Разработка одноцилиндровой поршневой гибридной энергетической машины с принудительным движением охлаждающей жидкости

В настоящее время поршневые компрессоры и поршневые насосы являются одними из наиболее крупных потребителей вырабатываемой энергии. Мощность установленного в нашей стране электропривода только стационарных компрессоров составляет около 10 % всей вырабатываемой электроэнергии, кроме того, значительная доля трудовых и финансовых ресурсов затрачивается на обслуживание и ремонт компрессорной и насосной техники. В связи с этим совершенствование и правильная эксплуатация компрессорных и насосных машин имеют большое народно-хозяйственное значение. Одним из кардинальных путей повышения экономичности и эффективности их работы, а также улучшения их массогабаритных показателей является объединение насосов и компрессоров в единый агрегат, получивший название «поршневая гибридная энергетическая машина объемного действия» (ПГЭМОД). Объединение поршневого компрессора и насоса позволяет организовать интенсивное охлаждение сжимаемого газа, ликвидировать утечки и перетечки сжимаемого газа, уменьшить работу сил трения в цилиндро-поршневой группе, увеличить кавитационный запас насоса, ликвидировать мертвое пространство в поршневом компрессоре. Анализ конструкций показал, что большинство ПГЭМОД на ряду с неоспоримыми преимуществами обладают и рядом существенных недостатков, а именно имеют чрезмерную сложность конструкции, сложны в эксплуатации, имеют высокую себестоимость изготовления и др. Ввиду этого появляется необходимость в создании новой машины, которая будет иметь: простую конструкцию, низкую себестоимость изготовления, высокую интенсивность охлаждения и чистоту газа, выходящего из компрессорной полости. Учитывая вышеперечисленное, в качестве наиболее перспективного объекта исследования следует признать конструкцию поршневой гибридной энергетической машины с газовым объемом с движением жидкости за счет неплотности во всасывающем клапане. Таким образом, для интенсификации процессов охлаждения цилиндропоршневой группы и компримируемого газа, представляется целесообразным разработать и исследовать новую поршневую гибридную энергетическую машину за счет применения автономной системы жидкостного охлаждения. С этой целью будут проведен анализ существующих конструкции поршневых гибридных энергетических машин объемного действия. На основе основных фундаментальных законов будет разработана математическая модель рабочих процессов одноцилиндровой поршневой гибридной энергетической машины с газовым объемом на всасывании с использованием неплотности всасывающего клапана. Для подтверждения принятых конструктивных решений будет изготовлен опытный образец поршневой одноцилиндровой гибридной энергетической машины и проведен комплекс экспериментальных исследований опытного образца. На основе разработанной математической модели будет проведен параметрический анализ влияния основных эксплуатационных и конструктивных параметров на работу машины. На основании полученных результатов будут разработаны рекомендации для проектирования новых поршневых гибридных энергетических машин с газовым объемом на всасывании с использованием неплотности всасывающего клапана.