Analysis of the thermodynamic efficiency of a theoretical multi-stage compressor with the combined use of adiabatic, isothermal and subisothermal compression processes

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

A thermodynamic analysis of compression processes with intensive heat removal is presented under the assumption that it can be realized with a polytropic index less than 1. A terminological classification of polytropic processes is proposed, including the concept of a subisothermal process. A method has been developed for determining the polytropic index of a subisothermal process under theoretical combined multi-stage compression, as well as methods for comparative assessment of the energy efficiency of various options for theoretical combined multi-stage compression and the thermal load on heat exchange equipment. A comparative thermodynamic analysis of various options for theoretical multi-stage compression with the combined use of adiabatic, isothermal and subisothermal stages has been performed. The results obtained suggest that, theoretically, from the point of view of thermodynamic efficiency criteria, combined multistage compression is preferable to multistage adiabatic compression. The prospects for the practical use of subisothermal stages as part of multi-stage compressor units are determined by the possibilities of their constructive implementation.

Sobre autores

Vladimir Yusha

OJSC «Sibneftetransproekt»

Autor responsável pela correspondência
Email: 1978yusha@mail.ru
ORCID ID: 0000-0001-9858-7687
Código SPIN: 1503-9666

Doctor of Technical Sciences, Professor, Chief Specialist of Technical Department

