Содержание к диссертации
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ , 5
ВВВДЕНИЕ , 7
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Краткий обзор существующих тшгов роторных компрессоров 10
1.2. Принцип работы ж особенности рабочего процесса нового роторного компрессора IS
1.3. Задачи исследования , , , , 21
2. МЕТОД РАСЧЕТА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РОТОРНОГО
КОМПРЕССОРА
2.1. Дифференциальные уравнения состояния газа в рабочей полости компрессора , 23
2.2. Энергетические показатели компрессора 34
2.3. Порядок проведения расчета рабочего процесса компрессора при переменной массе газа в полости 37
2.4. Методика расчета изменения профильных зазоров от тепловых деформаций рабочих органов роторного компрессора , 44
2.5. Г&вод аналитических зашсимостей по расчету сил
и моментов, действующих на роторы кошрессора 70
3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕКОТОРЫХ ПАРАМЕТРОВ
ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ РОТОРНОГО КОШРЕССОРА НА ЕГО
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ 3.1. Исследование влияния профиля зубьев роторов
компрессора юо
3.1.1. Основные типы профилей зубьев роторов
роторных машин ,,..,, , юі
3.1.2. Геометрические параметри кошре с сора, зависящие от профиля и влияющие на энергетические
показатели компрессора 103
3.1.3. Влияние передней и тыльной сторон профиля зуба 112
3.2. Исследование влияния конфигураций и размеров нагнетательных окон , 128
3.3. Исследование влияния режимных параметров компрессора 133
3.4. Исследование влияния относительной длины
профильной части ротора .,,... 136
4. ЭЮШШНТМЫЮЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РОТОРНОГО КОМПРЕССОРА
4.1. Описание экспериментального стенда 139
4.2. Методика исследования снятием внешних характеристик и обработки экспериментальных данных Т49
4.3. Оценка погрешностей измерений контролируемых
величин 152
4.4. Результаты экспериментальных исследований на базе внешних характеристик и сравнение с теорией 155
4.5. Индуцирование и термометрирование роторного компрессора 169
4.5.1. Методика измерений температур рабочих органов
ж давлений в полостях компрессора I7T
4.5.2. Описание измерительной аппаратуры для индицирования и термометрирования 172
4.5.3. Обработка экспериментальных осіщллограш
давлений 176
4.5.4. Определение коэффициента расхода газа через нагнетательные окна компрессора 180
4.5.5. Результаты термометрирования корпуса и роторов компрессора 185
5. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ! АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ НОВОГО КОМПРЕССОРА С ДРУГИМИ ТИПАМИ РОТОРНЫХ МАШИН И ОЕЛАСТИ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ 192
6. ОПЫТ ПРОМЫШЛЕННОГО ОСВОЕНИЯ НОВОГО ТИПА РОТОРНОГО КОМПРЕССОРА 197
ЛИТЕРАТУРА 207
ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение к работе
В Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1976-1980 г.г., утвержденных на ХКУ съезде КПСС, указывается . на необходимость дальнейшего развития машиностроения - основы технического перевооружения всех отраслей народного хозяйства" [52] ..
В общем машиностроении компрессорным машинам для сжатия газов отводится большое место. Эксплуатируемые в Советском Союзе компрессоры потребляют более 15% вырабатываемой энергии. [28j .
