دانلود مبانی کمپرسوها

فایل:pdf

حجم:4.27 MB

زبان : فارسی

برای دانلود کلیک کنید.

لطفا در صورت خرابی لینک دانلود اطلاع دهید.

................................................................................................

برای مشاهده فرمولها وعلائم استفاده شده حتما آن را دانلود کنید.
مبانی کمپرسورها

فهرست مندرجات

پیش گفتار
بخش اول : تاریخچه کمپرسورها
بخش دوم : ترمودینامیک گازها و فرآیندهای تراکم در کمپرسورها
بخش سوم : دسته بندی کمپرسورها
بخش پنجم : کمپرسورهای دورانی
بخش ششم : کمپرسورهای گریز ازمرکز
بخش هفتم : روانکاری کمپرسورها
بخش هشتم : خشک کردن گازها
مراجع :

پیش گفتار:
کمپرسور به ماشینی اطلاق می شود که از آن برای افزایش فشار سیالات تراکم پذیر (گازها و
بخارات) استفاده می شود. کمپرسور در رفاه زندگی بشری و گسترش صنایع از آنچنان اهمیتی
صنایع می نامند. ((Work Horse برخوردار بوده بنحوی که امروزه اصطلاحًا آن را اسب بارکش
با گسترش صنایع که از نیمه دوم قرن نوزدهم شروع گردید و با رشدی شتابان قرن بیستم را
پشت سر گذاشت، باید انتظار داشت که این ماشین پرارزش نقش مهمتری را در قرنی که
بتازگی شروع شده در رفاه بشر و توسعه صنایع بعهده داشته باشد. در اهمیت کمپرسورها
همین بس که دامنه بکارگیری از آن در شاخ ههای مختلف صنایع، پزشکی، لوازم خانگی و غیره
بسرعت در حال توسعه بوده، بطوری که امروزه حضور آن در جای جای جوامع بشری بشدت
بچشم می خورد که عمده ترین آنها عبارتند از وسائل خانگی (یخچال، فریزر، کولر گازی،
جاروبرقی)، تجهیزات پزشکی (دریل های دندانپزشکی، هوای مورد استفاده در بیمارستانها) صنایع
هواپیمائی (تأمین هوای فشرده برای موتور توربین) و صنایع (تامین هوای فشرده برای
سیستم های پنوماتیکی، میعان گازها، ذخیره سازی گاز و...).
شرایط بهره برداری از کمپرسور ها در صنایع از چنان دامنه وسیعی برخوردار است که امروزه
انواع مختلف کمپرسورها در ظرفیت های مختلف و از فشار مکش بسیار کم (خلاء) تا فشار دهش
بسیار زیاد (بیش از ۶٠٠٠ بار) بکارگرفته می شود. اهمیت ویژه کمپرسورها و نقش مستقیم آن
در عملکرد واحد های تولیدی و صنعتی مؤلف را بر آن داشت تا این مجموعه را تهیه و در اختیار
خوانندگان محترم قرار دهد. در بخش اول تاریخچه کمپرسورها و اصطلاحات رایج مربوط به آن
مورد اشاره قرار می گیرد. بخش دوم به ترمودینامیک گازها و فرآیند های تراکم در
کمپرسورها اختصاص داده شده است. در بخش سوم دسته بندی انواع کمپرسورها و ویژگیهای
عمومی آنها مورد بررسی قرار می گیرد. در بخش چهارم کمپرسورهای تناوبی، بخش پنجم
کمپرسورهای دورانی و بخش ششم کمپرسورهای گریز ازمرکز مورد بررسی قرار گرفته و به
ویژگیهای هر یک از آنها شاره خواهد شد. بخش هفتم به بررسی روش های روانکاری و
روانکار های مناسب در انواع کمپرسورها اختصاص داده شده است. با توجه به مشکلات ناشی از
حضور رطوبت در گازها، روش های رطوبت زدائی در بخش هشتم شرح داده خواهند شد.
هرچند که عیب یابی و تعمیر و نگهداری کمپرسورها از موضوعات مورد علاقه کارشناسان و
تکنسین های صنایع می باشد ولی بلحاظ موضوعی ترجیح داده شدکه این امر در مجموعه ای
جداگانه تدوین ودراختیار خوانندگان محترم قرارداده شود.


