A new approach to the identification and modellingof the working cycle of a heat pump compressor is proposed. A mathematical modelof the heat exchange process in the compressor circuit is constructed, taking into account the change in temperature and pressure of the compression chambers. The presented mathematical model is based on the material and energy balance equations of the heat pump working fluid. Transient characteristics are determined and their investigation is conducted.
PL
Zaproponowano nowe rozwiązanie identyfikacji i modelowania cyklu pracy sprężarkipompyciepła. Stworzono model matematyczny procesu wymiany ciepła w obiegu sprężarki uwzględniający zmiany temperatury i ciśnienia w komorach sprężania. Przedstawiony model matematyczny oparty jest na równaniach bilansów materiałowych i energetycznych płynu roboczego pompy ciepła. Wyznaczono i zbadano charakterystyki przejściowe.
Efektywne zarządzanie olejem w instalacjach chłodniczych jest kluczowe dla niezawodnej pracy sprężarek, które wymagają odpowiedniego smarowania ruchomych części. Wybór oleju zależy od ciśnienia i temperatury pracy, rodzaju czynnika chłodniczego, obciążenia oraz typu sprężarki. W artykule zwrócono uwagę na najważniejsze aspekty gospodarki olejowej w instalacjach chłodniczych.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The sudden surge phenomenon in an axial compressor represents one of the most critical issues that can confront a turbojet engine. This phenomenon primarily arises from the engine ingesting hot exhaust gases from weaponry systems, particularly in military aircraft, potentially leading to engine failure. This study delves into the impact of hot gas ingestion on compressor stability and compares a range of effective methods to prevent surge in such cases which are: 1- Air bleed from the compressor. 2- Fuel cut-off. 3- Gas cooling through water injection at the air inlet. The R29-300 twin-spool turbojet engine was chosen for computational experiments due to the availability of the necessary digital information for mathematical modelling of this engine. It is a two-shaft turbojet engine consisting of a low-pressure compressor (5 stages), a high-pressure compressor (6 stages), an annular combustion chamber, a high-pressure turbine (two stages), and a low-pressure turbine (one stage). The results showed that introducing gases with a heating rate of up to 5000 Kelvin per second causes the low-pressure compressor to exit its stable operating regime and the engine to stall. The effect on the high-pressure compressor was minimal and did not exceed the stability limits, therefore the focus of the procedures was on the low-pressure compressor. The results also showed that both methods 1 and 2 are effective in preventing surge within an acceptable stability range, but they have several drawbacks, including a decrease in engine thrust and efficiency. On the other hand, the water injection method eliminates the root cause of surge by cooling the incoming gases and maintains engine stability. The amount of water required for this process is relatively small and can be carried on aircraft without a significant impact on weight and volume.
Micro gas turbine engines are a popular subject in research activities; most of them consider performance measurements and vibration analysis, which are related to operating running engines. Operating even small-size engines causes potential risk to operator health. The research problem was to identify the acoustic flow field from the front and back of an operating GTM-120 engine. Research was divided into three parts: identify noise at various rotational speeds, identify the acoustic field of the engine, and identify noise levels at additional points. Obtained results identifies noise, from such a small engine, is at a range of 67 to 109 dBC, which is harmful and unpleasant to people that are within a radius of 15 meters from the engine. The final conclusion is that installing a muffler for any size of turbomachinery should be mandatory.
Prawidłowa eksploatacja instalacji chłodniczej wymaga prowadzenia okresowej kontroli parametrów pracy układu, w tym kontrolowania ciśnienia i temperatury skraplania. Wartość ciśnienia skraplania jest parametrem, dzięki któremu można ocenić stan instalacji, a także znajomość tej wartości jest niezbędna do postawienia odpowiedniej diagnozy w przypadku pojawienia się sytuacji awaryjnej. Wzrost ciśnienia skraplania ma wpływ na pozostałe istotne parametry pracy układu. W artykule zwrócono uwagę na zagadnienie wpływu ciśnienia skraplania na efektywność pracy sprężarkowego układu chłodniczego.
