Разработка и исследование двухступенчатых поршневых гибридных энергетических машин объемного действия для сжатия газа до средних и высоких давлений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.13, кандидат наук Занин Андрей Владимирович

• Занин Андрей Владимирович
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Занин Андрей Владимирович

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. Анализ существующих конструкций и методов расчета рабочих процессов поршневых компрессоров, предназначенных для сжатия газа до средних и высоких

давлений

1.1. Анализ основных конструкций поршневых компрессоров средних и высоких давлений

12

1.2. Анализ основных потерь энергии в компрессорах средних и высоких давлений

1.2.1. Потери энергии от неизотермичности процесса сжатия

1.2.2. Потери энергии от утечек компримируемого газа

1.2.3. Потери энергии от недоохлаждения в межступенчатых коммуникациях

1.2.4. Потери энергии от гидравлических сопротивлений в межступенчатых 38 коммуникациях и клапанах компрессора

1.2.5. Потери энергии от колебательных явлений в межступенчатых коммуникациях 42 компрессоров

1.3. Анализ методов расчета рабочих процессов поршневых компрессоров

1.4. Анализ конструкций гибридных энергетических машин и разработка новой принципиальной схемы сжатия газа в поршневой гибридной энергетической машине средних и высоких давлений

1.5. Цель работы и задачи исследования

48

Глава II. Рабочие процессы двухступенчатой поршневой гибридной энергетической 91 машины

2.1. Методика определения закона изменения кинематических параметров поршня 91 для проведения изотермического и политропического процесса сжатия с заданным показателем политропы

2.2. Методика профилирования рабочей камеры второй ступени с целью получения 105 максимальной теплообменной поверхности и стабилизации скорости жидкостного поршня

2.3. Методика расчета сжимаемости жидкости в двухступенчатой поршневой 119 гибридной энергетической машины объемного действия под действием газовых

сил, сил трения и инерционных сил

2.4. Математическая модель течения жидкости в двухступенчатой поршневой 134 гибридной энергетической машине с газовым колпаком

2.5. Математическая модель течения жидкости в двухступенчатой поршневой гибридной энергетической машине объемного действия без газового колпака и с профилированной рабочей камерой второй ступени

2.5.1. Расчет кинематических параметров жидкостного поршня и инерционных потерь напора в профилированной рабочей камере второй ступени поршневой гибридной энергетической машины

2.5.2. Динамика течения жидкости в двухступенчатой поршневой гибридной энергетической машине без газового колпака и с профилированной рабочей

камерой второй ступени

Глава III. Разработка экспериментальных образцов и методика экспериментального 172 исследования двухступенчатых поршневых гибридных энергетически машин

3.1. Описание конструкции экспериментальных образцов двухступенчатых 172 поршневых гибридных энергетических машин объемного действия и

145

146

157

5

пневмогидравлических схем

3.1.1. Двухступенчатая поршневая гибридная энергетическая машина объемного 173 действия с газовым колпаком

3.1.2. Двухступенчатая поршневая гибридная энергетическая машина объемного 180 действия без газового колпака и с профилированной камерой сжатия

3.2. Описание экспериментального стенда и основного приборного обеспечения

3.3. Методика измерения основных термогазодинамических параметров

3.3.1. Измерение статического давления в рабочих полостях машины постоянного 186 объема

3.3.2. Измерение мгновенного давления в рабочих полостях машины переменного 188 объема

3.3.3. Измерение стационарной температуры газа и жидкости

3.3.4. Измерение расхода газа

3.3.5. Измерение количества жидкости в нагнетаемом газе

3.3.6. Визуализация течения жидкости во второй ступени поршневой гибридной 194 энергетической машины

3.3.7. Определение скорости движения жидкости в рабочей камере второй ступени 195 поршневой гибридной энергетической машины

3.4. План экспериментальных исследований

3.5. Оценка адекватности математической модели двухступенчатой поршневой 197 гибридной энергетической машины без газового колпака и с профилированной рабочей камерой

3.6. Оценка погрешности получаемых результатов

3.6.1. Погрешность измерения давлений

3.6.1.1. Погрешность измерения стационарных давлений

3.6.2. Погрешность измерения мгновенных значений давлений

3.6.2.2.Погрешность измерения стационарных температур

Глава VI. Параметрический анализ влияния основных эксплуатационных и 212 геометрических параметров на рабочие процессы двухступенчатой поршневой

гибридной энергетической машины объемного действия

4.1. Двухступенчатая поршневая гибридная энергетическая машина объемного 212 действия с газовым колпаком

4.1.1. Основные геометрические и эксплуатационные параметры

4.1.2. Определение независимых параметров и функций отклика, план численного 213 эксперимента

4.1.3. Физическая картина течения жидкости и особенности реализации

разработанной математической модели

4.1.4. Анализ влияния угловой скорости коленчатого вала

4.1.5. Анализ влияния давления нагнетания компримируемого газа

4.1.6. Анализ влияния длины соединительного трубопровода

4.1.7. Анализ влияния диаметра соединительного трубопровода

4.1.8. Анализ влияния показателя политропы в процессах сжатия и расширения

4.1.9. Основные выводы по исследованию рабочих процессов двухступенчатой 241 поршневой гибридной энергетической машины объемного действия с газовым

колпаком

4.2. Двухступенчатая поршневая гибридная энергетическая машина объемного

действия без газового колпака и с профилированной рабочей камерой второй

ступени

4.2.1. Основные геометрические и эксплуатационные параметры

4.2.2. Определение независимых параметров и функций отклика

4.2.3. Особенности реализации математической модели рабочих процессов

4.2.4. Анализ влияния угловой скорости коленчатого вала

4.2.5. Анализ влияния давления нагнетания компримируемого газа

4.2.6. Анализ влияния основных геометрических параметров рабочей камеры 260 второй ступени поршневой гибридной энергетической машины объемного действия

4.2.7. Анализ влияния диаметра соединительного трубопровода

4.2.8. Основные выводы по анализу рабочих процессов двухступенчатой поршневой гибридной энергетической машины объемного действия без газового

268

колпака и с профилированной рабочей камерой второй

ступени

Основные выводы

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование двухступенчатых поршневых гибридных энергетических машин объемного действия для сжатия газа до средних и высоких давлений»

Актуальность темы

В настоящее время для сжатия газа до средних и высоких давлений используются многоступенчатые (двух и трехступенчатые) поршневые компрессоры. Одной из перспективных схем таких машин является предварительное сжатие в поршневом одноступенчатом компрессоре и окончательное сжатие газа в рабочей полости с жидкостным поршнем. Основные достоинства компрессора при использовании жидкостного поршня заключается в интенсивном охлаждении компримируемого газа и отсутствии утечек и перетечек в цилиндро-поршневой группе. Это позволяет повысить индикаторный изотермический к.п.д. и коэффициент подачи компрессора.

В последнее время разработаны поршневые гибридные энергетические машины объемного действия (ПГЭМОД), объединяющие функции поршневого компрессора и поршневого насоса в одном агрегате, и имеющие высокие массогабаритные, а также эксплуатационные параметры (индикаторный изотермический к.п.д. компрессора, коэффициент подачи компрессора, объемный к.п.д. насоса и т.д.).

Таким образом, представляется актуальным для сжатия газа до средних и высоких давлений, вместо отдельных машин: компрессора и насоса, разработать двухступенчатую поршневую гибридную энергетическую машину, которая будет иметь высокие энергетические, расходные и массогабаритные показатели.

Цель исследования

Разработать и исследовать новые двухступенчатые поршневые гибридные энергетические машины для сжатия газа до средних и высоких давлений обладающие интенсивным охлаждением сжимаемого газа, с высокими расходными, энергетическими и массогабаритными показателями.

Задачи исследования 1. На основе анализа существующих схем поршневых компрессоров и поршневых гибридных энергетических машин разработать принципиально

новые конструкции двухступенчатых поршневых гибридных энергетических машин с высокими расходными, энергетическими и массогабаритными показателями.

2. На основе основных фундаментальных законов сохранения энергии, массы и объема провести комплекс теоретических исследований, включающий:

2.1. Определение закона изменения кинематических параметров поршня для проведения изотермического и политропического процесса сжатия с заданным показателем политропы и проведение сравнительного анализа с кинематикой движения поршня, имеющего кривошипно-шатунный механизм привода.

2.2. Разработку методики профилирования рабочей камеры второй ступени с целью получения максимальной поверхности теплообмена и стабилизации скорости жидкостного поршня.

2.3. Разработку методики расчета сжимаемости жидкости в двухступенчатой ПГЭМОД под действием газовых сил, сил трения и инерционных сил с целью ее влияния на кинематические параметры жидкостного поршня.

2.4. Разработку математической модели течения жидкости в двухступенчатой гибридной энергетической машине с газовым колпаком.

2.5. Разработку математической модели течения жидкости и рабочих процессов в двухступенчатой поршневой гибридной энергетической машине без газового колпака и профилированной рабочей камерой.

3. Разработку опытных образцов двухступенчатых ПГЭМОД с газовым колпаком, без газового колпака и профилированной рабочей камерой второй ступени и проведение экспериментальных исследований с целью получения новых знаний об объекте и подтверждения адекватности разработанных математических моделей.

