BACKGROUND: The need for energy conservation is caused by the global social, environmental, and economic agenda. Refrigeration equipment is a significant consumer of power; thus, ensuring energy efficiency of cooling systems for various applications is an urgent task. This area can benefit from regulating the compressor displacement, which in turn is the main energy consumer of refrigeration systems.
AIM: To explain the efficiency of single screw compressor with novel built-in displacement regulator.
MATERIALS AND METHODS: We studied the single screw compressor equipped with a built-in displacement regulator (a rotary adjustment ring). Single screw compressor displacement during its regulation was calculated based on the developed mathematical model automated in the Python programming environment and ANSYS tools. In this case, single screw compressor efficiency was evaluated by two parameters, including volumetric efficiency λ and specific power consumption Ns.
RESULTS: The paper compares the efficiency of single screw compressor for frequency displacement regulation and regulation with a rotary adjustment ring. It was found that regulation with a rotary adjustment ring is preferable.
CONCLUSION: The study revealed the preferable operating range of single screw compressor at the highest values of λ, approximately corresponding to the operation at 1500–3000 rpm. This range can be considered as optimal. Displacement regulation by its reduction using a frequency control outside the selected range will be ineffective. In the regulation range of actual displacement Va ≈ 10%–40%, Ns increases. However, this value in the considered range is lower in regulation with an adjustment ring compared to the frequency regulation (up to 23.7% more effective for air-operated and up to 13.6% more effective for ammonia-operated control ring).
Обоснование. Необходимость энергоресурсосбережения вызвана современной повесткой социальных, экологических и экономических факторов в мире. Холодильная техника является существенным потребителем электроэнергии, поэтому обеспечение энергоэффективности систем охлаждения различного назначения является актуальной задачей. Положительный эффект в данном направлении может быть достигнут за счет регулирования объемной производительности компрессора, в свою очередь, являющимся основным потребителем энергии холодильных систем.
Цель работы — обоснование эффективности работы винтового однороторного компрессора со встроенным регулятором производительности нового типа.
Методы. Объектом исследования являлся винтовой однороторной компрессор, оборудованный встроенным регулятором производительности в виде поворотного регулировочного кольца. Расчет объемной производительности винтового однороторного компрессора на стадии ее регулирования осуществлялся при помощи разработанной математической модели, автоматизированной в среде программирования Python, а также инструментами ANSYS. Эффективность работы винтового однороторного компрессора, в данном случае оценивалась по двум параметрам: коэффициенту подачи λ и удельной потребляемой мощности Nуд.
Результаты. В работе представлено сравнение эффективности работы винтового однороторного компрессора в случае частотного регулирования объемной производительности и при регулировании поворотным регулировочным кольцом. Определено преимущество регулирования встроенным регулятором.
Заключение. В результате выделена область предпочтительно диапазона работы винтового однороторного компрессора при наиболее высоких значениях λ, примерно соответствующая режиму работы при 1500–3000 об/мин. Данный диапазон можно считать оптимальным. Регулирование объемной производительности, путем ее уменьшения при помощи частотного регулирования за пределами выделенной области будет являться малоэффективным. В диапазоне регулирования действительной объемной производительности Vд ≈ 10–40%, имеет место увеличение значений Nуд, однако для способа регулирования при помощи регулировочного кольца данный показатель на рассматриваемом диапазоне имеет меньшие значения, в сравнении с частотным регулированием (до 23,7% эффективнее при работе на воздухе и до 13,6% эффективнее при работе на аммиаке в случае применения регулировочного кольца).