تراكم چند مرحله ای کمپرسور

تبريد و سيکل تراکمی بخار
تبريد و سيکل تراکمی بخار
تیر ۹, ۱۳۹۸
کمپرسور
کمپرسور بدون ارور اینورتری
تیر ۱۴, ۱۳۹۸

تراكم چند مرحله ای کمپرسور

تراكم چند مرحله ای کمپرسور

تراكم چند مرحله ای کمپرسور

تراكم چند مرحله ای کمپرسور در بعضي از كمپرسور ها بخاطر محدوديتهاي ذاتي نظير كمپرسورهاي گريـز از مركـز و در بسياري از موارد به لحاظ محدوديتهاي دمائي افزايش غير مجاز درجه حرارت در اثـر تـراكم و حساسيت قطعات مكانيكي به لحاظ رعايت لقيها و آثار نـامطلوب درجـه حـرارت بـر روي مـاده روان كننده عملاً دستيابي به فشار مورد نظر در كمپرسورهاي يـك مرحلـه اي ميـسر نبـوده و بعد از تراكم گاز در مرحله اول لازم است كه قبل از استمرارتراكم گاز، آن را از كمپرسور خـارج
كرده و بعد از خنك كردن جهت دستيابي بـه فـشار مـورد نظـر بـه مرحلـه يـا مراحـل بعـدي فرستاده شود. كمپرسور هائي كـه در آن فرآينـد تـراكم در چنـد مرحلـه صـورت مـيگيـرد را اصطلاحاً كمپرسورهاي چند مرحله اي Multistage مي نامند.

چند مرحله ای كردن تراكم گاز

البته گاهي اوقات چند مرحله اي كردن تراكم گاز در كمپرسور بخاطر بهبـود رانـدمان كمپرسـور صورت ميگيرد. هرچند كه افزايش تعداد مراحل كمپرسور موجب گرانشدن قيمت اوليـه و در مواردي افزايش هزينه هاي تعمير و نگهداري آن ميگردد ولي با توجه به اهميت انرژي مصرفي و ارتباط آن با راندمان كمپرسور و تأثير چشمگير آن بـر هزينـه هـاي بهـره بـرداري بـسياري از خريداران ترجيح ميدهند كه از كمپرسورهاي چندمرحله اي بجاي كمپرسـورهاي يـك مرحلـه اي
استفاده نمايند.

طراحی خنك كن

در طراحي خنك كن هاي بين مرحله اي سعي براين اسـت كـه گـاز مـورد تـراكم قبـل از ورود بـه مرحله بعدي تا دماي ورودي به مرحله اول خنك شود. ولي اين نظريـه همـواره صـادق نبـوده و عامـل تعيـين كننـده در ايـن زمينـه هزينـه هـاي خنـك كـاري، تـأثير آن بـر رانـدمان كمپرسـور،صرفه جوئي در هزينه هاي بهره برداري و محدوديت خنك كاري از نظر بـروز ميعـان در مراحـل بعدي كمپرسور ميباشد.در شكل  زیر فرآيند تراكم در يك كمپرسور دو مرحله اي نشان داده شده است .

تراكم چند مرحله ای کمپرسورتراكم در يك كمپرسور دو مرحله اي همراه با خنك كن بين مرحله اي

نحني AEB به تراكم آدياباتيك و منحني AFH به تراكم تك دما مربوط ميشود.در كمپرسور دو مرحله اي هنگامي كه فشار گاز به نقطه E رسيد، گاز از محفظه تراكم مرحله اول خـارج شـده و جهت خنك كاري به خنك كن بين مرحله اي فرستاده ميشود تا دماي آن به دمـاي گـاز ورودي به مرحله اول رسانيده شود. خنك شدن گاز خروجي از خنك كن بـين مرحلـه اي موجـب كـاهش حجم آن گرديده نقطهF و سپس براي ادامه تراكم به مرحله دوم فرستاده مـيشـود منحنـي . FG دو مرحله اي كردن تراكم موجب كاهش توان مصرفي در كمپرسور گرديده كه مقدار آن سطح هاشور زده سطح EFGB مي باشد. البته نمودار فوق جنبه ايـدهال داشـته و از افـت فـشار ناشي از عبور گاز از خنك كن بين مرحله اي صرفه نظر شده است. در شكل زیر P- V مربوط به تراكم در يك كمپرسور چند مرحله اي همراه با بكـار گيري از خنك كن بين مرحله اي در بين دو مرحله متوالي نشان داده شده است.

