильтров для его очистки и масляного насоса большой производительности. Все это ведет к усложнению компрессора и увеличению его металлоемкости. А наличие масла в целом снижает эффективность холодильной машины за счет ухудшения процессов теплообмена в испарителе и конденсаторе холодильной машины.

В зависимости от взаимной растворимости хладагента и смазочного масла унесенного из компрессора характер влияния на теплообменные процессы в холодильной машине может быть различным. Степень растворимости может быть разной и зависит от химического родства смешиваемых веществ. Неограниченно могут растворяться друг в друге жидкости, внутреннее давление которых одного порядка. Иначе реализуется только ограниченная растворимость [37].

Растворимость жидких хладагентов в маслах повышается с возрастанием температуры [76]. В случае если рабочий хладагент и смазочное масло плохо растворяются друг в друге, образуя при этом двухфазный раствор, то одна из фаз, которая представляет из себя практически чистое масло, осаждается и образует пленку на поверхностях, в том числе на поверхностях теплообменного аппарата.

Образующаяся масляная пленка является дополнительным сопротивлением, уменьшающим коэффициент теплопередачи поверхности, в результате чего увеличивается разность температур между теплопередающими средами. Замасливание теплообменной поверхности конденсатора вызывает повышение температуры конденсации, а замасливание поверхности испарителя (охлаждающих приборов) - понижение температуры кипения, при прочих равных условиях. В результате понижается холодопроизводительность машины и растут затраты электроэнергии на производство холода, это обосновывает необходимость очистки пара хладагента от масла с целью недопущения понижения эффективности работы теплообменников вследствии попадания масла в контур холодильной машины.

В случае применения хладагентов, неограниченно растворяющихся в маслах, попадание масла в контур холодильной машины и теплообменники не приводит к образованию маслянной пленки на теплообменной поверхности. В этом случае в испарителе из приходящей смеси хладагента и масла выделяется наиболее летучий компонент - хладагент, и в испарителе происходит постоянное увеличение концентрации масла в растворе. Это ведет к увеличению температуры кипения при том же давлении (зкон Рауля), или к понижению давления кипения, в случае если есть необходимость сохранить заданную температуру кипения. Повышение концентрации масла в растворе также увеличивает его вязкость по сравнению с вязкостью жидкого хладагента, тем самым ухудшая коэффициент теплоотдачи со стороны кипящего хладагента. Описанные процессы, как и в случае с ограниченной растворимостью, вдут к понижению холодопроизводительности машины и увеличению расхода энергии на производство холода.

Исключение использования масла в холодильной машине возможно при ипользовании холодильных винтовых компрессоров сухого сжатия (ВКС). Отсутствие масла в рабочей полости компрессора, а значит и в контуре и в теплобменных аппаратах машины, ведет к сокращению необратимых потерь, возникающих при теплообмене, снижает газодинамические потери. Выполненные на кафедре холодильных машин Университета ИТМО экспериментальные

исследования показывают эффективность применения в составе паровой холодильной машины - холодильных винтовых компрессоров сухого сжатия.

Перечислим преимущества отказа от масла в рабочем цикле холодильной машины:

1. Улучшение теплообмена.

Т.к. наличие масла ухудшает теплоотдачу, значит, в безмасляных холодильных системах можно использовать меньшие теплообменники для той же холодопроизводительности, что и в системах со смазкой, или добиться улучшения характеристик системы из-за меньших разностей температуры и падения давления в теплообменнике.

Благодаря улучшению теплообмена можно добиться:

■ снижения необходимой разности температур между обменивающимися теплом средами, что ведёт к повышению температуры кипения при той же холодопроизводительности;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ильина Тамара Евгеньевна, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Амосов П.К. и др. Винтовые компрессорные машины: Справ. Л.: Машиностроение,

1977. 254 с.

2. Амосов П. Е., Бобриков Н.И., Шварц А.И., Верный А.Л. Винтовые компрессорные машины. Справочник. Л., «Машиностроение» (Ленингр. отд-ние), 1977 - 256 с.

3. Бердоносов Г.Ф., Гринпресс Б.Л. и Пронин В.А. Винтовой компрессор: авторское свидетельство №519556. Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий - №1632126/06.

4. Бердоносов Г.Ф. и Пронин В.А. Винтовая машина: авторское свидетельство №435359. Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий -№1665763/24-6.

5. Бесчастных В.Н., Равикович Ю.А., Соколов А.Н.. Определение статической грузоподъёмности сегментного газостатического подшипника. Вестник МАИ. T.16.No1, 2009, с.84-94.

6. В. Н. Бесчастных. Проектирование и экспериментальное исследование гибридных газовых подшипников тяжелого многоопорного ротора ГТД/ Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, No3(19), 2009

7. Библиотекарь.Ру [Оффиц. сайт] URL: http://www.bibliotekar.ru/media/527.htm, (дата обращения 10.11.2014 г.)

8. Быков A. В., Калнинь И. М., Канышев Г. А., Шнепп В. Б., Шварц А. И., Верный А. Л. Освоение холодильных винтовых компрессоров // Холодильная техника: М., 1974. No 2. с. 8-12

9. Быков А.В., Канышев Г.А. и др. Винтовой бессальниковый холодильный компрессор с электродвигателем на стороне нагнетания // Холодильная техника. -

1978. -No8. -с. 6-9.