فصل اول:
تاریخچه کمپرسورها و اصطلاحات رایج در آن
مبانی کمپرسورها ۴ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
١-تاریخچه کمپرسورها:
بسیاری از پیشرفتهای تکنولوژی امروزی اقتباس تکامل یافته ای ازدستاوردهای مراحل نخستین
زندگی بشر می باشند. به عنوان مثال ، اولین مورد استفاده ازهوای فشرده مربو ط به زمانی است
که انسان نخستین بادمیدن به کنده های نیم سوزی که براثر صاعقه بوجود آمده بود ، آتش را
روشن نگه می داشت.
هوای مورد نیاز برای دمیدن راشش های وی که کمپرسوری خدادادی بامشخصات شگفت انگیز
است، تأمین می کرد.شش های انسان عادی قادر است ١٠٠ لیتر در دقیقه ویاشش مترمکعب
٠,٠٢ بار تأمین کند . درصورت سالم بودن ، این کمپرسور اولیه - درساعت با فشاری معادل ٠,٠٨
انسانی به نحو شایسته وبدون رقیب وبی وقفه کارکرده وهزینه نگهداری وتعمیرات آن درحد
صفر می باشد.
اهمیت کیفی این کمپرسور طبیعی درروشن کردن اولین آتش است . چون اگر شش ها ی انسان
درانجام این امر مهم قاصر بود، بدون شک تمدن امروزی بشر مسیر دیگری راطی می کرد.
امادرسه هزارسال قبل ازمیلاد حضرت مسیح ، زمانیکه بشر فلزاتی ازقبیل ، طلا ، مس ، قلع وسرب
راکه بصورت خالص درطبیعت وجود داشت کشف کرد وهمچنین پس ازگذشت چندی ، هنگامیکه
برای احیاء اکسید این فلزات ،که درواقع اولین مواد خام برای استفاده فلزکاران جهت مصنوعات
فلزی آن روز بود ، احتیاج به عمل ذوب وتولید هوای فشرده برای ایجاد حرارت مورد نیاز
راداشت. دراین هنگام کمپرسور انسانی یعنی شش ها دیگر قادر به تأمین هوای مورد نیاز نبودند .
برای رف ع این مشکل وایجاد دمای حدود یک هزار درجه سانتی گراد ازکمپرسورقوی تردیگری
که آنهم به دست طبیعت ساخته شده بود، استفاده کرد.
باید توجه داشت که اختراع دمی (اولین کمپرسور مکانیکی ) راباید به عنوان تولدی تازه برای
تولید هوای فشره به حساب آورد . این وسیله ودستگا ه ه ائی که توسط چرخ دوارآبی کار
می کردند، تادویست سال بعد بدون وقفه مورد استفاده قرارگرفتند.

