05. Левцев А. П., Лапин Е. С., Чжень Д. Использование тарельчатых диафрагм транспортных средств в двухконтурных мембранных насоса

Печать

УДК 621.658:621.45.017

DOI: 10.15507/2658-4123.033.202301.068-078

Использование тарельчатых диафрагм транспортных средств в двухконтурных мембранных насосах

Левцев Алексей Павлович
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой теплоэнергетических систем Института механики и энергетики Национального исследовательского Мордовского государственного университета (430005, Российская Федерация, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2429-6777, Researcher ID: В-8620-2019, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Лапин Евгений Сергеевич
старший преподаватель кафедры теплоэнергетических систем Института механики и энергетики Национального исследовательского Мордовского государственного университета (430005, Российская Федерация, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9647-8663, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Чжень Дайфен
Ph.D, профессор, декан Школы энергетики Цзянсуского университета науки и технологии (212003, Китай, г. Чжэньцзян, 2 проезд Менгси), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4110-2199, Scopus: 26536999100, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Аннотация
Введение. Статья посвящена повышению эффективности работы двухконтурных мембранных насосов, которые могут успешно использоваться в системах тепло- и водоснабжения промышленных и сельскохозяйственных объектов с избыточным напором. Двухконтурные мембранные насосы целесообразно оснащать тарельчатыми диафрагмами, связанными между собой штоком, например, от автотранспортных средств, а привод мембранных насосов осуществлять от напора гидравлической сети. Для повышения эффективности работы необходимо прогнозировать гидравлические характеристики по геометрическим параметрам мембран и циклу их работы в динамике.
Цель статьи. Получить адекватные расчетные зависимости расхода перекачиваемой жидкости от частоты двухконтурных мембранных насосов.
Материалы и методы. Для решения поставленных задач по установлению зависимости между перемещением штока и расходом для тарельчатой диафрагмы с разными геометрическими поверхностями в динамике использовались методы идеализации из дифференциальной геометрии, физического эксперимента, математической статистики. Получены зависимости объема тарельчатой диафрагмы от перемещения точки крепления тарельчатой диафрагмой и объемного расхода, от скорости перемещения точки крепления тарельчатой диафрагмой с конкретными геометрическими параметрами для параболической и цепной линии. Проведена экспериментальная проверка вытесняемого расхода перекачиваемой жидкости от перемещения точки крепления к штоку для диафрагмы типа 30.
Результаты исследования. На основании полученных зависимостей объемного расхода от скорости перемещения точки крепления тарельчатой диафрагмой с конкретными геометрическими параметрами для параболической и цепной линии построены графики объемного расхода от частоты рабочего цикла. Для практической реализации предложены зависимости для построения гидравлической характеристики двухконтурного мембранного насоса (зависимость объемного расхода от частоты рабочего цикла), полученные на основе параболической интерпретации.
Обсуждение и заключение. Гидравлические характеристики двухконтурного мембранного насоса приближаются к уравнению прямой линии и согласуется с экспериментальными зависимостями в пределах 4 %.

Ключевые слова: мембранный насос, тарельчатая диафрагма, гидравлическая характеристика, динамика, системы тепло- и водоснабжения, энергетическая эффективность

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования: Левцев А. П., Лапин Е. С., Чжень Д. Использование тарельчатых диафрагм транспортных средств в двухконтурных мембранных насосах // Инженерные технологии и системы. 2023. Т. 33, № 1. С. 68–78. doi: https://doi.org/10.15507/2658-4123.033.202301.068-078

Заявленный вклад соавторов:
А. П. Левцев – получение зависимостей объема от перемещения точки крепления тарельчатой диафрагмой и объемного расхода, от скорости перемещения точки крепления тарельчатой диафрагмой с конкретными геометрическими параметрами для параболической и цепной линии, анализ и доработка текста.
Е. С. Лапин – подготовка текста, анализ литературных данных, получение экспериментальных зависимостей объема от перемещения точки крепления тарельчатой диафрагмой.
Д. Чжень – разработка концепции статьи, проверка адекватности, полученных зависимостей объемного расхода, от скорости перемещения точки крепления тарельчатой диафрагмы.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила 05.02.2023; одобрена после рецензирования 20.02.2023;
принята к публикации 02.03.2023

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Особенности работы дожимающих газовых компрессоров при переменном начальном давлении / К. А. Белышева [и др.] // Вестник Международной академии холода. 2016. № 1. С. 47–54. URL: https://clck.ru/33YENr (дата обращения: 03.02.2023).

2. Cryogenic Scroll Expander for Claude Cycle with Cooling Power of 10 to 100 Watts at 4.2 K / J. Manzagol [et al.] // AIP Conference Proceedings. 2002. Vol. 613. P. 267–274. doi: https://doi.org/10.1063/1.1472030

3. Iglesias A., Favrat D. Innovative Isothermal Oil-Free Co-Rotating Scroll Compressor – Expander for Energy Storage with First Expander Tests // Energy Conversion and Management. 2014. Vol. 85. P. 565–572. doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2014.05.106

4. Yusha V. L., Busarov S. S., Gromov A. Yu. Assessment of the Prospects of Development of Medium-Pressure Single-Stage Piston Compressor Units // Chemical and Petroleum Engineering. 2017. Vol. 53, Issue 7–8. doi: https://doi.org/10.1007/s10556-017-0362-2.

5. Francis J. A Discussion on Air Quality Standards ISO 8573.1 and ISO 12500 // Compressed Air Best Practices Magazine. 2009. Р. 26–32.

6. The Estimation of Thermal Conditions of Highly-Cooled Long-Stroke Stages in Reciprocating Compressors / V. L. Yusha [et al.] // Procedia Engineering. 2015. Vol. 113. P. 264–269.

7. Vetter H. The Sulzer Oil-Free Labyrinth Piston Compressor // International Compressor Engineering Conference, Purdue University. 1972. P. 221–228.

8. Research of Equipment for Pulsed Heating Supply / A. P. Levtsev [et al.] // IOP Conference Series. 2019. Vol. 828. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/828/1/012015

9. Теплопередача кипящего потока в слое рифленого медного пеноматериала с открытыми порами / Д. Чжань [и др.] // Инженерные технологии и системы. 2022. Т. 32, № 3. С. 423–436. doi: https://doi.org/10.15507/2658-4123.032.202203.423-436

10. Левцев А. П., Лысяков А. И. Энергонезависимая система отопления с улучшенной энергоэффективностью для сельскохозяйственных помещений // Инженерные технологии и системы. 2022. Т. 32, № 1. С. 110–125. doi: https://doi.org/10.15507/2658-4123.032.202201.110-125

11. Левцев А. П., Кручинкина О. А., Юаньюань Ши. Оценка влияния порядка работы котлоагрегатов на их групповой удельный расход топлива // Вестник Мордовского университета. 2017. Т. 27, № 4. С. 577–591. doi: https://doi.org/10.15507/0236-2910.027.201704.577-591

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.