Теоретическое обоснование эффективности работы винтового однороторного компрессора со встроенным регулятором производительности нового типа
- Авторы: Цветков В.А.1,2, Пронин В.А.1, Михайлова Е.Н.1, Кованов А.В.1
-
Учреждения:
- Национальный исследовательский университет ИТМО
- АНО Уральский Научный Центр
- Выпуск: Том 114, № 1 (2025)
- Страницы: 52-64
- Раздел: Оригинальные исследования
- URL: https://journal-vniispk.ru/0023-124X/article/view/357923
- DOI: https://doi.org/10.17816/RF643190
- EDN: https://elibrary.ru/QRZZDK
- ID: 357923
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Обоснование. Необходимость энергоресурсосбережения вызвана современной повесткой социальных, экологических и экономических факторов в мире. Холодильная техника является существенным потребителем электроэнергии, поэтому обеспечение энергоэффективности систем охлаждения различного назначения является актуальной задачей. Положительный эффект в данном направлении может быть достигнут за счет регулирования объемной производительности компрессора, в свою очередь, являющимся основным потребителем энергии холодильных систем.
Цель работы — обоснование эффективности работы винтового однороторного компрессора со встроенным регулятором производительности нового типа.
Методы. Объектом исследования являлся винтовой однороторной компрессор, оборудованный встроенным регулятором производительности в виде поворотного регулировочного кольца. Расчет объемной производительности винтового однороторного компрессора на стадии ее регулирования осуществлялся при помощи разработанной математической модели, автоматизированной в среде программирования Python, а также инструментами ANSYS. Эффективность работы винтового однороторного компрессора, в данном случае оценивалась по двум параметрам: коэффициенту подачи λ и удельной потребляемой мощности Nуд.
Результаты. В работе представлено сравнение эффективности работы винтового однороторного компрессора в случае частотного регулирования объемной производительности и при регулировании поворотным регулировочным кольцом. Определено преимущество регулирования встроенным регулятором.
Заключение. В результате выделена область предпочтительно диапазона работы винтового однороторного компрессора при наиболее высоких значениях λ, примерно соответствующая режиму работы при 1500–3000 об/мин. Данный диапазон можно считать оптимальным. Регулирование объемной производительности, путем ее уменьшения при помощи частотного регулирования за пределами выделенной области будет являться малоэффективным. В диапазоне регулирования действительной объемной производительности Vд ≈ 10–40%, имеет место увеличение значений Nуд, однако для способа регулирования при помощи регулировочного кольца данный показатель на рассматриваемом диапазоне имеет меньшие значения, в сравнении с частотным регулированием (до 23,7% эффективнее при работе на воздухе и до 13,6% эффективнее при работе на аммиаке в случае применения регулировочного кольца).
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Вадим Александрович Цветков
Национальный исследовательский университет ИТМО; АНО Уральский Научный Центр
Автор, ответственный за переписку.
Email: wadimtsvetkov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4357-0022
канд. техн. наук
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-ПетербургВладимир Александрович Пронин
Национальный исследовательский университет ИТМО
Email: maior.pronin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9278-5903
SPIN-код: 3737-3495
профессор, д-р техн. наук
Россия, Санкт-ПетербургЕкатерина Николаевна Михайлова
Национальный исследовательский университет ИТМО
Email: mikhaylova_en@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2700-0348
Россия, Санкт-Петербург
Александр Викторович Кованов
Национальный исследовательский университет ИТМО
Email: avkovanov@itmo.ru
ORCID iD: 0000-0003-2821-795X
доцент, канд. техн. наук
Россия, Санкт-ПетербургСписок литературы
- Pronin VA, Tsvetkov VA, Kovanov AV, Kalashnikova EA. Modelling of capacity regulation of single-rotor screw compressor using a rotary regulator ring. AIP Conference Proceedings. 2023;2784. doi: 10.1063/5.0140383
- Tsvetkov VA, Pronin VA, Kovanov AV, et al. Design Improvement of the In-Built Regulator of Volumetric Capacity of Single Screw Compressor. In: Proceedings of the 10th International Conference on Industrial Engineering. ICIE 2024. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Cham: Springer; 2024:49–59. doi: 10.1007/978-3-031-65870-9_6
- GOST 28567-90 Compressors. Terms and definitions. Moscow: Standartinform; 1990. (In Russ.)
- Sakun IA. Screw compressors: Fundamentals of theory, calculation. Leningrad: Mechanical engineering; 1970. (In Russ.)
- Kudryavtsev LD. Course of mathematical analysis. 3 vols. Moscow: Moscow: Yurait Publishing House; 2023;1. (In Russ.)
- Pronin VA. Screw single-rotor compressors for refrigeration and pneumatics [dissertation] St. Petersburg; 1998. (In Russ.) EDN: WXFHHV
- Khisameev IG, Maksimov VA. Two-rotor screw and spur compressors: theory, calculation and design. Kazan: Feng; 2000. (In Russ.)
- Khlumskiy V. Rotary compressors and vacuum pumps. Moscow: Mashinostroenie; 1971. (In Russ.)
- mir-klimata.info Features of using chillers based on screw and scroll compressors [Internet] Accessed: 10.11.2024. Available from: https://mir-klimata.info/osobennosti-primeneniya-chillerov-na-baze-vintovyh-i-spiralnyhkompressorov/#:~:text=Было%20установлено,%20что%20в%20течение,при%20температуре%20внешнего%20воздуха%20270С (In Russ.)
- Feng Y, Shu J, Wang Ch, et al. Energy-saving control method for NH3-CO2 cascade refrigeration system by directly regulating slide valve position in twin-screw compressor. Applied Thermal Engineering. 2024;(239). doi: 10.1016/j.applthermaleng.2023.122116 EDN: TMEQSI
- Pronin VA, Tsvetkov VA, Kovanov AV, Zhignovskaia DV. Methods for regulating the performance of screw compressors and features applications for single rotor machines. AIP Conference Proceedings. 2021;2412(1):30–40. doi: 10.1063/5.0075107 EDN: URABNP
- Patent RUS № 212922 / 21.06.2022. Byul № 23. Kuznetsov LG, Kuznetsov YuL, Pronin VA, et al. Single-rotor screw compressor. (In Russ.) EDN: TTQEAU
- Refrigeration compressors: Handbook. Moscow: Legkaya i pishchevaya promyshlennost; 1981. (In Russ.)
- Noskov AN. Increasing the efficiency of refrigeration screw compressors based on improving the geometry of screws and methods of regulating productivity [dissertation] St. Petersburg; 2001. (In Russ.) EDN: ONMTGR
- Verny AL. Research and calculation methods for screw oil-filled compressors. Processes, technology and control in cryogenic engineering. Moscow; 1978:72–82. (In Russ.)
- Amosov PE. Influence of physical properties of gases on the rotation speed of screw compressor machines. Compressor and refrigeration engineering. 1966;(4):22–24. (In Russ.)
- Golubev SN. Thermodynamic study of the suction process of a screw marine compressor [abstract of dissertation] Leningrad; 1974. (In Russ.)
- Anufriev AV. Increasing the efficiency of regulating the performance of a refrigeration screw compressor [dissertation] St. Petersburg; 2005. (In Russ.)
- Baranenko AV. Refrigeration machines. St. Petersburg: Polytechnic; 2006. (In Russ.)
Дополнительные файлы
