Santrifüj kompresör - Centrifugal compressor

Santrifüj kompresör çarklı santrifüj pompa gibi çalışır

Santrifüj kompresör çarkı

Santrifüj kompresörü ve diğer parçaları gösteren jet motoru kesiti

Bazen radyal kompresörler olarak da adlandırılan santrifüj kompresörler , dinamik eksenel simetrik iş emici turbo makinelerin bir alt sınıfıdır .

Rotor veya çark boyunca sürekli bir sıvı akışına kinetik enerji / hız ekleyerek bir basınç artışı sağlarlar . Bu kinetik enerji daha sonra bir difüzörden geçen akışı yavaşlatarak potansiyel enerji /statik basınçta bir artışa dönüştürülür . Çarktaki basınç artışı çoğu durumda difüzördeki artışa hemen hemen eşittir.

Operasyon teorisi

Akışın bir santrifüj kompresöre girmek için düz bir borudan geçtiği durumda, akış ekseneldir, üniformdur ve girdap, yani dönme hareketi yoktur. Akış merkezkaç çarktan geçerken çark, dönme ekseninden uzaklaştıkça akışı daha hızlı dönmeye zorlar. Pompa ve türbin denklemi olarak bilinen Euler'in akışkanlar dinamiği denkleminin bir formuna göre, akışkana verilen enerji, akışın yerel dönüş hızı ile yerel çark teğetsel hızı çarpımıyla orantılıdır .

Çoğu durumda, santrifüj çarktan çıkan akış , ses hızının yakınında hareket eder . Daha sonra sabit bir kompresörden geçerek yavaşlamasına neden olur. Sabit kompresör, enerji dönüşümünün gerçekleştiği artan akış alanı ile kanal yapıyor. Akışın makinenin bir sonraki parçasına, örneğin başka bir çarka veya bir yakıcıya girmek için geriye doğru döndürülmesi gerekiyorsa, akışı sabit döner kanatlar veya ayrı döner borular (boru difüzörleri) ile yönlendirerek akış kayıpları azaltılabilir. Bernoulli ilkesinde açıklandığı gibi , hızdaki azalma basıncın artmasına neden olur.

Tarihsel katkılar, öncüler

Son 100 yılda, Stodola (1903, 1927–1945), Pfleiderer (1952), Hawthorne (1964), Shepard (1956), Lakshminarayana (1996) ve Japikse (alıntılar dahil birçok metin) dahil olmak üzere uygulamalı bilim adamları gençleri eğitti. turbomakinaların temelleri mühendisleri. Bu anlayışlar, eksenel, karışık akışlı ve radyal/santrifüj konfigürasyonlarındaki tüm dinamik, sürekli akışlı, eksenel simetrik pompalar, fanlar, üfleyiciler ve kompresörler için geçerlidir.

Bu ilişki, türbinlerdeki ve eksenel kompresörlerdeki ilerlemelerin genellikle santrifüj kompresörler dahil olmak üzere diğer turbo makinelerde yolunu bulmasının nedenidir. Şekil 1.1 ve 1.2, santrifüj kompresörleri gösteren etiketlerle birlikte turbo makinelerin alanını göstermektedir. Santrifüj kompresörlerdeki iyileştirmeler, büyük keşiflerle elde edilmemiştir. Bunun yerine, birçok kişi tarafından keşfedilen artan bilgi parçalarını anlayarak ve uygulayarak iyileştirmeler elde edilmiştir.

Şekil 1.1 , turbo makinelerin aero - termo alanını temsil etmektedir . Yatay eksen , termodinamiğin birinci yasasından türetilen enerji denklemini temsil eder . Mach Sayısı ile karakterize edilebilen dikey eksen, sıvı sıkıştırılabilirlik (veya elastikiyet) aralığını temsil eder. Reynolds sayısı ile karakterize edilebilen Z ekseni, sıvı viskoziteleri (veya yapışkanlık) aralığını temsil eder. Bu aero-termo etki alanının temelini oluşturmuştur Matematikçiler ve fizikçiler arasında: Isaac Newton , Daniel Bernoulli , Leonhard Euler , Claude-Louis Navier , George Stokes , Ernst Mach , Nikolay Yegorovich Zhukovski'nin , Martin Kutta , Ludwig Prandtl , Theodore von Karman , Paul Richard Heinrich Blasius ve Henri Coandă .

Şekil 1.2, turbo makinelerin fiziksel veya mekanik alanını temsil eder. Yine yatay eksen, solda güç üreten türbinler ve sağda güç emen kompresörler ile enerji denklemini temsil eder. Fiziksel alan içinde dikey eksen, turbo makine uygulamasına bağlı olarak yüksek hızlar ve düşük hızlar arasında ayrım yapar. Z ekseni, turbo makinelerin fiziksel alanı içinde eksenel akış geometrisi ile radyal akış geometrisi arasında ayrım yapar. Karışık akışlı turbo makinelerin eksenel ve radyal arasında yer aldığı ima edilmektedir. Turbo makinelerin pratik uygulamasını ileriye taşıyan teknik başarıların önemli katkıları şunlardır: Denis Papin , Kernelien Le Demour , Daniel Gabriel Fahrenheit , John Smeaton , Dr. ACE Rateau , John Barber , Alexander Sablukov , Sir Charles Algernon Parsons , Ægidius Elling , Sanford Alexander Moss , Willis Carrier , Adolf Busemann , Hermann Schlichting , Frank Whittle ve Hans von Ohain .

Şekil 1.1 – Turbo makinelerin aero-termo alanı
Şekil 1.2 - Turbo makinelerin fiziksel alanı

Kısmi zaman çizelgesi

<1689	Erken turbomakineler	Pompalar, üfleyiciler, fanlar
1689	Denis Papin	Santrifüj kompresörün kökeni
1754	Leonhard Euler	Euler'in "Pompa ve Türbin" denklemi
1791	John Berber	İlk gaz türbini patenti
1899	ACE Oranı	İlk pratik santrifüj kompresör
1927	Aurel Boleslav Stodola'nın fotoğrafı.	Resmileştirilmiş "kayma faktörü"
1928	Adolf Busemann	Türetilmiş "kayma faktörü"
1937	Frank Whittle ve Hans von Ohain, bağımsız	Santrifüj kompresör kullanan ilk gaz türbini
>1970	Modern turbo makineler	3D-CFD, roket turbo pompaları, kalp destek pompaları, turbo şarjlı yakıt hücreleri

turbomakine benzerlikleri

Santrifüj kompresörler birçok yönden diğer turbo makinelere benzer ve aşağıdaki gibi karşılaştırılır:

