CC BY
148
TECHNICAL SCIENCE / «ШУУШШУМ-ШУШаи» 2022
TECHNICAL SCIENCE
УДК 006.015.5
Хиникадзе И. Т.
Аспирант
ИСОиП (филиал) ДГТУ в г. Шахты Россия, г. Шахты Кожемяченко А. В. Доктор технических наук, профессор факультет техника и технологии ИСОиП (филиал) ДГТУ в г. Шахты Россия, г. Шахты DOI: 10.24412/2520-6990-2022-8131-8-11 РАЗРАБОТКА КОМПРЕССОРА ПОВЫШЕННОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ
Khinikadze I. T.
Graduate student ISOiP (branch) of DSTU in Shakhty Russia, Shakhty Kozhemyachenko A. V.
Doctor of Technical Sciences, Professor Faculty of Engineering and Technology ISOiP (branch) DSTU in Shakhty Russia, Shakhty
DEVELOPMENT OF A COMPRESSOR OF INCREASED PERFORMANCE AND RELIABILITY
Аннотация:
В статье представлена конструкция компрессора с системой охлаждения блока цилиндра обеспечивающая снижение температурного уровня при его эксплуатации. Использование предлагаемой системы охлаждения позволит увеличить производительность и надежность компрессора Abstract:
The article presents the design of a compressor with a cylinder block cooling system that provides a decrease in the temperature level during its operation. The use of the proposed cooling system will increase the performance and reliability of the compressor
Ключевые слова: компрессор, система охлаждения, производительность, надежность, Keywords: compressor, cooling system, performance, reliability
Опыт эксплуатации компрессоров показывает, что их надежность в большей степени зависит от температурного уровня эксплуатации. Повышению технического уровня компрессоров посвящено значительное количество исследований и соответствующих научных работ [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10] и др.
Одной из причин отказов высокооборотных компрессоров (скорость вращения вала 50 с-1), является высокий температурный уровень эксплуатации. С повышением характеристик температурного уровня компрессора более интенсивно протекают процессы изнашивания деталей и старения полимерных материалов (лаковой изоляции обмоток статора встроенного электродвигателя), что приводит к ухудшению объемных и энергетических показателей. Применяемая система охлаждения с помощью масляной ванны малоэффективна, поскольку способствует понижению температурного
уровня обмотки встроенного электродвигателя и масла, не оказывая, практически, влияния на уровень температур по тракту компрессора, т.е. энергетическая эффективность компрессора остается на уровне показателя для базовой модели [11, 12,].
Учитывая значимость этой проблемы при формировании технического состояния компрессоров на этапе их проектирования предложена конструкция компрессора повышенной производительности и надежности.
Такой результат получен благодаря тому, что вокруг глушителей всасываемых и нагнетательных паров установлены кожухи, заполняемые рабочим телом под давлением конденсации и соединенные с полостью охлаждения цилиндра капиллярными трубками.
Схема охлаждения компрессора представлена на рис. 1.
«ШУШ(ШШиМ-Ши©Ма1> 2022 / ТЕСИМСЛЬ 8С1Е1ЧСЕ
9
В форконденсатор
Из форкоидеисатора
Рисунок 1. Схема охлаждения компрессора
Компрессор содержит корпус и размещенную в нем клапанную головку 9, цилиндр 8 с глушителями всасывания 13 и нагнетания 3. Цилиндр 8 снабжен охлаждающей рубашкой 7, которая имеет выходной патрубок 11, а глушители 13 и 3 - охлаждающими кожухами 14 и 17, соединенными с охлаждающей рубашкой 7 посредством капиллярных трубок 12 и 4. При этом охлаждающие кожухи 14 и 17 имеют патрубки 15 и 1 подвода охлаждающей среды. Глушители всасывания 13 и нагнетания 3 соединены трубками 10 и 5 с полостями 18 всасывания и 6 нагнетания компрессора, а также снабжены патрубками 15 и 2 подвода и отвода паров хладагента к компрессору. Компрессор может быть установлен с испарителем, форконденсатором и конденсатором. В этом случае патрубок 15 подсоединяется к испарителю, патрубок 2 - к конденсатору, а патрубки 2, 16 и 1 - к форконденсатору.
Компрессор посредством патрубка 16 всасывает пары во всасывающий глушитель 13, из которого они по трубке 19 подаются в полость всасывания 18, а оттуда в цилиндр 8. Сжатые до давления конденсации пары через полость 6 нагнетания по трубке 5 поступают в глушители нагнетания 3, откуда по патрубку 2 - к форконденсатору. В форкон-денсаторе пары хладагента превращаются в жидкость, которая под давлением конденсации поступает по патрубкам 16 и 1 в охлаждающие кожухи
14 и 17. Это позволяет понизить температурный уровень пара в глушителях 13 и 3 в среднем на 281.. .283 К вследствие теплообмена между парами в глушителях 13 и 3 и жидкостью в охлаждающих кожухах 14 и 17.
