Введение к работе
^ШМЬЇІ22_Ї212* Здскд откачки пзрогазооно о'-оччл (БОаС" пспли' пгролоо прчочэношо го '.іюпіх отраслях прочогчоччос?-': —о-р-гетчко, лкгоччесчол., їїичочоії, кабзльнсй л чр., - где cvj: оооочооч-' зсіз'г про'їзісгшїз ссногчлч. процессов при пошчтаничх дчгочччччоч, очо-зчооч ґ'отчгоо вччоч^о :;a о34Ччч:о-440КС4.пос'ч:з чочг.зооочч зоой yc-часоччл. З оглоч о or;:*-' гогчгочч'ч о'Я^чгчочоеон РОПС, обосчэччгчч--;"3'1 ччооч_ч> озччюю-окочочччесччо чочочооогч геоч тохчочогч^осчоЧ усїочО:т'Ч, "^-"отсо оо'-^оЧ порочг'о-ччоооЧстчоччоч о-гочо"-.
ор:-очоо щ::7-'2Г.гг"~< ECITC сб;/счоз'чч> co-'oo- о^ччочСрчоч--- чч чсоохрутогоч (рисі), чоторчэ гс-то 444,40-чггт* "'' '*чч чч-осо; с чоч~ доііссіс^': "op's в чочгчпеоч-оро; о чоччооогчччЧ чор% ч роЧО'—ч :>4оэ--со тччуу: чого Ч"3ооо; і":а чоччогопчої ч*ро„
З чйсіочоЛ /гссопо'оїгчї чо~ро-оо ччо: -"очоосч оооч'ччгл ;г чгочо-рочогчо чХЧч поччччсоз с т:очд;оч;:ччг;ч 40ро о 40--::^0^4:0 :чрч '-зч-гочоччро :ччо о"ччроочр' гроочо'': чоо:о: очозоч , іг-р?. Ічоср .""" БОПО рлч ччрчоочорягчочо чоо~}чоч:ч:чо очуочочоч: ;оо к4-"о";о Ч"Ч";-з^ч; чрч'Ч"чч:оч ч .7:010: о ч~оОоч-о -сг.'то: ч-; ^оточ~чч^ч,
Со213і1іі:і'2_Г^Ш12і- -'РГП"';- чссооогічччоо РСЧО ч"-осчо:ч-— осчогс оччго:ч:соо оччо! ];роооч"'г; о гоччо хід - Г""'"ЛО ~д Г4:оо ч о5с!4ч:чч ч роЧочоч ч. "очсоо, :-:. L'/n/ior.o, Э, Xcyc-Trv:;.'-. З "тччо г-Чоч:ч "чро рооочочрчччоїсь ч^ч осо.очуглеочь отчоо^ь—ч: o.oo^onrc " - 0:-040--40--рч'очочч ч'ччч" : го^го"'. того по с rcro в гоо"чо"їго гоос'Ч20Г"Ч'1,г"-
чор'чооччочч: оччччоов. Тпчбч- подход ч ооочочпч ЕОЧо ооччочч'оо ч о Чосоо чооочіч: гоїочоч чругчо овчороч, Роч"-; орчп:ч4 чоі—чочс ''. чсз;ч>~ччоіч'о ЕОПС в ччтооочур-' m чо.гпчооточ. Усчогч с"чоч чочроч-чочч чч соз?ч*гтчо чосрчч огдочоччч очоооччоч; чсчгзчоогоооч, оочу-учтчо ч гчдсоччччеоччч чосссоз. По ч оорсь остогосч очо ччоСччч,
!"ОЧЧЧ40р, ОСЧООСЧ ПрОЧТЇОЧеСЧЧ Т:ОИС040ЧОЧ"ЧП:4Ч ОСіЛОІ'ЧО'- :-V ТГ-ЗП'
.т.сг-п "СГІС - гзасчірчостшчї зоосуучнчч лосоо (ПРИ), ^оч ^огч гул-полого; о-гс-'тсочсчоооі чоче .окечоччч гоо1.ч"л:*"ЧЧ5 пік^ч"!). ;Прччо~
r?Tt рОЧС-* ОЧ^СроЗ ріЧО40Ч.д:гб?ГЧ0 ГІЇЗЧ^І-ЧЧ ЧООрЧчГОЧЧЧО ООЧО'ЧЧІ 40
ссщ^ого40оп:о:' р:сооочч:ч ро*ч-"о роїохч, ;:ол чотооого о:ч; сптччч?д-олгчч, что чзчоог :гч ксчсччччочоч-чз гггочочг"гсчо :.;чоочонохм). Г"-;"б~ рн ГРИ'! чоро:ч:о гчбчроо!? :та ссчочо опччо, о п коо-остло чороччор'їо-їіЯ'Л укозлрэ.п б-;строту лоСсгвчя по спосочі'оч-' обь??г/ і'Л? го сучо-пу всзлі'ху прч .тч-'с-сіорнсч? л,оЕ."о-їічк ъо вогусччоч nsi'pyft-o.
