توضیحات
عنوان فارسی: موضوع برسی پديده سرچ و استال
- چکیده
- مقدمه
- معرفی انواع کمپرسورها
- بررسی پدیدهی سرج
- کنترل پدیدهی سرج
- بررسی پدیدی جدایی یا استال
- نتیجهگیری
- منابع
چکیده
با توجه به اهمیت کمپرسورها در صنایع گوناگون، تعیین و تحلیل عملکرد آنها اهیمت ویژهای دارد. از اینرو سرج و استال در کمپرسورهای جریان محوری باید تخمین زده شود. این دو پدیده، پدیدههای بسیار پیچیدهای هستند که هنوز نیز راههای کنترل آنها به درستی توسط محققین مشخص نگردیده است، اما شرایط و معیارهایی برای کنترل آنها در نظر گرفته شده است. در این پژوهش هدف این است که ابتدا این دو پدیده تعریف گردد، سپس عوامل ایجاد کنندهی آنها تشریح گردد و در نهایت عوامل کنترل کننده بر آنها بررسی میگردد.
1- مقدمه
با توجه به اینكه كمپرسورها در صنایع گوناگون، در ابعاد وسیعی استفاده میشوند، باید راندمان و كارایی بالا و ناحیهی عملكرد وسیعی داشته باشند. عملكرد مفید یك كمپرسور تنها در ناحیهی محدودی اسـت كه البته عوامل مؤثر بر آن نیز گوناگونند. در جریانهای جرمی بالا، رسیدن سرعت سیال به سرعت صوت و خفگی از جمله عوامل محدودیت است. حال آنكه در جریانهای جرمی پایین، وجود دو نوع ناپایداری سبب محدود شدن ناحیهی عملكرد كمپرسور میشود. پایداری در كمپرسورها به معنی توانایی كمپرسور در غلبه بر اغتشاشاتی اسـت كه ممكن اسـت پیرامون نقطهی عملكرد آن پدید آید. این اغتشاشات ممكن است بهصورت اغتشـاش گذرا، در نقطهی عملكرد باشد. در این صـورت، در دو حالـت سیسـتم پایـدار خواهد ماند: در حالت نخست كمپرسور پایدار است، اگر به نقطهی عملكرد اولیهی خود بازگردد، و در حالـت دوم، سیستم پایدار است، اگر از حالت تعادل اولیه به حالت تعادل دیگری برسد.
در نیروگاههای گازی، كه در آنها اتاق احتراق و توربین به كمپرسور متصل است، حالت نخست هنگامی اتفاق میافتد كه اجزای جفت شده سبب ایجاد تغییری گذرا در جریان جرمی عبوری شوند. حالت دوم نیز هنگامی روی میدهد كه مثلاً سرعت یا بار گرفته شده از تـوربین گـاز تغییر كند.
پایداری در كمپرسورها میتواند با دو نگرش متفاوت بررسی شود. نگرش نخست بررسی پایداری جفت شدن كمپرسور با اجزای پایین دستی آن مثل توربین است. دیدگاه دوم نیز بررسی دینامیكی سـیال عبوری از كمپرسور است، همانند بررسی پدیدهی جدایی در جریان عبوری. بنابراین، بهطور كلی، عملكرد پایدار یك سیسـتم تراكمـی بـه دو عامـل بستگی دارد؛ یكی منحنی مشخصهی سیستم تراكمـی و دیگری منحنی مشخصهی وسایل و سیستمهای پایین دستی جفت شده با آن.
همانطور كه گفته شد، عملكرد پایدار یك كمپرسـور محوری و یا گریز از مركز در سرعتهای بالا و پایین ناپایداریهایی در جریان رخ میدهـد. از جملـه ایـن ناپایداریها پدیده سرج و استال است. شكل 1 خطچین، خط سرج كمپرسور را نمایش میدهد. همانطور كه در شكل نیز مشـخص اسـت، پدیدهی سرج در جریانهای جرمی پایین اتفاق مـیافتد. از طرف دیگر، خط سرج، نزدیك به نقطهی بیشینه نسبت فشار و بیشینهی راندمان قرار دارد. بنابراین دو موضوع مهم وجود خواهد داشت: الف: پیشگیری از وقوع سرج؛ زیرا بروز چنین پدیدهای به سیستم آسیب میرساند. ب: حفظ كارایی بالای كمپرسور، بـه وسیلهی عملكرد سیستم در نزدیكی نقطهی بیشینهی نسـبت فشار و راندمان. بهنظر میرسد این دو هدف متضادند و حصول یكی، به قیمت از دست دادن دیگری تمام میشود.
