مقالات

کمپرسورهای سانتریفیوژ یا گریز از مرکز

کمپرسورهای-سانتریفیوژ

کمپرسورها را بر اساس مکانیزم فرایندی به دو گروه کمپرسورهای جابه‌جایی مثبت مانند: پیستونی، اسکرال، اسکرو و کمپرسورهای انرژی جنبشی تقسیم‌بندی می‌شوند.

یکی از خصوصیات بارز کمپرسور سانتریفیوژ، حرکت رانش شعاعی آن است و بر اساس نوع فرایند فشرده‌سازی در دسته کمپرسورهای دینامیک قرار می گیرد. این دسته از کمپرسورها را بانام توربو کمپرسور معرفی می‌شوند که به‌وسیله افزایش انرژی جنبشی گاز خنک مبرد  از طریق پره‌های دوار، فشار افزایش پیدا می‌کند و به دنبال آن دمای سیال نیز افزایش می‌یابد.

درواقع توربو کمپرسور قادر است حجم زیادی از سیال فشرده مطابق با چندین کمپرسور کوچک ( که می‌تواند از کمپرسورهای اسکروها باشد) را تولید نماید و ازلحاظ بهبود مصرف انرژی، بازدهی مناسب در تولید و صرفه‌جویی در مصرف برق را به همراه دارد. کمپرسورهای گریز از مرکز باوجود دور بالایی که دارند می‌توانند هوای فشرده مداوم و یکنواخت تولید نمایند و همین امر باعث می‌شود که در شبکه مصرف با شوک مواجه نشویم. از مزایای دیگر این کمپرسور می‌توان به استفاده فناوری ساده و سیستم کنترلی کارآمد، با افزایش راندمان و کاهش چشم‌گیر تجهیزات و درنهایت با کاهش هزینه اشاره کرد.

 انواع کمپرسورهای سانتریفیوژ

ازنظر نوع کارکرد کمپرسورهای گریز از مرکز به دو نوع یک مرحله‌ای و چندمرحله‌ای تقسیم می‌شوند. همچنین ازنظر سیستم روغن‌کاری  به دسته‌های مختلف ریزشی، تحت‌فشار  و بدون روغن تقسیم می‌شوند.

 کمپرسورهای گریز از مرکز بدون روغن:

این کمپرسورها از یاتاقان بدون اصطکاک مغناطیسی کمک می‌گیرد. بنابراین سایش مکانیکی در این نوع وجود ندارد و بازدهی بالا، دقت بیشتر، نویز کمتر، هزینه حفاظت و نگه‌داری کمتر دارد.

دسته‌بندی این کمپرسورها به دو نوع جریان محوری و گیربکسی انجام می‌شود. که هریک از این دو گروه به‌صورت یک مرحله‌ای  یا چندمرحله‌ای هستند. معمولاً کمپرسورهای سانتریفیوژ با 6 مرحله و فشاری برابر با 25 بار غیرمعمول نیستند.

 چگونگی فشرده‌سازی  در سری جریان محوری

نحوه کار این نوع کمپرسورها بر طبق روش هل دادن یا حرکت دادن می‌باشد.گاز توسط پره‌های دوار  نصب‌شده بر روی روتور می‌باشد. از این روش در توربین گازی و یا ایجاد جریان زیاد برای مواد گازی یا سیالات ازجمله هوا استفاده می‌شود. فشار خروجی این کمپرسورها در محدوده کم و متوسط می‌باشد.

جریان گاز در داخل کمپرسور در جهت محوری می‌باشد و علاوه بر پره‌های نصب‌شده بر روی روتور که مسئول انتقال انرژی از روتور به سیال  است. با چرخش پره‌های ثابت دیگری که روی بدنه کمپرسور نصب‌شده است علاوه برجهت دادن سیالات، جهت انتقال از یک مرحله‌به‌مرحله دیگر همچنین وظیفه تبدیل انرژی جنبشی به انرژی فشاری را نیز بر عهده دارد.

در این نوع سیستم گاز به‌تدریج از فضای باز ( سطح مقطع زیاد) به فضای تنگ‌تر( سطح مقطع کم) رانده می‌شود که به این دلیل موجب کوچک شدن حجم و افزایش فشار می‌شود.

 فشرده‌سازی در نمونه‌های گیربکسی

هوا از طریق دهانه مکش که به سیستم فیلتراسیون اولیه تجهیز شده است و با تنظیمات جریان ورودی به شیر کنترلی ورودی وصل شده است به داخل محفظه مرحله اول کشیده می‌شود و با کمک پره‌های شعاعی دوار پروانه‌ای به سمت مرکز رانده می‌شود و سرانجام به محیط پروانه دوار بیرون پرتاب می‌شود.