This study investigates the use of a thermopressor to achieve highly dispersed liquid atomization, with a primary focus on its application in enhancing contact cooling systems of the cyclic air for gas turbines. The use of a thermopressor results in a substantial reduction in the average droplet diameter, specifically to less than 25 μm, within the dispersed flow. Due to practically instantaneous evaporation of highly atomized liquid droplets in accelerated superheated air the pressure drop is reduced to minimum. A further increase of the air pressure takes place in diffuser. In its turn, this allows for the compensation of hydraulic pressure losses in the air path, thereby reducing compressive work. Experimental data uncover a significant decrease in the average droplet diameter, with reductions ranging from 20 to 30 µm within the thermopressor due to increased flow turbulence and intense evaporation. The minimum achievable droplet diameter is as low as 15 µm and accompanied by a notable increase in the fraction of small droplets (less than 25 µm) to 40–60%. Furthermore, the droplet distribution becomes more uniform, with the absence of large droplets exceeding 70 µm in diameter. Increasing the water flow during injection has a positive impact on the number of smaller droplets, particularly those around 25 μm, which is advantageous for contact cooling. The use of the thermopressor method for cooling cyclic air provides maximum protection to blade surfaces against drop-impact erosion, primarily due to the larger number of droplets with diameters below 25 μm. These findings underline the potential of a properly configured thermopressor to improve the efficiency of contact cooling systems in gas turbines, resulting in improved performance and reliability in power generation applications. The hydrodynamic principles explored in this study may have wide applications in marine and stationary power plants based on gas and steam turbines, gas and internal combustion engines.
In many designs of a single-stage radial and axial-centrifugal compressors of the turboprop and turboshaft aviation engines, a properly formed collector placed after a vaneless or vaned radial diffuser, is used to decrease velocity and to increase static pressure of an air stream. The spiral diffuser is one of the main diffuser types. A volute is a channel with a different form of transverse sections that gradually expands in the direction of rotor rotation and includes preceding diffuser with a cylindrical inlet hole. Its geometrical parameters should be properly selected to ensure the correct operation of the scroll. This paper presents two main methods of calculation of geometrical parameters of the spiral diffuser: free vortex design (constant angular momentum principle) and constant mean velocity design. Mentioned methods (recommended for use in the conceptual design of a compressor) are based on energy equation - steady flow energy equation, equation of continuity, first law of thermodynamics, Euler’s moment of momentum equation, gas dynamics functions and definitions used in theory of turbomachinery. A detailed analysis of geometrical parameters of different types of collectors were conducted. This paper also provides a review of experimental research results of total pressure loss coefficient in the volute and proposed method of determining air stream parameters at volute outlet.
PL
W wielu projektach jednostopniowych sprężarek promieniowych i osiowo-odśrodkowych silników lotniczych turbośmigłowych i turbowałowych, odpowiednio uformowany kolektor umieszczony za bezłopatkowym lub łopatkowym dyfuzorem promieniowym, jest stosowany do zmniejszenia prędkości i zwiększenia ciśnienia statycznego strumienia powietrza. Dyfuzor spiralny jest jednym z głównych typów dyfuzorów. Spirala to kanał o zmiennym przekroju poprzecznym, który stopniowo rozszerza się w kierunku obrotu wirnika i obejmuje poprzedzający go dyfuzor z cylindrycznym otworem wlotowym. Jego parametry geometryczne powinny być odpowiednio dobrane, tak aby zapewnić prawidłową pracę spirali. W artykule przedstawiono dwie główne metody obliczania parametrów geometrycznych dyfuzora spiralnego: projektowanie swobodnego wiru (zasada stałego momentu pędu) i projektowanie według stałej średniej prędkości. Wymienione metody (zalecane do stosowania w projektowaniu koncepcyjnym sprężarki) opierają się na równaniu energii - równaniu energii przepływu ustalonego, równaniu ciągłości, pierwszej zasadzie termodynamiki, równaniu momentu pędu Eulera, funkcjach dynamiki gazów i definicjach stosowanych w teorii maszyn wirnikowych. Przeprowadzono szczegółową analizę parametrów geometrycznych różnych typów kolektorów. W artykule przedstawiono również przegląd wyników badań eksperymentalnych współczynnika strat ciśnienia całkowitego w spirali oraz zaproponowano metodę określania parametrów strumienia powietrza na wylocie spirali.
The collection and transportation of low-pressure gas released into the atmosphere from the oil fields is important in increasing gas production. This issue, which differs in its actuality, has both economic and pollution preveniton benefits. One such project, led by the UN Development Fund, was successfully implemented in the city of Siyazan, Azerbaijan. An electrically driven compressor unit of NQK-7/1-5 type with two oscillating cylinders is commonly used for such work. On visual inspection of the compressors undergoing repair, it was found that the seals in the pneumatic part and the elements of the cylinder-piston group are completely out of order, the gear teeth in the transmission part are broken, worn, the bearings are destroyed, the belts are torn, etc. Compressors sent for repair are almost always reassembled. A structural-kinematic analysis of the compressor installation was carried out to find out the causes of the existing malfunctions. For this purpose, a kinematic diagram of the conversion mechanism of the compressor – a slider-crank linkage mechanism was drawn up using the method of closed contours from projection equations relative to the X and Y axes, and based on the condition that the rotation angles of the piston and cylinder axes are equal, the instantaneous rotation angle, angular velocity and angular acceleration of the cylinder rotation, as well as instantaneous values of displacement, speed and acceleration of the piston inside the cylinder were found. It was shown that the designer's decision on the selection of the design scheme and determination of the product dimensions, which are one of the main issues in the design of the mechanism, should be made based on the results of the kinematic and dynamic analysis.