4. На основе разработанных математических моделей провести параметрический анализ влияния основных конструктивных и эксплуатационных параметров на динамику движения жидкости и рабочие

процессы машин, с целью получения информации, необходимой при проектировании и эксплуатации данного класса машин.

5. Внедрить полученные результаты при изучении, исследовании и проектировании двухступенчатых поршневых гибридных энергетических машин.

Научная новизна

1. Проведен комплекс теоретических исследований, включающий:

- методику определения закона изменения кинематических параметров поршня для проведения изотермического и политропического процесса сжатия с заданным показателем политропы.

- методику профилирования рабочей камеры второй ступени с целью получения максимальной теплообменной поверхности и стабилизации скорости жидкостного поршня.

- методику расчета сжимаемости жидкости в двухступенчатой ПГЭМОД под действием газовых сил, сил трения и инерционных сил с целью установления влияния сжимаемости на кинематические параметры жидкостного поршня.

- разработку математической модели течения жидкости в двухступенчатой гибридной энергетической машине с газовым колпаком.

- разработку методики расчета кинематических параметров жидкостного поршня в профилированной рабочей камере.

- разработку математической модели течения жидкости и рабочих процессов в двухступенчатой поршневой гибридной энергетической машине без газового колпака и с профилированной рабочей камерой второй ступени.

2. На основе разработанных математических моделей рабочих процессов проведен параметрический анализ влияния основных конструктивных и эксплуатационных параметров на динамику движения жидкости и рабочие процессы цикла поршневого компрессора с целью выявления основных закономерностей динамики движения жидкости и рабочих процессов цикла компрессора.

Практическая значимость

1. На основе анализа существующих конструкций многоступенчатых поршневых компрессоров и конструкций поршневых гибридных энергетических машин разработаны две новые конструкции двухступенчатых поршневых гибридных энергетических машин объемного действия:

- Двухступенчатая поршневая гибридная энергетическая машина объемного действия с газовым колпаком/ Способ работы поршневого двухступенчатого компрессора и устройство для его осуществления : № 2019129327 : заявл. 18.09.2019 : опубл. 26.05.2020 / А. В. Занин, В. Е. Щерба, А. П. Болштянский, Е. Ю. Носов, А. С. Тегжанов ; заявитель ФГБОУ ВО «Омский государственный технический университет». - 17 с. : ил.

- Двухступенчатая поршневая гибридная энергетическая машина объемного действия без газового колпака и с и профилированной рабочей камерой второй ступени/ Заявка на патент № 2020113139 Российская Федерация. Способ работы гидропневматического агрегата и устройство для его осуществления : заявл. 09.04.2020 / В. Е. Щерба, А. В. Занин, А. П. Болштянский, Е. Ю. Носов ; заявитель ФГБОУ ВО «Омский государственный технический университет». - 24 с. : ил.

2. В соответствии с заявками на выдачу патента спроектированы и изготовлены два опытных образца двухступенчатых поршневых гибридных энергетических машин объемного действия.

3. Проведенный комплекс позволил установить работоспособность заявленных конструкций, подтвердить их высокую эффективность при сжатии газа до средних и высоких давлений, а также адекватность разработанных математических моделей.

4. Полученные результаты по разработке и исследованию новых двухступенчатых поршневых гибридных энергетических машин объемного действия внедрены у индустриального партнера ОмГТУ при выполнении соглашения №14.574.21.0068 «Создание перспективных конкурентно способных конструкций гибридных энергетических машин объемного действия

нового типа с повышенным интенсивным теплообменом в зоне рабочих органов», а также в учебный процесс при подготовке бакалавров по направлению 13.03.03 «Энергетическое машиностроение» и магистров по направлению 13.04.03 «Энергетическое машиностроение» при чтении курсов «Объемные гидромашины и гидропередачи», «Математическое моделирование рабочих процессов компрессоров объемного действия», «Математическое моделирование рабочих процессов насосов объемного действия».

Методы исследования

В работе используются методы: математического моделирования и анализа, механики жидкости, термодинамического анализа, планирования эксперимента, оценки погрешностей и обработка результатов экспериментальных исследований.

Объекты исследования

1. Двухступенчатая поршневая гибридная энергетическая машина объемного действия с газовым колпаком.

2. Двухступенчатая поршневая гибридная энергетическая машина объемного действия без газового колпака и профилированной рабочей камерой второй ступени.

Предметом исследования являются: кинематика и динамика движения жидкости, рабочие процессы цикла поршневого компрессора во второй ступени, а также расходные и энергетические характеристики машины.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Конструкции двухступенчатых поршневых гибридных энергетических машин объемного действия для сжатия газа до средних и высоких давлений:

- Двухступенчатая поршневая гибридная энергетическая машина объемного действия с газовым колпаком (Патент № 2722116 Российская Федерация, МПК Б04Б 25/00 (2006.01), СПК Б04Б 25/00 (2020.02). Способ работы поршневого двухступенчатого компрессора и устройство для его осуществления : № 2019129327 : заявл. 18.09.2019 : опубл. 26.05.2020 / А. В. Занин, В. Е. Щерба, А. П. Болштянский, Е. Ю. Носов, А. С. Тегжанов ;

заявитель ФГБОУ ВО «Омский государственный технический университет». -17 с. : ил.).

- Двухступенчатая поршневая гибридная энергетическая машина объемного действия без газового колпака и с профилированной рабочей камерой второй ступени (Заявка на патент № 2020113139 Российская Федерация. Способ работы гидропневматического агрегата и устройство для его осуществления : заявл. 09.04.2020 / В. Е. Щерба, А. В. Занин, А. П. Болштянский, Е. Ю. Носов ; заявитель ФГБОУ ВО «Омский государственный технический университет». - 24 с. : ил.)

2. Теоретические исследования, включающие:

- методику расчета кинематических параметров поршня для проведения изотермического и политропического процесса сжатия;

- методику профилирования рабочей камеры второй ступени с целью получения максимальной теплообменной поверхности и стабилизации скорости жидкостного поршня;

- методику расчета сжимаемости жидкости в двухступенчатой ПГЭМОД под действием газовых сил, сил трения и инерционных сил с целью установления влияния сжимаемости на кинематические параметры жидкостного поршня;

- математическую модель течения жидкости в двухступенчатой гибридной энергетической машине с газовым колпаком;

- методику расчета кинематических параметров жидкостного поршня в профилированной рабочей камере;

- математическую модель течения жидкости и рабочих процессов в двухступенчатой поршневой гибридной энергетической машине без газового колпака и с профилированной рабочей камерой второй ступени.

3. Результаты теоретических и экспериментальных исследований двухступенчатых ПГЭМОД.

Достоверность результатов подтверждается работоспособность созданных машин и проверкой адекватности разработанных математических моделей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на конференции «Динамика систем, механизмов и машин (Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines» (г.Омск, 2019г.), а также на семинарах кафедры «Гидромеханика и транспортные машины» ОмГТУ.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 статьи в изданиях рекомендованных ВАК РФ, из них 4 цитируемых в базах «Scopus» и «Web of Science».

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из оглавления, введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 124 наименований, 1 приложения. Общий объем диссертации - 287 страниц, 128 рисунков, 1 таблица.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ СЖАТИЯ ГАЗА ДО СРЕДНИХ И

ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ

1.1. Анализ основных конструкций поршневых компрессоров средних и

высоких давлений

Традиционно для сжатия газов до высоких давлений (давление нагнетания более 100 бар) используются компрессоры многоступенчатого сжатия.

Для поршневых машин авторы [1] приводит рекомендации (см. таблицу 1.1), в соответствии с которыми поршневые компрессоры высокого давления могут иметь от двух до семи ступеней.

Таблица 1.1.

Количество ступеней г в существующих компрессорах при атмосферном давлении всасывания и давлении нагнетания р 2, бар

р2 5-6 6-30 14-150 36-400 150-1000 200-1000 800-1000 г 1 2 3 4 5 6 7

Такой разброс значений рекомендуемого количества ступеней для одного и того же давления нагнетания авторы объясняют различными эксплуатационными условиями работы.

Кроме того, можно заметить, что оптимальное количество ступеней зависит и от производительности компрессора. Так, например, передвижные компрессоры малой производительности (так называемые «подкатные» компрессоры) выпускаются в одноступенчатом исполнении на давление нагнетания до 10-ти бар.

В то же время, промышленный поршневой компрессор общего назначения ВУ-3/8, выполненный с У-образным расположением цилиндров и с общим

кривошипом и двумя тронковыми поршнями, развивает меньшее давление нагнетания, 8 бар, но при производительности 3 м /мин, и поэтому выполнен двухступенчатым.

Общеизвестно [1 - 5 и др.], что с термодинамической точки зрения многоступенчатое сжатие более экономично, и с ростом производительности это преимущество увеличивается. Обычно, это иллюстрируется графиком зависимости давления р в цилиндре машины от объема V, описанного поршнем (рисунок 1.1), в котором площадь, заключенная внутри контура, соответствует работе, затраченной на сжатие и перемещение газа потребителю.

Среди специфических конструктивных параметров, оказывающих наибольшее влияние на характеристики поршневых компрессоров высокого давления, можно выделить следующие:

- количество ступеней;

- компоновка компрессора;

- величина мертвого объема;

- конструкция уплотнения цилиндропоршневой группы.

