عملکرد کمپرسور در یک سیستم



اکنون یک سیستم ساده را در نظر بگیریم. اولین چیزی که دیده می شود این است که هر سیستم فرآیند مرتبط با کمپرسور شامل دو بخش خواهد شد؛ یکی سیستم مکش و دیگری سیستم تخلیه. هدف اصلی که از کاربرد یک کمپرسور در یک فرآیند وجود دارد همان جدا نمودن جریان از قسمت مکش یک ظرف با همان نرخی که جریان وارد ظرف گردیده می باشد. در طول انجام این کار، از فشار قسمت مکش ظرف به طرف خروجی کمپرسور کاسته خواهد شد.

در قسمت تخلیه یا خروجی، هدف فشرده سازی مقدار جریان مورد نیاز از درون مقاومت های موجود در سیستم به دلیل رسیدن به فشار نهایی در قسمت خروجی است. این فشار امکان دارد که در داخل یک ظرف، و یا در داخل یک لوله قرار بگیرد.

نکته مهمی که باید به خاطر داشت این است که مقدار اختلاف هد یا انرژی مو.رد نیاز کمپرسور مقدار اثر خالص مقاومت سیستم در خروجی و ورودی است. با افزایش مقاومت در سیستم خروجی، با ثابت ماندن مقاومت مکش، مقدار انرژی مورد نیاز کمپرسور بیشتر می شود. همچنین با افزایش مقاومت در سیستم و ثابت ماندن مقاومت در قسمت خروجی، باز هم مقدار انرژی مورد نیاز کمپرسور افزایش می یابد. افزایش مقاومت در سیستم مکش در بسیاری از موارد خوب بیان نشده است و به آن اصطلاحا اشتباه خفگی می گویند.

در کمپرسورهای جابه‌جایی مثبت، به دلیل اینکه این کمپرسورها بر روی گاز در یک فضای محبوس عمل می‌کنند لذا باعث افزایش انرژی گاز شده و انرژی همواره افزایش می یابد و توان کافی نیز در دسترس بوده و این گونه کمپرسورها در جهت دسترسی به این اهداف طراحی می شوند. بنابراین کمپرسورهای جابه‌جایی مثبت نسبت به تغییر ترکیبات تشکیل دهنده گاز حساس نخواهند بود. همچنین به دلیل اینکه این کمپرسورها قابلیت تولید هد متغیری دارند لذا آنها به تغییرات سیستم نیز غیرحساس می باشند. بنابراین یک کمپرسور جابه‌جایی مثبت تقریبا در همان حجم جریان تحویل شده عمل می کند.

از آنجایی که مشخصه های یک کمپرسور دینامیکی در جهت افزایش انرژی گاز (تابعی از جرم و انرژی) به وسیله کاری که تیغه ها بر روی گاز انجام می دهند می باشد. بنابراین سرعت ها و گاز نقش مهمی در تشکیل یافتن مشخصه های این کمپرسورها دارند. هر چیزی که باعث ایجاد تغییر در سرعت و یا جرم حجمی گاز در تیغه های کمپرسور دینامیکی گردد آنگاه باعث ایجاد تغییر در فشار تولید شده می شود.

بنابراین این کمپرسورها حساسیت بسیار زیادی به تغییرات در ترکیب های تشکیل دهنده گاز دارند. چون این تغییرات باعث ایجاد تغییر در جرم سرعت در تیغه های کمپرسور می گردند. بنابراین این کمپرسورها با تغییرات ایجاد شده در مقاومت های سیستم حساس می باشند. چون این تغییر ایجاد شده در مقاومت سیستم کافی است تا کمپرسور در حجم پایین تری کار کند. این موضوع به این دلیل است که تنها راهی که این کمپرسورها می توانند انرژی تحویلی بزرگتری را تولید نمایند در سرعت های پایین امکان پذیر می باشد. بنابراین نتیجه ای که از بیان مطالب فوق می توان گرفت این است که نقطه کارکرد در یک کمپرسور دینامیکی بیشتر متاثر از تغییرات در مقاومت سیستم و سرعت های داخل پروانه خواهد بود.

