Basics of Air Pressure: Displacement Compression and Dynamic Compression
16 March, 2023
There are two generic principles for the compression of air (or gas): Positive displacement compression and dynamic compression. This guide covers both.
Dinamik Kompresör Tipleri Kılavuzu: Santrifüj ve Eksenel
Çok yüksek beygir gücüne ihtiyacınız olduğunda dinamik kompresörler ideal seçimdir. Bunlar hem eksenel hem de radyal tasarımlarda mevcuttur ve sıklıkla turbo kompresör olarak adlandırılırlar. Radyal tasarımlı kompresörlere santrifüj kompresör denir.
Dinamik kompresörler, sabit bir akışla çalışan deplasmanlı kompresörlerin aksine sabit basınçta çalışır. Dinamik kompresörlerin performansı harici koşullardan etkilenir. Örneğin giriş sıcaklığındaki bir değişim kapasitenin değişmesiyle sonuçlanır.
Santrifüj kompresörler nedir?
Santrifüj kompresörün karakteristik özelliği radyal tahliye akışıdır. Hava, radyal kanatlı dönen bir türbinin içine çekilir. Santrifüj kuvvetiyle türbinin çevresine doğru itilir. Havanın radyal hareketi sonucunda aynı anda basınç artar ve kinetik enerji üretilir. Hava, bir sonraki kompresör kademesinin türbininin merkezine yönlendirilmeden önce bir difüzörden ve bir sarmaldan geçer. Kinetik enerjinin basınca dönüştürüldüğü yer burasıdır.
Her kademe kompresör ünitesinin toplam basınç artışına katkıda bulunur. Endüstriyel makinelerde bir santrifüj kompresör kademesinin maksimum basınç oranı çoğunlukla 3'ten büyük değildir. Daha yüksek basınç oranları kademenin verimini azaltır. Çok kademeli uygulamalar güç gereksinimini azaltmak için ara soğutma olanağı sağlar. Çoklu kademeler düşük devirli bir mil üzerinde seri olarak düzenlenebilir. Bu konsept çoğunlukla petrol ve gaz veya proses endüstrisinde kullanılır.
Kademe başına basınç oranı düşük olduğu için istenen basınca ulaşmak için çok sayıda kademe ve/veya birden fazla kompresör seti kullanılır. Hava sıkıştırma uygulamalarında türbinleri yüksek devirli pinyonlar üzerinde döndürmek için kompresör kademelerine yüksek devirli bir dişli kutusu entegre edilir. Türbin açık ya da kapalı tasarıma sahip olabilir.
Açık tasarım
Yüksek hızlı hava uygulamalarında en sık kullanılanlar, açık tasarımlı türbinlerdir. Bunlarda türbin normalde özel paslanmaz çelik alaşımdan veya alüminyumdan yapılmıştır. Türbinin mil devri, diğer kompresör tiplerine göre oldukça yüksektir. 15.000 - 100.000 rpm devirler yaygın olarak görülür. Bu, yüksek devirli kompresör mili veya pinyonu üzerindeki yatakların bilyalı rulmanlar yerine düz yağ tabakalı rulmanlarla sağlanması anlamına gelir.
Yağsız
Alternatif olarak tamamen yağsız bir makine için hava tabakalı rulmanlar veya aktif manyetik rulmanlar kullanılabilir. Basınç farklarının yarattığı eksenel yükleri dengelemek için aynı milin her iki ucuna iki türbin monte edilir. Standart basınçlı hava uygulamalarında tipik olarak ara soğutuculu 2 veya 3 kademe kullanılır.
Santrifüj hava kompresörlerinin modern yapılandırmasında türbinleri doğrudan tahriklemek için çok yüksek hızlı elektrik motorları kullanılır. Bu teknoloji, bir dişli kutusu ve buna bağlı yağlama sistemi olmadan kompakt bir kompresör elde etmeyi sağlayarak tamamen yağsız kompresör tasarımına imkan tanır.
Contalar
Milin kompresör muhafazasından geçen bölümünde sızıntıyı azaltmak için her bir santrifüj kompresörün uygun şekilde sızdırmaz hale getirilmesi gerekir. Farklı türlerde contalar kullanılır ve bunların en gelişmişleri yüksek basınçlar için kullanılan yüksek hızlı kompresörlerde bulunur. En yaygın kullanılan türler labirent contalar, halka contalar veya boşluk kontrollü contalar (genelde grafit contalar) ve mekanik contalardır.
Eksenel kompresörde eksenel akış kullanılır. Buna göre hava veya gaz, kompresör milinden bir dizi dönen ve sabit kanat yoluyla geçer. Bu yolla sabit kanatlar kinetik enerjiyi basınca dönüştürürken, aynı anda havanın hızı kademeli olarak artar. Eksenel baskıyı dengelemek için genelde kompresörde entegre bir denge tamburu bulunur.
Eksenel kompresörler genelde eş değer santrifüj kompresörlerden daha küçük ve hafiftir ve normalde daha yüksek hızlarda çalışırlar. Bunlar, görece orta seviye basınçta sabit ve yüksek hacimli akış hızlarında (örneğin havalandırma sistemlerinde) kullanılırlar. Yüksek devirleri sayesinde elektrik üretimine veya hava aracı tahrikine yönelik gaz türbinleriyle birlikte kullanım açısından ideal tercihtir.
İlgili yazılar
Mükemmel Endüstriyel Hava Kompresörü Nasıl Seçilir?
30 June, 2022
İşletmeniz için bir hava kompresörü seçerken dikkate almanız gereken birçok nokta vardır. Bu makalede uygulamanıza ve ihtiyaçlarınıza dayalı olarak size en uygun kompresörün hangisi olduğunu açıklıyoruz.
Vacuum Pumps, Booster Compressors and Pressure Intensifiers
22 April, 2022
Learn more about some other kinds of compressors: the vacuum pump, booster compressor and pressure intensifier.