Рисунок 1.1. Схематизированная индикаторная диаграмма идеального одноступенчатого и трехступенчатого поршневого компрессора:

- рН - давление нагнетания компрессора;, рН1, рН2, рН3 - то же для 1-й, 2-й и 3-й ступени;

- рВ - давление всасывания компрессора; рВ1, рВ2, рВ3 - то же для 1-й, 2-й и 3-й ступени;

- Ь - работа цикла одноступенчатого компрессора, Ь1з Ь2, Ь3 - работа 1-й, 2-й и 3-й ступени многоступенчатого компрессора;

- AL - выигрыш в работе при переходе на многоступенчатое сжатие;

- УС - объем цилиндра; V - 1-2-3-4 - индикаторная диаграмма

одноступенчатого компрессора

Влияние величины мертвого объема

Мертвый объем в цилиндре образуется за счет наличия полостей в клапанах и свободного от поршня расстояния между его днищем и клапанной

рн, рн

плитой при нахождении поршня в верхней мертвой точке, а также за счет объема щели между цилиндром и поршнем (рисунок 1.2 и 1.3).

Рисунок 1.2. Схема образования мертвого объема (показан красным цветом) в цилиндре поршневого компрессора при установке клапанов в торцевой крышке цилиндра:

1. Цилиндр. 2. Поршневые кольца. 3. Поршень. 4. Клапанная плита. 5. Клапанная коробка. 6. Всасывающий клапан. 7. Нагнетательный клапан.

Этот объем (обычно обозначается индексом УМ) не может быть вытеснен поршнем в нагнетательный патрубок и, таким образом, является ограничением по коэффициенту повышения давления еСТ, в ступени компрессора, который равнее отношению давления нагнетания к давлению всасывания.

В зависимости от конструкции цилиндропоршневой группы отношение УМ/Ун=аМ достигает 5%, и чем больше аМ, тем меньшая величина еСТ может быть достигнута.

Рисунок 1.3. Схема образования мертвого объема (показан красным цветом) в цилиндре поршневого компрессора при установке клапанов в боковых фонарях цилиндра (обозначения см. на рисунке 1.5)

Данное положение иллюстрируется графиком на рисунке 1.4.

6

7

1

Р ^

Рн, рн3

РН1, Рв

РН2, Р1

РВ, Рв,

Ум

3

Ус

Уъ±

1

Рисунок 1.4. Схематизированная индикаторная диаграмма одно- и трехступенчатого поршневого компрессора с чрезмерно большим мертвым объемом: - рН - давление нагнетания компрессора; рН1, рН2, рН3 - то же для 1-й, 2-й и 3-й ступени; - рВ - давление всасывания компрессора; рВ1, рВ2, Рвз - то же для 1-й, 2-й и 3-й ступени; - Ум - мертвый объем, Ус - объем цилиндра; Ум -объем, описываемый поршнем одноступенчатого компрессора; - Ь - работа цикла одноступенчатого компрессора

Снижение производительности трехступенчатого компрессора будет происходить постепенно, по мере повышения давления в ресивере от атмосферного до номинального давления нагнетания. Этот предельный момент и изображен на рисунке 1.4, когда производительность каждой ступени практически будет расходоваться на утечки в цилиндропоршневой группе, и подача сжатого газа потребителю прекратится. В то же время, одноступенчатый компрессор с таким же большим мертвым объемом будут продолжать работать.

Снижения УМ добиваются путем оптимизации размеров и конструкции клапанов, например, применением сферической формы запорного органа, а также повышением точности изготовления кривошипно-шатунного механизма, который с технологической и метрологической точки зрения представляет собой сложную размерную цепочку [10-6 и др.] (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5. Схема основных размерных цепей в конструкции поршневого одноступенчатого компрессора, влияющих на величину мертвого объема цилиндропоршневой группы:

1. Картер. 2. Противовес. 3. Левая опорная шейка коленчатого вала. 4. Левый опорный подшипник. 5. Правая опорная шейка коленчатого вала. 6. Левый опорный подшипник. 7. Глухая крышка. 8. Сквозная крышка. 9. Стержень шатуна. 10. Нижняя головка шатуна. 11. Верхняя головка шатуна. 12. Поршень в сборе с поршневыми кольцами. 13. Поршневой палец. 14. Клапанная крышка. 15. Кривошип коленчатого вала. 16. Цилиндр. Индексом £обозначено существование размерных отклонений; км - расстояние от днища поршня до клапанной плиты при положении поршня в верхней мертвой точке

Кроме того, при изготовлении компрессора возникают отклонения взаимоположения деталей во время сборки и, что не менее важно, - возникает изменение размеров деталей при их нагреве во время работы агрегата, которые должны быть компенсированы заложенной при проектировании величиной к м.

Существует техническое предложение [11] по компенсации изменения линейных размеров привода движения поршня при его нагреве, основанное на применении биметаллического элемента, встроенного в шток поршня, но оно не нашло промышленного применения.

Уменьшить и даже полностью исключить вредное мертвое пространство в цилиндропоршневой паре компрессора можно за счет подачи охлаждающей жидкости в рабочий объем цилиндра путем ее впрыска через форсунки [11-16 и

др.], или через щели, образованные при сжатии набора дисков с шероховатыми торцовыми поверхностями, из которых изготовлена гильза цилиндра ([17, 18], рисунок 1.6).

17

12 16

Вид I ,21

12

Рисунок 1.6. Конструктивная схема поршневого компрессора с тронковым поршнем

и гильзой цилиндра, выполненной в виде набора шероховатых дисков: 17. Мертвое пространство между днищем поршня и клапанной плитой. 18. Продольный паз. 19. Гильза цилиндра. 20. Канал подвода жидкости. 21. Диски с шероховатыми торцовыми поверхностями. 22. Жидкостная пленка. Остальные обозначения см. на рисунке 1.5

Д [ски 21 имеют наружные фаски с катетом 2-3 мм и внутренние фаски с катетом 0,1-0,3 мм. Это позволяет равномерно распределять подвод жидкости к щелям, которые образуются при контакте шероховатых поверхностей дисков, и создавать на внутренней поверхности цилиндра равномерную пленку. Подача жидкости производится в процессе сжатия-нагнетания, пленка «собирается» поршнем и образует на его днище жидкостный слой.

При правильном выборе параметров подачи жидкости, которая служит в основном для охлаждения сжимаемого газа и уплотнения зазоров в цилиндропоршневой паре, к концу процесса нагнетания она занимает весь мертвый объем цилиндра. Недостатком способа является сложность регулирования количества жидкости при переменных режимах работы

компрессора, в результате чего жидкость может попадать в нагнетательный патрубок.

Расчет расхода жидкости через зазор между контактирующими шероховатыми поверхностями можно производить по методике, изложенной в работах [19-25].

Полностью избавиться от мертвого объема в ступени поршневого компрессора также можно, если использовать в качестве поршня столб жидкости (см., например, [26-29 и др.] и рисунок 1.7).

7

1Н 9

©Ж"

V ^

>ь8

& 9

Т ' 12

№ &

10

6

\Г

6

\

1

X

I

\

\

2

\

I*

I

4

3 I

ш

х

4

11

19

13

3 И 18 И

14 15

в)

ш-

4

а)

б)

¿МГ/211

Рисунок 1.7. Некоторые наиболее типичные схемы газожидкостных агрегатов:

1. Цилиндр. 2. Решетка. 3. Поршень. 4. Резервуар. 5. Насос. 6. Обратный клапан. 7. Успокоитель в виде металлических шариков. 8 и 9. Всасывающий и нагнетательный клапаны. 10. Поплавок -успокоитель. 11. Стойка. 12. Ограничитель подъема. 13. Поплавок. 14. Втулка. 15. Штырь. 16. Рычаг. 17. Штырь золотника. 18. Трубка. 19. Насос.

20. Система управления потоками.

21. Гибкая мембрана - разделитель и успокоитель жидкости

В конструкциях, изображенных на рисунке 17а и 17б столб жидкости совершает возвратно-поступательное движение вместе с толкающим его поршнем 3. Объем жидкости над поршнем в идеальном случае таков, что в положении верхней мертвой точки она занимает весь газовый объем, который образуется над столбом жидкости при положении поршня в нижней мертвой точке.

На рисунке 17а верхняя часть цилиндра сделана конусной, чтобы увеличить скорость течения газа в конце хода сжатия, когда поршень замедляется, и увеличить, таким образом, коэффициент теплоотдачи от газа к успокоителю 7, который зависит от скорости течения газа. При сжатии только газа насос 5 служит для компенсации утечек жидкости через поршневое уплотнение.

При получении газожидкостной смеси насос 5 подает в полость цилиндра необходимое для образования смеси количество жидкости, и в этом случае через нагнетательный клапан сначала проходит сжатый газ, а затем и жидкость.

При сжатии только газа успокоитель 7 способствует образованию ровной горизонтальной поверхности уровня жидкости при ее подходе к клапанной плите, и в идеальном случае - исключению попадания жидкости в нагнетательный патрубок.

Кроме того, материал успокоителя (это могут быть не только шарики, а, например, пакет металлических сеток или металлический пористый материал) обладает высокой теплопроводностью, что способствует отводу теплоты в конце процесса сжатия от газа к жидкости и через стенки цилиндра - в окружающую среду.