10. Быков А.В., Бежанишвили Э.М., Калнинь И.М. и др. Холодильные компрессоры / / Под ред. А.В. Быкова. -М.: Колос, 1992. -304 с.

11. Верный А.Л., Шварц А.И. Современное состояние и тенденции развития винтовых компрессоров в Советском Союзе и за рубежом, Обзорная информация. ЦЙНТЙхимнефтемаш, М., 1978, 52 с.

12. Воскресенский, В.А. Расчёт и проектирование опор скольжения (жидкостная смазка): справочник/В.А. Воскресенский, В.И. Дьяков. -М.: Машиностроение, 1980. - 224 с.

13. Воронков Б. Д. Подшипники сухого трения. — 2-е изд., перераб. и доп.— Л.; Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1979.— 224 с.

14. Гаврилов В.В. «Проблемы и технология создания газовых подшипников для перспективных турбомашин безмасловых систем. Аналитический обзор № 415». ЦИАМ, Москва 2004 г.

15. Газовая смазка подшипников (Сборник докладов на совещании по газовой смазке подшипников). М., Институт машиноведения, 1968. 312с.

16. Дмитриев В.Н., Градецкий В.Г.. Основы пневмоавтоматики. М.:Машиностроение, 1973 г.,356 с.

17. Дроздович В.Н. Газодинамические подшипники / В.Н. Дроздович // Л., «Машиностроение» (Ленингр. отд-ние). 1976. - 208 с.

18. Ермилов Ю.И. Теоретическое и экспериментальное определение предельной несущей способности осевых лепестковых газодинамических подшипников.: дис. ... канд. техн. наук : 05.07.05 Москва, 2005 157 с.

19. Жедь В. П. Опоры с воздушной смазкой в станкостроении // Станки и инструмент.-1971.№ 11.

20. Журнал "МИР КЛИМАТА" [Оффиц. сайт] URL: http://www.mir-klimata.info/archive/2014_3/mirovie_novosti_84, (дата обращения 07.11.2014 г.)

21. Заблоцкий Н.Д., Сипенков И.Е., Филиппов А.Ю. К 50-летию школы газовой смазки Л.Г. Лойцянского. Научно технические ведомости 2' 2004 Проблемы турбулентности и вычислительная гидродинамика (к 70-летию кафедры «Гидроаэродинамика»).

22. Заблоцкий Н.Д. Линеаризация граничных условий в теории воздушных подвесов // Труды ЛПИ,1961. №217. с.127-132.

23. Заблоцкий Н.Д., Карякин В.Е., Спиенков И.Е. Сферический газовый подшипник с принудительным наддувом // Механика жидкости и газа, 1970. №3. с.147-154.

24. Залманзон Л.А. Теория элементов пневмоники. М.:Наука, 1969, 508 с.

25. Иванова Н.А., Космынин А.В., Щетинин В.С. ШЛИФОВАЛЬНЫЙ ШПИНДЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ // Успехи современного естествознания. - 2009. - № 9. - С. 74-75;

26. Канышев Г.А. Современное состояние и тенденции развития винтовых холодильных компрессоров в СССР и за рубежом. Обзорная информация. -М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1985. -48 с.

27. Канышев Г.А., Курьянов А.П., Шварц И.А., Верный А.Л. Отечественные судовые аммиачные винтовые компрессорные агрегаты / Холодильная техника. -1976. -No1. -с. 13-16.

28. Канышев Г.А., Криницкий Д.Г., Пряхин Р.В. Результаты испытаний винтового холодильного компрессорного агрегата холодопроизводительностью 47 кВт / Сб. тр. ВНИИхолодмаша. -М.: 1985. -с. 67-78.

29. Канышев Г.А., Криницкий Д.Г., Пряхин Р.В., Семичастный В.В. Результаты испытаний холодильного винтового бессальникового компрессорного агрегата холодопроизводительностью 100 кВт / Сб. тр. ВНИИхолодмаша. -М., 1987. -с. 97106.

30. Канышев Г.А., Криницкий Д.Г., Семичастный В.В. Холодильные винтовые компрессорные агрегаты А1400-7-3 и 1А1400-7- 3 / Холодильная техника. -1987. -No1. -с. 24-26.

31. Константинеску В.Н. Газовая смазка. Перевод с румынского Г.П.Махо, под ред. М.В.Коровчинского, М.:Машиностроение, 1968, 712 с.

32. Космынин А.В., Щетинин В.С., Хвостиков А.С., Иванова Н.А, Космынин A.A. Применение подшипников на газовой смазке. Advances in current natural sciences No9, 2012, с 93-95.

33. Котляр Я.М. Асимптотические решения уравнения Рейнольдса. - Механика жидкости и газа , 1967, № 1, с. 161-165.

34. Котляр Я.М. К теории воздушных подвесов сферического типа // Изв. АН СССР. Отделение техн. наук, 1959. №6. С. 21-26.

35. Котляр Я.М. Течение вязкого газа в зазоре между двумя коаксиальными цилиндрами // Изв. АН СССР. Отделение техн. наук, 1957. №10. с. 12-18.

36. Кошкодаев А.Ю., Зуева И.В. Винтовые компрессоры "Акрон" //Компрессорная техника и пневматика, 2002. № 7, с. 18-24.

37. Курылев Е.С., Герасимов Н.А. Холодильные установки: Учебник для студентов вузов по специальности «Холодильные и компрессорные машины и установки». -3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1980. - 622 с.

