Reciprocating compressor lubrication



Download 3,9 Mb.
Pdf ko'rish
bet13/34
Sana29.05.2022
Hajmi3,9 Mb.
#618008
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   34
Bog'liq
Schulthess colostate 0053N 16496

Equation 36
 
𝑢 = 
1
2𝜇 
𝑑𝑃
𝑑𝑥
(𝑦
2
− 𝑦ℎ) +
𝑈𝑦
ℎ (𝑓𝑜𝑟 0 ≤ 𝑦 ≤ ℎ)
Equation 37
 
From here, we will use Newton’s Postulate to find the 
frictional force per unit length for the flat 
section of the piston ring. Where 
Newton’s Postulate 
is given as: 
𝑓 = 𝜇𝐴
𝑈

Equation 38
 


41 
The pressure difference in this portion of the piston ring forces causes the fluid velocity to lose 
linearity thus requiring integration across the gap between the piston ring and the compressor 
cylinder as: 
𝑓 = 𝜇𝐴
𝑈
ℎ = 𝜇𝐴
𝑑𝑢
𝑑𝑦 
Equation 39
 
Substituting the derivative of Equation 37 yields:
𝑓 = 𝜇𝐴 (
1
2𝜇 
𝑑𝑃
𝑑𝑥
(2𝑦 − ℎ) +
𝑈
ℎ)
Equation 40
 
From here, we note that the area 
(𝐴)
the friction force acts on is the bottom edge of the piston 
ring multiplied by the circumference of the piston ring. Since we are doing this for a one-
dimensional cross-
section, we remove the piston ring’s circumference to make the friction force 
per unit length and evaluate the remaining equation at 
(𝑦 = ℎ)
yielding: 
𝑓

= (𝑥
3
− 𝑥
2
) (


𝑑𝑃
𝑑𝑥 +
𝜇𝑈
ℎ )
Equation 41
 
Now we have the 
frictional force acting on a majority of the piston ring’s area
(Equation 40) in 
addition to the lubricant flowrate under the piston ring (Equation 36) and the hydrodynamic 
pressure generated under the piston ring (Equation 23, Equation 33, and Equation 35). This 
provides a sufficient starting point with which to model a compressor piston ring as detailed in 
Chapter 5 

 Modeling Compressor Lubrication. However, let us first make note of the 
importance of viscosity in the equations above and its influence on compressor lubrication. 


42 
1. 
Increasing the lubricant’s viscosity increases the hydrodynamic force built up under the 
piston ring (see Equation 23 and Equation 33). This increases the separation gap 
(ℎ)
between the piston ring and the compressor cylinder to prevent wear. 
2. 
Increasing the lubricant’s viscosity increases the 
frictional force acting against the piston 
rings’ motion (see
 
Equation 41
). 
3. 
Increasing the lubricant’s viscosity 
has counteracting effects on the lubricant flowrate 
under the piston ring (see Equation 36
). Increasing the lubricant’s viscosity increased the 
value in the denominator of Equation 36 but also increases the separation gap 
(ℎ)
between the piston ring and the compressor cylinder. 
Reviewing the equations in relation to an operating compressor, it is evident that the 
compressor operator cannot vary the geometry of the piston rings and typically does not want to 
vary the 
compressor’s speed. Thus
, the lubricant viscosity and lube rate are the only 
parameters the operator has control over. Contemplating the equations governing the 
hydrodynamic pressure (Equation 23, Equation 33, and Equation 35), one will note that once 
the lubricant’s viscosity is too low, there is no amount of lubricant that can be supplied to keep 
proper separation between the cylinder wall and the piston ring. Thus, higher viscosity lubricants 
are typically suggested for harsher operating conditions as can be seen by investigating Table 4 
and Table 5. There are many more sources besides the ones previously mentioned to aid an 
operator in selecting the correct lubricant for a certain application. However, how can an 
operator be sure these suggestions are correct for their specific application?
 
2.4 - Lubricant Viscosity and Gas Dilution Estimation 
The lubricant viscosity and lubrication rate are the only controls an operator has to protect their 
operating compressor. There are many suggestions for proper lubricants and lubrication rates 
but how can the operator know these suggestions are correct for their specific application? Is 


43 
there a way to measure or calculate the viscosity of the lubricant in the compressor? The high 
temperatures and pressures in a compressor preclude the use of many types of sensors that 
could measure the lubricant’s viscosity in
-situ. This leaves calculations or laboratory 
measurements. Addressing the first, the 
lubricant’s 
viscosity will depend on the compres
sor’s 
temperature which the operator can estimate to be somewhere between the compressor
’s
suction and discharge temperatures. However, the temperature will not provide the whole 
picture as the high-pressure gases in the compressor are soluble in liquids (including lubricants) 
which can cause the lubricant to be diluted with the gas in the cylinder. So, the operator needs a 
way to estimate the amount of a gas that will dissolve into a lubricant and, using the amount of 
dissolved gas, estimate the viscosity of the lubricant in the compressor. Unfortunately, there is 
still one limitation to this method described nicely by Seeton (2009): 

Given the nature and diversity of lubricants, there are no reliable prediction models 
to estimate the solubility of liquefied gases in lubricants across the broad spectrum 
of lubricant types and blends. Lubricating oils are generally made-up of a blend of 
basestock fluids to reach a desired viscosity, viscosity index and lubricity for the final 
product. This blending makes it possible to efficiently tailor products for different 
applications; however, blending also makes it difficult to generalize the solubility of 
gases into these blends within the same manufactures product line, and across 
different manufactures of the same type classification. Therefore, solubility data must 
be experimentally measured for specific combinations of interest to have accurate 
information for the system of interest

(p 36). 
So, it appears that the operator is stuck relying on recommendations from the lubricant 
manufacturer or needs to experimentally measure the viscosity of multiple lubricants when 
subjected to their specific natural gas stream to see what is best for their specific application. 
The focus of this thesis is on 
the experimental determination of a lubricant’s viscosity when 


44 
diluted with natural gas components. Before addressing this though, let us first discuss the 
solubility data that does exist for similar gas-lubricant systems and ways to estimate how the 
dissolved gas will affect the viscosity of the lubricant.
 

Download 3,9 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   34




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©hozir.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling

kiriting | ro'yxatdan o'tish
    Bosh sahifa
юртда тантана
Боғда битган
Бугун юртда
Эшитганлар жилманглар
Эшитмадим деманглар
битган бодомлар
Yangiariq tumani
qitish marakazi
Raqamli texnologiyalar
ilishida muhokamadan
tasdiqqa tavsiya
tavsiya etilgan
iqtisodiyot kafedrasi
steiermarkischen landesregierung
asarlaringizni yuboring
o'zingizning asarlaringizni
Iltimos faqat
faqat o'zingizning
steierm rkischen
landesregierung fachabteilung
rkischen landesregierung
hamshira loyihasi
loyihasi mavsum
faolyatining oqibatlari
asosiy adabiyotlar
fakulteti ahborot
ahborot havfsizligi
havfsizligi kafedrasi
fanidan bo’yicha
fakulteti iqtisodiyot
boshqaruv fakulteti
chiqarishda boshqaruv
ishlab chiqarishda
iqtisodiyot fakultet
multiservis tarmoqlari
fanidan asosiy
Uzbek fanidan
mavzulari potok
asosidagi multiservis
'aliyyil a'ziym
billahil 'aliyyil
illaa billahil
quvvata illaa
falah' deganida
Kompyuter savodxonligi
bo’yicha mustaqil
'alal falah'
Hayya 'alal
'alas soloh
Hayya 'alas
mavsum boyicha


yuklab olish