شکل 1: منحنی مشخصهی عملکرد کمپرسور در دورهای گوناگون ]10[
حال آنكه، بیشتر تحقیقات و آزمایشات انجام شده، گواهی بـر ایـن مطلبند كه میتوان از ناپایـداریهای آیرودینامیكی اجتناب و همزمان در ناحیهی بـالا و نسـبت فشـار زیـاد عمل كرد. اگرچه كمپرسـورهایی بـا بـازدهی بـالای 95 درصد وجود دارند، اما هنوز مسایل پیچیدهای در برابـر طراحان و پژوهشگران این عرصه وجود دارد. با در نظر گرفتن تمایل طراحان برای دستیابی به كمپرسورهایی با نسبت فشار و رانـدمان بـالا، شناخت و دانـش بیشتر دربارهی ناپایـداریها و عـواملی كـه سـبب محدودیت نسبت فشار و راندمان میشود، امری ضروری به نظر میرسد.
2- معرفی انواع کمپرسورها
کمپرسور یا متراکم میتوانند برای فشرده کردن سیالات بهکار رود و اسم عامیانه آن پمپ میباشد. در برخی دستگاهها و ماشینآلات، کمپرسورها وسایلی هستند که توسط آنها هوا فشرده شده و سپس به سمت قسمت احتراق فرستاده میشود.
از کمپرسورها برای فشرده کردن گازها استفاده میشود. در حقیقت کمپرسورها وسایلی هستند که با صرف انرژی مکانیکی فراوانی، سیال را با سرعت به درون خود مکیده و سپس آنرا فشرده میسازند. در اثر این عملیات، دمای گازی که فشرده میشود، نیز افزایش مییابد. معمولاً گاز پر فشار خروجی از کمپرسورها را از یک سیستم خنککننده عبور میدهند تا دمای گاز دوباره به حد معمولی بازگردد. انواع گوناگونی از کمپرسور وجود دارد که برای مصارف صنعتی و عمومی طراحی شدهاند. بد نیست بدانید که حتی پمپ آکواریوم که برای وارد کردن هوا به آکواریوم ماهیها استفاده میشود نیز یک نوع کمپرسور است.
کمپرسورها دارای انواع مختلفی هستند. دستهبندیهای گوناگون، کمپرسورها را بر پایه ویژگیهای گوناگون طبقهبندی میکنند. در یکی از رایجترین این طبقهبندیها، برپایه نحوه انتقال انرژی از کمپرسور به سیال، کمپرسور به دودسته تقسیم میشوند:
الف) کمپرسورهای دینامیکی: در این کمپرسورها انتقال انرژی به سیال به طور دایمی است. انواع کمپرسورهای دینامیکی عبارت اند از: جریان شعاعی، جریان محوری. از کمپرسورهای دینامیک در فشارهای با نرخ پایین و دبیهای بالاتر استفاده میشود.
طرحهای محوری غالباً کمپرسورهای توربینی یا کمپرسورهای توربینی شعاعی نامیده میشوند و طرحهای شعاعی غالباً کمپرسورهای گریز از مرکز نامیده میشوند. برخلاف کمپرسورهای جابجایی که با جریان ثابت کار میکنند، کمپرسورهای دینامیکی با فشار ثابتی کار میکنند. عملکرد کمپرسور دینامیکی تحت تأثیر شرایط بیرونی قرار دارد، از جمله، ایجاد تغییری جزئی در فشار ورودی باعث تغییر زیادی در ظرفیت میشود.
از جمله ویژگیهای کمپرسور گریز از مرکز، جریان رانش شعاعی آن است. هوا با استفاده از پرههای شعاعی وارد مرکز پروانه دواری میشود و توسط نیروهای گریز از مرکز به سوی محیط پروانه دوار به بیرون پرتاب میشود. قبل از اینکه هوا به مرکز پروانه دوار بعدی رانده شود، از یک پخش کنند و یک محفظه حلزونی عبور میکند، که در این محفظه انرژی جنبشی به فشار استاتیک تبدیل میشود.
نسبت فشار هر مرحله، نسبت فشار کلی کمپرسور را مشخص میکند. همچنین بعد از هر پروانه دوار سرعت هوا بطور چشمگیری افزایش مییابد. دمای هوا در قسمت ورودی هر یک از مراحل نقش مهمی در مقتضیات توان کمپرسور دارد و به همین دلیل است که خنک کاری بین مراحل نیاز میشود. کمپرسورهای گریز از مرکز با بیش از ۶ مرحله و فشاری تا ۲۵ بار غیر معمول نیستند. پروانه دوار میتواند دارای طرح باز و یا بسته باشد. طرح باز در کاربردهای هوا رایج تر است. از طرح باز در کمپرسورهای گاز نیز استفاده میشود. پروانه دوار معمولاً از آلیاژ فولاد ضد زنگ و یا آلومینیوم ساخته میشود. سرعت این کمپرسور در مقایسه با کمپرسورهای دیگر خیلی بالا است، حدود ۱۵۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰ دور بر دقیقه کاملاً رایج میباشد.