38. Лебедев И.В., Трескунов С.Л., Яковенко В.С. Элементы струйной автоматики. М:Машиностроение, 1967, 359 с.

39. Леонов В.П. Системы подвески ротора турбомашин: Методические указания по курсу «Турбомашины низкотемпературной техники» - М.; Изд-во УНЦ МГТУ им. Н.Э. Баумана «Криоконсул», 2004 - 32с.

40. Листопадов И.В., Шершнев Б.Б.. Моделирование сегментного газового подшипника. ANSYS Solutions. Русская редакция. Зима 2006, с.43-45.

41. Лойцянский Л.Г., Степанянц Л.Г. Гидродинамическая теория сферического подвеса // Труды ЛПИ, 1958. №198. С.89-98.

42. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. М., Наука , 1973. 848 с.

43. Лохматов А. Н., Ильченко Ю. Г. Исследование потока смазки в зазоре газостатического подшипника //Проблемы развития газовой смазки - М,: Наука, 1970.

44. Лучин, Г. А. Газовые опоры турбомашин / Г. А. Лучин, Ю.В. Пешти, А.И. Снопов. - М.: Машиностроение, 1989. - 47с.

45. Максимов В.А., Карибуллина Ф.Р. Роторные компрессоры. Учебное пособие. Казан. гос. технол. ун-т. Казань, 2005. 76с.

46. Носков А.Н. Расчет сил, действующих на винты, и реакций на опорах винтового компрессора: Метод. Пособие для студентов IV курса спец.070203. - СПб.: СПбГАХПТ, 1995. - 60 с.

47. Нуждин А.А., Васильев В.И. Регулирование производительности винтовых холодильных компрессоров. -М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1988. -36 с.

48. Одесская национальная академия пищевых технологий [Оффиц. сайт] URL: http://kafedra-h-m.at.ua/publ/kompressory/1-1-0-9, (дата обращения 07.11.2014 г.)

49. Одновинтовые компрессоры производства McQuay International (дополнение к статье в Техническом бюллетене №2, 2003 г.). Проспект фирмы McQuay (Япония)

50. Опоры скольжения с газовой смазкой / Под ред. С.А. Шейнберга.-2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение,1979.336 с.

51. Пекарев В. И., Пронин В. А. и Ведайко В. И.Винтовая машина: авторское свидетельство №669066. Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий. Заявитель Ленинградский технологический институт холодильной промышленности - № 2503314/25-06.

52. Пешти Ю. В. Газовая смазка. - М.: МГТУ, 1993. - 382с.

53. Подшипники с газовой смазкой. Под ред. Н.С.Грэссема., Дж.У.Пауэлла. М.:Мир, 1966, 415 с.

54. Проектирование гидростатических подшипников. Под ред. Гарри Риппела. Перевод с английского Г.А.Андреевой. М.:Машиностроение, 1967, 135 с.

55. Пономарев Б. А., Гаврилов В. В. Проблемы создания ВГТД с ротором на газовых подшипниках, Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, №1, 2009, С.41-55.

56. Проблемы трения и смазки. (Пер.с англ.) // Труды Американского общества инженеров-механиков. Сер. F, 1968, т.90; 1969, т.91; 1970, т.92; 1972,т.94;1973, т.95;1974,т.96;1975,т.97

57. Пронин В.А. Дисс. на соискание степени доктора технических наук. Спец. 05.04.03. Винтовые однороторные компрессоры для холодильной техники и пневматики. 1998 г.

58. Пронин В.А. Дисс. на соискание степени кандидата технических наук. Спец. 05.04.03. Исследование винтового компрессора с саморазгружающимися опорными узлами. 1978 г.

59. Рехтен А.В. Струйная техника: Основы, элементы, схемы: Пер. с нем. А.А. Левин.-М.: Машиностроение, 1980,237с.

60. Сайт Группы ГМС [Оффиц. сайт] URL: http://www.compressormash.ru (дата обращения 15.11.2014 г.).

61. Сайт Маекава Мфг.Ко.,Лтд. (MYCOM) [Оффиц. сайт] URL: http://www.mycomr.ru (дата обращения 15.11.2014 г.).

62. Сакун И.А. Винтовые компрессоры: Основы теории, методы расчета, конструкции. - Л.: Машиностроение,1970. - 400 с., Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин. Под общ. ред. И. А. Сакуна. - Л.: Машиностроение, 1987. - 423 с.

63. Сакун И.А. Винтовые компрессоры. Основы теории, методы расчета, конструкции. М.; Л.: Машиностроение, 1970. 400 с.

64. Степанянц Л.Г. Некоторые методы газодинамической теории смазки // Труды ЛПИ, 1967, №280, С.27-43.

65. Стернлихт Б. Газовые цилиндрические подшипники скольжения конечной длины. (Пер. с англ.) / Прикладная механика, 1961. т.28, №4, С.62-70] и Раймонди [Raimondi A.A. Numerical solution for the gas lubricated full bearing of finite length // Trans. ASME. 1961. V4 P.131-135.

66. Техническая механика. (Пер. с англ.) // Труды Американского общества инженеров-механиков. Сер. D, 1958,т.80;1961,т.83;1962.т.84;1963т.85.