Жидкость в охлаждающих кожухах 14 и 17 нагревается и частично испаряется. Через капиллярные трубки 12 и 4, соответствующей производительности, жидкость дросселируется до требуемого давления и температуры для охлаждения цилиндра 8 в зависимости от температурного уровня компрессора и испаряется в полости охлаждающей рубашки 7. Образовавшиеся пары через выходной патрубок 6 направляются в конденсатор.
Таким образом, установка кожухов 14 и 17 вокруг глушителей всасывания и нагнетания позволяет свести подогрев в них практически к нулю. Кроме того, контакт кожухов 14 и 17 с хладоном в кожухе компрессора приводит к снижению температуры рабочего тела и росту производительности за счет уменьшения удельного объема всасываемого пара. В отличие от существующих конструкций соединение кожухов 14 и 17 с полостью 7 при помощи капиллярных трубок позволяет изменять эффективность системы охлаждения.
На основании вышеизложенного создан опытный образец компрессора (рис. 2).
10 ТЕСИМСАЬ 8С1Е1ЧСЕ / «ШУУШУУМ-ШУШаИ» #81131), 2022
Рисунок 2. Компрессор с дополнительными охлаждающими кожухами вокруг глушителей всасывания и нагнетания
Опыты показывают, что температурный уро- Технические характеристики базовой и рас-
вень компрессора понижается на 308.. .313 К. В ре- сматриваемой модели компрессоров представлены зультате условия цикла приближаются к изотерми- в таблице 1. ческому и можно повысить холодопроизводитель-ность на 22-26 % в зависимости от исходных характеристик базовой модели [13].
Таблица 1
Технические характеристики базовой и предлагаемой моделей компрессоров_
Характеристика Предлагаемая конструкция Базовая модель (ХКВ6-1ЛБМ)
1 2 3
Производительность*, Вт 145 180
Потребляемая мощность*, Вт 160 155
Электрический холодильный коэффициент 1,12 0,83
Число цилиндров 1 1
Диаметр цилиндра, мм 23 23
Ход поршня, мм 14,2 14,2
Частота вращения вала, с-1 50 50
Рабочее тело Я-134а Я-134а
* - Номинальная производительность и потребляемая мощность указаны при температурах кипения 253 К, конденсации 328 К, всасывания и переохлаждения 305 К.
Использование предлагаемой конструкции компрессора возможно только в тщательно очищенных герметичных системах, укомплектованных эффективными средствами очистки и осушки рабочей среды.
Перечень используемых информационных источников
1. Левкин, В.В. Влияние охлаждения масла на эксплуатационные характеристики герметичного компрессора ХКВ [Текст] / В.В. Левкин // Совершенствование техники, технологии и проблемы экологии производств : сб. науч. трудов ; Шахтин-ский технолог. ин-т быт. обслуж. - Шахты : ШТИБО, 1994. - Вып. 4. - С. 9-11.
2. Левкин, В.В. Исследование влияния температурного уровня на показатели качества герметич-
ных компрессоров бытовых холодильников и определение оптимальных методов их охлаждения [Текст] : автореф. дис. ... канд. техн. наук / Левкин Владимир Вадимович. - М. : МТИ. - 1981. - 25 с.
3. Левкин, В.В. Исследование тепловых и энергетических характеристик герметичного компрессора ХКВ:-1ЛБМ [Текст] / В.В. Левкин ; Шах-тинский технолог. ин-т быт. обслуж. - М., 1984. - 7 с. - Деп. в ВИНИТИ, № 3, 359 ДИ-83.
4. Левкин, В.В. Математическая модель теплового поля герметичного компрессора абсорбци-онно-компрессионного холодильного агрегата [Текст] / В.В. Левкин, О.Н. Кирсанова // Известия ВУЗов Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2004. - Прил. № 6. - С. 63-67. - (Техника, технология и экономика сервиса).
«етуушшим-шишаи» жш / technical science
11
5. Левкин, В.В. Математическая модель теплового поля герметичного компрессора абсорбци-онно-компрессионного холодильного агрегата [Текст] / В.В. Левкин, О.Н. Кирсанова // Известия ВУЗов Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2004. - Прил. № 6. - С. 63-67.
6. Левкин, В.В. Математическое моделирование абсорбционно-компрессионных холодильных агрегатов [Текст] : монография / В.В. Левкин, О.Н. Кирсанов. - Новочеркасск : Набла, 2004. - 95 с.