Eksenel kompresör ile benzerlikler

Bir eksen-santrifüj kompresör gaz türbinini gösteren kesit

Santrifüj kompresörler, döner kanatlı kompresörler olmaları bakımından eksenel kompresörlere benzerler . Her ikisi de, 5 kademeli eksenel kompresör ve bir kademeli santrifüj kompresörlü bir motorun bitişik fotoğrafında gösterilmektedir. Santrifüj çarkın ilk kısmı eksenel kompresöre çok benziyor. Santrifüj çarkın bu ilk parçası aynı zamanda indükleyici olarak da adlandırılır . Santrifüj kompresörler, eksenel kompresörlere göre tek bir aşamada (örneğin Pratt & Whitney Canada PW200 serisi helikopter motorlarında 8) çok daha fazla basınç artışı üretmek için çarkın girişinden çıkışına kadar önemli bir yarıçap değişikliği kullandıklarından eksenlerden farklıdır. sahne. 1940'lardan kalma Alman Heinkel HeS 011 deneysel motoru, eksenel için sıfır ve santrifüj için 90 derece arasında radyal akış dönüşü olan bir kompresör aşamasına sahip ilk havacılık turbojetiydi. Karışık/diyagonal akışlı kompresör olarak bilinir. Pratt & Whitney Canada PW600 serisi küçük turbo fanlarda diyagonal bir sahne kullanılır .

Santrifüj fan

Hava hızını dağıtmak için kullanılan yukarı boşaltma konisi olan düşük hızlı, düşük basınçlı santrifüj kompresör veya santrifüj fan

Bir sincap kafesli fan bir boşaltma difüzör olmadan

Santrifüj kompresörler, her ikisi de artan yarıçap yoluyla akış enerjisini arttırdığından, komşu şekilde gösterilen stildeki santrifüj fanlara benzer . Santrifüj fanların aksine, kompresörler daha yüksek basınç artışları oluşturmak için daha yüksek hızlarda çalışır. Çoğu durumda santrifüj fan tasarlamak için kullanılan mühendislik yöntemleri, santrifüj kompresör tasarlamak için kullanılanlarla aynıdır, bu nedenle çok benzer görünebilirler.

Bu ilişki, ekteki şekilde gösterilen sincap kafesli yelpaze ile karşılaştırıldığında daha az doğrudur .

Genelleme ve tanımlama amacıyla, santrifüj kompresörlerin genellikle yüzde 5'ten daha fazla yoğunluk artışına sahip olduğu söylenebilir. Ayrıca, çalışma akışkanı hava veya nitrojen olduğunda, genellikle Mach sayısı 0.3'ün üzerinde bağıl akışkan hızları yaşarlar . Buna karşılık, fanların veya üfleyicilerin genellikle yüzde beşten daha az yoğunluk artışına ve Mach 0.3'ün altında en yüksek bağıl akışkan hızlarına sahip olduğu düşünülür.

Santrifüj pompası

Bir tür santrifüj pompanın 3 boyutlu katı modeli

Kesim-uzakta bir santrifüj pompa

Santrifüj kompresörler ayrıca yandaki şekillerde gösterilen stildeki santrifüj pompalara benzer . Bu tür kompresörler ve pompalar arasındaki temel fark, kompresör çalışma sıvısının gaz (sıkıştırılabilir) ve pompa çalışma sıvısının sıvı (sıkıştırılamaz) olmasıdır. Yine, bir santrifüj pompa tasarlamak için kullanılan mühendislik yöntemleri, bir santrifüj kompresör tasarlamak için kullanılanlarla aynıdır. Yine de önemli bir fark var: pompalarda kavitasyonla ilgilenme ihtiyacı .

Radyal türbin

Santrifüj kompresörler ayrıca , şekilde gösterildiği gibi radyal türbine benzeyen turbo makine karşılığına çok benzer . Bir kompresör, basıncını yükseltmek için enerjiyi bir akışa aktarırken, bir türbin, bir akıştan enerji çekerek, böylece basıncını düşürerek tersine çalışır. Başka bir deyişle, güç kompresörlere girdi ve türbinlerden çıktı.

Santrifüj kompresör kullanan turbo makineler

Makine içinde bir veya daha fazla santrifüj kompresör kullanabilen turbo makinelerin kısmi listesi burada listelenmiştir.

Basit bir santrifüj kompresörün bileşenleri

Basit bir santrifüj kompresörün dört bileşeni vardır: giriş, çark/rotor, difüzör ve toplayıcı. Şekil 3.1, akış (çalışma gazı) merkezkaç çarka eksenel olarak sağdan sola girecek şekilde akış yolunun bileşenlerinin her birini göstermektedir. Pervanenin kompresöre aşağı yönde bakarken saat yönünde dönmesinin bir sonucu olarak, akış şeklin izleyicisinden uzaklaşarak kıvrımın boşaltma konisinden geçecektir.

Şekil 3.1 – Rotorun sağ ucundaki santrifüj kompresörü (mavi) gösteren bir turboşarjın kesit görünümü

Giriş

Bir santrifüj kompresörün girişi tipik olarak basit bir borudur. Bir valf, sabit kanatlar/kanat profilleri (akışın girdaplanmasına yardımcı olmak için kullanılır) ve hem basınç hem de sıcaklık enstrümantasyonu gibi özellikleri içerebilir. Bu ek cihazların tümü, santrifüj kompresörün kontrolünde önemli kullanımlara sahiptir.

santrifüj çark

Bir kompresörü santrifüj yapan anahtar bileşen, çalışma gazının enerjisini kademeli olarak yükselten bir dizi döner kanat (veya kanat) içeren santrifüj çarktır (Şekil 0.1). Bu, gazların artan çark yarıçapı yoluyla daha yüksek hızlara ve enerji seviyelerine ulaşabilmesi dışında eksenel kompresör ile aynıdır. Birçok modern yüksek verimli santrifüj kompresörde, çarktan çıkan gaz, ses hızına yakın bir hızda hareket eder.

Çarklar, "açık" (görünür bıçaklar), "örtülü veya örtülü", "ayırıcılı" (diğer tüm indükleyiciler çıkarılmış) ve "ayırıcısız" (tüm tam bıçaklar) dahil olmak üzere birçok konfigürasyonda tasarlanmıştır. Hem Şekil 0.1 hem de 3.1, ayırıcılara sahip açık çarkları göstermektedir. Modern yüksek verimli çarkların çoğu, bıçak şeklinde "geri süpürme" kullanır.