67. Техническая механика. (Пер. с англ.)- Труды Американского общества инженеров-механиков. Сер. Д ., Мир , 1961, т. 83; 1962

68. Об исследовании колебательного движения газового подвеса ротора турбохолодильных и детандерных машин. Часть 1. Постановка задачи. Усков В.Н., Булат П.В. Вестник Международной Академии Холода. 2012. № 3. с. 3-7.

69. Об исследовании колебательного движения газового подвеса ротора турбохолодильных и детандерных машин. Часть 2. Колебания давления в соплах питающей системы на сверхкритическом режиме работы. Усков В.Н., Булат П.В. Вестник Международной Академии Холода. 2012. № 1. с. 57.

70. Харин В.М., Занько О.Н., Декин Б.Г., Писклов В.Т. Судовые машины, установки, устройства и системы. М.: ТрансЛит, 2010. 648 с.

71. Хисамеев И.Г., Галеев А.М., Верный А.Л. Разработка нового поколения винтовых холодильных компрессоров / Компрессорная техника и пневматика. -1994. -Вып. 3. -с. 70-73.

72. Хисамеев И.Г. Акционерному обществу закрытого типа "НИИтурбокомпрессор" - 40 лет // Компрессорная техника и пневматика. -1977. -Вып. 1-2. -с. 6-11.

73. Хисамеев И.Г., Галеев А.М., Верный А.Л. Разработка нового поколения винтовых холодильных компрессоров // Компрессорная техника и пневматика. -1994. -Вып. 3. -с. 70-73.

74. Холодильные компрессоры: Справ. /Под общ. ред. А.В. Быкова. М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1981. 280 с.

75. Холодильные машины: Учеб. / Под ред. Л. С. Тимофеевского. СПб.: Политехника, 2006 944 с.

76. Холодильные машины: справочник - М.: Легпищепром,1981.

77. Холодильные машины. Под общей ред. И.А. Сакуна. - Л.: Машиностроение, 1985. - 510 с.

78. Шейнберг С.А. Опоры скольжения с газовой смазкой, М:Машиностроение, 1969, 336 с.

79. Элементы и устройства струйной техники. Под ред. Ф.А.Короткова. М.: Энергия, 1972, 95 с.

80. Bulat M.P., Bulat P. V. Comparison of turbulence models in the calculation of supersonic separated flows. // World Applied Sciences Journal. - 2013 - 27, 10. - 126366 С.

81. Burgdorfer А. The influence of the molecular mean free path on the performance of hydrodynamic gas-lubricated bearings. - Trans. ASME , ser. D, 1959, vol. 81, N 1, p. 94100.

82. Bykov A.V., Kanyshev G.F. Improvement on disign and characteristiсs of large screw refrigerant compressors // 16th International congress of refrigeration. Paris. -1983. Comission B2. Preprints. 11. R.

83. Bykov A.V., Kalnin J.M., Kapychev G.A., Katerukhin V.V. Refrigeration equipment for fishery vessels using screw compressor / Preprints. International institute of Refrigeration. May 17-20. -1988. Wageuingeu, Netherlauds, Pays Bas.

84. Elrod H. G., McCabe J. Т., Chu T. Y. Determination of gas-bearing stability by response to a step-jump. - (Journal of Lubrication Technology (Trans. ASME, ser. Fb>, 1967, vol. 89, N 4, p. 493-498.

85. Gas Lubricated Bearing. Editors N.S.Grassam, J.W.Powell. Micro Turbine Developments Ltd. London, Butterworths, 1964. 398 p.

86. Ilina T.E., Bulat M.P. Non-stationary Operation Regimes of the Gas Bearings // Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology - 2014, V. 8, N. 2, P.215-220.

87. Lord Rayleigh. Notes on the theory of lubrication. Philosophical Magazine, 1918, v. 35, №1, p. 1-12.

88. Advancements toward oil-free rotorcraft propulsion [electronic resource] / Samuel A. Howard and Robert J. Bruckner, Kevin C. Radil. National Aeronautics and Space Administration, Glenn Research Center, 2010

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА СИЛ И МОМЕНТОВ В ОПОРНЫХ УЗЛАХ

ВИНТОВОГО КОМПРЕССОРА

СИЛЫ ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ВИНТЫ

Температура на всасывании (кипения) 250,5 К, температура на нагнетании (конденсации) 288 К