В конструкции, изображенной на рисунке 17б, роль успокоителя играет пористый поплавок 10, который движется вместе с жидкостью. Поплавок может быть сделан из пористого металла со вставками из материала с удельным весом существенно меньшим удельного веса жидкости.

На рисунке 17в поплавок 13 служит в качестве успокоителя и для подачи сигнала на переключение насоса 19. При подъеме жидкости к клапанной плите

он упирается в ограничитель подъема 12 и сдвигает стойку 11 верх. При этом штырь 15 через рычаг 16 и штырь 17 с помощью механической системы управления потоками 20 подает команду насосу 19 изменить направление подачи жидкости. Аналогичное явление происходит и при опускании столба жидкости в нижнее положение. Это позволяет организовать попеременное поднятие и опускание жидкости, и, соответственно - всасывание, сжатие и нагнетание газа.

Газожидкостный агрегат, схема которого приведена на рисунке 17г, имеет два цилиндра, каждый из которых разделен гибкой мембраной 21 на две части -газовую и жидкостную. Насос 19 с помощью системы управления потоками 20 подает жидкость под давлением то в один цилиндр (в его нижнюю часть), то в другой. То есть цилиндры являются сообщающимися сосудами, в верхней части которых попеременно происходит изменение объема, приводящее к всасыванию, сжатию и нагнетанию газа.

Во всех описанных конструкциях давление нагнетания газа соответствует давлению подаваемой под него жидкости.

Применение жидкостного поршня позволяет не только кардинально уменьшить мертвый объем, но и исключает утечки газа из цилиндра практически при любых реальных давлениях нагнетания.

Влияние количества ступеней компрессора на индикаторную работу

С теоретической точки зрения увеличение ступеней дает выигрыш в индикаторной работе, так как приближает процесс сжатия к изотермическому (рисунок 1.8).

Рисунок 1.8. Теоретические диаграммы многоступенчатого идеального компрессора с двумя, темя и четырьмя ступенями, демонстрирующие снижение индикаторной работы при увеличении количества ступеней

В действительности выигрыш от установки каждой дополнительной ступени будет меньше, чем в теоретическом цикле, на величину гидравлического сопротивления клапанов и межступенчатых коммуникаций новой ступени. При этом установка новой ступени может привести не к уменьшению, а к увеличению суммарной индикаторной работы, так как выигрыш от охлаждения окажется меньше увеличения индикаторной работы, связанного с газодинамическим сопротивлением этой ступени..

С увеличением числа ступеней возрастает и количество узлов и деталей в компрессоре - поршней, поршневых колец, шатунов, сальников и других узлов, при работе которых затрачивается механическая работа на преодоление сил трения. Чрезмерное увеличение количества ступеней усложняет конструкцию машины, увеличивает вес, габариты и ее стоимость, и, в конечном итоге может увеличить приведенную стоимость производства сжатых газов [3033 и др.].

Таким образом, при заданном общем коэффициенте повышения давления £х должно существовать оптимальное количество ступеней, при котором машина получается наиболее рациональной, и правильный выбор количества ступеней является важной практической задачей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Занин Андрей Владимирович, 2020 год

- х

г \

\ ч

—-Ч

0,0019

0,00135

0,001В

0,00175

0,0017

2,1

3,3

2,5

3,7

2,9

1,1

0,00165

Рн. МПа

Рисунок 4.30 - -Зависимости относительных потерь давления в процессах нагнетания и всасывания и производительности компрессорной секции второй

ступени от давления нагнетания (1-, 2-^Рвс/ , 3- Ок -)

Рн

Производительность компрессора и коэффициент подачи уменьшаются с увеличением рн (см. рисунок 4.31). Это обусловлено уменьшением объемного коэффициента с увеличением отношения рн/рвс. Так как псж остается практически постоянной, а потери давления и, соответственно, работа увеличиваются при одновременном уменьшении производительности компрессора, то индикаторный изотермический к.п.д. уменьшается.

Уменьшение циндиз и X с увеличением рн имеет характер, близкий к линейному.

во

Рисунок 4.31 - Зависимости индикаторного изотермического к.п.д. коэффициента подачи и удельной индикаторной мощности от давления нагнетания (1 - Пиндиз, 2 -

X, 3 -Щд)

4.2.6. Анализ влияния основных геометрических параметров рабочей камеры второй ступени поршневой гибридной энергетической машины

объемного действия

Как уже было отмечено выше, в качестве независимого параметра примем г11.

С уменьшением г11 происходит увеличение г1, уменьшение величины угла а и уменьшение величины Бк при постоянном объеме рабочей камеры.

Так, уменьшение величины г11 с 0,018м до 0,013м приводит к уменьшению а

2 2

с 0,303рад до 0,1848рад, а величины Бк с 3,53 10 м до 2,44-10 м, т.е рабочая камера приближается к цилиндрической.

С уменьшением г11 уменьшается величина у2ср (см. рисунок 4.32) при постоянной у1ср.

Др! * 1СГ2, Др2 ■ 10 , Др3

1.2

0,8

0,6

0,4

0,2

о

0,012

3 \

•— 4

5 \

1""

1,2

0,£

Огб

0,4

0.2

0,013

0,014

0,01£

0,016

0,017

0,018

Гц, м

Рисунок 4.32 - Зависимости Ар1, Ар2, Ар3 от гц (1.ДР, 2- " , 3- , 4- >>/с/), 5- )

Уменьшение величины у2ср приводит к уменьшению величины Ар 2, наблюдается также незначительное уменьшение Ар1 и, соответственно, увеличение величины Ар3. Величина Ар3 увеличивается с уменьшением гп

(с увеличением г\). С изменением гп величина А Иг остается постоянной, а величина АИ^ незначительно увеличивается (с уменьшением Гц), величина Акин незначительно уменьшается (см. рисунок 4.33). В общем, можно констатировать, что величина А Иг составляет 65,8% от всех потерь напора, величина АИ^ находится в пределах (6,5-7)%, а величина АИин - 31%.

С изменением радиуса Гц меняется структура инерционных потерь с уменьшением гц незначительно увеличивается АИин1. Величина АИин2 весьма значительно уменьшается, а величина А И интр увеличивается (см. рисунок 4.34).

ДЛ;

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

ОД

О

0,012

1 \

\ 3

2

1 . \

0,031

0,0305

0,03

0,0295

0,029

0,0285

0,028

0,013

0,014

0,015

0,016

0,017

0,018

Рисунок 4.33 - Зависимости А кг, А к^, А к ин от гп (1-А кг, 2- Ак^, 3-Ак ин)

ии2

АИ

0,02&

0,02

0,015

0,01

0,005

0,012

0,01 Э

0,014

0,015

0,016

0,017

0,01в

Рисунок 4.34 - Зависимости Акин1, Ак ин 2 и А кинтр от Гц (1 - Акин1; 2 - А к ин 2; 3 - А к интр).

иктр

/ *

1 \

\

я \

0,064

0ГЭВ2

0,93

0,97 &

0,974

0,972

0,97

о.оьо

гп, м

С уменьшением г11 (с увеличением г1) количество отводимой теплоты в процессе сжатия Qсж уменьшается, а показатель политропы процесса сжатия псж увеличивается, что подтверждает увеличение теплообменной поверхности при использовании конической поверхности. Уменьшение Qсж и псж при изменении г11 незначительны ^сж в пределах 7%, а псж в пределах 1%), зависимости Qсж и псж от г11 носят параболический характер (см. рисунок 4.35).

п

сж

Дж

1,337

1,336 1,335 1.334 1,333 1,332 1,331 1,33 1.32 9 1,323 1,327

1,326

г 1 ?

у У *

А

-Б,й

- -В,7

- -Е,9 ь -9

-9,1

-9.2

0,012

0,013

0.014

0,015

0,016

0,017

0,01а

г11( м

Рисунок 4.35 - Зависимости количества отводимой теплоты в процессе сжатия и показателя политропы процесса сжатия от г11 (1- псж , 2- Qсж )

С уменьшением г11 наблюдается незначительное увеличение относительных потерь давления в процессах всасывания и нагнетания. Приближение процесса обратного расширения к адиабатическому с уменьшением г11 приводит к уменьшению процесса обратного расширения, что приводит к увеличению производительности компрессора и коэффициента подачи (см. рисунок 4.36 и рисунок 4.37).

С уменьшением Гц происходит совсем незначительное повышение индикаторного изотермического к.п.д. и падение удельной индикаторной мощности (меньше 1%). Это позволяет считать, что величина ?]индиз, ,

Ок остаются постоянными при уменьшении гп.

Рисунок 4.36 -Зависимости относительных потерь давления в процессах нагнетания и всасывания и производительности компрессора от Гц

(1-АРн/ , 2-ЬРвс/ , 3- Ок -)

/ Рн / Рвс

*?ИКДИЗ'

о,зз

0,82 о,31 0,6 0,79 0,73 0,77 0,76 0,75 0,74

0,75

0,012

2 V

■X— \ V ---1 ----1

ч

\

\ 4^3

N.