Euler'in pompa ve türbin denklemi , çark performansını anlamada önemli bir rol oynar.

difüzör

Basit santrifüj kompresörün bir sonraki önemli bileşeni difüzördür. Akış yolundaki çarkın aşağı akışında, gaz hızını kademeli olarak yavaşlatarak (difüze ederek) gazın kinetik enerjisini (yüksek hız) basınca dönüştürmek difüzörün sorumluluğundadır. Difüzörler kanatsız, kanatlı veya alternatif bir kombinasyon olabilir. Yüksek verimli kanatlı difüzörler ayrıca 1'den azdan 4'e kadar geniş bir katılık aralığında tasarlanmıştır. Kanatlı difüzörlerin hibrit versiyonları şunları içerir: kama, kanal ve boru difüzörleri. Bazı turboşarjlarda difüzör yoktur.

Bernoulli'nin akışkanlar dinamiği ilkesi , difüzör performansını anlamada önemli bir rol oynar.

Kolektör

Bir santrifüj kompresörün kolektörü birçok şekil ve biçim alabilir. Difüzör büyük bir boş odaya boşaldığında, toplayıcı Plenum olarak adlandırılabilir . Difüzör bir cihazın içine boşaltır zaman biraz salyangoz kabuğu, boğanın boynuz veya Fransız boynuz gibi görünüyor, kolektör olasılıkla bir olarak kabul edilmesi olduğunu türbini veya kaydırma . Adından da anlaşılacağı gibi, bir kollektörün amacı, akışı difüzör tahliye halkasından toplamak ve bu akışı aşağı akış borusuna iletmektir. Kollektör veya boru ayrıca kompresörü kontrol etmek için valfler ve enstrümantasyon içerebilir.

Uygulamalar

Aşağıda, her biri bu kompresörlerin sahip olduğu bazı genel özelliklerin kısa bir açıklamasını içeren santrifüj kompresör uygulamalarının kısmi bir listesi bulunmaktadır. Bu listeye başlamak için en iyi bilinen santrifüj kompresör uygulamalarından ikisi listelenmiştir; gaz türbinleri ve turboşarjlar.

Şekil 4.1 – Santrifüj kompresörü ve diğer parçaları gösteren jet motoru kesiti.

Şekil 4.2 – Santrifüj kompresör ve diğer parçaları gösteren jet motoru kesiti.

Gelen gaz türbini ve yardımcı güç birimleri. Referans Şekil 4.1–4.2
Basit formlarında, modern gaz türbinleri Brayton çevriminde çalışır. (ref Şekil 5.1) Sıkıştırma sağlamak için eksenel ve santrifüj kompresörlerden biri veya her ikisi kullanılır. Çoğu zaman santrifüj kompresörleri içeren gaz türbinleri türleri arasında küçük uçak motorları (yani turboşaftlar, turboproplar ve turbofanlar), yardımcı güç üniteleri ve mikro türbinler bulunur. Uçak uygulamalarında kullanılan tüm santrifüj kompresörlere uygulanan endüstri standartları, hizmette gereken güvenlik ve dayanıklılığı sağlamak için ilgili sivil ve askeri sertifikasyon yetkilileri tarafından belirlenir. Gaz türbinlerinde kullanılan santrifüj çarklar genellikle titanyum alaşımlı dövmelerden yapılır. Akış yolu bıçakları genellikle yan frezelenir veya 5 eksenli freze makinelerinde nokta frezelenir. Çark örtüsünü sürtmeden çalışma boşluklarının mümkün olduğunca küçük olması gerektiğinde, çark ilk önce yüksek sıcaklıkta, yüksek hızlı saptırılmış şekliyle çekilir ve ardından üretim için eşdeğer soğuk statik şekliyle çekilir. Bu gereklidir, çünkü en zorlu çalışma koşulunda çark sapmaları, çark ile gövdesi arasındaki gerekli sıcak çalışma aralığından 100 kat daha büyük olabilir.

Otomotiv motorlarında ve dizel motorlarda turboşarj ve süperşarjlarda . Referans Şekil 1.1
Pistonlu içten yanmalı motorlarla birlikte kullanılan santrifüj kompresörler, motorun egzoz gazı tarafından çalıştırılıyorsa turboşarjlar ve mekanik olarak motor tarafından çalıştırılıyorsa turbo-süper şarjörler olarak bilinir. Turboşarjlar için endüstrinin belirlediği standartlar SAE tarafından oluşturulmuş olabilir . İdeal gaz özellikleri genellikle turboşarjlı santrifüj kompresör performansının tasarımı, testi ve analizi için iyi sonuç verir.

Gelen boru hattı kompresör arasında doğalgaz tüketiciye üretim sitesinden gazı taşımak için.
Bu tür kullanımlar için santrifüj kompresörler tek veya çok kademeli olabilir ve büyük gaz türbinleri tarafından çalıştırılabilir. Sektör tarafından belirlenen standartlar (ANSI/API, ASME), gerekli güvenlik düzeyini elde etmek için kalın kasalarla sonuçlanır. Çarklar, her zaman olmasa da genellikle, pompa çarklarına çok benzemelerini sağlayan kapalı tarzdadır. Bu tip kompresör aynı zamanda genellikle API tarzı olarak da adlandırılır . Bu kompresörleri çalıştırmak için gereken güç, çoğunlukla binlerce beygir gücü (HP) cinsindendir. Doğal gaz boru hattı santrifüj kompresörlerinin performansını uygun şekilde tasarlamak, test etmek ve analiz etmek için gerçek gaz özelliklerinin kullanılması gerekir.

Olarak petrol rafinerileri , doğal gaz işlenmesi , petrokimya ve kimyasal tesisler .
Bu tür kullanımlar için santrifüj kompresörler genellikle tek şaftlı çok kademelidir ve büyük buhar veya gaz türbinleri tarafından çalıştırılır. Bunların muhafazaları adlandırılır yatay olarak bölünmüş rotor grubu veya sırasında taban yarısına alçaltılır halinde namlu , bu kompresör, sanayide (ANSI / API ASME). Standartlar set kızaklı rotor ile bir uzunlamasına bölünmüş çizgi varsa gerekli bir güvenlik seviyesine ulaşmak için kalın muhafazalarla sonuçlanır. Çarklar genellikle kapalı tarzdadır ve bu da onları pompa çarklarına çok benzetmektedir. Bu tip kompresör aynı zamanda genellikle API tarzı olarak da adlandırılır . Bu kompresörleri çalıştırmak için gereken güç genellikle binlerce HP'dir. Performanslarını uygun şekilde tasarlamak, test etmek ve analiz etmek için gerçek gaz özelliklerinin kullanılması gerekir.