Ріїо. 1. Схеш блоков откачка парогазовых сисей:
1 - вакуумний насос; 2 - конденсатор; 3 - цяркуляцг.ошшЬ насос; 4 - ковденсатшй насос; 5 - емкость; 6 - барометрическая труба; ? - выпаркой аппарат; 8 - теплообменник; 9 -холодильная машина; 10 - сосуд с твердой углекислотой; 11-сссуд со льдом; 12 - гозобалластноо устройство; -S>- пар, газ; -->- - эдкоеть; ~ {>-- -- газохгдаоотняя оадсъ.
Научная проблема. Чтобы создать БОПС высокоэффективными, необходимо: обоснованно выбрать схему БОПС; оптимальным образом подобрать отдельные элементы; оптимизировать конструкции н резкими работы отдельных элементов, исходя из условия получения высоких технико-экономических показателей всего БОПС. Однако существующие метода создания и расчета БОШ и имеющиеся результаты исследования отдельных элементов но позволяют решать эти задачи.
Цель работы - создание современной научной основы, обеспечивающей разработку высокоэффективных БОШ и создание на этой основе новых образцов БОПС. Поставленная цель достигнута комплексным исследованием отдельных элементов и БОПС в целом на основе подхода к БОПС как к целостной"системе.
Задачи работы:
-
Ввести понятие БОПС как целостной системы; разработать семейство понятий; определений, характеристик, обеспечивающих достаточно полное понимание БОШ как системы.
-
Разработать классификацию БОПС.
-
С применением методов математического моделирования изучить характеристики исследуемых БОШ и влияние на них различных факторов. На этой основе разработать рекомендации го выбору схем и проектированию БОПС.
-
Решить задачу об оптимизации режимов работы БОПС.
б. Провести исследования отдельных элементов в объеме, обеспечивающем исследование БОПС как целостной системы и создание новых БОПС, отвечающих современному уровню науки и техники.
6. Разработать и внедрить в серийное производство новне БОПС.
Научная новизна. Основные результаты работы являются оригинальными и имеют научную новизну. Наиболее существенные из них:
Выявлена научная проблема создания высокоэффективных БОПС.
Введено понятие БОПС как целостной системы, которое обеспечи-чило решение научной проблемы создания высокоэффективных БОПС. Достаточное понимание БОПС как системы обеспечено прадлокенным методом выделения этого обьекта из технологической системы, построением семейства характеристик и классификацией.
Разработала и применена обобщенная математическая модель, ох-ватыващая все 16 возможных схем БОПС подкласса с конденсацией пара в конденсаторе при температуре выше температуры тройной точки вещества пара. Модель обеспечивает получение характеристик для различных схем БОПС во всем диапазоне возможных параметров откачи-
jji\ ,-.:o*i iiapoi'isoto:: a.Dc.i, те:.:пзр2ї.ур;-! її расхода охла;:лайдай ьодч. ш.. ьогшоллат- ?>.it.:ii о/гыплуйрсьзть рьсход_ ію^,аь^о;.:сй в конденсатор оч.гилдмь-.эй годы.