تراكم چند مرحله ای کمپرسور

دياگرام P- V در يك كمپرسور چندمرحله اي همراه با خنك كن بين مرحله ای 

در ادامه مقاله تراكم چند مرحله ای کمپرسور  بديهي است كه با افزايش تعداد مراحل، منحني تراكم بسمت حالـت تـك دمـا متمايـل مـيشـود. افزايش تعداد مراحل موجب افزايش راندمان كمپرسور و كاهش توان مصرفي در آن ميگـردد ولي اين اقدام موجب پيچيده شدن ساختار مكانيكي كمپرسور، افزايش قيمت اوليه، افزايش هزينه تعمير و نگهداري با وجود افزايش عمر مفيد قطعات در اثر كاهش درجه حرارت به لحاظ افزايش و تنوع قطعات مصرفي در كمپرسور، افزايش از دست رفت انرژي ناشي از افزايش اصـطكاك در قطعات مكانيكي و افزايش از دست رفت انرژي افت فشار در خنك كن هاي بـين مرحلـه اي و … خواهد شد. براي اين منظور در يك جمعبندي كلي و در انتخاب نهـائي تعـداد مراحـل بايـد محـدوديت هـاي اجرائي و تحليل اقتصادي تأثير افزايش تعداد مراحل بر روي هزينه هـاي ثابـت و جـاري را مـورد توجه قرار داد .
به همين خاطر لازم است كه نسبت تراكم بهينه در كمپرسـورهاي چند مرحلـه اي مـورد بررسـي قرار گيرد. در يك كمپرسور چند مرحله اي مثلاً دو مرحله اي توان مصرفي برابـر اسـت بـا جمـع توان مصرفي در هر يك از مراحل كمپرسور. توان مصرفي هنگامي به حـداقل خـود ميرسـد كـه مشتق W نسبت به فشار بين مرحله اي  Pi مساوي صـفر شـود. بـر اسـاس ايـن نظريـه در يـك كمپرسور دومرحله اي براي اينكه توان مصرفي از نظرتئوري به حداقل خود برسد بايد فشار بين مرحله اي واسطه هندسي بين فشار مكش و دهش كمپرسور باشد. براي يك كمپرسور دو مرحله اي فرض براين ميشود كه P P P i, , ٢ ١به ترتيب فشار مكش، دهش و بين مرحله اي باشد. لذا توان مصرفي كل برابر است با جمع توان مصرفي دردو مرحله يا :

 

تراكم چند مرحله ای کمپرسور

 

در طراحي كمپرسور فرض براين بود كه خنك كن بين مرحله اي دماي گـاز ورودي بـه مرحلـه دوم را مساوي دماي گاز ورودي به مرحله اول نمايد. دراين صورت :

تراكم چند مرحله ای کمپرسور

به عبارت ديگر خواهيم داشت :

تراكم چند مرحله ای کمپرسور

 

تراكم چند مرحله ای کمپرسور

 

يعني Pi بايد واسطه هندسي بين فشار ابتدائي وانتهائي كمپرسور باشـد. بـراي كمپرسـورهاي N مرحله اي ، نسبت تراكم هرمرحله برابر است با :

تذكر: درمحاسبات انجام شده گازها ايده آل فرض شده اند. حـال آنكـه درخيلـي از مـوارد بـه لحاظ تغيير ١, C نتايج به دست آمده براي گازهاي واقعـي داراي مغـايرت هـاي غيـر قابـل چشم پوشي خواهد بود. براي چنين مواردي نظير سيستم هاي تبريـد بهتراسـت كـه از ديـاگرام مولير Mollier استفاده شود. ضمناً در بررسي فوق از افت فشار در خنـك كـن بـين مرحلـه اي صرفه نظر شده است

جمع بندی كلی:

جهت بررسي تأثير خنك كاري بر روي توان مصرفي كمپرسور ميتوان از شكل استفاده كرد. در اين شكل فرض شده است كه : 

  • الف ( خنك كاري در بالاترين سطح فشار صورت پذيرد.
  • ب ( دماي گاز خروجي از خنك كن بين مرحلـه اي مـساوي دمـاي گـاز ورودي بـه محفظـه تـراكم مرحله قبلي باشد.
  • ج ( افت فشار در خنككن بين مرحله اي در حد ٢درصد است.
  • د ( متوسط راندمان پولي تروپيك  ٧٥ درصد باشد

نتايج بررسی:

  1. در نسبت تراكم هاي پائين مثلاً ٢ تأثير تعداد خنك كن بين مرحله اي بر روي توان مصرفي در مقايسه با تراكم آدياباتيك بسيار ناچيز ميباشد.
  2. با افزايش نسبت تراكم، تأثير تعداد خنك كن هاي بين مرحله اي تعداد مراحل تـراكم افـزايش مييابد.
  3. تأثير افزايش تعداد مراحل تعداد خنك كن هاي بين مرحله اي بـرروي تـوان مـصرفي مقـدار ثابتي نبوده و سير نزولي را بخود ميگيرد. بعنوان مثال در نسبت تراكم ، ٨ اگر توان مـصرفي در تراكم آدياباتيك ١٠٠ واحـد انـرژي باشـد، اضـافه كـردن يـك خنـك كـن بـين مرحلـه اي تـراكم دومرحله اي، توان مصرفي به ٨٢ واحد انرژي كاهش مييابد  ١٨درصد كاهش تـوان مـصرفي اما با اضافه كردن دومين خنك كن بين مرحله اي كمپرسور سه مرحله اي تـوان مـصرفي بـه ٧٧ واحد انرژي كاهش يافته و با افزودن سومين خنك كن بين مرحله اي كمپرسور ٤ مرحله اي توان مصرفي به ٧٥ واحد انرژي و چهارمين خنـك كـن بـين مرحلـه اي كمپرسـور ٥ مرحلـه اي تـوان مصرفي به ٧٣/٥ واحد انرژي كاهش مييابد. شايد بتوان تأثير افزايش تعداد مراحل كمپرسور را برروي توان مصرفي، حالتي از قانون اصل  نزولي بودن مطلوبيت  دانست كه بـر اسـاس آن بـا افزايش كميت، تغييرات افزايش كيفيت شكلي نزولي را بخود ميگيرد.


تراكم چند مرحله ای کمپرسور

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

Call Now Buttonتماس - بخش فروش