PL
Gromadzenie i transport gazu LPG uwalnianego do atmosfery z pól naftowych są istotnymi kwestiami jeśli chodzi o zwiększenie wydobycia gazu. Zagadnienie to, zróżnicowane pod względem realiów, niesie za sobą korzyści z punktu widzenia ekonomicznego jak i zapobiegania zanieczyszczeniu środowiska. Jeden z takich projektów, prowadzony przez Fundusz Rozwoju ONZ, został zrealizowany, z pozytywnym wynikiem, w mieście Siyazan w Azerbejdżanie. Podczas wykonywania takich prac najczęściej stosowany jest agregat sprężarkowy z napędem elektrycznym typu NQK-7/1-5 z dwoma cylindrami oscylacyjnymi. Dokonując oględzin sprężarek trafiających do remontu okazało się, że uszczelnienia w części pneumatycznej oraz elementy grupy cylinder-tłok są całkowicie niesprawne, zęby kół zębatych w części przekładniowej są połamane i zużyte, łożyska zniszczone, a pasy rozerwane itp. Sprężarki kierowane do remontu są prawie zawsze ponownie montowane. W celu poznania przyczyn powstałych usterek, przeprowadzono analizę konstrukcyjno-kinematyczną instalacji sprężarkowej. W tym celu sporządzono schemat kinematyczny mechanizmu przekładniowego sprężarki, czyli mechanizmu korbowo-wodzikowego, metodą zamkniętych konturów z równań projekcyjnych względem osi X i Y, a opierając się na założeniu, że kąty obrotu osi tłoka i cylindra są równe, znaleziono wartości chwilowego kąta obrotu, prędkości kątowej i przyspieszenia kątowego obrotu cylindra oraz chwilowe wartości przemieszczenia, prędkości i przyspieszenia tłoka wewnątrz cylindra. Wykazano, że wyniki analizy kinematycznej i dynamicznej powinny stanowić podstawę przy wyborze przez konstruktora schematu konstrukcyjnego i określaniu wymiarów produktów, co zwykle stwarza największe problemy podczas projektowania mechanizmu.
Sercem instalacji chłodniczej jest sprężarka. Jest to jeden z najdroższych, jak i również jeden z najbardziej złożonych elementów instalacji. W układzie chłodniczym spełnia dwa podstawowe zadania: utrzymuje w parowniku odpowiednie ciśnienie, aby ciekły czynnik chłodniczy mógł wrzeć w żądanej temperaturze, oraz zasysa pary czynnika chłodniczego o niskim ciśnieniu i niskiej temperaturze sprężając je następnie do wysokiego ciśnienia i wysokiej temperatury, które po opuszczeniu sprężarki trafiają do skraplacza, gdzie oddają ciepło. Aby proces ten zachodził bezproblemowo z jak największą wydajnością niezbędny jest odpowiedni układ regulacji pracy sprężarki.
Currently, strict requirements are set for aircraft turbine engine performance, which requires introducing larger, more complex, and more loaded compressors. In sub-assemblies designed in this manner, a vital challenge is to maintain stable compressor operation across wide range of operating conditions. This article presents the results of analysis and estimation of the range of unstable operation of an example axial compressor for a turbofan jet engine with high mass flow ratio. The analyses and numerical simulations performed made it possible to estimate the limit performance for compressor operation for two particularly important phases of flight.
PL
Współcześnie stawia się wysokie wymagania wobec parametrów osiąganych przez lotnicze silniku turbinowe, co powoduje konieczność wprowadzania do konstrukcji coraz większych, bardziej skomplikowanych i obciążonych sprężarek. W tak projektowanych podzespołach istotnym wyzwaniem jest zachowanie stabilności pracy sprężarki w szerokim zakresie warunków operacyjnych. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki analizy i oszacowania zakresu niestatecznej pracy przykładowej sprężarki osiowej do dwuprzepływowego silnika turbinowego o dużym stopniu podziału masowego natężenia przepływu. Przeprowadzone analizy i obliczenia pozwoliły na oszacowanie granicznych parametrów pracy sprężarki dla dwóch szczególnie istotnych faz lotu samolotu.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper presents models of three elements: heat exchanger, compressor and expander dedicated to supercritical CO2 cycles (Brayton). The models are built using Ebsilon software and validated against experimental data from available literature. Radial turbomachinery and thin plate heat exchangers were used to meet the demands of the relatively compact design of the S-CO2 cycle elements. It seems that there are no general relationships for the turbomachinery and real characteristics need to be used for constructing the models.