поло сть Рв pn P1r P2r P1a P2a Р1т Р2т IP1t M1tn IP2t M2tn

R22 1 2,24E+05 1,19E+06 1,36E+04 1,37E+04 6,83E+03 6,47E+02 4,35E+03 6,18E+02 5,24E+03 2,30E+02 4,27E+03 2,04E+02

2 2,79E+03 2,27E+03 1,41E+03 1,07E+02 8,95E+02 1,02E+02

3 5,08E+02 3,95E+02 2,56E+02 1,86E+01 1,63E+02 1,78E+01

R717 1 1,71E+05 1,30E+06 1,58E+04 1,60E+04 7,18E+03 6,74E+02 4,57E+03 6,44E+02 5,98E+03 2,70E+02 4,91E+03 2,39E+02

2 2,46E+03 2,00E+04 1,11E+03 8,39E+01 7,09E+02 8,01E+01

3 4,36E+02 3,39E+02 1,98E+02 1,43E+01 1,26E+02 1,36E+01

R410a 1 3,63E+05 1,90E+06 2,16E+03 2,18E+04 6,77E+03 6,42E+02 4,31E+03 6,13E+02 8,35E+03 3,65E+02 6,81E+03 3,25E+02

2 4,65E+03 3,78E+03 1,46E+03 1,11E+02 9,30E+02 1,06E+02

3 8,42E+02 6,56E+02 2,64E+02 1,93E+01 1,68E+02 1,84E+01

R134a 1 1,20E+05 7,90E+05 9,40E+03 9,52E+03 7,20E+03 6,75E+02 4,58E+03 6,45E+02 3,55E+03 1,60E+02 2,91E+03 1,42E+02

2 1,43E+03 1,17E+03 1,10E+03 8,27E+01 6,99E+02 7,89E+01

3 2,63E+02 2,04E+02 2,01E+02 1,45E+01 1,28E+02 1,38E+01

Температура на всасывании (кипения) 258 К, температура на нагнетании (конденсации) 288 К

R22 1 2,97E+05 1,19E+06 1,25E+04 1,27E+04 6,30E+03 6,04E+02 4,01E+03 5,77E+02 5,02E+03 2,10E+02 4,06E+03 1,89E+02

2 3,70E+03 3,01E+03 1,86E+03 1,43E+02 1,18E+03 1,37E+02

3 6,73E+02 5,24E+02 3,38E+02 2,49E+01 2,15E+02 2,38E+01

R717 1 2,50E+05 1,30E+06 1,47E+04 1,49E+04 6,60E+03 6,28E+02 4,21E+04 6,00E+02 5,77E+03 2,48E+02 4,69E+03 2,22E+02

2 3,59E+03 2,92E+03 1,61E+03 1,23E+02 1,02E+03 1,17E+02

3 6,37E+02 4,96E+02 2,86E+02 2,09E+01 1,82E+02 2,00E+01

R410a 1 5,00E+05 1,90E+06 1,96E+04 1,99E+04 6,13E+03 5,91E+02 3,90E+03 5,64E+02 7,95E+03 3,27E+02 6,42E+03 2,96E+02

2 6,41E+03 5,21E+03 2,00E+03 1,55E+02 1,27E+03 1,48E+02

3 1,16E+03 9,03E+02 3,62E+02 2,68E+01 2,31E+02 2,56E+01

R134a 1 1,80E+05 7,90E+05 8,56E+03 8,67E+03 6,55E+03 6,24E+02 4,17E+03 5,96E+02 3,36E+03 1,44E+02 2,73E+03 1,29E+02

2 2,15E+03 1,75E+03 1,65E+03 1,26E+02 1,05E+03 1,20E+02

3 3,94E+02 3,07E+02 3,01E+02 2,21E+01 1,92E+02 2,11E+01

Температура на всасывании (кипения) 265,5 К, температура на нагнетании (конденсации) 288 К

R2214 3 1 1,13E+04 1,14E+04 5,64E+03 5,50E+02 3,59E+03 5,25E+02

2 3,88E+05 1,19E+06 4,84E+03 3,93E+03 2,42E+03 1,89E+02 1,54E+03 1,81E+02 4,75E+03 1,85E+02 3,80E+03 1,70E+02

3 8,79E+02 6,85E+02 4,40E+02 3,30E+01 2,80E+02 3,15E+01

1 1,37E+04 1,39E+04 6,08E+03 5,87E+02 3,87E+03 5,60E+02

R717 2 3,22E+05 1,30E+06 4,62E+03 3,76E+03 2,05E+03 1,59E+02 1,30E+03 1,51E+02 5,58E+03 2,29E+02 4,50E+03 2,07E+02

3 8,21E+02 6,39E+02 3,64E+02 2,70E+01 2,32E+02 2,58E+01

1 1,79E+04 1,81E+04 5,56E+03 5,44E+02 3,54E+03 5,29E+02

R410a 2 6,24E+05 1,90E+06 8,00E+03 6,50E+03 2,48E+03 1,95E+02 1,58E+03 1,86E+02 7,59E+03 2,94E+02 6,07E+03 2,70E+02

3 1,45E+03 1,13E+03 4,49E+02 3,38E+01 2,86E+02 3,23E+01

1 8,00E+03 8,10E+03 6,12E+03 5,89E+02 3,89E+03 5,63E+02 1,20E+02

R134a 2 2,20E+05 7,90E+05 2,63E+03 2,14E+03 2,01E+03 1,56E+02 1,28E+03 1,49E+02 3,24E+03 1,33E+02 2,62E+03

3 4,81E+02 3,75E+02 3,68E+02 2,73E+01 2,34E+02 2,60E+01

Температура на всасывании (кипения) 273 К, температура на нагнетании (конденсации) 288 К

