Дисертаційна робота є закінченим науковим дослідженням, у якому вирішено актуальне наукове завдання, що має важливе практичне значення з підвищення ефективності системи контактного охолодження шахтного турбокомпресора шляхом вибору раціональних параметрів системи.
Метою роботи є зниження питомого енергоспоживання шахтної турбокомпресорної установки при виробництві стисненого повітря за рахунок обґрунтування раціональних параметрів контактної системи повітроохолодження при застосуванні контактних повітроохолоджувачів регульована труба Вентурі – відцентровий сепаратор.
Так на основі проведеного аналізу літературних джерел виявлено, що пневматична енергія широко застосовується в багатьох галузях промисловості. Поряд з паром, електрикою, механічною і гідравлічною енергією стиснене повітря використовується для автоматизації і механізації різних виробничих процесів. Стиснене повітря є одним з найпоширеніших енергоносіїв на промислових підприємствах, а пристрої, які пов'язані з його розподілом і обробкою, є енергоємна складна промислова енергетична система, від рівня її досконалості залежать показники технологічних процесів, в яких використовується стиснене повітря. Для виробництва стисненого повітря у промислових масштабах використовують в основному турбокомпресори. Обов’язковою умовою нормальної експлуатації яких є охолодження стисненого повітря. Систему охолодження стисненого повітря використовують не тільки для осушення, але і для зменшення витрати енергії. Процеси, які протікають в ідеальному компресорі: ізотермічний, адіабатний та політропічний. Виявлено, що найважливішою особливістю ізотермічного процесу є те, що робота, яка витрачається на стиснення газу менше, ніж в інших процесах стиснення. Ця особливість визначає економічну доцільність охолодження стисненого газу в компресорах і прагнення наблизитися до ізотермічного процесу. Частіше всього для охолодження використовують кожухотрубні теплообмінники, але при експлуатації турбокомпресорів, обладнаних кожухотрубчастими охолоджувачами повітря, відбувається швидке погіршення ефективності охолодження повітря, пов'язане з інтенсивним забрудненням теплообмінних поверхонь повітроохолоджувачів. Це призводить до зміни характеристик неохолоджених секцій, що супроводжується зниженням продуктивності турбокомпресорів і збільшенням їх енерговитрат. Перспективними охолоджувачами є контактні теплообмінники. Одним з найбільш перспективних апаратів контактного охолодження стисненого повітря в турбокомпресорах є труба Вентурі – відцентровий сепаратор, так як поєднує в собі високий тепломасообмін і відносно невеликий гідравлічний опір. Виявлено, що раціональні параметри контактних повітроохолоджувачів визначено тільки для номінального режиму роботи турбокомпресора при нормальних начальних умовах. Оскільки найбільший вплив на ефективність системи контактного охолодження чине переріз горловини труби Вентурі, щоб підтримувати раціональну швидкість повітря запропоновано використовувати трубу Вентурі, з регульованим за допомогою спеціального конуса перерізом горловини. Це дозволяє підтримувати мінімальну об’ємну витрату на вході в неохолоджувану секцію турбокомпресора при зміні продуктивності турбокомпресора, а також зміні початкових температур та тиску повітря, і температури води. Також важливо підтримувати раціональну витрату води. Раціональною буде та кількість води, яка забезпечує режим охолодження повітря з одночасним його осушенням, що значно кращий за режим зволоження.
У ході аналітичних досліджень було розроблено математичну модель раціональних параметрів контактних повітроохолоджувачів регульована труба Вентурі – відцентровий сепаратор, одержано аналітичні залежності для визначення раціонального перерізу горловини труби Вентурі та витрати охолоджуючої води.
Для проведення лабораторних досліджень було розроблено лабораторну установку контактного охолодження стисненого повітря. Результати проведених лабораторних досліджень доводять високу ефективність контактного способу охолодження стисненого повітря в турбокомпресорах. Виявлено раціональні параметри системи та доводять адекватність математичної моделі раціональних параметрів контактних повітроохолоджувачів в залежності від початкових умов та режимів роботи турбокомпресорів.
В результаті досліджень розроблено конструкцію та методику розрахунку контактних повітроохолоджувачів регульована труба Вентурі – відцентровий сеператор.
Таким чином поставлена в роботі мета була досягнута за рахунок встановлення закономірностей тепломасообмінних і газогідродинамічних процесів, які протікають в контактних повітроохолоджувачів регульована труба Вентурі – відцентровий сепаратор, що дозволяє встановити їх раціональні параметри.