The article is devoted to substantiation of parameters of water body aeration technology at high, as well as low, air temperatures. As a result of studies, the design of the water aerator based on a two-stage airlift has been improved. A study of its physical model has been conducted. The cost indicators of the set-up and its components have been obtained. It has been established that at various design parameters, the proposed scheme of operation allows to oxygenate water more effectively when compared to conventional design. A new type of water aerator based on two-stage airlift has been proposed. The linear dependence of the dynamics of the aerator flow rate on the supply of compressed air by the compressor, as well as the logarithmic dependence regarding the water oxygenation have been established. The indicator of effective rate, which allows for evaluating efficiency of water body oxygenation has been substantiated. The study results open the possibility of using an aerator with improved design to prevent eutrophication of water in open water and industrial reservoirs, e.g. in construction.
W urządzeniach klimatyzacyjnych, takich jak agregaty wody lodowej (chillery) oraz centrale wentylacyjne, przez lata królował czynnik R410A (GWP=2088). Obecnie nadchodzi jego kres wywołany przepisami ustawy F-gazowej, która skłania producentów do poszukiwania czynników chłodniczych o zdecydowanie niższym współczynniku GWR Kandydatem na nowego króla jest R32 z GWP = 675. Firma Emerson opracowała nowe sprężarki Copeland YP o wysokiej efektywności energetycznej dla urządzeń klimatyzacyjnych specjalnie dostosowane do czynnika R32, co pozwala na łatwiejsze spełnienie wymagań dyrektywy Eco-design i ustawy F-gazowej.
The presence of noises in the vehicle cabin is an annoyance phenomenon which is significantly affected by the heating, ventilation, and air conditioning (HVAC) system. There are very limited studies reported on the specific type of noise characterisation and validation for both model and vehicle system levels. The present study developed a model of HVAC system that reflects the operation as in real vehicle, and the investigation of the HVAC components were carried out individually to determine which component contributes to the humming-type noise and vibration. The study was conducted under two conditions; idle speed of engine (850 rpm) and operating condition (850-1400 rpm). A ixed blower speed and full-face setting were applied throughout the experimental process. Three different sensors were used for the experiment, which are: accelerometer, tachometer, and microphone. From the results, the compressor and AC pipe components have contributed the most in generating the noise and vibration for both the model and vehicle systems. The findings also highlight that the humming-type noise and vibration were produced in the same operating frequency of 300-400 Hz and 100-300 Hz for idle and operating conditions, respectively, and this result was validated for both model and vehicle system levels.
This article is aimed at the engineering design of a manipulator, which is pneumatically controlled. It will serve for mounting the compressor of an air suspension system to the chassis of a sport utility vehicle (SUV) produced in the Slovak Republic. The manipulator will be used on an assembly line, on which SUVs are assembled. The designed device belongs to a group of dedicated devices, which are not produced within a serial production, however, it is the only functional prototype. Together with the manipulator structure, a pneumatic part of the assembly line including individual components, schemes and the pneumatic system will be proposed. Within the project process, all necessary customer demands, technical and safety standards have to be met. Moreover, ergonomic requirements for handling the device and other acts on the workplace have to be considered.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The swash plate type compressor utilized in car air conditioning devices and cooling system was analyzed in this study. Proper dynamic behavior of the components in such a compressor affected the correct functioning of the whole system. The aim of the study was to identify the characteristics of the main motion components in the swash plate-slippers-piston assembly of the compressor and to estimate the friction torques in its bearings. Some models of this assembly are elaborated and presented in the paper. The main components of slipper complex motion were identified, such as reciprocal motion along the axis of piston, rotation around piston axis, and short-time rotation around its own axis. Friction torque in axial bearing was higher than in journal bearing and varied with the rotational angle. Friction torques in journal bearings varied with the rotational angle and had different courses for two bearings of the compressor.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule podano podstawowe pojęcia związane z niezawodnością i trwałością instalacji chłodniczych oraz pomp ciepła. Opisano ewolucję konstrukcji podstawowego ogniwa instalacji, tj. sprężarek, której celem była poprawa ich niezawodnościowych, energetycznych i eksploatacyjnych właściwości. Rezultatem udoskonaleń konstrukcyjnych oraz technologicznych, niezawodność i trwałość sprężarek oraz innych elementów instalacji wzrosła na tyle, że np. systemy ogrzewania ze sprężarkowymi pompami ciepła z powodzeniem konkurują z tradycyjnymi instalacjami grzewczymi wyposażonymi w kotły gazowe i olejowe i to nie tylko pod względem niezawodności i trwałości, ale również pod względem kosztów eksploatacji, nie mówiąc już o ich znaczeniu w przedsięwzięciach zmierzających do likwidacji niskiej emisji. W artykule szczególną uwagę zwrócono na niezawodność i trwałość urządzeń chłodniczych eksploatowanych w obiektach handlowych.