نمونه ای از دمی آهنگری مورد استفاده در مصر باستان
درحدود سال های ١٧٠٠ میلادی حجم کور ه ها ی ذوب فلزات روبه افزایش گذاشت . ولی
دستگاه های دمی موجود درآن زمان از عهده انجام کارهای مربوط به گداخت این کوره ها برنمی
برای اولین بار سیلندر (John Smeaton) آمدند.تاسرانجام درسال ١٧۶٢ میلادی جان اسمیتون
هوائی رااختراع کرد .این دستگاه هرچند بسیار ابتدائی بود ولی به هرصورت برای کوره های
موجود مورد استفاده قرارگرفت . زیرا ساخت یک سیلندر دقیق وخوب برای تولید هوای فشرده
درآن زمان امکان پذیر نبود.
(John وضعیت کار به همین منوال ادامه داشت تااینکه درسال ١٧٧۶ میلادی جان ویلکینسون
دستگاه ماشین تراشی برای ساختن توپ اختراع کردکه توسط آن می شد (Wilkinson
سیلندرهای دقیقی ازفولاد ریختگی رات راشید. اولین دستگاه هوای فشرده دقیق توسط ویلکینسون
ساخته ودرکارگاهش نصب شد . این کمپرسور مکانیکی فقط قادر بود هوای فشرده ای بافشاری
برابر یک بار تولید کند وتراکم بیش ازآن امکان پذیر نبود . چرا که در صورت افزایش فشار ،
دمای کمپرسور زیادشده وبندهاوتسمه های چرمی که به سوپاپ های چوبی اتصال داشتند تاب
حرارت رانیاورده وازبین می رفتند.
(Mt.Ce اولین انتقال عظیم وموفق هوای فشرده هنگام تسریع در ساختمان تونل مونت سنیس
درکوه های آلپ سویس صورت گرفت . این تونل پس ازتکمیل دارای دوریل وطولی برابر (Nis
١٣ کیلومتر بود . عملیات ا حداث تونل درسال ١٨۵٧ بااستفاده ازچکش های دستی شروع شد . /۶
ولی باسرعتی که کارحفاری پیش می رفت، ساختن این تونل سی سال به طول می انجامید. بنابراین
از روی ضرورت واجبار مدیران راه آهن تصمیم گرفتند ازچکش های بادی که با هوای فشرده با
فشار ۶ آتمسفر کار می کردند استفاده کنند.
ساختن کمپرسورها چهارسال طول کشید ودردودهانه تونل نصب شد .درطول این مدت نیز
(Germain Sommeiller) چکش های بادی، توسط مهندس ارشد تون ل ها جرمن سومیلر
طراحی شد تا مورد استفاده قرارگیرد . باید توجه داشت که مشکلات وگرفتاریهائی که درکاراین
کمپرسورها وچک ش های مربوطه به وجود آمد ، باعث پیشرفتهای فراوانی در زمینه ساختمان
کمپرسورها وچکش ها ی بعدی شد وفن حفاری تونل گامی بزرگ به سوی تکامل برداشت . لازم
به توضیح است که هردو کمپرسور ازنوع خنک شونده آبی بودند ، که آب برای خنک کردن
هوای داخل سیلندرها استفاده می شد
این طرح ظاهرًا قدیمی ، سعی وکوششی بود که درجهت تکامل وپیشرفت وتوسعه دمی ها ی
هوائی قبلی صورت گرفته بود .زیرا مهندسین وطراحان از بوجود آمدن یک دیواره حرارتی بین
سیلندرها، سوپاپها ، شیرها و دریچه ها که به صورت مشکل غیرقابل حلی جلوه گر می شد ، بیم
داشتند. خوشبختانه دردسرهای جدی ومتعدد این سوپاپها و دریچه ها که به صورت ظاهر شدن


فواره آب درآنها به سرعت بروز کرد ، باعث به وجود آمدن تکنیک ها ی جدید وماندنی به
صورت پیستون های آبی شد .همچنین مشکلات موجود در اولین کوشش برای استفاده ازاین
چکش های سنگ شکن در حدی بود ک ه برای بهره برداری از ٩ دریل ، ۵۴ عدد از آن در کارگاه
در دست تعمیر بودند.
هنگامیکه دوگروه حفاری به یکدیگر رسیدند ، تقریبًا از ٧٠٠٠ متر لوله برای انتقال هوای
فشرده ای که از دهانه ها تا قسمت اصلی حفاری کشیده شده بود ، استفاده می شد. این اقدام نشان
دادکه نیروی هوای فشرده تامسافت های دور نیز قابل انتقال واستفاده می باشد. اخبار مربوط به
حفر تونل مونت سنیس درروزنامه ها ومجلات صنعتی چاپ شدومورد توجه اکثر مردم
ومهندسین ودانشمندان درسراسر جهان قرارگرفت.
بحث وابراز عقیده ودادن راهکارهای لازم درباره امکانات ایجاد وساخت شبکه های انتقال نیروی
هوای فشرده