- С Hpill.^HiiiX.: р.-іЗроООГСІЛОЙ МІ1ЇЄV.UTII4-JСі:Оіі ЙОДОЛИ ІІСОМДЗЬаіі:;
ічн^чїсмЛісіічсч f.c-3, ^„ і.'їім сю;.; БОНО і: i\;.:jmxdKo ьшяны-э на харжіги-
І'.,.Оліи;.." КОаСїруііиіГ;:;::;: C.W.',jJ, рОї^-'Ді puPO'Iji БСЙО і: mcOEDRVSHCTBE
'.,і,;,....:;.._ч. сл;,.:і;їгоі;, і;:. ооі-о:::; сОобилікн получотіх результате;; : ,.;,.>ли,;.' гікс..:-:ьх,і.;р::; по вибору схо;л :; ііроиістироьг:-:;;.") ЬОІй, t '. ... };<.:;,::Z?iwm ;і::іі-\л::л:ійс^^ еиь:;с;.:.юс;ік дл;і оирэдплоц::я оііій-
. ,.-...:10 І ,.0.д.ОДЬ Ї.С/;.:^:-::Ол Б КОГ^ХіІСЗї'Ор OJU,:.:./::W4,G;: ЕОДІІ, іїбЗС-
і..,~ .L .:,,иго і.-^:и,..;j;.L(iji; проііс;.од;;те^ььс!Сїі, БОШ. Прудко:::?!! і;оь'.'. : ;і.':,\ up--:,:4:.)::: рлолод:. lox;i Е01Ю.
П ;.;..о. :к u p-ian-^OEaii bJ-ЮД 'ііОС^гдОіійі^л РОСО ІіО гру»:.:-...:,
і- -.:..::.-1 її., LCiiDij с&іііооті слсснолурйотиР харіїиорлгґ;.::; ; r;r;~
, /ч. .:..: і; иорлпде іїоетеїтчгого порохо;,-; ііі-.т-'.очг.: ':-v: :':"" і-:г xe.pv;--чр.:.;і...: or одле:. ipp-Kro к другой,
.^.^ч.Лчи-т! К';о;і рчочу,;;.: прс:\:.ос;э;. ..,:.14:,1 і; г.;::..; к її.' \ ?:::;-..-:.i-s"..o=l l::jc:, t- іч-:-г,-і p: еп^р-н:::;; ivi:. в :ч;'::;;;с;Д4 Юсг :чм,-... ,-ох j.'-.v;,c;; .. ;-:':::'.;,:;::: ...-. сс о: .:сїо .?:. ;:о:і:т Г-ОЛО - U :'::[.
- К. on; о-:-.: ;,-;ч.,.-.>;. j „иуч :,444.1., С4бс;4.:і,.4:ч 4С;о;.,:.:,о:ч.4:,л ;;:.::-
iv. ;.,.- і...'.';,;;..:-" ::.. :.::.' ; ..:.4::1::44 колер;,:лл:ч-лл c-u.::, cro,:44:44,
/..-. .::. ;::,,. /4444>::p, :4.:4. (г;.;!), :' р:л.,уль';л:.ї04 4:л>чілл:Ч::
_.,.: ... ..,;..'.;, :,44.44: "., 'і,с, .. ti.jve:..;.-.-:- г:,;:.:: :444:0:,.4 гл-.л-чЛ-p-..::.'.. : -:;:.^y-.p. ::. Г. і.; ...'... ГЛ.О с ілччлчллліЛ: ерл і; іллчзлі-л-тсї... ..l'.-j.c:. ;.444::.44,. і- і .лууллч: лчліл с і;:-.--:-- сіліхл.
р.Уі с
пл ;.о::і
:рл.':..;.4,-.,- у. у-,^:^:,:...,,:,.і: :лч, я:л лиса.
- С4Л)4..р,;л,.;:,; рллуллчигол ;.иса:5.4 л;:;ч....Л4.ч. лго.іирллліЛ lc^jo-
нл t: ,:,„-,:4v:C;,,;.; січлс^лоїл ррл Г4р:лл:...р4Сї,л;, ц;сЗ:уза;;::>- ,?:?;:: on-
род„::.лі..,,і „лл.лліирчсг^л ЕЖ), р44П4.~і.уш::і г:;ор; разила к р.л:о-
гллїлгчрл: Со {ipOj^r^uOiijIli^ ІУЙЇ.
