Реєстраційний номер
0826U005061, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
09-09-2026
Статус
Захищена
Назва роботи
Уточнення моделі робочого процесу струминно-реактивних розширювальних машин
Здобувач
Мелейчук Олександр Станіславович,
Керівник Ванєєв Сергій Михайлович
Керівник Левченко Дмитро Олексійович
Опонент Радченко Микола Іванович
Опонент Турик Володимир Миколайович
Рецензент Шарапов Сергій Олегович
Рецензент Гусак Олександр Григорович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Сумський державний університет
Опис
Дисертаційна робота присвячена підвищенню енергоефективності струминно-реактивних розширювальних машин (СРРМ) шляхом переходу до конструкції робочого колеса канального типу та оптимізації її проточної частини. Тема є актуальною в контексті глобальної децентралізації енергосистем та утилізації потенційної енергії стиснених газів і пари на газорозподільних станціях (ГРС) та промислових підприємствах. На відміну від класичних лопаткових турбін, які є недоцільними у сегменті до 500 кВт, та існуючих СРРМ трубчастого типу, чий ККД обмежений 30 % через високий аеродинамічний опір, запропонована канальна конструкція забезпечує високу надійність та ефективність. У роботі уточнено математичну модель розрахунку СРРМ та теоретично доведено, що застосування покривних дисків радикально знижує втрати на аеродинамічний опір порівняно з трубчастими аналогами, оскільки коефіцієнт моменту тертя стає меншим на порядок. Також удосконалено методику розрахунку коефіцієнта стисливості та детально проаналізовано структуру втрат енергії. Достовірність теоретичних досліджень підтверджено натурними випробуваннями промислового парового турбогенераторного агрегату ПТГА-СРТ-475-24/0,5. Встановлено, що при частоті обертання 25 000 об/хв загальна електрична потужність агрегату склала 404 кВт. У перерахунку на одну СРРМ канального типу внутрішній ККД досяг 39,7 %, а потужність - 220,4 кВт. За допомогою комплексу ANSYS CFX із застосуванням моделі турбулентності SST проведено чисельне моделювання робочого процесу на водяній парі, що підтвердило адекватність розробленої моделі. Розбіжність між розрахунковими (потужність 216,9 кВт, крутний момент 82,9 Н·м, ККД 39,3 %) та експериментальними даними не перевищила 1,7 %. Доведено, що компресорний ефект збільшує витрату робочого тіла до 5,4 %, а газодинамічне замикання у вигляді стрибка ущільнення на вході в ротор зменшує витоки через зазор більш ніж удвічі.
Дослідження роботи СРРМ на природному газі показало, що максимальний ККД (50,8 %) та потужність (206,8 кВт) досягаються при 30 000 об/хв. Завдяки застосуванню ітераційної покоординатної оптимізації ізоентропійний ККД вдалося підвищити на 8,63 % до абсолютного значення 55,6 %. Оптимальне відношення площ мінімальних перерізів підвідного і тягового сопел становить 0,63…0,8, а відношення діаметра входу в ротор до діаметра виходу з підвідного сопла дорівнює 1,08. Загалом доведено, що канальна СРРМ має на 20-25 % вищу ефективність порівняно з трубчастими аналогами. Визначено раціональну сферу її застосування, яка охоплює системи утилізації надлишкового тиску на ГРС та підприємствах потужністю до 500 кВт. Практичне значення одержаних результатів полягає у створенні надійної методики CFD-розрахунку, уточненні алгоритмів проєктування та наданні конкретних геометричних рекомендацій, що забезпечують досягнення максимального ККД під час виробництва нових енергозберігаючих агрегатів.
Дата реєстрації
2026-09-03
Додано/оновлено в НРАТ
2026-09-03 / 2026-09-10
