مشخصات کمپرسور(جابه جایی مثبت و دینامیکی)



از مشخصه های کمپرسورهای جابه جایی مثبت باید به حجم فیکس شده و قابلیت تولید فشار متغیر در آنها اشاره کرد. توجه داشته باشید که در کمپرسورهای جا به جایی مثبت حتما باید از شیرهای تخلیه جهت جلوگیری از افزایش فشار یا توان استفاده کرد زیرا در غیر این صورت خسارات جبران ناپذیری به کمپرسور وارد می شود.

در طراحی هر کمپرسور باید حجم واقعی جریان مورد استفاده قرار گیرد زیرا طراحی کمپرسور بر مبنای سرعت بهینه ای از گاز انجام می شود بنابراین در نظر گرفتن حجم واقعی ضروری می باشد.

در صورتی که کمپرسور دارای نرخ فشرده سازی 2 باشد آنگاه یک فوت مکعب بر دقیقه حجم واقعی گاز که به کمپرسور وارد خواهد شد به اندازه 2/1 فوت مکعب بر دقیقه فشرده می شود.

حجم استاندارد به حجمی گفته می شود که همیشه همان فشار و دمای استاندارد مرجع را داشته باشد.

در استاندارد واحدها، فشار استاندارد معادل 14.7 psi و دمای استاندارد معادل 60 F تعریف شده است. فوت مکعب استاندارد معادل نسبت فشار واقعی به فشار استاندارد مرجع است. جریان جرمی از حجم جریان واقعی و جرم حجمی ویژه گاز تولید می شود. مفهوم جریان جرمی و جریان حجمی استاندارد یکی است. جریان جرمی و جریان حجمی جهت تشریح ظرفیت های یک فرآیند به کار برده می شود و در محابه توان نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

کمپرسورهای دینامیکی ، فشار گازی را که سرعت آن در اثر حرکت تیغه های کمپرسور بالا رفته را افزایش خواهد داد. این کمپرسورها دو نوع می باشند: کمپرسورهای محوری و کمپرسورهای گریز از مرکز.

همواره باید دو نوع سرعت اصلی در عملکرد کمپرسورهای دینامیکی مد نظر قرار داده شود. هر دو سرعت اصلی در هنگام خروج از تیغه کمپرسور ایجاد می شوند. یکی از این سرعت ها به نام سرعت لبه تیغه بوده و دیگری سرعت نسبی می باشد. منحنی کمپرسورهای گریز از مرکز اختلافات عمده ای با منحنی کمپرسورهای جابه جایی مثبت دارند. کمپرسورهای گریز از مرکز در واقع ماشین هایی می باشند که دارای ظرفیت متغیر بوده و انرژی ثابتی دارند.

با مشاهده منحنی کمپرسورهای دینامیکی می توان دید که تنها قسمتی که یک کمپرسور دینامیکی می تواند انرژی بیشتری تولید نماید در جریان های پایین تر می باشد. به این نکته توجه داشته باشید که منحنی کارکرد در یک کمپرسور محوری در چندین زمان مختلف می تواند به منحنی کارکرد یک کمپرسور جابه جایی مثبت نزدیک شود.

به طور خلاصه می توان مشخصات کمپرسورهای دینامیکی و جابه جایی مثبت را بدین شکل بیان نمود:

در کمپرسورهای جابه جایی مثبت، جریان ثابت بوده در حالی که در کمپرسورهای دینامیکی جریان متغیر می باشد. در کمپرسورهای جابه جایی مثبت، هد متغیر است در حالی که در کمپرسورهای دینامیکی ثابت می باشد.


کمپرسورهای جابه جایی مثبت
در شکل زیر تعریف و انواع این کمپرسورها نشان داده شده است. همچنین در شکل 3-2 یک نمونه کمپرسور رفت و برگشتی نمایش داده شده است. کمپرسورهای رفت و برگشتی عموما جهت مواردی استفاده می شوند که در ادامه خواهد آمد:

حداقل جریان مورد نیاز باشد

فشار بالا مورد نیاز باشد

وزن مولکولی گاز پایین باشد

وزن مولکولی گاز متغیر باشد


@image


در شکل زیر ساختار داخلی یک نمونه کمپرسور رفت و برگشتی استوانه ای نشان داده شده است. زمانی که پیستون از چپ به راست حرکت می کند، آنگاه حجم ثابتی از گازها جابه جا می شود. فشار خارجی قابل بهره برداری، فشار در قسمت فلنج خروجی می باشد و بدین معنی می باشد که گاز در داخل سیلندر تا هنگامی که فشار قابل بهره برداری در سیلندر بزرگتر از فشار در قسمت خروجی کمپرسور نباشد از آن خارج نمی شود.


@image


حجم واقعی، حجم استاندارد و جریان جرمی
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. جریان حجمی دارای رابطه مستقیم با دما بوده و با فشار نسبت معکوس دارد.

مقاله مرتبط


کمپرسورهای گریز از مرکز چند مرحله ای با پوسته های افقی دو تکه

پوسته به دو قسمت بالایی و پایینی در امتداد خط المرکز افقی کمپرسور دو تکه تقسیم شده است. پوسته با تکه های افقی امکان دسترسی به تجهیزات و متعلقات داخلی کمپرسور بدون ایجاد مشکل از لحاظ لقی بین محور و پوسته و یا هم راستایی یاتاقان ها را میسر خواهد ساخت.

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.

عملکرد کمپرسور در یک سیستم

یک سیستم مجموعه ای از اجزا و قطعات است که به یکدیگر متصل شده و با یکدیگر کار می‌کنند. در یک نمونه فرآیند، مجموعه اجزا (ظروف، مبدل های حرارتی، کوره ها، شیرهای کنترلی و لوله کشی و...) که با یکدیگر کار کرده و باعث به وجود آمدن نوعی مقاومت در برابر جریان توربوکمپرسورها می گردند.

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.