Пр:::;тр>;рскрл »ллг;п,;?і, » Т::-о,'пи-нрі p-y-nv.vu.YpB ра?;от-:.
- Ві-зроі-поа ііи5ілїі:>) ЇШй иик ц-заостноГі систо'.а и с»рид-^.-.лл:е
х<..г;,.:;-і»:-р:л!;і-і с*оР с;-,Сі<.-:::.ї кл;!-одяаг по-лозс-эд иодойтіі к создй:и;і.-
ьО'иО. г- псї и 5v>j,no'cii-r;.y 0%^-Krj;, Ліи< Koivporo; о6осіюі;й:яо імгориіш
exowij, с;т.;;:.лиід:;« оорас;;-: і;-.}!,с«ір»щ;и от/^ль^ч- :-х<ік^НГіі, с.іі^Л'.оіі-
ровсї;:і иопоірук»;;:'! « р:;,чихг рчйлгы с;ч;-з:иїНіХ Rj.i-,uoKTOE-, исхог,-. из
устаєш !іо.;;уч';-:г.:;.! >-.:)Сі-;;нх л'Хїііікл ько;и:;і,і і---Чи'у ;ій;::,':,кїг'';-й ?.лчй
4
системы; определены и контролируются характеристики.
Предложенная классификация БОПС обеспечила выяатение всех возможных схем БОПС подкласса с конденсацией пара в конденсаторе при температуре вше температуры тройной точки вещества пара н обьединение математических моделей 15-ти различных схем БОПС в одну обобщенную математическую модель.
Разработанная математическая модель позволяет определять характеристики БОПС всех возмогших схем и решать задачи оптимизации конструкции и расходов охлаздаодей вода на стадии проектирования, существенно сокращая- время и трудоемкость создания новых БОПС и обеспечивая повышение их технико-экономических показателей.'.
Использование разработанных рекомендаций по проектированию БОПС позволило повысить производительность БОПС 2АВД-20 на 12 %.
Предложенный метод исследования БОПС по группам, созданным на основе общности и особенностей закономерностей характеристик, и ранжирование групп позволили обьедишіть 15 возможных схем. БОПС в 4 группы и провести многие исследования на представителях отдельных груш, а в ряде случаев на представителях двух основных, крайних групп, что значительно сократило объем проводимых исследований. ПрэдлоЕепныЁ метод позволяет также обоснованно распространять результаты исследований одних БОПС на другие.
Использование результатов теоретических п експериментальних исследований ГИЕН позволило зашнить в серийно выпускаемом оборудовании порзліеше ИЕН на двухроторные с внешним сжатием, что обеспечило унификации ГЕБН с воздуходувками, повысило твхнико-эко-номпчаскЕЭ показатели ГЕБН и уменьшало материалоемкость этого элемента БОПС з 3...5 раз..
Разработана и внедрены в серийное производство на Мелитопольском ксіягрессорном заводе три БОПС - ГФ-0,5/9СМ1, ЗГС53Э40Б и 2АВД-20. БОПС ІФ-О.5/90М1 ж ВГ$53Э4аБ аттестованы по высшей категории качества. Общая сценка экономического вффекта составила около 1 млн. рублей в год в ценах 1S90 г.
Материала диссертация применяются также в учебном процессе в читаемых автором курсах "Конструкции компресерных машин" и "Объемные компрессоры".
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Всесоюзных научно-технических конференциях по компрессоростроэшп) (Н., 197Э г., Казань, 1985 г., Суш, 1989 г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Научно-технический прогресс в машиностроении и
приборостроении'* (I.L, 1930 г.), Всесоюзном научцо-техническс:.: совецанаи "Пути совершенствования, иатонифшецкк и повшония не-дбишости аппаратов в основной: химик" (Суш, 1S30 и 198S г.), Всесоюзном сшпозиумз "Сосгояшш и иорспэктиш разработки и производства ШБіїх видов вакуумного оборудования" (Казань, 1981 г.), научиш; сог.анарзх кафодры Э-Б ЮТУ км. II. Э. Баумана (!,!.» 1S37 и.1993 г.), Всо союзное коквузовскоЯ ксііїорошиш "Газотурбинные it комбинированны;; устаїюьїСї" (!.!., 1991 г.), научно-тохшческих конфэрещцше Сумского фззшео-технолопшекого института (Суш, 1S91 і! 1993 г.). Публгжацта. По тевд дпесортецш опубликовано 18 статей, 13 тозпеоа научиш, доішадов, лодучево 3 авторках свидетельства на
ІісЮСрОТОШЯ.