7. Левкин, В.В. Метод оценки влияния распределения тепловых потоков на температурный режим герметичного компрессора [Текст] / В.В. Левкин, И.Д. Алекперов, С.П. Харламова // Экология, технология и оборудование : межвуз. сб. науч. тр. ; Южно-Рос. гос. ун-т экономики и сервиса. -Ростов н/Д., 2001. - С. 153-156.
8. Левкин, В.В. Повышение теплоэнергетических характеристик бытовых холодильных приборов [Текст] : монография / В.В. Левкин. - Новочеркасск : Набла ; Шахты : Изд-во ЮРГУЭС, 2004. - 119 с.
9. Левкин, В.В. Повышение теплоэнергетических характеристик бытовых холодильных прибо-
ров [Текст] : автореф. дис. ... докт. техн. наук / Лев-кин Валерий Вадимович. - М. : МГУс. - 2004. - 40 с.
10. Левкин, В.В. Тепловые расчеты сборочных едениц бытовых холодильников [Текст] : учеб. пособие / В.В. Левкин ; под ред. проф. А.Г. Сапронова. - Шахты : Полиграфист, 1994. - 229 с.
11. Кожемяченко, А.В. Определение необходимой дозы смазочного масла при ремонте бытовых холодильников [Текст] / А.В. Кожемяченко, В.В. Левкин // Бытовое обслуживание населения ; ЦБНТИ МБОН РСФСР. Сер. Ремонт бытовой техники (отеч. опыт). - 1986. - Вып. 3. - С. 1-7.
12. Кожемяченко, А.В. Стенд для испытаний на запуск герметичных компрессоров бытовых холодильников [Текст] / А.В. Кожемяченко, Ю.К. Тя-бин, С.П. Петросов [и др.] // Бытовое обслуживание населения ; ЦБНТИ МБОН РСФСР. Сер. 4. - 1983. - Вып. 7. - С. 3-6.
13. Кожемяченко, А.В. Герметичный хладоно-вый компрессор для бытовых холодильников [Текст] / А.В. Кожемяченко, В.В. Левкин // Электробытовые машины, приборы и прочие товары хозяйственного обихода ; ЦНИИТЭИлегпищемаш. -1986. - Вып. 8. - С. 1-4.
UDC 662.997: 662. 93(44)
Salamov O.M., Salmanova F.A. Institute of Radiation Problems of Azerbaijan National Academy of Sciences
9 B. Vahabzade str., Baku Az 1143, Azerbaijan DOI: 10.24412/2520-6990-2022-8131-11-22 AN INVESTIGATION OF SUPPLY OPPORTUNITIES OF HEAT LOAD BY SOLAR AND WIND POWER SOURCES TO PROVIDE HEATING AND HOT WATER OF THE PRIVATE HOUSES
Abstract
The main purpose of this work is to study the mechanism of year-round change of heat load (HL) required for heating (HS) and hot water supply (HWS) of a single-family house located in Baku and to explore supply opportunities of this HL together with using solar and wind energy. Considering the mechanism of change of daily and monthly amounts of HL, the types of solar and wind energy sources with appropriate energy characteristics were selected. Currently, flat solar collectors (FSC) are used as a solar energy source, and the A WPP-6-4M type wind-electric unit (WEU) with a wheel diameter of 6.6 m and an output power of 4.0 kB is used as a wind energy source. To solve the problem, the daily, monthly and annual amounts of total HL of the experimental individual house required for HS and HWS were determined. Moroever, the daily, monthly and annual changes in the energy performance of both energy sources in different climatic conditions observed in Baku were studied and appropriate graphical dependencies were established.
Keywords: Flat solar collector, wind electric motor, hot water, heat supply, hot water supply, heat load, solar radiation intensity, average wind speed, instantaneous wind speed, output power, gas meter, electricity meter
1. Introduction
Analysis of the literature and many years of research shows that the share of energy used for heating supply (HS) and hot water supply (HWS) in the total energy balance used by the population in all countries of the world is more than 50% [1-5]. The transition to nanotechnology and the creation of a variety of energy-efficient electrical equipment each year, in particular technological breakthroughs in communications, the transition to mobile and satellite communications systems, which require thousands of times less energy than previous systems, Jouled lead to a significant reduction in the relative share of electricity in the
overall energy balance in the future, and the share of HS and HWS can even reach to 70%, which as a rule, different organic and synthetic fuels like oil, gas, coal, etc. are used .
On the other hand, firewood is still used as a fuel in rural areas, and it takes 20-30 years to restore felled trees. It should be noted that the use of all these fuels significantly damages the ecology of the Earth and the Earth's atmosphere, which in turn leads to the use of these fuels in the greenhouse (CO, CO2, etc.) and other (SO2,). NO2, NH3, etc.), which can combine with water vapor in the atmosphere to form toxic substances. Therefore, in recent years the climatic conditions are