1 4,99E+0 5 9,71E+03 9,83E+03 4,83E+03 4,82E+02 3,08E+03 4,60E+02

R22 2 1,19E+06 6,22E+03 5,06E+03 3,10E+03 2,48E+02 1,97E+03 2,36E+02 4,41E+03 1,57E+02 3,48E+03 1,47E+02

3 1,13E+03 8,80E+02 5,63E+02 4,31E+01 3,58E+02 4,12E+01

1 4,30E+0 5 1,22E+04 1,24E+04 5,32E+03 5,24E+02 3,39E+03 5,00E+02

R717 2 1,30E+06 6,17E+03 5,02E+03 2,69E+03 212.568 1,71E+03 2,03E+02 5,29E+03 1,99E+02 4,20E+03 1,84E+02

3 1,10E+03 8,54E+02 4,78E+02 3,61E+01 3,04E+02 3,45E+01

1 7,98E+0 5 1,55E+04 1,57E+03 4,77E+03 4,76E+02 3,04E+03 4,54E+02

R410a 2 1,90E+06 1,02E+04 8,32E+03 3,16E+03 2,53E+02 2,01E+03 2,41E+02 7,08E+03 2,49E+02 5,57E+03 2,35E+02

3 1,85E+03 1,44E+03 5,71E+02 4,38E+01 3,64E+02 4,18E+01

1 2,94E+0 5 6,96E+03 7,05E+03 5,32E+03 5,23E+02 3,39E+03 4,99E+02

R134a 2 7,90E+05 3,51E+03 2,86E+03 2,69E+03 2,12E+02 1,71E+03 2,02E+02 3,01E+03 1,14E+02 2,40E+03 1,05E+02

3 6,43E+02 5,01E+02 4,91E+02 3,72E+01 3,13E+02 3,55E+01

LtJ 9

Рв Давление всасывания

рп Давление нагнетания

Р1г Радиальная сила, действующая на ВЩ винт

Р2г Радиальная сила, действующая на ВМ винт

Р1а Осевая сила, действующая на ВЩ винт

Р2а Осевая сила, действующая на ВМ винт

Р1т Окружная сила, действующа на ВЩ винт

Р2т Окружная сила, действующа на ВМ винт

Суммарная осеваая сила, действующаяна торцы ВЩ винта

М1щ Момент сил от внецентральной равнодействующей силы на торце нагнетания ВЩ винта

XP2t Суммарная осеваая сила, действующаяна торцы ВМ винта

М2ь Момент сил от внецентральной равнодействующей силы на торце нагнетания ВМ винта

Таблица 2. Реакции на опорах ВЩ и ВМ винтов.

РЕАКЦИИ НА ОПОРАХ ВИНТОВ

Температура на всасывании (кипения) 250,5 К, температура на нагнетании (конденсации) 288 К

H1r B1r H1t BIT H2r B2r H2t B2t H1T H2T BIT B2T H1 Н2 B1 B2

R22 1 7,47E+03 6,10E+03 2,78E+03 1,57E+03 8,43E+03 5,09E+03 3,84E+02 2,34E+02 -5,11E+02 -4,54E+02 5,11E+02 4,54E+02 8,66E+03 9,58E+03 7,78E+03 5,89E+03

2 1,27E+03 1,52E+03 4,88E+02 4,07E+02 1,16E+03 1,07E+03 5,29E+01 4,91E+01

3 1,87E+02 3,21E+02 7,45E+01 8,83E+01 1,97E+02 1,92E+02 8,98E+00 8,77E+00

R717 1 8,86E+03 6,98E+03 2,93E+04 1,65E+03 9,85E+03 5,95E+03 4,00E+02 2,44E+02 -6,01E+02 -5,30E+02 6,01E+02 5,30E+02 1,08E+04 1,16E+04 8,33E+03 7,85E+03

2 1,14E+03 1,31E+03 3,87E+02 3,22E+02 1,95E+03 1,81E+03 4,15E+01 3,86E+01

3 1,64E+02 2,72E+02 5,76E+01 6,83E+01 1,69E+02 1,65E+02 6,89E+00 6,72E+00

R410a 1 1,26E+04 8,97E+03 2,76E+03 1,55E+03 1,35E+04 8,15E+03 3,81E+02 2,32E+02 -8,11E+02 -7,21E+02 8,11E+02 7,21E+02 1,41E+04 1,57E+04 1,10E+04 9,28E+03

2 2,28E+03 2,38E+00 5,07E+02 4,23E+02 1,94E+03 1,80E+03 5,50E+01 5,11E+01

3 3,38E+02 5,04E+02 7,70E+01 9,13E+01 3,28E+02 3,21E+02 9,31E+00 9,09E+00

R134a 1 4,74E+03 4,66E+03 2,93E+03 1,65E+03 5,80E+03 3,48E+03 4,01E+02 2,44E+02 -3,57E+02 -3,15E+02 3,57E+02 3,15E+02 5,78E+03 6,41E+03 3,08E+03 4,48E+03

2 5,87E+02 8,47E+02 3,81E+02 3,18E+02 5,90E+02 5,47E+02 4,09E+01 3,80E+01

3 8,44E+01 1,78E+02 5,85E+01 6,94E+01 1,01E+02 9,84E+01 7,00E+00 6,83E+00

Температура на всасывании (кипения) 258 К, температура на нагнетании (конденсации) 288 К

R22 1 6,91E+03 5,64E+03 2,57E+03 1,44E+03 7,79E+03 4,70E+03 3,59E+02 2,18E+02 -4,67E+02 -4,19E+02 4,67E+02 4,19E+02 8,58E+03 9,26E+03 7,78E+03 6,45E+03

2 1,69E+03 2,01E+03 6,45E+02 5,38E+02 1,53E+03 1,42E+03 7,08E+01 6,58E+01

3 2,48E+02 4,25E+02 9,84E+01 1,17E+02 2,61E+02 2,54E+02 1,20E+01 1, 18E+01

1 8,26E+03 6,48E+03 2,69E+03 1,51E+03 9,16E+03 5,54E+03 3,73E+02 2,27E+02

R717 2 1,67E+03 1,92E+03 5,58E+02 4,66E+02 1,49E+03 1,38E+03 6,08E+01 5,65E+01 -5,52E+02 -4,93E+02 5,52E+02 4,93E+02 1,02E+04 9,96E+03 8,51E+03 7,28E+03