نمونه ای از اولین کمپرسور صنعتی

وتغذیه واستفاده صنایع وتجارت ازاین نیرو ، رونق گرفت . در سال ١٨٧۵ درنزدیکی منطقه ای
صنعتی واقع درجنوب سوئد ، بزرگترین کارخانه هیدروالکتریک (تولید نیروی برق ازآب ) به
١٣٠٠٠٠ برای تأمین نیروی لازم و به حرکت kw ٣۶٠٠ وقابل توسعه تا kw قدرت اولیه
درآوردن کمپرسورهای تولید هوای فشرده ایجاد شد . ولی این پروژه موفقیت اقتصادی
مطلوبی را در پی نداشت.
با استفاده از ابزارها و وسایل بادی ، قدرت وشعاع عمل دست بشر ، بدون آنکه ازمیزان حساسیت ،
دقت وانعطاف پذیری غیرقابل رقابتش کاسته شودبه مقدار قابل ملاحظه ای توسعه یافته
وپیشرفت کرده است واین ضروری ترین مسئله ای است که درانجام کار باید صورت بگیرد .
ابزارهای هوائی کم وزن ، جمع وجور ، بادوام ، مطمئن ودقیق اند .کارکردن باآنها برای فرد ایجاد
خستگی نکرده ودارای ایمنی بالایی می باشند.
هوای فشرده برای کنترل ونظارت ، تنظیم از راه دور ونزدیک وانجام فرمان های متناوب وزمان
دار وگاهی نیز همراه وهمزمان وهماهنگ باسیستم های هیدرولیکی ، الکتریکی والکترونیکی برای
انجام مقاصد مورد نظر، درخدمت بشردرآمده است.
باگسترش چشمگیری که در نیم ه دوم قرن نوزدهم برای صنایع به وقوع پیوست ، تولید انبوه
محصولات وضرورت دستیابی به دبی وفشار بالاتر ومحدودیت هائی که کمپرسورهای تناوبی در
دبی زیاد دارند باعث شد تا صنعتگران مجبور شوند در فکر طراحی وساخت انواع جدیدتری
ازکمپرسورها باشند.
هرچند که کمپرسورهای ت ناوبی ازنظر قابلیت دستیابی به فشار بالا و راندمان هنوز هم مناسب
ترین کمپرسورها می باشند ولی بالا بودن قیمت اولیه ، محدودیت دستیابی به دبی زیاد ، پائین
بودن قابلیت اعتماد ، توقف های ناخواسته همراه با بالابودن هزینه های تعمیرات عم ً لا باعث گردید
تا این کمپرسور ها قادر به تأمین تمامی نیازهای صنایعی که بارشدی شتابان درحال گسترش
بودند نباشد . به همین خاطر ازاواخر دهه ١٨۶٠ نسل جدیدی ازکمپرسورها که درحین دارابودن
بسیاری از ویژگیهای مطلوب کمپرسور های تناوبی ، قادر به تراکم و جابجا کردن حجم وسیعتری
(Rotary) ازگاز بودند ابداع گردید که به لحاظ ماهیت رفتار ظاهری به کمپرسورهای دورانی
معروف شدند.
رامی توان اولین نمونه ازکمپرسورهای دورانی دانست که (Lobe) کمپرسورهای گوشواره ای
نمونه ای ازدمنده Roots تولید آن ازدهه ١٨۶٠ شروع گردید . دراواخر قرن نوزدهم شرکت
٧ متر بودند برای تهویه معادن بکار گرفت که قادر بود / فوق راکه دارای گوشوارهائی به قطر ۵
١٧۴٠٠٠ مترمکعب درساعت هوارا جهت تهویه به داخل تونل های معدنی بفرستد . قابلیت ها ی
معروف گردیدوهنوز هم در بسیاری (Roots) این دمنده آنچنان بالا بود که بنام شرکت سازنده