همانطور که بعدا توضیح داده می شود در نمودار جریان برحسب هد یک کمپرسور دینامیکی که در آن تغییرات خیلی کمی در آن وجود داشته ترکیبات گاز در حدود تقریبا 20 درصد محدوده ها را تغییر می دهد. نقطه کارکرد کمپرسور را می توان به صورت موازنه بین انرژی خالص مورد نیاز فرآیند و انرژی تولید شده کمپرسور تعریف کرد. به یاد داشته باشید که مشخصات کمپرسور جابه جایی مثبت در جریان ثابت حاصل می شود. این در حالیست که مشخصات کمپرسور دینامیکی از تغییرات قابل ملاحظه در مقدار جریان حاصل خواهد شد. نکته قابل توجه این است که منحنی مشخصات سیستم فرآیند می تواند تغییر کند.

منحنی مقاومت سیستم حاصل از فشار نهایی بوده که این فشار خروجی در جریان صفر می باشد. در یک حلقه مسیر واگردشی که فقط دارای اتلافات اصطکاکی می باشد منحنی مقاومت سیستم دارای شیب تندی خواهد بود. می توان مشاهده کرد ترکیبی از یک منحنی تخت کمپرسور دینامیکی و یک منحنی تخت مقاومت سیستم می تواند یک وضعیت و حالت ناپایدار را به وجود آورد. به یاد داشته باشید که نقطه کارکرد از تقاطع منحنی مقاومت سیستم و منحنی کمپرسور حاصل می شود. در توربو کمپرسورها این منحنی ها می توانند دچار تغییرات شوند.


تعریف یک سیستم فرآیندی
در شکل 4-1 تعریف کلی یک سیستم فرآیندی ارائه شده است. مشخصات سیستم فرآیند و همچنین ترکیبات تشکیل دهنده گاز میزان هد مورد نیاز فرآیند را تعیین خواهد کرد.


تعریف سیستم فرآیند
یک سیستم مجموعه ای از اجزای به هم متصل می باشد که همراه با یکدیگر کار می کنند. در مبحث مورد اشاره ما، سیستم مجموعه ای از اجزا شامل ظروف، مبدل های حرارتی، کوره ها، شیرهای کنترل و پایپینگ و... می باشد که به منظور ایجاد مقاومت در مسیر جریان حاصله از یک کمپرسور مورد بهره برداری قرار می گیرد.

یک سیستم فرآیندی ساده در شکل 4-2 نشان داده شده است. بر پایه مشخصه کمپرسورهای جابه جایی مثبت و دینامیکی که در فصل گذشته تشریح گردید، نمودارهای نرخ فشار در مقابل جریان و توان حقیقی بر حسب جریان را در گراف های مجزا ترسیم نمایید.


مقاله مرتبط


حجم واقعی، حجم استاندارد و جریان جرمی کمپرسورها

طراحی هر کمپرسور بر اساس جریان حجمی آن می باشد. به دلیل اینکه در عملکرد کمپرسور باید سرعت گاز در نظر گرفته شود به همین دلیل جریان حجمی واقعی همواره جهت طراحی مورد استفاده قرار می گیرد. شکل 3-4 مفهوم جریان حجمی واقعی را نشان می دهد.

منحنی های مقاومت سیستم

شکل 4-3 سیستمی را نشان می دهد که منحنی مقاومت سیستم با منحنی کمپرسور در نقطه طراحی برخورد می کند. در شکل 4-4، دو منحنی مقاومت سیستم متفاوت که دو سیستم فرآیند مختلف را نشان می دهند ارائه شده است. منحنی که اختلاف فشار آن از نقطه صفر شروع می شود یک سیستم فرآیندی را ارائه می کند که فقط در آن مقاومت سیستم وجود دارد. وقتی که کمپرسور از کار می افتد فشار در داخل سیستم صفر است و منحنی این مقاومت سیستم به عنوان فرآیند برگشتی بیان می شود.

وظایف قطعات اصلی کمپرسورهای رفت و برگشتی

در این فصل وظایف هر یک از قطعات اصلی یک کمپرسور رفت و برگشتی را تشریح خواهیم کرد. ابتدا از قسمت کارتر روغن شروع می کنیم و وظیفه اجزای مختلف آن را بررسی خواهیم کرد.

سیلندر و لوله داخل آن

در شکل 25-7 دو نوع سیلندر که بیشتر رایج می باشد نشان داده شده است که عبارتند از عمل کردن یک طرفه و دو طرفه.