می‌توان گفت که با کمک نیروی گریز از مرکز، میزان فشار سیال با عبور از ایمپلر  افزایش پیدا می‌کند. معمولاً پروانه دوار از جنس فولاد آلیاژی ضدزنگ ساخته می‌شود و می‌تواند باز یا بسته باشد. کمپرسورهای گاز با طرح باز در کاربردهای هوا استفاده می‌شوند. پس از هر پروانه دوار، سرعت هوا به شکل قابل‌توجه ای افزایش می‌یابد. و سرانجام پس از ایمپلر سیال  وارد پخش‌کننده می‌شود و باکم شدن سرعت سیال، فشار استاتیک آن افزایش می‌یابد. به‌این‌ترتیب انرژی جنبشی گاز در فشار پایین و سرعت‌بالا، به‌سرعت پایین و فشار بالا تبدیل می‌شود. سیال جمع کننده با سطح مقطع مستطیلی  و بیضوی می‌باشد. با رسیدن به این مرحله ماده فشرده‌شده به شکل گاز فشرده‌شده و خنک کاری شده به عبور از هر مرحله از طریق شیر تخلیه کنترلی وارد خط مصرف می‌شود.

ابعاد و اندازه کمپرسور سانتریفیوژ

ابعاد کمپرسور گریز از مرکز وابسته به میزان گاز ورودی است. میزان فشرده‌سازی یا هد در این کمپرسورها تعیین‌کننده میزان طول یا تعداد مراحل می‌باشد. همچنین سرعت چرخش ایمپلرها  با قطر کمپرسور گریز از مرکز نسبت معکوس دارد. بنابراین هر چه کمپرسور بزرگ‌تر باشد سرعت چرخش ایمپلرها کمتر می‌شود.کارایی سانتریفیوژ وابسته به هد و مقدار جریان موردنیاز کمپرسور است. وقتی مقدار جریان گاز کم باشد کمپرسور عملکرد کمتری دارد. معمولاً از این کمپرسور برای مقادیرکم‌گاز ورودی استفاده نمی‌شود.

اگر فرآیند فشرده‌سازی نیاز به خنک کردن درونی نداشته باشد، اصولاً ساختار کمپرسور گریز از مرکز به شکل خطی و یکپارچه انجام می‌شود و اگر فرایند فشرده‌سازی به خنک کردن درونی احتیاج داشته باشد، طراحی به شکل خطی و یا به‌صورت پشت‌به‌پشت خواهد شد. در این سیستم‌ها به شکل مرسوم از ترکیب یاتاقان‌های خاص برای حمل بارهای محوری و از یاتاقان‌های تخت یا لغزشی  برای حمل بارهای شعاعی استفاده می‌شود.

 کاربرد کمپرسورهای گریز از مرکز

کمپرسور گریز از مرکز در صنایعی مانند جداسازی گازها، صنایع غذایی، شیمیایی، شیشه، پلاستیک و الکترونیک کاربرد فراوانی دارد.

کاربرد کمپرسور سانتریفیوژ شامل: صنایع نیروگاهی نظیر نیروگاه برق، آب، گاز، هسته‌ای، زمین‌گرمایی، خورشیدی و دیگر نیروگاه‌ها استفاده می‌شود.

صنایع هوایی: که در هواپیماهای کوچک برای موتور دورانی و ملخ جلوی بال هواپیما مورداستفاده قرار می‌گیرد. برای تولید نیروی پیشران  و به حرکت درآوردن هواپیمای جنگی، مسافرتی از موتور جت استفاده می‌شود. موتورهای جت، با مکش کردن هوای جو آن را فشرده می‌سازد.

صنایع خودرو: جهت فشرده‌سازی هوای ورودی موتور خودرو، از سوپر شارژ و توربو شارژ استفاده می‌شود.

 مزایای کمپرسور گریز از مرکز

  • دست یافتن به ظرفیت‌های زیاد تا 35000 کیلووات
  • بازدهی بالا در بارهای موقت که به شکل دوره‌ای عمل می‌کند.
  • بازدهی زیاد برای انتقال حرارت در نمونه‌های بدون روغن در اپراتور و کندانسور
  • عملیات فشرده‌سازی 80 تا 90 در صد سبک‌تر و 50 درصد کمتر از کمپرسورهای پیستونی است.
  • هزینه نگه‌داری کمتراست زیرا دقت بیشتر به دلیل پایین بودن قطعات و کمتر بودن قطعات درگیر با یکدیگراست.
  • لرزش کمتر به دلیل حرکت یکنواخت گاز
  • استفاده از نیروی الکتروموتور، توربین گازی و توربین بخار

معایب کمپرسور سانتریفیوژ

  1. هزینه بالا برای مراحل اولیه و در عوض هزینه پایین جهت عملیات
  2. این دستگاه احتیاج به مواد باکیفیت و ماشین‌کاری دقیق با ساختار مناسب دارد.
  3. این کمپرسور برای ظرفیت‌های پایین‌تر از 70 کیلووات به دلیل سرعت زیاد پره‌ها و سختی پره‌های کوچک طراحی نمی‌شود.
  4. کمپرسورگریز از مرکز احتیاج به سیم‌پیچ و فیوزهای بزرگ برای ظرفیت‌های بالا دارد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *