1. Weten dat in het geval van compressoren rekening moet gehouden worden met thermische effecten

Transcriptie

1 Hoofdstuk 4 Compressore Doelstellige 1. Wete dat i het geval va compressore rekeig moet gehoude worde met thermische effecte 2. Wete dat er ee gres is aa het verhoge va de druk va ee gas 3. Wete welke istabiliteit ka optrede i ee cetrifugaalcompressor(stall e surge) I dit hoofdstuk kijke we aar de compressor. Zoals gezegd i het ileidig moet u wel degelijk rekeig gehoude worde met thermische effecte. Met adere woorde moete we rekee met de wette uit de thermodyamica. 4.1 Positieve verplaatsigscompressor Dit type compressor wordt ook volumetrische compressor geoemd e i deze cursus bestudere we de zuigercompressore Zuigercompressor zoder schadelijke ruimte Figuur 4.1: Polytrope compressie 4.1

2 4.2 HOOFDSTUK 4. COMPRESSOREN Dit geval is theoretisch wat zoder dode ruimte moet de zuiger de wad rake wat uiteidelijk tot schade aaleidig geeft. We gebruike deze cyclus om de compressiearbeid te berekee. De compressiearbeid wordt voorgesteld door oppervlakte ABCDA dus C B V dp We kieze ee algemee proces dus ee polytroop pv = V 1 = costat Als we dit ivulle i de itegraal wordt dit p2 p 1 1 (p 1 V 1) dp 1 V 1 (( p 2 ) 1 1) De compressiearbeid is dus afhakelijk va 1. begi-e eidtoestad 2. type toestadsveraderig, expoet 3. type va gas 4. compressieverhoudig ɛ = p2 Wat betreft de aard va de toestadsveraderig wete we uit de thermodyamica = polytroop =k adiabaat =1 isotherm =0 isobaar =+ isochoor Hiermee kue we de expoet ivulle e omiddellijk zie waeer de miimale arbeid geleverd wordt.

3 4.1. POSITIEVE VERPLAATSINGSCOMPRESSOR 4.3 Figuur 4.2: ivloed va op de compressiearbeid We zie op bovestaade figuur dat de isotherme compressie de miimale arbeid levert e de adiabatische compressie de maximale arbeid. Vermits bij compressie het gas opwarmt moete we koele om miimale arbeid te levere Zuigercompressor met schadelijke ruimte Figuur 4.3: Compressie met schadelijke ruimte Als we u de arbeid berekee moete we de oppervlakte berekee va de geslote cyclus. Dat wordt dus opp( p 2 bc) opp( p 2 ad) 1 V 1 (( p 2 ) 1 1) De schadelijke ruimte is eigelijk ee verlies wat deze ruimte wordt iet gebruikt voor de compressie ekel vooor het opee e sluite va de kleppe. Dus moete we ook ees kijke aar de ivloed hierva e dit wordt het

4 4.4 HOOFDSTUK 4. COMPRESSOREN volumetrisch redemet η V geoemd. Hierbij geldt e η v = V 1 V = V s + V V a = V s V V + 1 V a V η V = ɛ + 1 V a V V a = V d (( p 2 )) 1 V d = V s Zo kome we tot ee verbad voor het volumetrisch redemet η V = 1 ɛ(( p 2 ) 1 1) Dus hoe groter de schadelijke ruimte hoe lager het volumetrisch redemet. Ook hier zie we dat het type toestadsveraderig ee ivloed heeft Het werkelijk idicatordiagram Figuur 4.4: werkelijke compressiecyclus Ilaatslag:Op het eide va de compressieslag beweegt de zuiger aar rechts. De zuigklep ka ekel opee als de druk i de cilider lager is da. Me moet oplette wat de drukval odig is afhakelijk va de costructie va de klep. Bovedie zij er og wrijvigsverlieze va het gas die i rekeig moete gebracht worde. Uitlaatslag:De uitlaat gebeurt aa ee druk iets hoger da de gevraagde leverigsdruk wat de klep moet kue opee met deze tegedruk. Ook hier moet me rekeig houde met wrijvigsverlieze.

5 4.1. POSITIEVE VERPLAATSINGSCOMPRESSOR 4.5 We zie dat de geleverde hoeveelheid lucht iets kleier is da V 1 te gevolge va 1. lekverlieze:α 2. opwarmig va het gas tijdes istroom:β Hieruit volgt het begrip vulligsgraad λ = αβ Voor het regele va de opbregst bestaa er twee methodes 1. regele va de dode ruimte, eigelijk de oude methode, wat dit is regele met het verlies 2. regele va het toeretal Meertrapscompressie Figuur 4.5: diagram meertrapscompressie Uit bovestaad diagram volgt duidelijk dat ee gas opdrukke i éé keer begresd is i druk. Me ka de druk iet oeidig opvoere. Daarom, als me hoge drukke wil of moet bereike, gaat me werke met meerdere trappe om tot deze hoge drukke te kome. Tusse de verschillede stappe zal me koele e dit oemt me de tussekoelig.

6 4.6 HOOFDSTUK 4. COMPRESSOREN We moete ekel de tussedruk berekee per stap. Om dit te doe gaa we gewoo berekee waeer de arbeid miimaal is wat zo gebeurt de compressie het meest ecoomisch. We berekee dus de eerste afgeleide va de arbeid e zoeke waar deze afgeleide ul is. De totale arbeid is de som va hoge e lage druk cyclus W HD + W LD 1 V 1 (( p 2 ) 1 p 3 + ( ) 1 2) p 2 Waaruit volgt of aders gesteld dw dp 2 = 0 p 2 = p 3 p 2 p 2 = p 3 Als we kijke aar tweetrapscompressie op ee pv diagram zie we op ook duidelijk hoe dit ee groter redemet (besparig i geleverde arbeid) oplevert. Figuur 4.6: tweetrapscompressie

7 4.2. ROTO DYNAMISCHE COMPRESSOR Roto dyamische compressor Hier gaa we spreke over de cetrifugaalcompressor. De werkig is idetiek aa deze va de cetrifugaalpompe maar er zij ee drietal effecte die hier moete besproke worde e die we bij pompe iet terugvide. Stall: Dit komt eigelijk allee terug i axiale machies die we i volged hoofdstuk gaa bespreke. Het is ee storig i het stromigspatroo die zich i radiale richtig maifesteert. Het fluidum beweegt zich iet meer voort i de axiale richtig tusse ee beperkt aatal schoepe. Redee voor het optrede va stall zij 1. Beschadigig of slijtage aa de schoepe 2. Werkig i off desig parameters 3. turbuletie aa de igag va de compressor Chokig:Dit wil zegge dat het debiet te hoog is opgelope e dat het gas de geluidsselheid heeft bereikt. Dit is de maximale selheid dat ee gas ka bereike zoder dat de compressor istabiel begit te werke 1 Surge: Als we ee compressor late werke bij costat toeretal, da wordt het persreservoir gevuld e de persdruk, dus tegedruk, loopt op. De leidigskarakteristiek zal zich verplaatse e het werkigsput dus ook. Op ee bepaald momet zal de compressorkarakteristiek de leidigskarakteristiek rake e ee klei drukverschil doet de compressor afslaa. De leidigskarakteristiek verplaatst zich terug aar beede, gas zal terugstrome,e de compressor slaat terug aa. De tegedruk gaat terug stijge e deze cyclus begit opieuw Figuur 4.7: surge 1 Da krijgt me trassoe stromig me gaat va subsoe aar supersoe stromig wat ver buite het bestek va deze cursus valt