İklimlendirme ve soğutma ve HVAC : Santrifüj kompresörler genellikle su soğutma grupları çevrimlerinde sıkıştırma sağlar .
Çok çeşitli buhar sıkıştırma çevrimleri ( termodinamik çevrim , termodinamik ) ve çok çeşitli çalışma gazları ( soğutucu akışkanlar ) nedeniyle, santrifüj kompresörler çok çeşitli boyut ve konfigürasyonlarda kullanılır. Bu makinelerin performansını uygun şekilde tasarlamak, test etmek ve analiz etmek için gerçek gaz özelliklerinin kullanılması gerekir. Bu kompresörler için endüstri tarafından belirlenen standartlar arasında ASHRAE, ASME ve API bulunmaktadır.

Her türlü pnömatik alet için basınçlı hava sağlamak için endüstride ve imalatta .
Bu tür kullanımlar için santrifüj kompresörler genellikle çok kademelidir ve elektrik motorları ile çalıştırılır. Hava sıcaklığını kontrol etmek için aşamalar arasında genellikle ara soğutmaya ihtiyaç duyulur. Yol onarım ekipleri ve otomobil tamirhaneleri, vidalı kompresörlerin ihtiyaçlarına daha iyi uyum sağladığını düşünüyor. Bu kompresörler için endüstri tarafından belirlenen standartlar arasında ASME ve güvenliği vurgulayan hükümet düzenlemeleri yer alır. İdeal gaz ilişkileri genellikle bu makinelerin performansını uygun şekilde tasarlamak, test etmek ve analiz etmek için kullanılır. Taşıyıcı denklemi genellikle nem ile başa çıkmak için kullanılır.

Saflaştırılmış son ürün gazları üretmek için hava ayırma tesislerinde.
Bu tür kullanımlar için santrifüj kompresörler genellikle hava sıcaklığını kontrol etmek için ara soğutma kullanan çok aşamalıdır. Bu kompresörler için endüstri tarafından belirlenen standartlar arasında ASME ve güvenliği vurgulayan hükümet düzenlemeleri yer alır. İdeal gaz ilişkileri genellikle, çalışma gazı hava veya nitrojen olduğunda bu makinelerin performansını uygun şekilde tasarlamak, test etmek ve analiz etmek için kullanılır. Diğer gazlar gerçek gaz özellikleri gerektirir.

Olarak petrol alanında yüksek basınçlı doğal gazın yeniden enjeksiyon yağ iyileşmesi için.
Bu tür kullanımlar için santrifüj kompresörler genellikle tek şaftlı çok kademelidir ve gaz türbinleri tarafından çalıştırılır. 700 bara yaklaşan tahliye basınçları ile kasa namlu tipindedir. Bu kompresörler için endüstri (API, ASME) tarafından belirlenen standartlar, güvenliği en üst düzeye çıkarmak için büyük kalın muhafazalarla sonuçlanır. Çarklar, her zaman olmasa da genellikle, pompa çarklarına çok benzemelerini sağlayan kapalı tarzdadır. Bu tip kompresör aynı zamanda genellikle API tarzı olarak da adlandırılır . Performanslarını uygun şekilde tasarlamak, test etmek ve analiz etmek için gerçek gaz özelliklerinin kullanılması gerekir.

Verim

Şekil 5.1 – Bir gaz türbinine uygulanan Brayton çevriminin gösterimi.

Şekil 5.2 – Örnek santrifüj kompresör performans haritası.

Bir gaz türbininin Brayton çevrimini gösterirken, Şekil 5.1, basınca özgü hacim ve sıcaklık entropisinin örnek çizimlerini içerir. Bu tür grafikler, bir çalışma noktasındaki santrifüj kompresör performansını anlamak için esastır. İki grafik kompresör girişi (istasyon 1) ve kompresör çıkışı (istasyon 2) arasındaki basıncın arttığını göstermektedir. Aynı zamanda yoğunluk artarken özgül hacim azalır. Sıcaklık-entropi grafiği, artan entropi (kayıp) ile sıcaklığın arttığını gösterir. Kuru havayı ve ideal gaz hal denklemini ve izentropik bir süreci varsayarsak, bu nokta için basınç oranını ve verimini tanımlamak için yeterli bilgi vardır. Kompresör haritası, tüm çalışma aralığında kompresör performansını anlamak için gereklidir.

Şekil 5.2, bir santrifüj kompresör performans haritası (test veya tahmin), 4 hız hattının her biri için akış, basınç oranını gösterir (toplam 23 veri noktası). Ayrıca sabit verimlilik konturları da dahildir. Bu formda sunulan santrifüj kompresör performansı, harita tarafından temsil edilen donanımı basit bir dizi son kullanıcı gereksinimleriyle eşleştirmek için yeterli bilgi sağlar.

Maliyet açısından oldukça etkin olan (böylece tasarımda kullanışlı olan) tahmin performansıyla karşılaştırıldığında, test etmek maliyetli olsa da hala en kesin yöntemdir. Ayrıca, santrifüj kompresör performansının test edilmesi çok karmaşıktır. Gibi profesyonel toplumlarda ASME (yani PTC-10, sıvı Metre El Kitabı, PTC-19.x), ASHRAE ( ASHRAE Handbook ) ve API (ANSI / API 617-2002, 672-2007) ayrıntılı deneysel yöntemler ve analizler için standartlar kurmuştur test sonuçları. Bu karmaşıklığa rağmen, örnek bir test performans haritası incelenerek performansla ilgili birkaç temel kavram sunulabilir.

Performans haritaları

Basınç oranı ve akış, Şekil 5.2 performans haritasını basit bir kompresör uygulamasıyla eşleştirmek için gereken ana parametrelerdir. Bu durumda, giriş sıcaklığının deniz seviyesi standardı olduğu varsayılabilir. Giriş sıcaklığındaki değişiklikler kompresör performansında önemli değişikliklere neden olduğu için bu varsayım pratikte kabul edilemez. Şekil 5.2 şunları gösterir:

Düzeltilmiş kütle akışı: 0,04 – 0,34 kg/s
Toplam basınç oranı, girişten çıkışa (PR _t-t = P _t,deşarj /P _t,giriş ): 1.0 – 2.6

Standart uygulamada olduğu gibi, Şekil 5.2 bir akış parametresi ile etiketlenmiş yatay bir eksene sahiptir. Akış ölçümleri çeşitli birimler kullanırken, tümü 2 kategoriden birine uyar:

Birim zaman başına kütle akışı

Kg/sn gibi kütle akış birimleri, karışıklığa çok az yer olduğundan pratikte kullanımı en kolay olanlardır. Geriye kalan sorular, giriş veya çıkışla ilgili olacaktır (bu, kompresörden sızıntı veya nem yoğuşmasını içerebilir). Atmosferik hava için, kütle akışı ıslak veya kuru olabilir (nem dahil veya hariç). Çoğu zaman, kütle akışı spesifikasyonu eşdeğer bir Mach sayısı bazında sunulacaktır, . Bu durumlarda, eşdeğer sıcaklık, eşdeğer basınç ve gazın açıkça belirtilmesi veya standart bir koşulda ima edilmesi standarttır. $m{\sqrt {\theta }}/{\delta }$

Birim zaman başına hacim akışı

Buna karşılık, tüm hacimsel akış spesifikasyonları, ek yoğunluk spesifikasyonunu gerektirir. Bernoulli'nin akışkanlar dinamiği ilkesi, bu sorunu anlamada çok değerlidir. Karışıklık, basınç, sıcaklık ve gaz sabitlerinin yanlış kullanılması veya yanlış kullanılması nedeniyle ortaya çıkar.