نامیده می شوند . اولین کمپرسور تیغه Roots ازمراجع علمی کمپرسورهای گوشواره ای بنام
طراحی (Dry) درسال ١٨٩٠ در آمریکا ساخته شدکه بصورت خشک (Sliding Vane) لغزنده
شده بودند . پائین بودن راندمان ومشکل گرم کردن جزء معایب اساسی این کمپرسورها بوده
تا اینکه درسال ١٩۴٧ با تزریق روغن که نقش آب بند کنن ده وخنک کاری کمپرسور را بعهده
داشت، کارآئی ، عمرمفید و قابلیت های این کمپرسور به مقدار چشمگیری افزایش داده شد
(Lubricated) وامروزه نسل جدیدی ازکمپرسورهای دورانی بصورت روغن کاری شونده
درصد بالائی از بازار فروش کمپرسورها رابه خود اختصاص داده است . هرچند که کم پرسورهای
دورانی درمقایسه با کمپرسورهای تناوبی ازقابلیت بالاتری درامر متراکم کردن گازها بادبی
بیشتر برخوردار بودند ولی با این وجود قادر به تأمین تمامی نیازهای صنایع روبه گسترش که
هر ساله ازنظر ظرفیت توسعه می یافتند نبودند.
کمپرسورهای گریز ازمرکز رامی توان پاسخ مناسبی برای مشکل ظرفیت کمپرسورها دانست .
با Rateau اولین کمپرسور گریز ازمرکز درسال ١٨٩٩ توسط یک مهندس فرانسوی بنام
١ بار مطلق ) ساخته / ١ (فشارخروجی ۶٢ /۶ : ظرفیت ٢٠٠٠ مترمکعب درساعت وبانسبت تراکم ١
۵ طراحی وبکار : شد. درسال ١٩٠٣ کمپرسور گریز ازمرکز ۵ مرحله ای بانسبت تراک م کلی ١
گرفته شد تولید کمپرسورهای گریز ازمرکز باظرفیت وفشار خروجی بالاتر دائمًا دردستور کار
شرکت های سازنده قرارگرفته ، بنحوی که امروزه این کمپرسورها درظرفیت بیش از ١٢۵٠٠٠٠
مترمکعب درساعت ساخته می شود. فشار قابل دسترسی دراین دسته ازکمپرسورها ازطریق
افزایش تعدا دطبقات تا ١۶ طبقه به بیش از ٧٠٠ بار نیز رسانیده شد کمپرسورهای گریز
بوده وبعلت بالابودن قابلیت اعتماد آن ، دوره ها ی بهره (Oil Free) ازمرکز ذاتًا ازنوع خشک
برداری بدون توقف آن به بیش از سه سال نیز میرسد.


بخش دوم:
ترمودینامیک گازها وفرآیند های تراکم در کمپرسورها

Pressure : فشار
بر سطحی F بنابر تعریف نیروی وارده بر واحد سطح رافشار می گویند. اگر نیرویی برابر با
٢) بدست می آید. - برآن وارد می سازد که از رابطه ( ١ P اثر کند، فشاری معادل A معادل

  فشار جو 
کره زمین توسط جو خود پوشانیده شده است که ارتفاع آن به حدود ٨٠ کیلومتر می رسد ، از
آن جائی که هوا دارای وزن می باشد لذا ستون هوا به ارتفاع فوق، فشاری برزمین وسایر اجسام
وارد می سازد که آن را فشار جو (فشار اتمسفر) می نامند.
فشار جو برحسب ارتفاع محیط ، درجه حرارت ، رطوبت هوا و ... متفاوت بوده ومقدارآن در سطح
١۴,٧ ) معادل ٧۶ سانتی متر جیوه می باشد، بدیهی psia ١۴,۶٩۶ (با تقریب کافی psia دریا معادل
.(٢- است که فشار جو با افزایش ارتفاع، کاهش می یابد
Gauge Pressure : فشار مطلق وفشار سنجشی 
فشار مطلق همان فشار واقعی (کلی) درسیستم بوده ، درصورتی که فشاری را که فشار سنج نشان
می دهد، فشار سنجشی می باشد که برابر است باتفاضل فشار مطلق وفشار جو . مث ً لا در کنار دریا ،
می باشد. (a)١bar فشار سنج مقدار صفر را نشان داده، حال آنکه فشار واقعی
٢) فشار سنجشی ± فشار جو = فشار مطلق -٢)
علامت منفی برای مواقعی است که فشار سیستم، از فشار اتمسفر کمتر باشد.
WORK : کار
انجام شده W جابجا نماید ، کاری برابر با L بر جسمی وارد وآن را به اندازه F اگرنیرویی مانند
W=F×L (٢- است که مقدارآن برابر است با:
POWER : توان (انرژی
کار انجام شده در واحد زمان را توان م ی نامند. برای انجام کار همواره به صرف انرژی نیاز
می باشد.


