Повышение эффективности градиренных охладителей компрессорного оборудования за счет совершенствования конструкции водоразбрызгивающих форсунок

Рассмотрена эффективность градирных охладителей, эксплуатируемых на компрессорных станциях промышленных предприятий, в частности в условиях высоких температур Навоийского региона. Установлено, что снижение эффективности охлаждения оборотной воды в градирнях, особенно в теплый период года, ведет к ухудшению условий работы компрессоров, повышению температуры сжимаемого воздуха и снижению производительности оборудования. Основной причиной недоохлаждения является недостаточная эффективность водоразбрызгивающих форсунок, формирующих укрупненные капли и водяные пленки. В результате исследования различных типов форсунок с использованием SolidWorks Flow Simulation выявлена наилучшая конструкция среди стандартных – каскадная форсунка. Для повышения эффективности тепло- и массообмена разработана новая вихревая форсунка, обеспечивающая дробление воды на мелкие капли и увеличение площади контакта с воздухом. Создана математическая модель процесса охлаждения распыленной воды, позволяющая определить влияние геометрических параметров распыления на температуру охлаждения. Приведены результаты экспериментальных исследований, подтверждающих снижение температуры воды на 3–4 °C разработанной конструкцией форсунки по сравнению с традиционными конструкциями.

Пардаева Ш. С., Каюмов У. Э., Хатамова Д. Н., Джураев Р. У. Повышение эффективности градиренных охладителей компрессорного оборудования за счет совершенствования конструкции водоразбрызгивающих форсунок // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 4. – С. 91–104. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_4_0_91.

Пардаева Шахло Сахибжоновна¹ — доктор философии по техническим наукам (PhD), доцент, e-mail: pardayevashahlo33@gmail.com, ORCID ID: 0009-0008-4847-6901,  
Каюмов Умиджон Эркинович¹ — старший преподаватель, e-mail: kayumov_umidjon@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-2147-8973,  
Хатамова Дилшода Нармуратовна¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: dilyon_hat@bk.ru, ORCID ID: 0009-0002-8336-9884, 
Джураев Рустам Умарханович¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: r.u.djuraev@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0003-2712-3003, 
¹ Навоийский государственный горно-технологический университет, Навои, Узбекистан.

Пардаева Ш.С., e-mail: pardayevashahlo33@gmail.com.

1. Пластинин П. И. Поршневые компрессоры. — М.: Колос, 2000. — Т. 1. — 456 с.

2. Дорофеев Е. А., Тегжанов А. С., Щерба В. Е. Анализ безнасосных систем охлаждения поршневых компрессоров // Омский научный вестник. — 2023. — № 1. — С. 32—39. DOI: 10.25206/2588-0373-2023-7-1-32-39.

3. Бусарев С. С., Недовенчаный А. В., Бакулин К. А., Синицин Н. Г. Перспективы повышения производительности поршневых компрессоров // Известия ТулГУ. Технические науки. — 2023. — № 11. — С. 579—580. DOI: 10.24412/2071-6168-2023-11-579-580.

4. Меркулов М. В., Джураев Р. У., Хатамова Д. Н. Повышение эффективности рудничных компрессорных установок на основе ресурсосберегающих технических решений // Горный журнал. — 2024. — № 12. — С. 75—81. DOI: 10.17580/gzh.2024.12.10.

5. Медведева Л. В. Физические основы теплосъема в системах оборотного водоснабжения промышленных объектов // Природные и техногенные риски (физико-математические и прикладные аспекты). — 2021. — № 1 (37). — С. 43—48.

6. Somasundar K. G., Soorej S., Karthikeyan S., Jayan N., Deepak Bhatlu M. L. Review on cooling tower nozzle types // Materials Today: Proceedings. 2021, vol. 37, part 2, pp. 3016—3018. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.08.723.

7. Шишацкий Ю. И., Никель С. А., Дерканосова А. А., Толстов С. А., Панченко С. Л. Повышение эффективности работы градирен в водооборотном цикле // Вестник ВГУИТ. — 2022. — № 2. — С. 34—38. DOI: 10.20914/2310-1202-2022-2-34-38.

8. Шевелев С. А., Зяблова Н. Н. О влиянии процессов испарения воды на эффективность охлаждения в градирнях // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2019. — Т. 330. — № 3. — С. 217—224. DOI: 10.18799/24131830/2019/3/180.

9. Мухиддинов Д. Н., Муртазаев К. М. Интенсификация тепло-массообменных процессов охлаждения оборотной воды в градирнях. — М.: Ru-Science, 2020. — 103 с. 

10. Pontes R. F., Tovar L. P., Tirelli M. A. Cooling towers and chilled water systems. Design, operation, and economic analysis. 2024, 348 p. DOI: 10.1016/C2020-0-02393-5.

11. Джураев Р. У., Абдуазизов Н. А., Хатамова Д. Н., Уринова Х. Ш. Патент РУз № 02031/22.06.2021. Устройство обработки оборотной воды компрессорной установки. 2021. 

12. Zhang T., Chen J., Wan P., Wang Yo, Li R. Effects of key structure of pressure swirl nozzle on atomization performance // International Journal of Aerospace Engineering. 2023, vol. 2023, no. 1. DOI: 10.1155/2023/5534452.

13. Liu J., Feng X., Liang H., Zhang W., Hui Yu., Xu H., Yang Ch. Prediction of atomization characteristics of pressure swirl nozzle with different structures // Chinese Journal of Chemical Engineering. 2023, vol. 63, pp. 171—184. DOI: 10.1016/j.cjche.2023.05.002.

14. Naveenprabhu V., Dinesh Gowtham K., Manikanda P. L., Vigneshwar R. A review on CFD analysis of evaporative cooling in condenser // International conference on innovations in robotics, intelligent automation and control, India. 2022, vol. 2914, no. 1. DOI: 10.1063/5.0175833.

15. Шалимов А. В., Ольховский Д. В. Моделирование теплообменных процессов между воздухом и водой в вентиляторной градирне с оросительным устройством пленочного типа // Горное эхо. — 2021. — № 3 (84). — С. 118—124.

16. Лаптев А. Г., Лаптева Е. А. Математические модели и расчет коэффициентов тепло- и массоотдачи в насадках вентиляторных градирен // Инженерно-физический журнал. — 2017. — Т. 90. — № 3. — С. 678—684.

17. Han Q., Zhang D., Liu X., Sun B., He X., Shen L., Song S. Experimental study on atomization characteristics of swirl nozzle under annular airflow impingement // Fluids. 2024, vol. 9, no. 3, article 80. DOI: 10.3390/fluids9030080.

18. Kooij S., Sijs R., Denn M., Villermaux E., Bonn D. What determines the drop size in sprays? // Physical Review X. 2018, vol. 8, no. 3, article 031019. DOI: 10.1103/PhysRevX.8.031019.

19. Akshay S. D., Amarsingh B. K. Experimental study on effect of water spray characteristics on performance of cooling tower / 6th International Conference on Energy and City of the Future. 2020, vol. 170, article 01009. DOI: 10.1051/e3sconf/202017001009.

20. Вишнякова И. В. Моделирование процесса охлаждения оборотной воды и реконструкция промышленных градирен. Автореф. дис. …. канд. техн. наук. — Казань, 2000. — 24 с.