В связи с високими темпами развития отдельных отраслей промышленности и механизацией труда в сельском хозяйстве в настоящее время резко возрос спрос на компрессоры"сухого"сжатия небольшой производительности (0,05-0,5 ж3/с). В сельском хозяйстве такие компрессоры необходимы, например, для пневматической подачи кормов в животноводческих фермах, для внесения минеральных удобрений в почву. Примером отраслей промышленности, недоиускающих малейшего загрязнения сжатого воздуха примесями масла, являются шицедере-рабатывающая, химическая, медицинская, фармацевтическая промышленности ж производство полупроводников. Загрязнение маслом технологического оборудования ведет к порче готового дорогостоящего продукта. Поэтому для этих отраслей промышленности стоимость компрессора "сухого "сжатия не играет определяющей роли» Основные требования, предъявляемые к таким компрессорам: надежность агрегата при простоте его обслуживания, малые вееогабаритные характеристики и приемлемые энергетические затраты,
Наиболее полно требованиям надежности и простоты обслуживания удовлетворяют роторные компрессоры. Но анализ показал, что использование для производства"сухого"воздуха в области ироизво-дительностей 0,05-0,5 м3/с существующих роторных компрессоров по тем или иным причинам экономически неоправдано. В работе выявлена целесообразность применения в этой области прямозубых роторных
- 8 компрессоров. Однако существующие прямозубые компрессоры имеют несовершенные внутренние термодинамические нродессы, низкий к.н.д. и поэтому широкого распространения не получили [97,107] .
Настоящая работа посвящена созданию и исследованию нового прямозубого роторного компрессора"сухого"сжатия, отличающегося более совершенным процессом сжатия. Новый компрессор, предложенный СКБК в 1973г., является развитием компрессора с частичным внутренним сжатием. Благодаря конструктивным отличиям его роторов достигнуто полное внутреннее сжатие и увеличен к.п.д. на 13-17$. Конструкция компрессора защищена в СССР десятью авторскими свидетельствами и за рубежом тремя патентами.
Б работе разработан метод аналитического расчета энергетических показателей, характеризующих работу нового компрессора. На базе его проведено теоретическое исследование влияния некоторых основных геометрических параметров проточной части на показатели машины. С целью проверки правильности полученных в теоретическом исследовании результатов проведены экспериментальные исследования.
По результатам работы создана промышленная установка Р-12/2,5, предназначенная для подачи воздуха Б системы аэрозоль-транспорта на предприятиях Министерства Заготовок СССР. Б 1980г. запланировано изготовление на Ташкентском заводе "Компрессор" первой промышленной партии установок в количестве 15 штук. Б настоящее время ведутся разработки для использования нового компрессора по другим целевым назначениям.
Проведя анализ рынков сбыта в своей стране 48] , американская фирма "Вортингтон" оценила, что сбыт кoїяrpeccopoвf,cyxoгot, сжатия уже в 1984г. составит 21$ от общего объема продажи компрессоров. Причем рынок сбыта за 1979-1984 г.г. увеличится примерно на 727$.
Рассмотрев существующие конструкции компреесоров"сухого"сжатия, фирма также пришла к выводу, что потребность в "сухом "воздухе целесообразно удовлетворять новым прямозубым ротационным компрессором конструкции фирмы "Калспан" (СМ). Его преимущество перед винтовым в области небольших производительяостей фирма "Вортинг-тон" объясняет более низкой закупочной ценой, меньшими затратами на техническое обслуживание и более надежной эксплуатацией. Поэтому она в марте 1979г. закупила лицензий на производство ротационных компрессоров кулачкового типа фирмы "Калспан", которая на конструкцию своей машины в период 1975-1978 г.г. получила три патента [57,58,59] . іирма "Вортингтон" разработала детальные планы, по которым в начале 1980г. начато крупносерийное производство.
Следует отметить, что в октябре 1976г. фирма "Вортингтон" обратилась в Минхиммаш CCGP с предложением о покупке лицензии на роторный компрессор разработки СКЕК. Однако СКЕК в то время сочло преждевременным постановку вопроса о продаже лицензии, так как конструкция компрессора не прошла достаточной экспериментальной проверки.
Компрессор фирмы "Калспан" имеет существенные недостатки по сравнению с компрессором СКБК. Основные: сложность изготовления роторов, меньшая надежность и низкий к.п.д. в связи с несовершенством газодинамического тракта. И не случайно, что фирма "Вортингтон" на симпозиуме [48] , проведенном 10-13 сентября Т979г. в г,Суш, вновь проявила интерес к роторному компрессору по советским изобретениям.
Настоящая работа выполнена на кафедре компрессоростроения ЛПИ им. М. И. Калинина и в СКБК.