Ayrıca standart uygulamada olduğu gibi, Şekil 5.2'de basınç parametresi ile etiketlenmiş dikey bir eksen vardır. Çeşitli basınç ölçüm birimleri vardır. Hepsi iki kategoriden birine uyar:

Bir delta basıncı, yani girişten çıkışa artış (manometre ile ölçülür)
bir boşaltma basıncı

Basınç artışı alternatif olarak birimi olmayan bir oran olarak belirtilebilir:

Bir basınç oranı (çıkış/giriş)

Performans haritalarında ortak olan diğer özellikler şunlardır:

Sabit hız çizgileri

Bir santrifüj kompresör için bir harita oluşturmanın en yaygın iki yöntemi, sabit şaft hızında veya sabit gaz ayarındadır. Hız sabit tutulursa, gaz kelebeği konumları değiştirilerek sabit bir hız çizgisi boyunca test noktaları alınır. Buna karşılık, bir gaz kelebeği valfi sabit tutulursa, hız değiştirilerek test noktaları oluşturulur ve farklı gaz kelebeği konumları ile tekrarlanır (genel gaz türbini uygulaması). Şekil 5.2'de gösterilen harita en yaygın yöntemi göstermektedir; sabit hız çizgileri. Bu durumda, %50, %71, %87 ve %100 RPM hızlarında düz çizgilerle bağlanan veri noktalarını görüyoruz. İlk üç hız çizgisinin her biri 6 puana sahipken, en yüksek hız çizgisinin beş puanı vardır.

Sabit verimlilik adaları

Tartışılacak bir sonraki özellik, sabit verimlilik adalarını temsil eden oval şekilli eğrilerdir. Bu şekilde %56 verimlilik (ondalık 0,56) ile %76 verimlilik (ondalık 0,76) arasında değişen 11 kontur görüyoruz. Genel standart uygulama, bu verimlilikleri politropik yerine izentropik olarak yorumlamaktır. Verimlilik adalarının dahil edilmesi, bu 2 boyutlu haritaya etkili bir şekilde 3 boyutlu bir topoloji oluşturur. Belirtilen giriş yoğunluğu ile, aerodinamik gücü hesaplamak için daha fazla yetenek sağlar. Sabit güç hatları da kolayca ikame edilebilirdi.

Tasarım veya garanti noktası/noktaları

Gaz türbininin çalışması ve performansı ile ilgili olarak, gaz türbininin santrifüj kompresörü için belirlenmiş bir dizi garantili nokta olabilir. Bu gereksinimler, bir bütün olarak genel gaz türbini performansı için ikincil öneme sahiptir. Bu nedenle ideal durumda en düşük özgül yakıt tüketiminin, santrifüj kompresörlerin en yüksek verim eğrisinin gaz türbininin gerekli çalışma hattı ile çakışması durumunda gerçekleşeceğini özetlemek gerekir.

Gaz türbinlerinin aksine, diğer birçok uygulamanın (endüstriyel dahil) daha az katı performans gerekliliklerini karşılaması gerekir. Tarihsel olarak, belirli bir akış ve basınçta performans elde etmek için endüstriyel uygulamalara uygulanan santrifüj kompresörlere ihtiyaç duyulmuştur. Bir dizi akış ve basınçta belirli performans hedeflerine ulaşmak için genellikle modern endüstriyel kompresörlere ihtiyaç duyulur; böylece gaz türbini uygulamalarında görülen gelişmişlik yolunda önemli bir adım atıyor.

Şekil 5.2'de gösterilen kompresör basit bir uygulamada kullanılırsa, %76 verim içindeki herhangi bir nokta (basınç ve akış) çok kabul edilebilir bir performans sağlayacaktır. Bir "Son Kullanıcı", 0,21 kg/s'de 2,0 basınç oranının performans gereksinimlerinden çok memnun olacaktır.

Kabarmak

Dalgalanma - çarkın sistem direncinin veya karşı basıncın üstesinden gelmek için yeterli enerji ekleyemediği, düşük kütle akış hızı işleminde bir akış olgusudur. Düşük kütle debisi çalışmasında, çark üzerindeki basınç oranı yüksektir. Çarkın akış aşağısındaki yüksek geri basınç, akışı rotor kanatlarının uçlarından çark gözüne (giriş) doğru geri iter. Bu hızlı akışın tersine çevrilmesi (yani, dalgalanma), kanatların ön kenarındaki akış açılarını etkileyen güçlü bir dönme bileşeni sergiler. Akış açılarının bozulması, çarkın verimsiz olmasına ve akış yönüne daha az akış sağlanmasına neden olur. (Bu nedenle, dalgalanma bazen eksenel simetrik durma olarak adlandırılır.) Böylece, çarkın akış aşağısındaki plenum boşaltılır ve (arka) basınç düşer. Sonuç olarak, rotor uçları üzerinde daha az akış tersine döner ve çark kazançları tekrar verimli hale gelir. Bu döngüsel olaylar büyük titreşimlere neden olur, sıcaklığı arttırır ve eksenel itmeyi hızla değiştirir. Bu durumlar rotor keçelerine, rotor yataklarına, kompresör sürücüsüne ve çevrim çalışmasına zarar verebilir. Çoğu turbo makine, ara sıra meydana gelen dalgalanmalara kolayca dayanacak şekilde tasarlanmıştır. Bununla birlikte, makine uzun bir süre boyunca art arda dalgalanmaya zorlanırsa veya kötü tasarlanmışsa, tekrarlanan dalgalanmalar feci bir arızaya neden olabilir. Özellikle ilgi çekici olan, turbomakineler çok dayanıklı olabilse de, içinde kullanıldıkları çevrimler/süreçler çok daha az sağlam olabilir.