3 2,41E+02 3,96E+02 8,32E+01 9,86E+01 2,47E+02 2,41E+02 1,01E+01 9,86E+00

1 1,15E+04 8,16E+03 2,50E+03 1,41E+03 1,23E+04 7,42E+03 3,51E+02 2,13E+02

R410a 2 3,14E+03 3,27E+03 6,95E+02 5,79E+02 2,67E+03 2,48E+03 7,66E+01 7,12E+01 -7,28E+02 -6,57E+02 727.639 6,57E+02 1,52E+04 1,49E+04 1,08E+04 1,04E+04

3 4,67E+02 6,94E+02 1,06E+02 1,25E+02 4,52E+02 4,42E+02 1,30E+01 1,27E+01

1 4,31E+03 4,25E+03 2,67E+03 1,50E+03 5,28E+03 3,17E+03 3,70E+02 2,26E+02

R134a 2 8,81E+02 1,27E+03 5,71E+02 4,76E+02 8,84E+02 8,20E+02 6,23E+01 5,79E+01 -3,20E+02 -2,86E+02 3,20E+02 2,86E+02 5,91E+03 6,08E+03 3,40E+03 4,54E+03

3 1,27E+02 2,67E+02 8,78E+01 1,04E+02 1,51E+02 1,48E+02 1,07E+01 10.414

Температура на всасывании (кипения) 265,5 К, температура на нагнетании (конденсации) 288 К

1 6,21E+03 5,06E+03 2,30E+03 1,29E+03 6,99E+03 4,22E+03 3,26E+02 1,99E+02 6,19E+03

R22 2 2,21E+03 2,63E+03 8,40E+02 7,00E+02 2,00E+03 1,86E+03 9,37E+01 8,71E+01 -4,12E+02 -3,77E+02 4,12E+02 3,77E+02 8,06E+03 8,43E+03 7,83E+03

3 3,24E+02 5,55E+02 1,28E+02 1,52E+02 3,41E+02 3,23E+02 1,59E+01 1,56E+01

1 7,70E+03 6,02E+03 2,48E+03 1,39E+03 8,53E+03 5,16E+03 3,48E+02 2,12E+02

R717 2 2,16E+03 2,47E+03 7,11E+02 5,93E+02 3,34E+03 3,10E+03 7,85E+01 7,30E+01 -5,08E+02 -4,59E+02 5,08E+02 4,59E+02 1,00E+04 1,16E+04 7,78E+03 8.49E+03

3 3,11E+02 5,10E+02 1,06E+02 1,26E+02 3,19E+02 3,11E+02 1,30E+01 1,27E+01

1 1,05E+04 7,44E+03 2,27E+03 1,27E+03 1,12E+04 6,77E+03 3,23E+02 1,96E+02

R410a 2 3,92E+03 4,08E+03 8,62E+02 7,19E+02 3,33E+03 3,10E+03 9,64E+01 8,96E+01 -6,54E+02 -6,00E+02 6,54E+02 6,00E+02 1,43E+04 1,46E+04 1,05E+04 1,03E+04

3 5,82E+02 8,65E+02 1,31E+02 1,55E+02 5,64E+02 5,51E+02 1,63E+01 1,59E+01

1 4,03E+03 3,97E+03 2,49E+03 1,40E+03 4,93E+03 2,96E+03 3,50E+02 2,13E+02

R134a 2 1,08E+03 1,55E+03 6,98E+02 5,82E+02 1,08E+03 1,00E+03 7,70E+01 7,16E+01 -2,96E+02 -2,67E+02 2,96E+02 2,67E+02 5,40E+03 5,97E+03 3,72E+03 4,59E+03

3 1,55E+02 3,26E+02 1,07E+02 1,27E+02 1,85E+02 1,80E+02 1,32E+01 1,29E+01

Температура на всасывании (кипения) 273 К, температура на нагнетании (конденсации) 288 К

1 5,35E+03 4,35E+03 1,97E+03 1,11E+03 6,03E+03 3,64E+03 2,86E+02 1,74E+02

R22 2 2,84E+03 3,38E+03 1,08E+03 8,96E+02 2,58E+03 2,39E+03 1,23E+02 1,14E+02 -3,48E+02 -3,28E+02 3,48E+02 3,28E+02 7,94E+03 8,45E+03 7481.1 6,07E+03

3 4,17E+02 7,13E+02 1,64E+02 1,94E+02 4,38E+02 4,27E+02 3,11E+02 2,03E+01

1 6,87E+03 5,34E+03 2,17E+03 1,22E+03 7,59E+03 4,59E+03 3,11E+02 1,89E+02

R717 2 2,89E+03 3,29E+03 9,35E+02 7,79E+02 4,27E+03 3,97E+03 1,05E+02 9,78E+01 -4,43E+02 -4,10E+02 4,43E+02 4,10E+02 9,94E+03 1,21E+04 8,00E+03 8,23E+03

