Evaluation of rational energy costs for liquid dispersion in piston compressors with a two-phase working fluid

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

The paper considers the condition of efficient operation of a piston compressor with coolant injection, which consists in the fact that the costs of its spraying and injection should be less than the gain in indicator work obtained with intensive gas cooling and the compression process approaching isothermal.

The maximum relative gain in the supplied technical work is no more than 25 % when using a coolant injection system. Therefore, to obtain an energy effect from using a cooling system, the costs of organizing it should not exceed (10–15) %.

The greatest influence on the amount of energy gain when organizing liquid injection is exerted by the average radius of coolant droplets, then by the relative amount of injected liquid.

The efficiency of liquid injection increases with an increase in the ratio of the discharge pressure to the suction pressure and with a decrease in the number of crankshaft revolutions.

Авторлар туралы

Viktor Scherba

Omsk State Technical University

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: scherba_v_e@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-5262-008X
SPIN-код: 6637-4059

Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Hydromechanics and Machines Department

Ресей, Omsk, Mira Ave., 11, 644050

Akan Kuzhbanov

Omsk State Technical University

Email: akan05@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-0565-2254
SPIN-код: 5843-8008

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Hydromechanics and Machines Department

Ресей, Omsk, Mira Ave., 11, 644050

Margarita Gildebrandt

Omsk State Technical University

Email: rita.kononova.94@mail.ru
SPIN-код: 8369-6750

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Oil and Gas Engineering, Standardization and Metrology Department

Ресей, Omsk, Mira Ave., 11, 644050

Vladimir Kudentsov

Omsk State Technical University

Email: kvu_om@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4521-2379
SPIN-код: 3688-4590

Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Professor of Aircraft and Rocket Building Department

Ресей, Omsk, Mira Ave., 11, 644050

Nikolay Galdin

Siberian State Automobile and Highway University

Email: galdin_ns@sibadi.org
ORCID iD: 0000-0001-8945-1542
SPIN-код: 5739-0183

Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of Construction, Lifting, Transport and Oil and Gas Equipment Department

Ресей, Omsk, Mira Ave., 5, 644080

Aleksey Gladenko

Omsk State Technical University

Email: gladenko1961@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2484-8685
SPIN-код: 5725-1730

Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of Oil and Gas Engineering, Standardization and Metrology Department