Dalgalanma hattı

Şekil 5.2'de gösterilen dalgalanma hattı, dört hız hattının her birinin en düşük akış noktalarından geçen eğridir. Bir test haritası olarak, bu noktalar, test tesisi/teçhizatı içinde istikrarlı bir okuma kaydetmek için mümkün olan en düşük akış noktaları olacaktır. Birçok endüstriyel uygulamada, sistem geri basıncı nedeniyle durma hattını artırmak gerekli olabilir. Örneğin, %100 RPM'de durma akışı, basınç oranı eğrisinin pozitif eğimi nedeniyle yaklaşık 0,170 kg/sn'den 0,215 kg/sn'ye yükselebilir.

Daha önce belirtildiği gibi, bunun nedeni, Şekil 5.2'deki yüksek hızlı hattın bu akış aralığında durma özelliği veya pozitif eğim sergilemesidir. Farklı bir sisteme yerleştirildiğinde, bu sistemle etkileşim nedeniyle bu düşük akışlara ulaşılamayabilir. Sistem direnci veya olumsuz basıncın, kompresör dalgalanmasına kritik katkı sağladığı matematiksel olarak kanıtlanmıştır.

Tıkanmaya karşı maksimum akış hattı

Boğulma 2 koşuldan birinde meydana gelir. Tipik olarak yüksek hızlı ekipman için, akış arttıkça akışın hızı kompresör aşaması içinde bir yerde sonik hıza yaklaşabilir. Bu konum, çark girişi "boğazında" veya kanatlı difüzör girişi "boğazında" olabilir. Buna karşılık, daha düşük hızlı ekipman için, akışlar arttıkça kayıplar artar ve basınç oranı sonunda 1:1'e düşer. Bu durumda, boğulma meydana gelmesi olası değildir.

Gaz türbini santrifüj kompresörlerinin hız hatları tipik olarak boğulma sergiler. Bu, bir hız hattının basınç oranının, akışta çok az değişiklikle veya hiç değişiklik olmadan (dikey olarak) hızla düştüğü bir durumdur. Çoğu durumda bunun nedeni, çark ve/veya difüzör içinde bir yerde Mach 1'e yakın hızlara ulaşılmış ve kayıplarda hızlı bir artış meydana gelmesidir. Daha yüksek basınç oranlı turboşarjlı santrifüj kompresörler de aynı fenomeni sergiler. Gerçek boğulma olayı, santrifüj basınç aşaması içinde bir alan kısıtlaması içinde yerel Mach sayısıyla ölçülen sıkıştırılabilirliğin bir fonksiyonudur.

Şekil 5.2'de gösterilen maksimum akış çizgisi, her bir hız çizgisinin en yüksek akış noktalarından geçen eğridir. İnceleme üzerine, bu noktaların her birinin yaklaşık %56 verimliliğe sahip olduğu fark edilebilir. Düşük bir verimliliğin (<%60) seçilmesi, yüksek akışlarda kompresör performans haritalarını sonlandırmak için kullanılan en yaygın uygulamadır. Maksimum akış hattını belirlemek için kullanılan bir diğer faktör de 1'e yakın veya buna eşit bir basınç oranıdır. %50 hız hattı buna bir örnek olarak kabul edilebilir.

Şekil 5.2'deki hız çizgilerinin şekli, tüm santrifüj kompresör hız hatlarının maksimum akışı ile bağlantılı olarak jikle teriminin kullanılmasının neden uygunsuz olduğuna dair iyi bir örnek sağlar. Özetle; çoğu endüstriyel ve ticari santrifüj kompresör, en yüksek verimliliklerinde veya yakınında çalışacak ve düşük verimliliklerde çalışmayı önleyecek şekilde seçilir veya tasarlanır. Bu nedenle, santrifüj kompresör performansını %60 verimin altında göstermek için nadiren bir neden vardır.

Birçok endüstriyel ve ticari çok kademeli kompresör performans haritası, kademeli istifleme olarak bilinen şeyle ilgili farklı bir nedenle aynı dikey özelliği sergiler.

Diğer çalışma limitleri

Minimum çalışma hızı: Kabul edilebilir çalışma için minimum hız, bu değerin altında kompresörün durması veya "rölanti" durumuna geçmesi kontrol edilebilir.
İzin verilen maksimum hız: Kompresör için maksimum çalışma hızı. Bu değerin ötesinde gerilimler, öngörülen sınırların üzerine çıkabilir ve rotor titreşimleri hızla artabilir. Bu seviyenin üzerindeki hızlarda, ekipman muhtemelen çok tehlikeli hale gelecek ve daha düşük hızlarda kontrol edilecektir.

Santrifüj kompresör çarkı için giriş hızı üçgenleri
Santrifüj kompresör çarkı için çıkış hızı üçgenleri

Boyutlu analiz

Santrifüj kompresörler arasındaki avantajları tartmak için klasik 8 parametreyi turbomakine ile karşılaştırmak önemlidir. Spesifik olarak, basınç artışı (p), akış (Q), açısal hız (N), güç (P), yoğunluk (ρ), çap (D), viskozite (μ) ve elastikiyet (e). Bu, herhangi bir parametrenin etkisini deneysel olarak belirlemeye çalışırken pratik bir sorun yaratır. Bunun nedeni, bu parametrelerden birini bağımsız olarak değiştirmenin neredeyse imkansız olmasıdır.

Buckingham π teoremi olarak bilinen prosedür yöntemi, bu parametrelerin boyutsuz 5 formunu üreterek bu problemin çözülmesine yardımcı olabilir. Bu Pi parametreleri, turbo makinelerde "benzerlik" ve "afinite yasaları" için temel sağlar. Performansın karakterizasyonunda değerli bulunan ek ilişkilerin (boyutsuz olma) yaratılmasını sağlarlar.

Aşağıdaki örnekte, basınç yerine Baş, elastiklik yerine sonik hız kullanılacaktır.