3 4,17E+02 6,80E+02 1,39E+02 1,65E+02 4,25E+02 4,15E+02 1,75E+01 1,70E+01

1 9,05E+03 6,41E+03 1,94E+03 1,09E+03 9,65E+03 5,84E+03 2,82E+02 1,72E+02

R410a 2 5,02E+03 5,21E+03 1,10E+03 9,13E+02 4,27E+03 3,96E+03 1,25E+02 1,16E+02 -5,53E+02 -5,23E+02 5,53E+02 5,23E+02 1,41E+04 1,44E+04 1,15E+04 9,97E+03

3 7,46E+02 1,11E+03 1,66E+02 1,97E+02 7,22E+02 7,04E+02 2,12E+01 2,07E+01

1 3,51E+03 3,45E+03 2,17E+03 1,22E+03 4,29E+03 2,57E+03 3,10E+02 1,89E+02

R134a 2 1,44E+03 2,08E+03 9,32E+02 7,77E+02 1,44E+03 1,34E+03 1,05E+02 9,75E+01 -2,52E+02 -2,34E+02 2,52E+02 2,34E+02 5,78E+03 5,75E+03 4,30E+03 4,71E+03

3 2,07E+02 4,36E+02 1,43E+02 1,70E+02 2,47E+02 2,41E+02 1,80E+01 1,75E+01

M2tn Момент сил от внецентральной равнодействующей силы на торце нагнетания ВМ винта

Hir Реакция от действия радиальных и осевых сил со стороны торца нагнетания

Б1г Реакция от действия радиальных и осевых сил со стороны торца всасывания

Н1т Реакция от действия окружных сил со стороны торца нагнетания

В1т Реакция от действия окружных сил со стороны торца всасывания

HIT Реакция от внецентральной осевой силы на опоре со стороны торца нагнетания для ВЩ винта ^

Н2Т Реакция от внецентральной осевой силы на опоре со стороны торца нагнетания для ВМ винта ю

BIT Реакция от внецентральной осевой силы на опоре со стороны торца всасывания для ВЩ винта

В2Т Реакция от внецентральной осевой силы на опоре со стороны торца всасывания для ВМ винта

Hi Реакция на опоре ВЩ винта со стороны торца нагнетания

Н2 Реакция на опоре ВМ винта со стороны торца нагнетания

Б1 Реакция на опоре ВЩ винта со стороны торца всасывания

Б2 Реакция на опоре ВМ винта со стороны торца всасывания

СУММАРНЫЕ ОСЕВЫЕ СИЛЫ ОТ ДАВЛЕНИЯ ПАРА РАБОЧЕГО ВЕЩЕСТВА, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ВИНТЫ. 1-ВЩ, 2-ВМ.

Температура на всасывании (кипения) 250,5 К, температура на нагнетании (конденсации) 288 К Температура на всасывании (кипения) 258 К, температура на нагнетании (конденсации) 288 К Температура на всасывании (кипения) 265,5 К, температура на нагнетании (конденсации) 288 К Температура на всасывании (кипения) 273 К, температура на нагнетании (конденсации) 288 К

P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2

R22 1,37E+04 3,50E+03 1,35E+04 3,29E+03 1,32E+04 3,02E+03 1,29E+04 2,70E+03

R717 1,45E+04 4,14E+03 1,43E+04 3,92E+03 1,41E+04 3,73E+03 1,38E+04 3,43E+03

R410a 1,69E+04 6,04E+03 1,64E+04 5,65E+03 1,61E+04 5,29E+03 1,56E+04 4,79E+03

R134a 1,20E+04 2,14E+03 1,19E+04 1,96E+03 1,17E+04 1,84E+03 1,15E+04 1,63E+03

Р1 Суммарная осевая сила от давления пара рабочего вещества, действующая на ВЩ винт

Р2 Суммарная осевая сила от давления пара рабочего вещества, действующая на ВМ винт

4

/Ждиректора по

инновационном

Институт " .¿-/профессор

холода и

И.В. Баранов 2016 г.

АКТ

использования в учебном процессе результатов диссертационной работы Ильиной Т.Е. «Холодильный винтовой компрессор сухого сжатия с подшипниками на газовой смазке»

Комиссия в составе:

Председателя

членов комиссии:

секретаря комиссии

заместителя директора по научной и инновационной деятельности Института холода и биотехнологий д.т.н., профессора

заведующего кафедрой холодильных машин и низкопотенциальной энергетики, к.т.н., профессора

заведующего кафедрой инженерного проектирования, д.т.н., профессора

заведующего лабораторией Механика и энергетические системы", к.ф-м.н.

секретаря кафедры холодильных машин и низкопотенциальной энергетики

Баранова Игоря Владимировича

Малышева Александра Александровича

Пронина Владимира Александровича

Булата Павла Викторовича

Пятко Веры Юзефовны

изучила часть материалов, представленных аспиранткой Ильиной Т.Е., и заключила, что они нашли применение в ходе проектирования учебного экспериментального стенда для исследования новых элементов газотурбинной техники, термодинамических циклов, нестационарных ударно-волновых процессов и структур, расположенном в лаборатории «Механики и энергетических систем» Университета ИТМО, а также при подготовке студентов по магистерским программам: «Моделирование процессов и надежность в холодильной, криогенной технике и системах жизнеобеспечения» и «Инженерное проектирование тенломассообменного оборудования».

Председатель комиссии: М.П.

Члены комиссии:

Секретарь комиссии

Баранов И.В.

Малышев А.А. Пронин В.А. Булат П.В.

Пятко В.Ю.