1

V

0,013

0,014

0,015

0,016

0,017

0,013

195400 195ЭОО 195200 195100 195000 194300 194300 194700

194600

г41|м

Рисунок 4.37- Зависимости индикаторного изотермического к.п.д., коэффициента подачи и удельной индикаторной мощности от гп

(1-Пиндиз > 2- ^ 3- Муд)

4.2.7. Анализ влияния диаметра соединительного трубопровода

С увеличением диаметра соединительного трубопровода происходит уменьшение потерь сопротивления по длине в трубопроводе и инерционных потерь напора в нем.

На рисунке 4.38 представлены зависимости Ак ин1, А кинтр и Ак ин 2. Относительные инерционные потери в соединительном трубопроводе, с увеличением dтр от 0,012м до 0,020м уменьшаются от 0,988 до 0,910, а инерционные потери напора в первой ступени А к ин1 и во второй ступени Акин2 увеличиваются, причем величина Акин1 превышает величину Акин2 во всем диапазоне изменения dтр.

о.ог

0,013

0,016

0,014

0,012

0,01

о,ооа

0,006

0,004

0,002

V2

1

0,935

0,55

0,9Я5

0,95

0,975

0,97

0,955

0,01 0,012 0,014 0,016 0,01в 0,02 ,

ЯТр, М

Рисунок 4.38 - Зависимости относительных инерционных потерь напора А И ин1, А И ин2 иАИинтр от диаметра соединительного трубопровода

(1 - АИ ин1, 2 - А И ин 2, 3-А И интр )

Увеличение диаметра соединительного трубопровода приводит к уменьшению скорости движения жидкости в нем, что приводит к уменьшению гидравлического сопротивления и инерционных потерь давления.

Необходимо отметить, что инерционные потери уменьшаются менее значительно, чем потери напора по длине и потери напора на местные сопротивления, что приводит к увеличению АИ ин и уменьшению АИ1 и увеличению АИ^ (см. рисунок 4.39). Необходимо отметить, что мы наблюдаем значительное увеличение относительных инерционных потерь напора с 0,518 при йтр = 0,159 до 0,566 при йтр = 0,02м.

Рисунок 4.39 - Зависимости относительных потерь напора А Иг, АИ ин и АИ^ от диаметра соединительного трубопровода (1- А Иг, 2- А И%, 3- АИин)

Зависимости относительных потерь напора от сил сопротивления по длине и инерционных относительных потерь напора от dтр носят параболический характер.

Уменьшение потерь давления вследствие сил сопротивления и сил инерции с увеличением dтр приводит к увеличению Ар1 и Ар2 (см. рисунок 4.40). Необходимо отметить, что с увеличением dтр почти в 2 раза изменение Ар3 незначительно. Изменение Ар1 и Ар2 весьма значительно, но их абсолютные значения весьма малы.

Др. -10 ,Др, ■ ю-2, Др

1,2

0,3

0,6

0,4

0,2

3 \

/

1

2

^ ^— „---—- ^ —'

0,01

0,01!

0,01Л

0,016

0,018

0,02

йтр, м

Рисунок 4.40 - зависимости Др1, Др2, Др3 от диаметра соединительного трубопровода (1Ж " 1о~\ 2-, " 1о~\ 3- )

Необходимо отметить, что влияние диаметра соединительного трубопровода на рабочие процессы компрессорной секции второй ступени отсутствует.

4.2.8. Основные выводы по анализу рабочих процессов двухступенчатой поршневой гибридной энергетической машины объемного действия без газового колпака и с профилированной рабочей камерой второй ступени

1. Двухступенчатая поршневая гибридная энергетическая машина объемного действия без газового колпака с профилированной камерой сжатия второй ступени и ее математическая модель работают устойчиво во всем диапазоне изменения эксплуатационных и геометрических параметров.

2. Использование профилированной рабочей камеры второй ступени позволяют увеличить теплообменную поверхность, что приводит к

увеличение количества отводимой теплоты в процессе сжатия и приближению его к изотермическому, т.е. наиболее выгодному с термодинамической точки зрения.

3. Средняя скорость поверхности жидкостного поршня в профилированной камере второй ступени практически во всем диапазоне исследуемых независимых параметров превышает среднюю скорость поршня в первой ступени.

4. В структуре относительных потерь напора по длине наибольшие и занимают (50-70)%, вторые по величине - инерционные потери напора порядка 30%, и относительные потери напора на местные сопротивления составляют (2-3)%.

5. В структуре относительных инерционных потерь напора лидирующее положение занимают инерционные потери в соединительном трубопроводе (98^99)%, а инерционные потери напора в ступенях машины примерно одинаковы и составляют величину порядка 1%.

6. В структуре относительных преобразований энергии (средних потерь давления), относительные потери давления на преодоление сил инерции и сил сопротивления (А р 3) составляют (98^99)%, на изменение скоростного

напора (0,1^0,2)% (А р 2) и на изменение геометрического напора (А р1) от 0,3% до 1%.

7. При проведении практических расчетов и при составлении новых математических моделей величинами А р15 А р 2, А И ин1 и А Иин 2 можно пренебречь.

Основные выводы по работе

1. На основе анализа существующих конструкций многоступенчатых поршневых компрессоров и конструкций поршневых гибридных энергетических машин разработаны и изготовлены две новые перспективные конструкции двухступенчатых поршневых гибридных энергетических машин, позволяющие обеспечивать интенсивное охлаждение компримируемого газа, имеющие высокие энергетические, расходные и массогабаритные показатели.

2. Используя первый закон термодинамики для изотермического процесса сжатия и уравнение теплового баланса при постоянной массе сжимаемого газа, получены выражения для определения мгновенной скорости поршня. В результате проведенного численного анализа установлено, что изотермический процесс сжатия поршнем, имеющим кривошипно-шатунный привод осуществить нельзя. Для этой цели больше подходит жидкостной поршень со специальным приводом. Исходя из анализа средних скоростей сжатия газа, было установлено, что показатель политропы конечных параметров во второй ступени ПГЭМОД не может быть ниже 1,15^1,2.

3. Для обеспечения устойчивой работы жидкостного поршня и увеличения количества отводимой теплоты проведено профилирование рабочей камеры второй ступени ПГЭМОД. Проведенный анализ позволил установить, что при использовании простых тел вращения, наиболее эффективным является рабочая камера, состоящая из двух усеченных конусов. Такая форма рабочей камеры обеспечивает достаточно постоянные скорости жидкости и высокую теплообменную поверхность.

4. Используя закон Гука и закон сохранения объемов, разработана методика сжимаемости жидкости под действием газовых сил, сил трения и инерционных сил. В результате проведенных исследований установлено, что уменьшение объема жидкости в двухступенчатой ПГЭМОД не превышает 1%, а относительное уменьшение скорости жидкостного поршня находится в

пределах 5%. Сжимаемость жидкости при использовании жидкостного поршня позволяет с одной стороны приблизить процесс сжатия к термодинамически эффективному, но с другой стороны увеличивает процесс обратного расширения уменьшает объемный коэффициент.

5. На основе фундаментальных законов сохранения энергии и объемов, разработана математическая модель течения жидкости двухступенчатой поршневой гибридной энергетической машине с газовым колпаком. Математическая модель разработана с учетом инерционных сил.

6. На основе уравнения неразрывности была разработана методика расчета кинематических параметров (ускорение, скорость, перемещение) жидкостного поршня для профилированной рабочей камеры второй ступени ПГЭМОД.

7. На основе фундаментальных законов сохранения энергии, массы и объема, а также используя методику определения кинематических параметров жидкостного поршня в профилированной рабочей камере, разработана математическая модель течения жидкости и расчета рабочих процессов цикла поршневого компрессора в двухступенчатой ПГЭМОД без газового колпака и с профилированной рабочей камерой второй ступени ПГЭМОД.

8. На основе предложенных новых конструкций двухступенчатых ПГЭМОД были разработаны экспериментальные образцы машин.

Проведен комплекс экспериментальных исследований позволил установить:

- Работоспособность созданных двухступенчатых ПГЭМОД наблюдается в широком диапазоне изменения давления нагнетания к угловой скорости вращения коленчатого вала.

- При эксплуатации двухступенчатой ПГЭМОД с газовым колпаком наблюдается как сложность вывода ее на режим, так и нестабильность ее работы, что требует разработки для нее системы автоматического регулирования. Вследствие этого, для практического использования в

настоящее время рекомендуется двухступенчатая ПГЭМОД без газового колпака с профилированной рабочей камерой.

- Проведенные экспериментальные исследования подтвердили адекватность разработанной математической модели двухступенчатой ПГЭМОД без газового колпака и с профилированной рабочей камерой. Расхождение в определении мгновенных давлений в полостях не превышает (10-15)%. Примерно в тех же пределах наблюдается расхождение в определении мгновенной скорости поверхности жидкостного поршня.

9. На основе проведенного численного эксперимента на математической модели двухступенчатой ПГЭМОД с газовым колпаком была выявлена физическая картина течения жидкости в машине и установлено:

- при изменении любого из независимых параметров происходит изменение количества жидкости, поступающей в рабочую камеру второй ступени ПГЭМОД, максимальной и минимальной координат жидкости, хода жидкостного поршня, величины мертвого пространства, количества жидкости, выталкиваемой в линию нагнетания компрессора (это подтверждается результатами экспериментальных исследований). Для обеспечения устойчивой работы, данной машины, необходимо разработать систему автоматизированного регулирования;

- проведенное ранжирование полученных результатов позволило установить, что наибольшее влияние на рабочие процессы двухступенчатой ПГЭМОД оказывает давление нагнетания, затем диаметр соединительного трубопровода, число оборотов коленчатого вала и показатель политропы процессов сжатия и расширения. Наименьшее влияние оказывает длина соединительного трубопровода.