Ресей, Omsk, Mira Ave., 11, 644050

Әдебиет тізімі

  1. Plastinin P. I. Porshnevyye kompressory. V 2 t. T. 1. Teoriya i raschet [Piston compressors. In 2 vols. Vol. 1. Theory and calculation]. 3rd ed. Moscow, 2006. 456 p. ISBN 5-9532-0428. (In Russ.).
  2. Fotin B. S., Pirumov I. B., Prilutskiy I. K., Plastinin P. I. Porshnevyye kompressory [Piston compressors] // Ed. by B. S. Fotina. Leningrad, 1987. 372 p. (In Russ.).
  3. Scherba V. E. Teoriya, raschet i konstruirovaniye porshnevykh kompressorov ob”yemnogo deystviya [Theory, calculation and design of piston compressors of volumetric action]. 2nd ed., supplement. Moscow, 2019. 323 p. (In Russ.).
  4. Shcherba V. E., Khait A., Nosov E. Yu., Pavlyuchenko E. A. Numerical Analysis of Unsteady Heat Transfer in the Chamber in the Piston Hybrid Compressor with Regenerative Heat Exchange // Machines. 2023. Vol. 11 (3). Р. 363. doi: 10.3390/machines11030363. (In Engl.).
  5. Shcherba V. E., Khodoreva E. V., Dorofeev E. A. Methodology for Preliminary Assessment of Design Parameters of Suction Valve and Discharge Valve of a Piston Hybrid Energy Machine of Volumetric Action with Regenerative Heat Exchange // Russian Engineering Research. 2024. Vol. 44, no. 5. P. 639–646. doi: 10.3103/S1068798X24700758. (In Engl.).
  6. Shcherba V. E., Grigoriev A. V., Zaloznov I. P., Ovsyannikov A. Yu. Assessing the efficiency of various cooling methods for reciprocating compressors // Chemical and Petroleum Engineering. 2022. Vol. 57, no. 9–10. Р. 756–764. doi: 10.1007/s10556-022-01003-5. (In Engl.).
  7. Shcherba V. E., Shalai V. V., Grigoryev A. V., Pavlyuchenko E. A., Ovsyannikov A. Yu. General approach for estimating the energy efficiency of cooling in positive displacement compressors // Chemical and Petroleum Engineering. 2021. Vol. 57, no. 7–8. Р. 567–575. doi: 10.1007/s10556-021-00977-y. EDN: CMOZRA. (In Engl.).
  8. Patent 2111900 Russian Federation, IPC F04V 39/06 (2006.01), F04V 49/02 (2006.01). Sposob raboty sistemy zhidkostnogo okhlazhdeniya mashiny ob”yemnogo deystviya i ustroystvo dlya ego osushchestvleniya [Method for operation of the liquid cooling system of the positive displacement machine and the device for its implementation] / Scherba V. E., Bolshtyanskiy A. P., Azyabin Z. V., Nosov E. Yu., Tegzhanov A. S. No. 2021107058. (In Russ.).
  9. Khait A., Shcherba V., Nosov E. Numerical and experimental investigation of the hybrid piston compressor using the novel multi-time-scale OpenFOAM®-based model // Applied Thermal Engineering. 2024. Vol. 249 (5). 123448. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2024.123448. (In Engl.).
  10. Scherba V. E. Metodika otsenki vremeni raboty v kompressornom rezhime porshnevoy gibridnoy energeticheskoy mashiny ob”yemnogo deystviya s regenerativnym teploobmenom [Method for estimating the operating time in the compressor mode of a reciprocating hybrid power machine with regenerative heat exchange] // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Mashinostroyeniye. BMSTU Journal of Mechanical Engineering. 2022. No. 10 (751). P. 96–102. doi: 10.18698/0536-1044-2022-10-96-102. EDN: DISNZR. (In Russ.).
  11. Plastinin P. I., Scherba V. E. Rabochiye protsessy ob”yemnykh kompressorov so vpryskom zhidkosti [Operating processes of liquid injection positive displacement compressors]. Moscow, 1996. 153 p. (In Russ.).
  12. Voropay P. I. Effektivnyy sposob okhlazhdeniya vozdukha v porshnevykh kompressorakh [Efficient method of air cooling in reciprocating compressors] // Promyshlennaya energetika. Promyshlennaya Energetika. 1963. No. 12. P. 24–29. (In Russ.).
  13. Slobodyanyuk L. I., Gogin Yu. N. Okhlazhdeniye kompressora vpryskom vody v tsilindr [Cooling of the compressor by water injection into the cylinder] // Izvestiya vuzov. Energetika. Izvestiya Vuzov. Energetika. 1961. No. 9. P. 62–66. (In Russ.).
  14. Sakun I. A. Vintovyye kompressory [Screw compressors]. Leningrad, 1970. 400 p. (In Russ.).
  15. Khlumskiy V. Rotatsionnyye kompressory i vakuum-nasosy [Rotary compressors and vacuum pumps] / trans. from Czech A. A. Trokhina. Moscow, 1971. 128 p. (In Russ.).
  16. Jin Y., Guo Y., Zhang S. [et al.]. Study on the dynamic characteristics of the free piston in the ionic liquid compressor for hydrogen refueling stations by the fluid-structure interaction modeling // International Journal of Hydrogen Energy. 2023. Vol. 48 (2). P. 25410–25422. doi: 10.1016/j.ijhydene.2023.03.202. (In Engl.).
  17. Zhou H., Dong P., Zhao S. [et al.]. Interrupted plate porous media design for ionic liquid-type liquid piston hydrogen compressor and analysis of the effect on compression efficiency // Journal of Energy Storage. 2022. Vol. 51 (17). 104410. doi: 10.1016/j.est.2022.104410. (In Engl.).
  18. Shcherba V. E., Shalay V. V., Nosov E. Yu., Pavlyuchenko E. А., Tegzhanov A. S. Development and Research of Crosshead-Free Piston Hybrid Power Machine // Machines. 2021. Vol. 9, no. 32. Р. 1–38. doi: 10.3390/machines9020032. (In Engl.).
  19. Shcherba V. E., Tegzhanov A.-Kh. S. Mathematical model of working processes of a positive displacement piston hybrid power machine with a gas cap and two suction valves // Chemical and Petroleum Engineering. 2022. Vol. 58, no. 5–6. Р. 388–397. doi: 10.1007/s10556-022-01104-1. (In Engl.).

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».