Визначення зміни температури стиснутого повітря при роботі роторно-поршневого двигуна
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.217239Ключові слова:
роторно-поршневий пневмодвигун, тиск зберігання, ефект Джоуль-Томсона, підігрів повітря.Анотація
Проведено експериментальні дослідження зміни температури повітря в енергетичній установці з дослідним зразком роторно-поршневого пневмодвигуна РПД-4,4/1,75, яке направлене на вирішення проблеми негативного впливу низьких температур відпрацьованого повітря на працездатність пневмодвигуна.
Встановлено, що збільшення обертів на 62 % призводить до зниження температури повітря після редуктора на 33 %. При цьому максимальне падіння температури при дроселюванні в умовах максимальних обертів та тиску у впускному ресивері 0,8 МПа складає 21 K. Визначено, що в умовах проведення експерименту середній диференційний ефект Джоуля–Томсона при дроселюванні в редукторі для діапазону тиску у впускному ресивері 0,4...0,8 МПа знаходиться в межах 0,8...3,9 K/МПа.
Встановлено, що зниження температури внаслідок розширення повітря в робочому циліндрі пневмодвигуна при відсутності регулювання ступеня наповнення становить близько 22 K. При цьому коливання температури в залежності від зміни обертів і тиску у впускному ресивері не перевищує 4,5 %.
Експериментально отримано максимальне зниження температури в енергетичній установці. В умовах проведення експерименту, а також залежно від режиму дослідження, падіння температури від початкового значення зберігання складає від 35 до 43 K.
Встановлено, що необхідну кількість енергії для підігріву повітря на вході в впускний ресивер з тиском 0,6 МПа для діапазону температур зберігання повітря –5...–20 °С становить 0,14...1,99 кВт. При цьому відношення Qп/Ne може досягати 0,1…0,58, тобто на деяких режимах експлуатації більше половини виробленої потужності фактично буде витрачатися на підігрів повітря. Відповідно, отримані результати є корисними та необхідними при виборі умов та режимів експлуатації пневмодвигуна.
Посилання
- Degtiarev, V. I., Mialkovskii, V. I., Borisenko, K. S. (1979). Shakhtnye pnevmomotory. Moscow: Nedra, 192.
- Zinevich, V. D., Iarmolenko, G. Z., Kalita, E. G. (19575). Pnevmaticheskie dvigateli gornykh mashin. Moscow: Nedra, 344.
- Zinevich, V. D., Geshlin, L. A. (1982). Porshnevye i shesterennye pnevmodvigateli gornoshakhtnogo oborudovaniia. Moskva: Nedra, 200.
- Yuan, Q., Guo, Z., Xie, X., Li, W., Duan, Q., Hao, H. (201). Effects of Low Temperature on Performance of Reciprocating Pneumatic Motor. International Conference on Computer, Mechatronics and Electronic Engineering (CMEE), 672–677. doi: http://doi.org/10.12783/dtcse/cmee2017/20055
- Verma, S. S. (2013). Latest Developments of a Compressed Air Vehicle: A Status Report. Global Journal of Researches in Engineering Automotive Engineering, 13 (1), 14–23. Available at: https://globaljournals.org/GJRE_Volume13/2-Latest-Developments-of-a-Compressed-Air.pdf
- Szabłowskia, Ł., Milewski, J. (2011). Dynamic analysis of compressed air energy storage in the car. Journal of Power Technologies, 91 (1), 23–36. Available at: http://papers.itc.pw.edu.pl/index.php/JPT/article/view/196
- Liu, C., Xu, Y., Hu, S., Chen, H. (2015). Techno-economic analysis of compressed air energy storage power plant. Energy Storage Science and Technology, 4, 158–168. Available at: http://www.energystorage-journal.com/EN/10.3969/j.issn.2095-4239.2015.02.006
- Wang, J., Lu, K., Ma, L., Wang, J., Dooner, M., Miao, S. et. al. (2017). Overview of Compressed Air Energy Storage and Technology Development. Energies, 10 (7), 991. doi: http://doi.org/10.3390/en10070991
- Diyoke, C., Aneke, M., Wang, M., Wu, C. (2018). Techno-economic analysis of wind power integrated with both compressed air energy storage (CAES) and biomass gasification energy storage (BGES) for power generation. RSC Advances, 8 (39), 22004–22022. doi: http://doi.org/10.1039/c8ra03128b
- Budt, M., Wolf, D., Span, R., Yan, J. (2016). A review on compressed air energy storage: Basic principles, past milestones and recent developments. Applied Energy, 170, 250–268. doi: http://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.02.108
- Sciacovelli, A., Li, Y., Chen, H., Wu, Y., Wang, J., Garvey, S., Ding, Y. (2017). Dynamic simulation of Adiabatic Compressed Air Energy Storage (A-CAES) plant with integrated thermal storage – Link between components performance and plant performance. Applied Energy, 185, 16–28. doi: http://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.10.058
- Guo, Z., Deng, G., Fan, Y., Chen, G. (2016). Performance optimization of adiabatic compressed air energy storage with ejector technology. Applied Thermal Engineering, 94, 193–197. doi: http://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015.10.047
- Voronkov, A. I., Teslenko, E. V., Udovik, T. A. (2016). Opredelenie minimalno neobkhodimogo podogreva szhatogo vozdukha na vkhode v avtomobilnii pnevmodvigatel pri razlichnykh usloviiakh ekspluatatsii. Vestnik KHNADU, 75, 100–108.
- Voronkov, A. I., Nikitchenko, I. N. (2016). Influence of compressed heated air on effective performance of the pneumoengine workflow. Internal Combustion Engines, 2, 19–24. doi: http://doi.org/10.20998/0419-8719.2016.2.04
- Voronkov, A. I. (2015). Izmenenie po skorostnym kharakteristikam pokazatelei rabochego protsessa pri podogreve szhatogo vozdukha na vkhode v pnevmodvigatel. Vestnik KHNADU, 71, 13–16.
- Voronkov, A. I. (2016). Vliianie podogreva szhatogo vozdukha na eksergeticheskii effektivnii KPD i nadezhnost raboty avtomobilnogo pnevmaticheskogo dvigatelia. Vestnik TADI, 2/3, 42–46.
- Mytrofanov, O. S., Shabalin, Yu. V., Biriuk, T. F., Yefenina, L. O. (2019). Pat. No. 120489 UA. Porshneva mashyna. MPK: A23C 19/00. No. a201902189; declareted: 10.09.2019; published: 10.12.2019, Bul. No. 23.
- Mytrofanov, O. S. (2019). Stand for test and research of rotor-piston engines. Collection of Scientific Publications NUS, 1 (475), 51–57. doi: http://doi.org/10.15589/znp2019.1(475).7
- Anurov, S. A. (2017). Kriogennye tekhnologii razdeleniia gazov. Moscow: OOO «AR-Konsalt», 233. Available at: http://co2b.ru/uploads/mon.2017.08.01.pdf
- Voronkov, O. I., Nikitchenko, I. M., Teslenko, E. V., Linkov, O. Yu., Nazarov, A. O. (2015). Pat. No. 101604 UA. Kombinovana sylova ustanovka avtotransportnoho zasobu. MPK: 7 V60K 6/00 V60K 5/00 F28C 3/00. No. u201502228; declareted: 13.03.2015; published: 25.09.2015, Bul. No. 18.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Oleksandr Mytrofanov, Arkadii Proskurin
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