10. Проведенный параметрический анализ влияния основных эксплуатационных и геометрических параметров для двухступенчатой поршневой гибридной энергетической машины объемного действия по разработанной математической модели позволил установить:

- Использование профилированной рабочей камеры второй ступени позволяют увеличить теплообменную поверхность, что приводит к увеличение количества отводимой теплоты в процессе сжатия и приближению его к изотермическому, т.е. наиболее выгодному с термодинамической точки зрения.

- Средняя скорость поверхности жидкостного поршня в профилированной камере второй ступени практически во всем диапазоне исследуемых независимых параметров превышает среднюю скорость поршня в первой ступени.

- В структуре относительных потерь напора по длине наибольшие и занимают (50-70)%, вторые по величине - инерционные потери напора порядка 30%, и относительные потери напора на местные сопротивления составляют (2-3)%.

- В структуре относительных инерционных потерь напора лидирующее положение занимают инерционные потери в соединительном трубопроводе (98^99)%, а инерционные потери напора в ступенях машины примерно одинаковы и составляют величину порядка 1%.

11. Полученные результаты по разработке и исследованию новых двухступенчатых поршневых гибридных энергетических машин объемного действия внедрены у индустриального партнера ОмГТУ при выполнении соглашения №14.574.21.0068 «Создание перспективных конкурентно способных конструкций гибридных энергетических машин объемного действия нового типа с повышенным интенсивным теплообменом в зоне рабочих органов», а также в учебный процесс при подготовке бакалавров по направлению 13.03.03 «Энергетическое машиностроение» и магистров по направлению 13.04.03 «Энергетическое машиностроение» при чтении курсов «Объемные гидромашины и гидропередачи», «Математическое моделирование рабочих процессов компрессоров объемного действия», «Математическое моделирование рабочих процессов насосов объемного действия».

274

Список литературы

1. Поршневые компрессоры / С. Е. Захаренко, С. А. Анисимов, В. А. Дмитриевский [и др.]. - М. ; Л. : Машиностроение, 1961. - 457 с. - Текст : непосредственный.

2. Френкель, М. И. Поршневые компрессоры : Теория, конструкции и основы проектирования / М. И. Френкель. - 3-е изд., перераб. и доп. - Л. : Машиностроение, 1969. - 750 с. - Текст : непосредственный.

3. Пластинин, П. И. Поршневые компрессоры : учеб. пособие / П. И. Пластинин. - 3-е изд., перераб. и доп. - М. : КолосС, 2008. - 711 с. - ISBN 978-5-9532-0176-6. - Текст : непосредственный.

4. Поршневые компрессоры : учеб. пособие / Б. С. Фотин, И. Б. Пирумов, И. К. Прилуцкий, П. И. Пластинин. - Л. : Машиностроение, 1987. -372 с. - Текст : непосредственный.

5. Компрессорные машины / К. И. Страхович, М. И. Френкель, И. К. Кондряков, В. Ф. Рис. - М. : Госторгиздат, 1961. - 600 с. - Текст : непосредственный.

6. Машиностроение : энциклопедия. В 40 т. Том III-3. Технология изготовления деталей машин / А. М. Дальский, А. Г. Суслов, Ю. Ф. Назаров [и др.] ; под общей редакцией А. Г. Суслова. - М. : Машиностроение, 2000. -840 с. - ISBN 5-217-01958-1. - Текст : непосредственный.

7. Базаров, Б. М. Основы технологии машиностроения / Б. М. Базаров. -М. : Машиностроение, 2005. - 736 с. - ISBN 5-217-03255-3. - Текст : непосредственный.

8. Кравченко, Л. С. Размерный анализ при проектировании, изготовлении и сборке / Л. С. Кравченко. - Харьков : НТУ ХПИ, 2006. - 352 с. - Текст : непосредственный.

9. Машиностроение : энциклопедия. В 40 т. Том III-5. Технология сборки в машиностроении / ред.-сост. Ю. М. Соломенцев. - М. : Машиностроение, 2006. - 640 с. - ISBN 5-217-01949-2. - Текст : непосредственный.

10. Технология компрессоростроения / Н. А. Ястребова, А. И. Кондаков, В. Д. Лубенец, А. Н. Виноградов. - М. : Машиностроение, 1987. -336 с. - Текст : непосредственный.

11. Авторское свидетельство № 981680 СССР, МПК F04B 49/00 (2006.01). Поршневой компрессор : № 3282959/25-06 : заявл. 14.01.81 : опубл.

15.12.82 / Кабаков А. Н., Щерба В. Е., Болштянский А. П. ; заявитель Омский политехнический институт. - 4 с. : ил. - Текст : непосредственный.

12. Щерба, В. Е. Рабочие процессы и основы оптимального проектирования объемных компрессоров микрокриогенной техники с двухфазным рабочим телом : автореф. дис. ... д-ра техн. наук / Щерба Виктор Евгеньевич ; Ленинградский технологический институт холодильной промышленности. - Ленинград, 1993. - 32 с. - Текст : непосредственный.

13. Щерба, В. Е. Теория, расчет и конструирование поршневых компрессоров объемного действия / В. Е. Щерба. - М. : Юрайт, 2020. - 323 с. - ISBN 978-5-534-09232-5. - Текст : непосредственный.

14. Авторское свидетельство № 989136 СССР, МПК F04B 39/06 (2006.01). Поршневой компрессор : № 3221312/25-06 : заявл. 16.12.80 : опубл.

15.01.83 / Щерба В. Е., Кабаков А. Н., Болштянский А. П. ; заявитель Омский политехнический институт. - 2 с. - Текст : непосредственный.

15. Авторское свидетельство № 1013637 СССР, МПК F04B 39/02 (2006.01). Способ охлаждения компрессора : № 3247456/25-06 : заявл. 12.02.81 : опубл. 23.04.83 / Щерба В. Е., Кабаков А. Н., Болштянский А. П. ; заявитель Омский политехнический институт. - 2 с. - Текст : непосредственный.

16. Авторское свидетельство № 1195049 СССР, МПК F04B 39/00, 39/06 (2006.01). Способ охлаждения поршневого компрессора : № 3760373/25-06 : заявл. 26.06.84 : опубл. 30.11.85 / Щерба В. Е., Болштянский А. П., Юша В. Л. ; заявитель Омский политехнический институт. - 2 с. -Текст : непосредственный.

17. Авторское свидетельство № 1206477 СССР, МПК F04B 31/00

(2006.01). Вертикальный поршневой компрессор : № 3652496/25-06 : заявл. 17.10.83 : опубл. 23.01.86 / Щерба В. Е., Болштянский А. П. ; заявитель Омский политехнический институт. - 3 с. - Текст : непосредственный.

18. Щерба, В. Е. Исследование процесса сжатия поршневого компрессора с двухфазным рабочим телом / В. Е. Щерба, М. А. Баннов. -Текст : непосредственный // Известия вузов. Машиностроение. - 1986. - № 11. - с. 41-47.

19. Демкин, Н. Б. Контактирование шероховатых поверхностей / Н. Б. Демкин. - М. : Наука, 1970. - 228 с. - Текст : непосредственный.

20. Демкин, Н. Б. Фактическая площадь касания твердых поверхностей / Н. Б. Демкин. - М. : Изд-во Академия наук СССР, 1962. - 111 с. - Текст : непосредственный.

21. Бондарев, Е. Н. Аэрогидромеханика : учеб. для студентов высших технических учебных заведений / Е. Н. Бондарев, В. Т. Дубасов, Ю. А. Рыжов [и др.]. - М. : Машиностроение, 1993. - 608 с. - ISBN 5-217-01989-1. -Текст : непосредственный.

22. Трение, изнашивание и смазка: справ. В 2 кн. Кн. 1 / под ред. И. В. Крагельского, В. В. Алисина. - М. : Машиностроение, 1978. - 400 с.: ил. -Текст : непосредственный.

23. Справочник по триботехнике. В 3 т. Т. 1. Теоретические основы / под ред. М. Хебды, А. В. Чичинадзе. - М. : Машиностроение, 1989. - 400 с. : ил. -ISBN 5-217-01919-0. - Текст : непосредственный.

24. Ивахненко, Т. А. Конструкция и расчет компрессора с газостатическим центрированием поршня и псевдопористыми питателями : автореф. дис. ... канд. техн. наук / Ивахненко Тарас Алексеевич ; Омский государственный технический университет. - Омск, 2010. - 16 с. - Текст : непосредственный.

25. Поршневые компрессоры с псевдопористыми питателями газостатического центрирования поршня / А. П. Болштянский, В. Е. Щерба,

Т. А. Ивахненко, Е. А. Лысенко. - Омск : Омский государственный технический университет, 2011. - 120 с. - ISBN 978-5-8149-1152-0. - Текст : непосредственный.

