مقدمه

همانطور که در درس مقدمه ای بر کمپرسورها بیان شد، کمپرسورها به دو دسته جابجایی مثبت و دینامیکی تقسیم می شوند. در این درس به کمپرسورهای سانتریفیوژی از زیردسته دینامیکی می پردازیم.

کمپرسورهای سانتریفیوژی گاز را به صورت پیوسته مکش می کند، بر روی آن کار (افزایش فشار) انجام می دهد و در نهایت، گاز با فشار بیشتر از ورودی، از کمپرسور خارج می شود. کمپرسور در محل تلاقی منحنی مقاومت سیستم با منحنی عملکرد کمپرسور عمل می کند. عملکرد کمپرسور بر اساس منحنی هد-دبی توصیف می شود که به آن منحنی عملکرد کمپرسور می گویند.

نحوه فشارسازی کمپرسور

مطابق منحنی زیر در کمپرسورهای سانتریفیوژی گاز وارد پروانه می شود و فشار و سرعت آن افزایش می یابد و سپس گاز وارد پوسته حلزونی یا دیفیوزری می شود. در پوسته سرعت گاز کاهش و فشار آن افزایش می یابد.

دبی کمپرسور

دبی جرمی کپرسور ثابت است ولی با توجه به تغییر چگالی گاز (تغییر فشار)، دبی حجمی کمپرسور متغیر است. بنابراین سازندگان کمپرسور دبی را به صورت FAD (Free Air Delivery) بر حسب شرایط زیر گزارش می کنند:

• فشار یک اتمسفر
• دمای محیط 20 سانتی گراد
• رطوبت نسبی صفر درصد
• سرعت موتور 100 درصد نامی

کمپرسور چند مرحله ای

در کمپرسورهای دینامیکی (همچنین زیر مجموعه آن یعنی کمپرسورهای سانتریفیوژی) به علت محدودیت ذاتی (محدودیت در فشار ماکزیمم) و در کمپرسورهای جابجایی مثبت به علت محدودیت دمایی (جلوگیری از آسیب به سیل ها و انبساط بیش از حد قطعات و غیره)، دستیابی به فشار مورد نظر در کمپرسور تک مرحله ای میسر نیست. بنابراین بعد از تراکم گاز در مرحله اول، گاز را خنک کرده و به مرحله بعد ارسال می کنند. مطابق تصویر زیر و علاوه بر موارد مذکور، خنک کاری میانی در کمپرسورهای چندمرحله ای سبب افزایش راندمان می شود که ناحیه هاشور خورده، میزان کاهش مصرف انرژی است.

در تصویر زیر کمپرسور سه مرحله ای سانتریفیوژ به همراه خنک کاری میانی ارائه شده است.

این نکته مورد نظر قرار گیرد که در کمپرسور چند مرحله ای برای جبران کاهش حجم گاز در هر مرحله، پروانه ها از نظر پهنا و قطر در جهت جریان تدریجا کوچکتر می شوند.

جهت چرخش و شکل پروانه

در تصویر زیر سه نوع پروانه مشاهده می شود که به دلایل زیر عمدتا از پروانه عقب زن به جای پروانه شعاعی و جلوزن استفاده می شود:

1. در یک محدوده وسیع می تواند عمل کند.

2. بیشترین محدود عملکرد پایدار را دارد.

3. بهترین بازدهی را دارد.

اجزا کمپرسور سانتریفیوژ

اجزا اصلی کمپرسور سانتریفیوژ به شرح و تصویر زیر می باشد.

1. روتور (شامل شفت و پروانه)
2. پوسته
3. سیل ها و بیرینگ ها
4. دیفیوزر
5. IGV

منحنی عملکرد کمپرسور سانتریفیوژ

دو خط سرج و چوک منحنی عملکرد کمپرسورهای سانتریفیوژی را محدود کرده اند که در ادامه دروس به این دو پدیده خواهیم پرداخت.

با افزایش سرعت دورانی، دبی و هد افزایش می یابد و کمپرسور در محل تلاقی منحنی عملکرد و منحنی مقاومت سیستم عمل می کند.

مرجع

Stewart, M., 2018. Surface production operations, Volume 4:: Pumps and compressors. Elsevier.