Passive pressure pulsation damping using shaped nozzles

• Autorzy: Cyklis P. , Młynarczyk P.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2014.35

Warianty tytułu

PL

Pasywne tłumienie pulsacji ciśnienia różnokształtnymi dyszami

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Pressure pulsations in intake and outlet systems of positive-displacement compressors are one of the most important problems in compressed gas pipelines. This problem occurs not only in huge compressed systems, such as the natural gas piping in gas mines or national gas transport systems, but also in small refrigeration compressors in domestic applications. Nowadays systems require new approach since in all applications the variable rotational speed compressors are introduced. The mufflers designed in a conventional way on the basis of the Helmholtz theory are effective only for specific frequency range. In case of variable rotational speed the reaction of such damper may be insufficient. Therefore, any innovative ideas for pressure pulsating damping are welcomed by the compressor industry. One of the possible solutions to attenuate pressure pulsation over a wide range of frequencies is the introduction of shaped nozzles just after the compressor outlet chamber. It is obvious that the nozzle attenuates pressure pulsation, but simultaneously the requirement for the driving power of the compressor rises. The main subject of this paper is to show that using properly shaped nozzles one can achieve pressure pulsation damping, with insignificant influence on the compressor power consumption. The results of experimental investigations and some results of CFD analyses are shown in the paper, with indication for the best construction of the nozzle shape.

PL

Pulsacje ciśnienia w układach wlotowych i wylotowych sprężarek wyporowych są jednym z największych problemów obecnych w rurociągach sprężonego gazu. Problem ten występuje nie tylko w wielkich układach sprężających, jak rurociągi tłoczne gazu ziemnego w kopalniach gazu lub państwowych systemach transportu gazu, ale również przy codziennym użytkowaniu małych sprężarek chłodniczych. Obecnie wymagane jest nowe podejście do tego typu systemów wynikające z coraz większego zastosowania sprężarek o zmiennej prędkości obrotowej. Tłumiki projektowane w konwencjonalny sposób, na bazie teorii Helmholtza, są skuteczne tylko dla konkretnego zakresu częstotliwości. W przypadku sprężarek o zmiennej prędkości obrotowej działanie takiego tłumika może być niewystarczające. Przemysł sprężarkowy jest więc nastawiony na innowacyjne pomysły z zakresu tłumienia pulsacji ciśnienia. Jednym z możliwych rozwiązań tłumienia pulsacji ciśnienia w szerokim zakresie częstotliwości jest wprowadzenie specjalnie ukształtowanych dysz bezpośrednio za komorą wylotową sprężarki. Oczywistym jest tłumienie pulsacji ciśnienia przez dyszę w wyniku rozpraszania energii jednakże zarazem wzrasta zapotrzebowanie sprężarki na moc napędową. Tematem niniejszego artykułu jest wykazane, że przy użyciu odpowiednio ukształtowanych dysz można osiągnąć tłumienie pulsacji ciśnienia zarazem nie zwiększając stanowczo poboru mocy. Wyniki badań eksperymentalnych oraz kilka wyników analiz CFD przedstawiono w artykule, ze wskazaniem na kilka najlepszych rozwiązań kształtu dyszy.

Słowa kluczowe

EN

compressor; pressure pulsation damping; CFD simulation

PL

sprężarka; tłumienie pulsacji ciśnienia; symulacje CFD

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika
• Rocznik: 2014
• Tom: z. 86 [290], nr 3
• Strony: 319--326
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Cyklis P.

• Politechnika Krakowska, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków

autor

Młynarczyk P.

• Politechnika Krakowska, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków

Bibliografia

• 1. Andersen K.S.: Analyzing muffler performance using the transfer matrix method, COMSOL Conf., Hannover 2008.
• 2. Cyklis P.: Experimental identification of the transmittance matrix for any element of the pulsating gaz manifold, J. Sound Vibration, 244 (2001) 859-870.
• 3. Cyklis P.: Transmittance estimation for any element of volumetric compressor manifold using CFD simulation, Arch. Mech. Eng., 56 (2009) 157-171.
• 4. Dowling J.F., Peat K.S.: An algorithm for the efficient acoustic analysis of silencers of any general geometry, Appl. Acoustics, 65 (2003) 211-227.
• 5. Georges S.N.Y., Jordan R., Thieme F.A., Bento Coelho J.L., Arenas J.P.: Muffler modeling by transfer matrix method and experimental verification, ABCM, XXVII (2005) 132-140.
• 6. Huang Z., Jian W.: Vibration analysis of pipelines with arbitrary branches by absorbing transfer matrix method, J. Sound Vibration, 306 (2007) 215-226.
• 7. Ma Y.-C. and Min O.-K..: Pressure calculation in a compressor cylinder by a modified new Helmholtz modeling, J. Sound Vibration, 243 (2001)775-796.
• 8. Mehidizadeh O.Z., Paraschivoiu.: A three-dimensional finite element approach for predicting the transmission loss in mufflers and silencers with no mean flow, Appl. Acoustics, 66 (2005) 902-918.
• 9. Sekavcnik M., Ogorevc T., Skerget L.: CFD analysis of the dynamic behaviour of a pipe system, Forsh Ingenieurwes, 70 (2006) 139-144.