26. Авторское свидетельство № 779623 СССР, МПК F04B 35/02, F 04 B 39/06 (2006.01). Компрессор : № 2688416/25-06 : заявл. 23.11.78 : опубл. 15.11.80 / Щерба В. Е., Кабаков А. Н., Болштянский А. П., Кащеев Ю. А. ; заявитель Омский политехнический институт. - 2 с. - Текст : непосредственный.

27. Вулисанов, Н. С. Разработка конструкции и методики расчета компрессора с жидкостным поршнем для газожидкостных систем : автореф. дис. ... канд. техн. наук / Вулисанов Николай Сергеевич ; Ленинградский политехнический институт им. М. И. Калинина. - Л., 1984. - 14 с. - Текст : непосредственный.

28. Мартынов, В. Н. Разработка и исследование насосно-компрессорных установок для сжатия газов и газожидкостных смесей : автореф. дис. ... канд. техн. наук / Мартынов Владимир Николаевич ; Российский государственный университет нефти и газа им. И. М. Губкина. -М., 2009. - 25 с. - Текст : непосредственный.

29. К расчёту рабочего процесса компрессора с жидкостным поршнем для газожидкостных систем / В. Г. Вартыкян, Н. С. Вулисанов, А. И. Кирсанов [и др.]. - Текст : непосредственный // Записки Горного института. -1985. - Т. 105. - С. 34-37.

30. Шеремет, А. Д. Функционально-стоимостной анализ / А. Д. Шеремет, А. П. Ковалев. - М. : Проспект, 2018. - 208 с. - ISBN 978-5-39227460-4. - Текст : непосредственный.

31. Рыжова, В. В. ФСА (функционально-стоимостной анализ) в решении задач по сокращению издержек / В. В. Рыжова. - М. : РИОР-Инфра-М, 2013. - 224 с. - ISBN 978-5-369-01035-8. - Текст : непосредственный.

32. Иванов, И. Н. Экономика промышленного предприятия : учеб. / И. Н. Иванов. - М. : Инфра-М, 2018. - 395 с. - ISBN 978-5-16-004133-9. - Текст : непосредственный.

33. Справочник по функционально-стоимостному анализу / А. П. Ковалев [и др.] ; под ред. М. Г. Карпунина, Б. И. Майданчика. - М. : Финансы и статистика, 1988. - 431 с. - ISBN 5-279-00048-5. - Текст : непосредственный.

34. Макушкин, А. П. Полимеры в узлах трения и уплотнениях при низких температурах : справ. / А. П. Макушин. - М. : Машиностроение, 1993.

- 228 с. - ISBN 5-217-01734-1. - Текст : непосредственный.

35. Крагельский, И. В. Трение и износ / И. В. Крагельский. - М. : Машиностроение, 1968. - 480 с. - Текст : непосредственный.

36. Полимеры в узлах трения машин и приборов : справ. / А. В. Чичинадзе [и др.] ; под ред. А. В. Чичинадзе. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1988. - 328 с. - ISBN 5-217-00239-5. - Текст : непосредственный.

37. Справочник по триботехнике. В 3 т. Т. 3. Триботехника антифрикционных, фрикционных и сцепных устройств. Методы и средства триботехнических испытаний / под ред. М. Хебды, А. В. Чичинадзе. - М. : Машиностроение, 1992. - 730 с. : ил. - ISBN 5-217-01919-0. - Текст : непосредственный.

38. Уплотнения и уплотнительная техника : справ. / Л. А. Кондаков, А. И. Голубев, В. Б. Овандер [и др.] ; под ред. Л. А. Кондакова, А. И. Голубева.

- М. : Машиностроение, 1986. - 464 с. - Текст : непосредственный.

39. Поршневые компрессоры с бесконтактным уплотнением / А. П. Болштянский, В. Е. Щерба, Е. А. Лысенко, Т. А. Ивахненко. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2010. - 413 с. : ил. - ISBN 978-5-8149-0849-0. - Текст : непосредственный.

40. Новиков, И. И. Бессмазочные поршневые уплотнения в компрессорах / И. И. Новиков, В. П. Захаренко, Б. С. Ландо. - Л. : Машиностроение, 1981. - 238 с. - Текст : непосредственный.

41. Ernst, P. Special gas compression problems solved with oil-free labirinth piston compressors / P. Ernst. - Текст : непосредственный // 2nd Eur. Congr. Fluid Mach. Oit, Retrohem. and Relat. und. Conf. [The Hague, 26-24 March, 1984]. - London, 1984. - Р. 71-84.

42. Захаренко, В. П. Изменение параметров газа по высоте поршневого кольца компрессора без смазки / В. П. Захаренко. - Текст : непосредственный // Компрессорная техника и пневматика. - 1998. - Вып. 1-2 (18-19). - С. 2834.

43. Angst, R. A. The labirinth piston compressor / R. A. Angst. - Текст : непосредственный // South African Journal of Industrial Engineering. - 1979. -Vol. 29, № 8. - Р. 262-270.

44. Захаренко, В. П. Влияние профиля наружной поверхности поршневого кольца компрессора без смазки на изменение параметров газа в зазоре между кольцом и цилиндром / В. П. Захаренко. - Текст : непосредственный // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 1998. -№ 11. - С. 39-43.

45. Zurcher, M. H. Labyrinth und Kunststoffring -Trockenlaufkompressoren / M. H. Zurcher. - Текст : непосредственный // Technische Rundschau Sulzer. - 1967. - Vol. 49, № 1. - Р. 25-29.

46. РТМ 108.020.33-86. Уплотнения лабиринтные стационарных паровых и газовых турбин и компрессоров. Проектирование и расчет : издание офиц. : утв. указанием Министерства энергетического машиностроения от 17.12.86 № СЧ-002/9407 : дата введ. 1987-07-01. - Л. : НПО ЦКТИ, 1988. - 70 с. - Текст : непосредственный.

47. Кондюрин, А. Ю. Разработка и исследование щелевого уплотнения поршневой гибридной энергетической машины, выполненного в виде гидродиода : автореф. дис. ... канд. техн. наук / Кондюрин Алексей Юрьевич ; Омский государственный технический университет. - Омск, 2016. - 18 с. -Текст : непосредственный.

48. Захаренко, В. П. Основы теории уплотнений и создание поршневых компрессоров без смазки : дис. ... д-ра техн. наук / Захаренко Валентин Петрович ; АЗОТ «Научно-производственный центр «Компрессоры без смазки». - СПб., 2001. - 341 с. - Текст : непосредственный.

49. Медведев, С. М. Исследование работы уплотнения поршня ступени высокого давления, компрессора, работающего без подачи смазки в цилиндры : автореф. дис. ... канд. техн. наук / Медведев Сергей Миронович ; Ленинградский политехнический институт им. М. И. Калинина. - Л., 1973. -17 с. - Текст : непосредственный.

50. Захаренко, В. П. Модернизация крупных аммиачных компрессоров путём перевода на работу без цилиндровой смазки / В. П. Захаренко. - Текст : непосредственный // Холодильная техника. - 2001. - № 8. - С. 8-9.

51. Болштянский, А. П. Компрессоры с газостатическим центрированием поршня / А. П. Болштянский, В. Д. Белый, С. Э. Дорошевич. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2002. - 406 с. - ISBN 5-81-49-0078-4. - Текст : непосредственный.

52. Патент № 4545738 US. Linear motor compressor with clearance seals and gas bearings : № 24306118, 06/576,815 : заявл. 03.02.1984 : опубл. 08.10.1985 / заявитель Helix Technology Corporation. - 11 с. : ил. - Текст : непосредственный.

53. Патент № 4644851. US. Linear motor compressor with clearance seals and gas bearings : № 27077076 06/760,682 : заявл. 30.07.1985 : опубл. 24.02.1987 / заявитель Helix Technology Corporation. - 9 с. : ил. - Текст : непосредственный.

54. Патент № 6293184. US. Gas bearing and method of making a gas bearing for a free piston machine : № W0/2001/016464, PCT/US2000/021206 : заявл. 03.08.2000 : опубл. 25.09.2001 / заявитель Sunpower, Inc. - 9 с. : ил. -Текст : непосредственный.

55. Патент № 7415829. US. Piston compressor : № 20060090477A1, 10537639 : заявл. 09.12.2003 : опубл. 06.01.2005 / заявитель Oerlikon Leibold Vakuum GmbH. - 10 с. : ил. - Текст : непосредственный.

56. Трение, износ и уплотнительная техника / А. П. Болштянский, В. Е. Щерба, И. С. Нестеренко [и др.]. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2011. - 108 с. : ил., табл. - ISBN 978-5-8149-1153-7. - Текст : непосредственный.

57. Орлов, П. И. Основы конструирования : справ.-метод. пособие. В 2 кн. Кн. 1 / под ред. П. Н. Учаева. - М. : Машиностроение, 1988. - 560 с. : ил. -ISBN 5-217-00222-0. - Текст : непосредственный.

58. Дунаев, П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин / П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов. - М. : Высшая школа, 1998. - 447 с. - ISBN 5-06003488-7. - Текст : непосредственный.

59. Детали машин и основы конструирования / Г. И. Рощин, Е. А. Самойлов, Н. А. Алексеева [и др.]. - М. : Дрофа, 2005. - 415 с. : ил. - ISBN 57107-8086-3. - Текст : непосредственный.