Buckingham Π teoremi

Bu prosedürde turbo makineler için kullanılan üç bağımsız boyut şunlardır:

${\görüntüleme stili M}$ kütle (kuvvet bir alternatiftir)
${\görüntüleme stili L}$ uzunluk
${\görüntüleme stili T}$ zaman

Teoreme göre, sekiz ana parametrenin her biri, aşağıdaki gibi bağımsız boyutlarına eşittir:

Akış	${\görüntüleme stili Q=}$	${\frac {L^{3}}{T}}$	eski. M = ³ / sn
Kafa	${\görüntüleme stili H=}$	${\frac {ML}{T^{2}}}$	eski. = kg·m/s ²
Hız	${\görüntüleme stili U=}$	${\frac {L}{T}}$	eski. = m/s
Güç	${\görüntüleme stili P=}$	${\frac {ML^{2}}{T^{3}}}$	eski. = kg·m ² /s ³
Yoğunluk	${\görüntüleme stili \rho =}$	${\frac {M}{L^{3}}}$	eski. = Kg / ³
viskozite	${\görüntüleme stili \mu =}$	${\frac {M}{LT}}$	eski. = kg/m·s
Çap	${\görüntüleme stili D=}$	${\görüntüleme stili L}$	eski. = m
Sesin hızı	${\görüntüleme stili bir=}$	${\frac {L}{T}}$	eski. = m/s

Klasik turbomakine benzerliği

Resmi prosedürü takip etme görevinin tamamlanması, turbo makineler için bu klasik beş boyutsuz parametre setinin üretilmesiyle sonuçlanır. 5 Pi parametresinin her biri eşdeğer olduğunda tam benzerlik elde edilir. Bu, elbette, karşılaştırılan iki turbomakinenin geometrik olarak benzer olduğu ve aynı çalışma noktasında çalıştığı anlamına gelir.

Akış katsayısı	${\görüntüleme stili \Pi _{1}=}$	${\frac {Q}{ND^{3}}}$
Baş katsayısı	$\Pi _{2}=$	${\frac {gH}{N^{2}D^{2}}}$
Hız katsayısı	${\görüntüleme stili\Pi _{4}=}$	${\frac {ND}{a}}$
Güç katsayısı	$\Pi _{3}=$	${\frac {P}{\rho N^{3}D^{5}}}$
Reynolds katsayısı	${\görüntüleme stili \Pi _{5}=}$	${\frac {\rho ND^{2}}{\mu }}$

Turbomakine analistleri, bu 5 parametreyi, yine boyutsuz olan verimlilik ve kayıp katsayıları ile karşılaştırarak, performansa ilişkin muazzam bir kavrayış elde ederler. Genel uygulamada, akış katsayısı ve yük katsayısı birincil öneme sahip olarak kabul edilir. Genel olarak, santrifüj kompresörler için hız katsayısı ikincil öneme sahipken Reynolds katsayısı üçüncül öneme sahiptir. Tersine, pompalar için beklendiği gibi, Reynolds sayısı ikincil öneme sahip hale gelir ve hız katsayısı neredeyse önemsiz hale gelir. Şekil 1.1'deki y eksenini tanımlamak için hız katsayısının seçilebilmesi, aynı zamanda z eksenini tanımlamak için Reynolds katsayısının seçilebilmesi ilginç bulunabilir.

Diğer boyutsuz kombinasyonlar

Aşağıdaki tabloda gösterilen başka bir boyutsal analiz değeridir. Herhangi bir sayıda yeni boyutsuz parametre, üsler ve çarpma yoluyla hesaplanabilir. Örneğin, aşağıda gösterilen birinci parametrenin bir varyasyonu, uçak motoru sistem analizinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Üçüncü parametre, birinci ve ikincinin basitleştirilmiş bir boyutsal varyasyonudur. Bu üçüncü tanım, katı sınırlamalarla uygulanabilir. Dördüncü parametre olan özgül hız çok iyi bilinir ve çapı ortadan kaldırması bakımından yararlıdır. Beşinci parametre, spesifik çap, Balje tarafından faydalı bulunan, daha az tartışılan boyutsuz bir parametredir.

1	Düzeltilmiş kütle akış katsayısı	$\Pi _{1}\Pi _{4}=$	${\frac {m}{pD^{2}}}\sol({\frac {Rt}{k}}\sağ)^{0.5}$
2	Alternatif #1 eşdeğeri Mach formu	${\frac {m_{1}}{\rho _{1}a_{1}{D_{1}}^{2}\cos(\alpha _{1})}}=$	${\frac {m_{2}}{\rho _{2}a_{2}{D_{2}}^{2}\cos(\alpha _{2})}}$
3	Alternatif #2 basitleştirilmiş boyutlu form	${\frac {m_{1}{t_{1}}^{0.5}}{p_{1}}}=$	${\frac {m_{2}{t_{2}}^{0.5}}{p_{2}}}$
4	Özgül hız katsayısı	${\frac {{\Pi _{1}}^{0.5}}{{\Pi _{2}}^{0.75}}}=$	${\frac {NQ^{0.5}}{(gH)^{0.75}}}$
5	Spesifik çap katsayısı	${\frac {{\Pi _{2}}^{0.25}}{{\Pi _{1}}^{0.5}}}=$	${\frac {D(gH)^{0.25}}{Q^{0.5}}}$

Şekil 1.2'deki y eksenini tanımlamak için hız yerine belirli hız katsayısının kullanılabilmesi ilginç olabilirken, aynı zamanda z eksenini tanımlamak için çapın yerine özel çap katsayısı da olabilir.

yakınlık yasaları

Aşağıdaki afinite yasaları , yukarıda gösterilen beş Π-parametresinden türetilmiştir. Turbo makinelerin bir uygulamadan diğerine ölçeklendirilmesi için basit bir temel sağlarlar.

Akış katsayısından	${\frac {Q_{1}}{Q_{2}}}=$	${\frac {N_{1}}{N_{2}}}=$	$\sol({\frac {D_{1}}{D_{2}}}\sağ)^{3}$
Baş katsayısından	${\frac {H_{1}}{H_{2}}}=$	$\sol({\frac {N_{1}}{N_{2}}}\sağ)^{2}=$	$\sol({\frac {D_{1}}{D_{2}}}\sağ)^{2}$
Güç katsayısından	${\frac {P_{1}}{P_{2}}}=$	$\sol({\frac {N_{1}}{N_{2}}}\sağ)^{3}=$	$\sol({\frac {D_{1}}{D_{2}}}\sağ)^{5}$

Aero-termodinamik temeller

Aşağıdaki denklemler, basitleştirici varsayımlarla bile çözülmesi çok zor olan tamamen üç boyutlu bir matematik probleminin ana hatlarını vermektedir. Yakın zamana kadar, hesaplama gücündeki sınırlamalar, bu denklemleri, sözde kayıplarla, Görünmez iki boyutlu bir probleme basitleştirmeye zorladı. Bilgisayarların ortaya çıkmasından önce, bu denklemler neredeyse her zaman tek boyutlu bir probleme basitleştirildi.