Обі.е;; п структура работа. Диссертация содэрент 21? страниц основного токеїа, 134 шшютрацші, 11 таблпц, 9 страниц прілога-}і:іЛ. Она состоит us четырех логических частой {рис. 2): комшжс іюшітпЛ и определений; исследование БОШ как снетеш; несла довашя і.лш.^пїов ЕОЯС; разработка и внедрение' в езрдйноэ производство НОВИХ БОШ.
Результаты излохюш во введении, сеыл главах, заклячоюш к пяти приложениях. Сянсок использованной литературы - 142 источника.
Понятия и определения, отнооязнэся к БШС, изложин в пзрзоіі глава, а отдосщпзся і; отдельным элемента:,! - в главах, поевяцзнных атк.'.і элементам.
Результаты исследования БОПС как систему іізлої.зші в перзпх 4-х глава/, (см. рис. 2).
Иг, олоііаиїОй в ноігОолісо:.: объеме ПССЛЭДОБЗЛЦ ГНЗН, Б связи с болъшы объемом результат зтпх леслэдованип нзло::зпл .в трех главах: 5-0,;:, S-o2 и 7-oil. Б-к глава товщена разработки методов расчета процзесов сжатия и рзоыкрэипл гезо.аупсосткпх с;:эсой и диапазоне значений параметров, которые могут і;.:огь шето в Г2ВН ЕОПС, с целью обеспечения теоретически ксследоваїшп ИЗН к анализа 5і:сюрп:.:онтальн:о получению: характеристик. В 6-ой главе 'исследован когдлзке ГїїВЯ различных конструктивных схем, оценена их пэревоктквностъ, а 7-я глава посватана более глубоким исследованиям одной, наиболее перспективной конструкцій. Результаты исследований оотвлвнах оле:.:энтов БОШ изложены во 2-ой глава- в разделах, іюсвлцеїікнг математическому ошюаниы результатов фушеционярозаяик к согласовали) работы отдельных елзыентов.
В приложениях, отревонн результата разрабо'ші « внедрения і S
-^
Когчілокс понятна и-опродолиши
КСС.ЧеДОВЗ-НІШ элз-таптов БОПС
кпк е-лсто-
Faspsdc:- ]
I!S И ЕН9Д-І
реккэ 3 \
соршяю;
ПРОИЗВОДСТВО ПОГ.'" БОПС
1. БОПО кэк сбьокт создапта исследований
5. Процео-
и расЕпша-тга ГПС
6. Теоре-
ТГРЮСГС'Э
и эк ест-
ркчэп-
талыгго
7. КССЛЗ-ДОВВЯИЯ
ГЗН тіяіа I
Руте
ИССЛЭ,Г,0-ЙЭ1Е1Я
гтзн
БОШ ГФ-0,5/Э0Ш, ЗГФ53Э4.0В, 2Ш-2С
Рис. 2. Структура работа
серийное производство новых БОШ.
На защиту выносятся следующие научные положения, обладающие научной новизной, научной и практической ценностью:
-
Понятие БОШ как объекта создания и исследования.
-
Обобщенная математическая модель для подкласса БОШ с конденсацией пара в конденсаторе при температуре вше температуры тройной точки вещества пара.
-
Результаты исследования характеристик и оптимизации работы БОШ.
-
Результаты исследования основного элемента БОШ - ГЖВН.
Классификация работы. Совокупность разработанных теоретических положений квалифицируется как новое крупное достижение в развитии перспективного направления в технике - повышение эффективности сложных систем на основе системного подхода к их созданию.