EN
The article gives basic concepts related to the reliability and durability of refrigeration installations and heat pumps. The evolution of the basic cell structure of the installation, i.e. compressors, is described aiming to improve their reliability, energy and operational properties. As a result of structural and technological improvements, the reliability and durability of compressors and other components of the installation have increased so much that e.g. heating systems with compressor heat pumps successfully compete with traditional heating systems equipped with gas and oil boilers. The improvements are not only in terms of reliability and durability, but also in terms of operating costs, not to mention their importance in projects aimed at eliminating low emissions. In the article, special attention is paid to the reliability and durability of refrigeration equipment operated in commercial facilities.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule podano podstawowe pojęcia związane z niezawodnością i trwałością instalacji chłodniczych oraz pomp ciepła. Opisano ewolucję konstrukcji podstawowego ogniwa instalacji, tj. sprężarek, której celem była poprawa ich niezawodnościowych, energetycznych i eksploatacyjnych właściwości. Rezultatem udoskonaleń konstrukcyjnych oraz technologicznych, niezawodność i trwałość sprężarek oraz innych elementów instalacji wzrosła na tyle, że np. systemy ogrzewania ze sprężarkowymi pompami ciepła z powodzeniem konkurują z tradycyjnymi instalacjami grzewczymi wyposażonymi w kotły gazowe i olejowe i to nie tylko pod względem niezawodności i trwałości, ale również pod względem kosztów eksploatacji, nie mówiąc już o ich znaczeniu w przedsięwzięciach zmierzających do likwidacji niskiej emisji. W artykule szczególną uwagę zwrócono na niezawodność i trwałość urządzeń chłodniczych eksploatowanych w obiektach handlowych.
EN
The article gives basic concepts related to the reliability and durability of refrigeration installations and heat pumps. The evolution of the basic cell structure of the installation, i.e. compressors, is described aiming to improve their reliability, energy and operational properties. As a result of structural and technological improvements, the reliability and durability of compressors and other components of the installation have increased so much that e.g. heating systems with compressor heat pumps successfully compete with traditional heating systems equipped with gas and oil boilers. The improvements are not only in terms of reliability and durability, but also in terms of operating costs, not to mention their importance in projects aimed at eliminating low emissions. In the article, special attention is paid to the reliability and durability of refrigeration equipment operated in commercial facilities.
The energy efficiency increase problem for railway rolling stock pneumatic systems compressed air preparation is directly connected with its purification and drying technology choice. In the presented materials in the article, the authors find a solution to the problem based on realization analysis of different factors that affect compressed air quality, purification and drying technology choice, as well as based on energy efficiency analysis. To realize the energy-saving events at railway rolling stock compressed air preparation, the authors suggest performing factor analysis influencing on compressed air purification method choice to consider pneumatic system as a module scheme and to employ the modernized construction of the locomotive main tanks.
Pierwsza część obszernego opracowania poświęconego najogólniej sprężarkom stosowanym obecnie i w przyszłości w urządzeniach i układach chłodniczych. Na początek Autor w skondensowanej formie omawia teoretyczne i mechaniczne zasady działania tego typu maszyn roboczych. Zwraca uwagę na wpływ sprężarki na sprawność energetyczną układu chłodniczego oraz na prawidłowy jej dobór do projektowanego układu chłodniczego. W dalszej części przedstawia współczesne sprężarki stosowane w technice chłodniczej, w tym przede wszystkim sprężarki rotacyjne i spiralne.
EN
This is the first part of the series of papers dealing with compressors used in present and future cooling systems. For the beginning working principles of compressors are presented. The influence of compressor selection on energetic efficiency of the cooling system is discussed. Next, modern refrigerating compressor types are described with the special regard to rotational and scroll ones.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.