60. Макаров, Г. В. Уплотнительные устройства / Г. В. Макаров. - Л. : Машиностроение, 1973. - 232 с. : ил. - Текст : непосредственный.

61. Пластинин, П. И. Поршневые компрессоры. В 2 т. Т. 1 : Теория и расчет / П. И. Пластинин. - М. : КолосС, 2006. - 456 с. : ил. - ISBN 5-95320428-0. - Текст : непосредственный.

62. Щерба, В. Е. Математическая модель рабочих процессов поршневой гибридной энергетической машины объемного действия с уменьшенными колебаниями давления в линии нагнетания / В. Е. Щерба, А. В. Григорьев, А. В. Занин. - Текст непосредственный // Омский научный вестник. - 2019. - Т. 3, № 2. - С. 87-92.

63. Коваленко, С. В. Комбинированная система воздухораспределения с самодействующими клапанами поршневых детандер-компрессорных агрегатов : автореф. ... дис. канд. техн. наук / Коваленко Сергей Владимирович ; Омский государственный технический университет. - Омск, 2003. - 18 с. - Текст : непосредственный.

64. Парфенов, В. П. Комбинированные системы охлаждения компрессорных установок / В. П. Парфенов, П. А. Мильштейн, В. А. Мышенко. - Москва : ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1990. - 46 с. - Текст : непосредственный.

65. Гидравлика в машиностроении. В 2 ч. Ч. 1 / А. Г. Схиртладзе, В. И. Иванов, В. Н. Карев [и др.]. - Старый Оскол : ТНТ, 2008. - 392 с. - ISBN 978-5-94178-184-3. - Текст : непосредственный.

66. Гавриленко, Б. А. Гидравлический привод / Б. А. Гавриленко, В. А. Минин, С. Н. Рождественский. - М. : Машиностроение, 1968. - 502 с. : ил. -Текст : непосредственный.

67. Башта, Т. М. Машиностроительная гидравлика / Т. М. Башта. - М. : Машиностроение, 1971. - 672 с. : ил., табл. - Текст : непосредственный.

68. Кондратьева, Т. Ф. Клапаны поршневых компрессоров / Т. Ф. Кондратьева, В. П. Исаков. - Л. : Машиностроение, 1983. - 158 с. - Текст : непосредственный.

69. Анализ влияния различных факторов на работу самодействующих кольцевых клапанов поршневых компрессоров / А. Ф. Сарманаева, И. Н. Мустафин, Г. Н. Чекушин, А. К. Шагтева. - Текст непосредственный // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - Т. 17, № 7. -С. 234-236.

70. Супрун, А. В. Создание дисковых клапанов нового поколения для поршневых компрессоров базы 6ВМ16, работающих в составе ВРУ высокого давления / А. В. Супрун, Ю. Мангионе, П. Титтес. - Текст непосредственный // Технические газы. - 2015. - № 5. - С. 68-71.

71. Пирумов, И. Б. Разработка методов газодинамического, динамического и прочностного расчетов, моделирование работы и оптимизация самодействующих клапанов поршневых компрессоров : дис. ... д-ра техн. наук / Пирумов Игорь Богданович ; Ленинградский политехнический институт им. М. И. Калинина. - Л., 1984. - 377 с. - Текст непосредственный.

72. Клапаны компрессоров // Burckhardt Compression AG, Специальный выпуск. - 2018. - 20 c.

73. Конструктивное решение пластмассовых пластин кольцевых клапанов газового компрессора и результаты их апробации / Б. С. Петровский, М. П. Ямко, Л. П. Рыбак. - Текст : непосредственный // Машиностроение. - 1988. - № 9. - С. 36-39.

74. Смолин, А. А. Физически обоснованные связи ступеней компрессоров многоступенчатого сжатия детандер-компрессорных и пневмодвигатель-компрессорных агрегатов / А. А. Смолин, А. А. Бабичев, В. С. Калекин. - Текст : непосредственный // Национальные приоритеты России. Сер.1. Наука и военная безопасность. - 2015. - № 2. - С. 97-100.

75. Петрова, Ф. П. Собственная частота колебаний давления газа в разветвленных системах поршневого компрессора / Ф. П. Петрова. - Текст непосредственный // Конструирование и исследование оппозитных компрессоров. - 1967. - № 1. - С. 89-93.

76. Кондратьева, Т. Ф. Методы гашения пульсации давления в трубопроводах компрессора / Т. Ф. Кондратьева, Ф. П. Петрова. - Текст : непосредственный // Конструирование и исследование оппозитных компрессоров. - 1967. - № 1. - С. 69-89.

77. Рахмилевич, З. З. Компрессорные установки в химической промышленности / З. З. Рахмилевич, Е. Н. Мыслицкий, С. А. Хачатурян. - М. : Химия, 1977. - 280 с. - Текст : непосредственный.

78. Рахмилевич, З. З. Справочник механика химических и нефтехимических производств / З. З. Рахмилевич, И. М. Радзин, С. А. Фарамазов. - М. : Химия, 1985. - 592 с. - Текст : непосредственный.

79. Пластинин, П. И. Теория и расчет поршневых компрессоров / П. И. Пластинин. - М. : ВО «Агропромиздат», 1987. - 271 с. - Текст : непосредственный.

80. Штейнгарт, Л. А. Исследование рабочих процессов поршневых компрессоров с помощью математического моделирования : автор. дис...

канд. техн. наук / Штейнгарт Людмила Абрамовна ; Ленинградский политехнический институт им. М. И. Калинина. - Л., 1973. - 16 с. - Текст : непосредственный.

81. Прилуцкий, И. К. Использование математического моделирования рабочих процессов при разработке, исследовании и создании ряда высокооборотных поршневых компрессоров малой производительности / И. К. Прилуцкий // Сборник трудов Ленинградского политехнического института им. М. И. Калинина. - 1980. - № 370. - С. 3-11. - Текст : непосредственный.

82. Хрусталев, Б. С. Математическое моделирование рабочих процессов - основа для решения задач оптимального проектирования объемных компрессоров / Б. С. Хрусталев. - Текст : непосредственный // Компрессорная техника и пневматика. - 1995. - № 6-7. - С. 25-28.

83. Щерба, В. Е. Рабочие процессы компрессоров объемного действия / В. Е. Щерба. - М. : Наука, 2008. - 319 с. - ISBN 978-5-02-036644-2. - Текст : непосредственный.

84. Болштянский, А. П. Математическое и программное обеспечение реального проектирования компрессоров с газостатическим центрированием поршня / А. П. Болштянский. - Текст : непосредственный // Компрессорная техника и пневматика. -1998. - № 1-2 (18-19). - С. 55-59.

85. Bolshtyanskyi, A. P. The methodology of SAD of the new products of engineering industry at the shortage of ready technical solutions with the example of SAD of compressor with gas-bearing piston (GB-BP) / A. P. Bolshtyanskyi. -Текст : непосредственный // Актуальные проблемы математического моделирования и автоматизированного проектирования в машиностроении. -1995. - С. 23-25.

86. Хрусталев, Б. С. Математическое моделирование рабочих процессов в объемных компрессорах для решения задач автоматизированного проектирования : автореф. дис. ... д-ра техн. наук /

Хрусталев Борис Сергеевич ; Санкт-Петербургский государственный технический университет. - СПб., 1999. - 32 с. - Текст : непосредственный.

87. Расчет сил и работы трения в поршневом уплотнении / В. Е. Щерба, А. П. Болштянский, Е. А. Лысенко [и др.]. - Текст : непосредственный // Развитие социальной, экономической и промышленной сфер регионов России : сб. науч. тр. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2011. - С. 16-165.

88. Захаренко, А. В. О расчете нагрузок в многокольцевом поршневом уплотнении компрессоров без смазки высокого давления / А. В. Захаренко, В. П. Захаренко // Вестник Международной академии холода. -2012. - № 2. - С. 29-31. - Текст : непосредственный.

89. Насос-компрессоры. Рабочие процессы и основы проектирования / В. Е. Щерба, А. П. Болштянский, В. В. Шалай, Е. В. Ходырева. - М. : Машиностроение, 2013. - 368 с. - ISBN 978-5-94275-670-3. - Текст : непосредственный.

90. О соотношении массовых потоков жидкости и давлений нагнетания между насосной и компрессорной полостями в поршневой гибридной энергетической машине / В. Е. Щерба, А. П. Болштянский, Г. А. Нестеренко [и др.]. - Текст : непосредственный // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2016. - № 4. - С. 35-38.

91. Анализ основных преимуществ объединения компрессоров и насосов объемного действия в единый агрегат / В. Е. Щерба, А. П. Болштянский, С. Ю. Кайгородов, Д. А. Кузеева. - Текст : непосредственный // Вестник машиностроения. - 2015. - № 12. - С. 15-19.

92. Анализ влияния угловой скорости вращения коленчатого вала поршневой гибридной энергетической машины с щелевым уплотнением ступенчатого вида на рабочие процессы и эксплуатационные характеристики по результатам теоретических и экспериментальных исследований / В. Е. Щерба, В. В. Шалай, А. В. Григорьев, А. Ю. Кондюрин, Г. А. Нестеренко, А. М. Баженов. - Текст : непосредственный // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2018. - № 8. - С. 22-26.