انرژی درطبیعت به شکلهای مختلفی وجود داشته که عمده ترین آنها عبارتند از:
(KINETIC ENERGY) الف: انرژی جنبشی
((K.E انرژی که در جسم در حال حرکت وجود دارد را انرژی جنبشی (حرکتی) می نامند
(POTENTIAL ENERGY) ب: انرژی پتانسیل
ده ذخیره شده و یا ان رژی ناشی از
فشار گاز
TEMPERATURE ( ٢: دما (درجه حرارت -۴
درجه حرارت یکی از خواص فیزیکی ماده بوده که جهت نمایش گرمی آن بکار می رود،
(oF) ودرجه فارنهایت ( oC ) متداولترین واحدهای مورد استفاده در صنعت درجه سانتیگراد
می باشند.

٢: دمای مطلق
بنابرقرار داد دمای ٢٧٣ - درجه سانتیگراد (یا ۴۶٠ - درجه فارنهایت ) راصفر مطلق می گویند و
عبارتست از دمائی که درآن کلیه حرکتهای ذرات اجسام صفر می گردد . دمای مطلق اجسام را
نمایش T نشان داد . دمای مطلق اجسام وسیالات رابا ( OR ) ویا رانکین (K) می توان با کلوین
می دهند.

٢: قوانین گازها -۵
جهت آشنائی با تحولاتی که در سیستمهای تراکم به وقوع می پیوندد، تغییرات فشار ، دما وحجم
گازهای ایده آل تحت تحولات مختلف مورد بررسی قرار می گیرد.
الف: قانون چارلز
تحت فشار ثابت ، باگرم کردن گازها حجم آن افزایش وباسرد کردن گاز حجم آن کاهش
(T) ( ) (٢- می یابد.
حجم گاز می باشد. این تراکم را اصطلاحا " تک فشار V دمای مطلق و T ، فشار مطلق P که درآن
دربیرون پرانتز مبین ثابت بودن فشار می باشد. p می نامند. اندیس (Isobar)
ب: قانون بویل
تحت دمای ثابت ، باافزایش فشار (تراکم) حجم گاز کاهش وباکاهش ف شار(انبساط ) حجم آن
می نامند. (Isothermal) افزایش می یابد. این تحول را تک دما

ج: قانون آمونتون
مبانی کمپرسورها ١٢ شرکت ره آوران فنون پتروشیمی
تحت حجم ثابت، با افزایش فشار ، دمای گاز افزایش یافته وباکاهش فشار دمای آن کاهش
می یابد.

٢: قانون کلی گازهای ایده آل -۶
با ترکیب روابط فوق می توان در حالت کلی ، تغییرات فشار ، دما وحجم گازها رادر صورت تغییر
٢) بدست آورد. - حداقل یکی از سه عامل فوق از رابطه ( ١٣
PV (٢-١٢)


قانون گازهای کامل ٢) نشان داده - بین حجم ، دما وفشار گازهای کامل همواره یک رابطه برقرار ب وده که بارابطه ( ١۴
PV = MRT (٢- شده است: ( ١٣
دمای مطلق T ضریب ثابت گاز و R ، جرم مولکولی گاز M ، حجم V ، فشار مطلق P که درآن
٢) نشان داده شده است. - ب

/ 0 نظر / 18 بازدید