کمپرسور سانتریفیوژ چیست؟
کمپرسور سانتریفیوژ چیست؟
کمپرسور
کُمپرِسور یا متراکم‌کننده (Compressor) می‌توانند برای فشرده کردن سیالات به کار رود. 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.
انواع کمپرسور
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:
- کمپرسورهای دینامیکی
- کمپرسورهای جابجایی مثبت
کمپرسورهای دینامیکی
در این کمپرسورها انتقال انرژی به سیال به طور دایمی است. انواع کمپرسورهای دینامیکی عبارت اند از:
- جریان شعاعی (Centrifugal)
- جریان محوری (Axial)
از کمپرسورهای دینامیک در فشارهای با نرخ پایین و دبی‌های بالاتر استفاده می‌شود.
کمپرسورهای دینامیکی در دو طرح محوری و شعاعی موجود می‌باشند. طرح‌های محوری غالباً کمپرسورهای توربینی یا کمپرسورهای توربینی شعاعی نامیده می‌شوند و طرح‌های شعاعی غالباً کمپرسورهای گریز از مرکز (سانتریفیوژ) 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.
کمپرسور گریز از مرکز
از جمله ویژگی‌های کمپرسور گریز از مرکز یا سانتریفیوژ (Centrifugal Compressor)، جریان رانش شعاعیِ 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.
کمپرسور سانتریفیوژ (گریز از مرکز) چندطبقه
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.
برخی از اجزای کمپرسور سانتریفیوژ سه‌طبقه چرخ‌دنده‌ای (شامل بدنه، شفت سرعت پایین، پینیون سرعت بالا، پروانه (ایمپلر)، یاتاقان (بیرینگ)، آب‌بند (سیل) و چرخ‌دنده) (krone Industriell)
این، بدین معنی است که به جای یاتاقان‌های ساچمه‌ای از یاتاقان‌های تخت (Journal Bearing) 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.
چند نمونه پروانه کمپرسور سانتریفیوژ (گریز از مرکز)
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. آب‌بندهای مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند و پیشرفته‌ترین آنها را می‌توان در کمپرسورهای پرسرعت که تأمین کننده فشارهای بالا می‌باشند، یافت. رایج‌ترین انواع آب‌بندهای چهارگانه شامل آب بندهای لابیرینتی، آب‌بندهای حلقوی (معمولاً آب‌بندهای گرافیتی که خشک کار می‌کنند، و آب‌بندهای مایع نیز به کار گرفته می‌شود)، آب‌بندهای مکانیکی (Mechanical Seal) و آب بندهای هیدرواستاتیکی می‌باشد.