Rússia, Omsk, Irtyshskaya Embankment St., bld. 11/1, 644042

Bibliografia

  1. Agurin A. P. Peredvizhnyye kompressornyye stantsii [Mobile compressor stations]. Moscow, 1979. 168 p. (In Russ.).
  2. Petrov L. A., Antonov O. V. Opyt ekspluatatsii kompressornoy azotnoy stantsii pri osvoyenii neftyanykh skvazhin [Experience of operating a nitrogen compressor station during oil well development] // Kompressornaya tekhnika i pnevmatika. Compressor Technology and Pneumatics. 2004. No. 4. P. 8. (In Russ.).
  3. Peredvizhnyye i perenosnyye kompressornyye stantsii dlya polucheniya azota [Mobile and portable compressor stations for nitrogen production] // Tekhnomir. Technomir. 2006. No. 4. P. 42–43. (In Russ.).
  4. Plastinin P. I. Peredvizhnyye kompressornyye stantsii [Mobile compressor stations] // Nasosostroyeniye i kompressorostroyeniye. Kholodil′noye mashinostroyeniye. Nasosostroyeniye i Kompressorostroyeniye. Kholodil′noye Mashinostroyeniye. 1977. Vol. 1. 103 p. (In Russ.).
  5. Dmitriyev V. T. Obosnovaniye i vybor energosberegayushchikh parametrov funktsionirovaniya shakhtnykh kompressornykh ustanovok [Rationale and choice of energy saving parameters for operation of mine compressor units]. Ekaterinburg, 2006. 227 p. (In Russ.).
  6. Khisameyev I. G., Maksimov V. A. Dvukhrotornyye vintovyye i pryamozubyye kompressory: teoriya, raschet i proyektirovaniye [Twin-rotor screw and spur screw compressors: theory, calculation and design]. Kazan, 2000. 638 p. (In Russ.).
  7. Yusha V. L. Sozdaniye i sovershenstvovaniye stupeney kompressorov ob′′yemnogo deystviya dlya avtonomnykh mobil′nykh ustanovok [Creation and improvement of volumetric compressor stages for autonomous mobile units]. Omsk, 2008. 434 p. (In Russ.).
  8. Zakharenko S. E., Anisimov S. A., Dmitrevskiy V. A. [et al.]. Porshnevyye kompressory [Piston compressors] / ed. by S. E. Zakharenko. Moscow-Leningrad, 1961. 455 p. (In Russ.).
  9. Frenkel M. I. Porshnevyye kompressory. Teoriya, konstruktsii i osnovy proyektirovaniya [Piston compressors. Theory, structures and design fundamentals]. 3nd ed., revised and supplemented. Leningrad, 1969. 744 p. (In Russ.).
  10. Fotin B. S., Pirumov I. B., Prilutskiy I. K., Plastinin P. I. Porshnevyye kompressory [Piston compressors] / by ed. B. S. Fotina. Leningrad, 1987. 372 p. (In Russ.).
  11. 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. (In Russ.).
  12. Plastinin P. I. Porshnevyye kompressory. V 2 t. T. 2. Osnovy proyektirovaniya. Konstruktsii [Piston compressors. In 2 vols. Vol. 2. Fundamentals of design. Structures]. 3rd ed. Moscow, 2008. 711 p. (In Russ.).
  13. Berman Ya. A., Mankovskiy O. N., Marr Yu. N., Rafalovich A. P. Sistemy okhlazhdeniya kompressornykh ustanovok [Compressor cooling systems]. Leningrad, 1984. 228 p. (In Russ.).
  14. Yusha V. L. Nauchno-tekhnologicheskiye predposylki sovershenstvovaniya i promyshlennogo osvoyeniya maloraskhodnykh kompressornykh agregatov na baze dlinnokhodovykh porshnevykh stupeney [Scientific and technological prerequisites forimprovement and industrial development of low-flow compressor units based on long-stroke piston stages] // Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2022. Vol. 6, no. 3. P. 24–39. doi: 10.25206/2588-0373-2022-6-3-24-39. (In Russ.).
  15. Busarov S. S. Sozdaniye i sovershenstvovaniye bessmazochnykh porshnevykh kompressorov srednego i vysokogo davleniya na baze maloraskhodnykh tikhokhodnykh dlinnokhodovykh stupeney [Creation and improvement of grease-free reciprocating compressors of medium and high pressure on the basis of low-flow low-speed long stroke stages]. Omsk, 2024. 325 p. (In Russ.).
  16. Yusha V. L., Den’gin V. G., Busarov S. S., Nedovenchanyj A. V., Gromov A. Yu. The estimation of thermal conditions of highly-cooled long-stroke stages in reciprocating compressors // Procedia Engineering. 2015. Vol. 113. P. 264–269. doi: 10.1016/j.proeng. 2015.07.333. (In Engl.).
  17. Yusha V. L., Busarov S. S., Gromov A. Y. Assessment of the Prospects of Development of Medium-Pressure Single-Stage Piston Compressor Units // Chemical and Petroleum Engineering. 2017. Vol. 53 (7-8). P. 453–458. doi: 10.1007/s10556-017-0362-2. (In Engl.).
  18. Busarov S. S., Nedovenchanyi A. V., Yusha V. L., Gromov A. Yu., Sazhin B. S. Analysis of thermal state of intensely cooled long-stroke low-speed piston compressor stage // Chemical and Petroleum Engineering. 2017. Vol. 52. Р. 597–601. (In Engl.).
  19. Bosnjakovic F., Knoche K. F. Technische Thermodynamik: Teil I. Darmstadt; Steinkopff, 1998. 543 p. (In Engl.).
  20. Kirillin V. A., Sychev V. V., Sheyndlin A. E. Tekhnicheskaya termodinamika. [Technical thermodynamics]. Moscow, 1983. 407 p. (In Russ.).
  21. Ber G D. Tekhnicheskaya termodinamika [Technical thermodynamics]. Moscow, 1977. 518 p. (In Russ.).
  22. Bogdanov S. N., Buchko N. A., Guygo E. I. Teoreticheskiye osnovy khladotekhniki. Teplomassoobmen [Theoretical foundations of refrigeration engineering. Heat and mass transfer]. Moscow, 1986. 320 p. (In Russ.).
  23. Arkharov A. M., Shishov V. V., Talyzin M. S. Entropiyno-statisticheskiy analiz nizkotemperaturnykh transkriticheskikh tsiklov dioksida ugleroda [Statistical entropy analysis of carbon dioxide low-temperature transcritical cycles] // Inzhenernyy zhurnal: nauka i innovatsii. Engineering Journal: Science and Innovation. 2017. Issue 3. doi: 10.18698/2308-6033-2017-3-1601. EDN: YHEUPJ. (In Russ.).
  24. Khrekin A. S., Baranov I. V. Sravnitel′nyy analiz effektivnosti tsiklov kholodil′nykh mashin [Comparative analysis of the efficiency of refrigeration machine cycles] // Vestnik Mezhdunarodnoy akademii kholoda. Journal of International Academy of Refrigeration. 2021. No. 1. P. 12–21. doi: 10.17586/1606-4313-2021-20-1-12-21. EDN: LNYFMY. (In Russ.).
  25. World Guide to Transcritical CO2 Refrigeration. Part 1. URL: https://ingenium-company.ru/upload/world-guide-to-transcritical-co2-refrigeration-part-1.pdf (accessed: 11.05.2024). (In Engl.).
  26. Yusha V. L. Sistemy okhlazhdeniya i gazoraspredeleniya ob”yemnykh kompressorov [Refrigeration and gas distribution systems for positive displacement compressors]. Novosibirsk, 2006. 236 p. ISBN 5-02-023169-X. (In Russ.).
  27. Bazhan P. I., Kanevets G. E., Seliverstov V. M. Spravochnik po teploobmennym apparatam [Handbook for heat exchangers]. Moscow, 1989. 366 p. (In Russ.).
  28. Danilova G. N., Bogdanov S. N., Ivanov O. P. [et al.]. Teploobmennyye apparaty kholodil′nykh ustanovok [Heat exchangers in refrigeration plants]. Leningrad, 1973. 328 p. (In Russ.).
  29. Federal′nyye normy i pravila v oblasti promyshlennoy bezopasnosti. «Obshchiye pravila vzryvobezopasnosti dlya vzryvopozharoopasnykh khimicheskikh, neftekhimicheskikh i neftepererabatyvayushchikh proizvodstv. Federal′nyye normy i pravila v oblasti promyshlennoy bezopasnosti»: prikaz Rostekhnadzora ot 15.12.2020 g. [Federal norms and rules in the field of industrial safety. ‘General rules of explosion safety for explosion and fire hazardous chemical, petrochemical and oil refining industries. Federal norms and rules in the field of industrial safety’: order of Rostechnadzor dated 15.12.2020]. URL: https://hna34.ru/federalnye-normy-i-pravila-v-oblasti-promyshlennoj-bezopasnosti/246-prikaz-rostekhnadzora-15-12-2020-533.html (accessed: 15.05.2024). (In Russ.).
  30. GOST R 54802 — 2011 (ISO 13631:2002). Neftyanaya i gazovaya promyshlennost′. Kompressory porshnevyye gazovyye agregatirovannyye. Tekhnicheskiye trebovaniya [Petroleum and natural gas industries. Packaged reciprocating gas compressors. Technical requirements]. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200098739 (accessed: 15.05.2024). (In Russ.).
  31. Busarov S. S., Yusha V. L. Implementation features of multistage compression in air compressor units based on low-speed long-stroke stages // Chemical and Petroleum Engineering. 2021. Vol. 57 (3). P. 576–582. doi: 10.1007/s10556-021-00978-x. (In Engl.).

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

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».