Bu tek boyutlu sorunu çözmek bugün hala değerlidir ve genellikle ortalama çizgi analizi olarak adlandırılır . Tüm bu basitleştirmeye rağmen, ana hatlarıyla büyük ders kitaplarına ve pratik olarak çözmek için büyük bilgisayar programlarına ihtiyaç vardır.

kütlenin korunumu

Süreklilik olarak da adlandırılan bu temel denklem, genel olarak aşağıdaki gibidir:

{\frac {\partial \rho }{\partial t}}+\nabla \cdot (\rho \mathbf {v} )=0

Momentumun korunması

Navier-Stokes denklemleri olarak da adlandırılan bu temel, akışkan hareketine uygulandığında Newton'un ikinci yasasından türetilebilir . Newton tipi bir akışkan için sıkıştırılabilir biçimde yazıldığında, bu denklem aşağıdaki gibi yazılabilir:

\rho \left({\frac {\partial \mathbf {v} }{\partial t}}+\mathbf {v} \cdot \nabla \mathbf {v} \sağ)=-\nabla p+\ mu \nabla ^{2}\mathbf {v} +\left({\frac {1}{3}}\mu +\mu ^{v}\sağ)\nabla \left(\nabla \cdot \mathbf { v} \sağ)+\mathbf {f}

Enerjinin korunumu

Termodinamiğin birinci yasası enerjinin korunumu ifadesidir. Belirli koşullar altında, bir Santrifüj kompresörün çalışması, tersine çevrilebilir bir işlem olarak kabul edilir. Tersine çevrilebilir bir işlem için, bir sisteme eklenen toplam ısı miktarı olarak ifade edilebilir burada bir sıcaklık ve bir entropi . Bu nedenle, tersinir bir süreç için: ${\görüntüleme stili \delta Q=TdS}$ ${\görüntüleme stili T}$ ${\görüntüleme stili S}$

{\görüntüleme stili dU=TdS-pdV.\,}

U, S ve V durumun termodinamik fonksiyonları olduğundan, yukarıdaki bağıntı geri dönüşü olmayan değişimler için de geçerlidir. Yukarıdaki denklem, temel termodinamik ilişki olarak bilinir .

Devlet denklemi

Klasik ideal gaz yasası şöyle yazılabilir:

{\görüntüleme stili {\ pV=nRT}.}

İdeal gaz yasası şu şekilde de ifade edilebilir:

{\ p=\rho (\gamma -1)U}

nerede yoğunluk, adyabatik indeks ( özgül ısıların oranı ), birim kütle başına iç enerji ("özgül iç enerji"), sabit hacimdeki özgül ısı ve sabit basınçtaki öz ısıdır. ${\görüntüleme stili \rho }$ $\gamma =C_{p}/C_{v}$ ${\ Displaystyle U=C_{v}T}$ ${\ Displaystyle C_{v}}$ ${\ Displaystyle C_{p}}$

Hal denklemi ile ilgili olarak, hava ve nitrojen özellikleri (standart atmosferik koşullara yakın) bu basit ilişki ile kolayca ve doğru bir şekilde tahmin edilirken, ideal ilişkinin yetersiz olduğu birçok santrifüj kompresör uygulaması olduğunu hatırlamak önemlidir. Örneğin, büyük klima sistemleri (su soğutucuları) için kullanılan santrifüj kompresörler, ideal gaz olarak modellenemeyen bir soğutucu akışkanı çalışma gazı olarak kullanır. Diğer bir örnek, petrol endüstrisi için tasarlanmış ve üretilmiş santrifüj kompresörlerdir. Metan ve etilen gibi hidrokarbon gazlarının çoğu, ideal gazlardan ziyade gerçek gaz hal denklemi olarak en iyi şekilde modellenir . Durum denklemleri için Wikipedia girişi çok ayrıntılı.

Lehte ve aleyhte olanlar

Artıları

Santrifüj kompresörler, üretim kolaylığı ve nispeten düşük maliyet avantajları sunar. Bunun nedeni, aynı basınç artışını elde etmek için daha az aşama gerektirmesidir.
Santrifüj kompresörler, daha az sürtünme parçasına sahip oldukları, nispeten enerji verimli oldukları ve benzer boyuttaki bir pistonlu kompresör veya diğer herhangi bir pozitif deplasmanlı pompaya göre daha yüksek ve salınım yapmayan sabit hava akışı sağladığı için endüstride kullanılmaktadır .
Santrifüj kompresörler çoğunlukla turboşarjer olarak ve APU ( yardımcı güç ünitesi ) gibi küçük gaz türbinli motorlarda ve helikopter gibi daha küçük uçaklar için ana motor olarak kullanılır . Bunun önemli bir nedeni, mevcut teknolojiyle, eşdeğer hava akışı eksenel kompresörünün , öncelikle rotor ve değişken stator uç boşluk kayıplarının bir kombinasyonu nedeniyle daha az verimli olacağıdır.

Eksileri

Başlıca dezavantajı, çok kademeli olmayan pistonlu kompresörlerin yüksek sıkıştırma oranını elde edememeleridir. Kompresörün güvenliğini, dayanıklılığını ve kullanım ömrünü ciddi şekilde sınırlayan stres faktörleri nedeniyle 10:1'in üzerinde basınç oranlarına sahip birkaç tek kademeli santrifüj kompresör vardır.
Santrifüj kompresörler, eksenel kompresörlere kıyasla, büyük gaz türbinlerinde ve büyük uçakları tahrik eden turbojet motorlarda kullanım için, ortaya çıkan ağırlık ve stres nedeniyle ve radyal difüzörün büyük çapı tarafından sunulan ön alan nedeniyle pratik değildir .

Yapısal mekanik, üretim ve tasarımdan ödün verme

İdeal olarak, santrifüj kompresör çarkları, her biri hafif bir rotora monte edilmiş, güçlü, ince hava folyolu kanatlara sahiptir. Bu malzemenin işlenmesi veya dökümü kolay ve ucuz olacaktır. Ayrıca çalışma gürültüsü oluşturmaz ve her ortamda çalışırken uzun ömürlü olur.

Aero-termodinamik tasarım sürecinin en başından itibaren, başarılı bir tasarıma sahip olmak için aerodinamik hususlar ve optimizasyonlar [29,30] kritik öneme sahiptir. Tasarım sırasında, ister bir elektrikli süpürge üfleyicisi için plastik, bir turboşarj için alüminyum alaşımı, bir hava kompresörü için çelik alaşımı veya bir gaz türbini için titanyum alaşımı olsun, santrifüj çarkın malzemesi ve üretim yöntemi tasarım içinde hesaba katılmalıdır. Çarkın yapısal bütünlüğünü belirleyen, santrifüj kompresör çark şeklinin, çalışma ortamının, malzemesinin ve üretim yönteminin bir kombinasyonudur.

Languages

In other projects