این، بدین معنی است که به جای یاتاقانهای ساچمهای از یاتاقانهای تخت یا همان یاتاقانهای لغزشی در این کمپرسورها استفاده میشود. یاتاقانهای ساچمهای در کمپرسورهای یک مرحلهای با نسبت فشار کم مورد استفاده قرار میگیرند. غالباً کمپرسورهای چند مرحلهای دارای دو پروانه دوار هستند که بر روی هر دو انتهای محور گردان نصب شدهاند که بارهای محوری تولید شده توسط اختلاف فشار را خنثی میکنند. پایینترین میزان جریان حجمی در کمپرسور گریز از مرکز عمدتاً توسط جریان موجود در آخرین مرحله تعیین میشود. مقدار حد عملی l/s ۱۶۰ در مجرای خروجی از یک تجهیز افقی دو تکه، غالباً قاعده کلی است.
هر کمپرسور گریز از مرکز باید بطور مناسبی آببندی شود تا میزان نشتی را در راستای محور گردنده که از میان محفظه کمپرسور عبور میکند را کاهش دهد. آب بندهای مختلفی مورد استفاده قرار میگیرند و پیشرفتهترین آنها را میتوان در کمپرسورهای پر سرعت که تأمین کننده فشارهای بالا میباشند، یافت. رایجترین انواع آب بندهای چهارگانه شامل آب بندهای لابیرینتی، آب بندها حلقوی (معمولاً آب بندهای گرافیتی که خشک کار میکنند، اما آب بندهای مایع نیز بهکار گرفته میشود)، آب بندهای مکانیکی و آب بندهای هیدرواستاتیکی میباشد.
اما یک کمپرسور محوری، دارای جریان محوری است، هوا یا گاز از میان ردیفهایی از پرههای ثابت و متحرک در امتداد محور گردان کمپرسور عبور میکنند. بدین ترتیب سرعت هوا بتدریج همزمان با اینکه پرههای ثابت انرژی جنبشی را به فشار تبدیل میکنند، افزایش مییابد. پایینترین میزان جریان حجمی در چنین کمپرسوری حدود ۱۵l/s است. معمولاً یک استوانه متعادل کنندهای در کمپرسور تعبیه میشود، تا نیروی فشار محوری را متعادل سازد. کمپرسورهای محوری بهطور کلی از کمپرسورهای گریز از مرکز کوچکتر هستند و بهطور معمول سرعت آنها ۲۵ درصد بالاتر است و این کمپرسورها برای میزان جریان حجمی بالا در فشار نسبتاً متوسط مورد استفاده قرار میگیرند. به استثنای کاربردهای توربین گازی، نسبت فشار به ندرت بالاتر از ۶ است. جریان معمول تقریباً / s ۶۵ و فشار مؤثر تقریباً ۱۴ بار است. در شکل 2 روتور یک این نوع کمپرسور نشان داده شده است. پدیده سرج و استال که مورد بحث و بررسی این پژوهش است فقط در کمپرسورهای دینامیکی اتفاق میافتد.
ب) کمپرسورهای جابجایی مثبت: در این کمپرسورها انتقال انرژی به سیال به صورت متناوب یا پریودیک صورت میپذیرد. انواع کمپرسورهای جابجایی مثبت عبارت اند از: رفت و برگشتی، دوار. قدرت تراکم این کمپرسورها نسبت به نوع دینامیک بیشتر است. البته دبی این کمپرسورها به مراتب کمتر از نوع دینامیک میباشد.
یک پمپ دوچرخه سادهترین نوع یک کمپرسور جابجایی است، که در این نوع پمپ، هوا وارد سیلندر میشود و توسط پیستون متحرکی فشرده میشود. کمپرسور پیستونی دارای اصل عملکردی مشابهی است با یک پیستون، این کمپرسور دارای پیستونی است که در آن یک میله اتصال و یک میل لنگ چرخشی باعث عقب و جلو رفتن آن میشود. اگر برای فشردن هوا فقط یک طرف پیستون استفاده شود، پیستون یک طرفه نامیده میشود. اگر هر دو طرف بالا و پایین مورد استفاده قرار گیرد، کمپرسور دو طرفه نامیده میشود. تفاوت بین فشار در قسمت ورودی و قسمت خروجی به عنوان اندازهای از کار کمپرسور است.
توجه:
- برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
- لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.
به منظور سفارش تحقیق مرتبط با رشته تخصصی خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.
سفارش تحقیق
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.