Komressorer F1 F Skillad mot fläktar: Betydade desitetsförädrig, ryk mäts ormalt som absolut totaltryk. vå huvudgruer av komressorer: Förträgigskomressorer urbokomressorer Egeskaer Lågt massflöde Höga tryk (kolv) Stort massflöde Lite volym oh vikt Hög verkigsgrad Utförade Kolv (7) Skruv (4) Vig (4) Roots (1,5) Radial (-4) Axial (1,) Diagoal Kolv Roots Vig Skruv Axial Radial Lars Bäkström 4-9-5, 4-9- 1
urbokomressorera ka i si tur delas i i två klasser: Axialkomressorer Radialkomressorer Midre diameter Kort Låg trykkvot er steg ( <1,) Hög trykkvot er steg (-4) Käslig för störigar Robust Hög verkigsgrad Stabil fuktio Måga steg Lämlig som 1-stegs Axialkomressor Varje steg i e axialkomressor består av e skovelkras som är fäst i drivaxel, de ökar absoluthastighete hos mediet. Efter varje skovelkras sitter e stillaståede ledskeekras som omvadlar hastighete till ett ökat statiskt tryk samt ge e lämlig flödesriktig i i ästa steg. Lars Bäkström 4-9-5, 4-9-
(Halva axel överst, gul) Pumig Massflödet geom komressor beror å dess mottryk. Vid miskat massflöde miskar okså mediets axiella hastighet. När de axiella hastighete miskar ökar ifallsvikel för skovlara tills vi år e kritisk gräs då flödet släer frå skovlaras sugsida, kallas överstegrig. Vid överstegrig miskar komressors förmåga att urätthålla tryket drastiskt oh de ylige komrimerade gase kommer att rusa ut bakläges geom komressor med e sabb tryksäkig som följd. Efter detta börjar komressor åter att bygga u tryk tills tryket blir för stort oh förloet ureas. Feomeet kallas umig (eg. Comressor stall) oh är ett istabilt drifttillståd som ka orsaka mekaiska skador oh måste därför udvikas. Lars Bäkström 4-9-5, 4-9-
Radialkomressor Radialkomressor åmier myket om radialumar. meller ökar gases hastighet oh diffusor omvadlar de höga rörelseeergi vid hjulutloet till statiskt tryk. De har e stabilare fuktio, me är svårare att bygga i flera steg. meller till radialkomressor Sista steget av radialty Lars Bäkström 4-9-5, 4-9- 4
Komressors axeleffekt Frå termodyamike har vi de isetroiska verkigsgrade: W is W För etali gäller mi arbete verkligt dvs i i 1 1 is i i S i i di d oh för e erfekt gas beror ite av temerature,, vilket ger S S S () is Vi defiierar komressors trykkvot som Frå termodyamike har vi äve att för e reversibel (isetroisk) roess gäller 1 1 S (5) Där kaa v är ugefär 1,4 för tvåatomiga gaser. Etaliökige geom komressor ka då skrivas, mha () oh (5) i i i S S S is is is 1 i 1 (7) is Frå termodyamike har vi axeleffek te eligt För etali gäller P m (8) i di d oh för e erfekt gas beror ite av temerature, vilket ger P m (9) sättig av (7) i (8) ger ett uttryk för axeleffekte där vi ite behöver utlostemerature m P is 1 1 Geom att sätta likhet mella (9) oh (1) ka vi lösa ut utlostemerature eligt is 1 1 (1) Lars Bäkström 4-9-5, 4-9- 5
Härledig av geeraliserat varvtal Ur (8) får vi: P i (1) m E komressor ka aroximeras som måga seriekolade fläktar, förutsatt samma trykkvot oh likformiga hastighetstriaglar gäller det vi vet för umar oh fläktar eligt: P m Vilket isatt i (1) ger: i P m Det iebär att om vi jämför två fall med likformiga hastighetstriaglar gäller i i,, sättig av (7) ger is,, is,, 1 1 1 1 Förutsatt samma trykkvot oh att oh de isetroiska verkigsgrade är samma får vi,,,, Vilket ger oss det geeraliserade varvtalet eligt, (18), Lars Bäkström 4-9-5, 4-9- 6
Härledig av geeraliserat massflöde Frå likformighet hos umar oh fläktar vet vi att Q Det iebär att om vi jämför två fall med likformiga hastighetstriaglar har vi Q Q Skriver om volymsflödet uttrykt i massflöde oh desitet m m Frå allmäa gaslage har vi M som ger R 1 R M, vilket isatt ger R m M R m M,,,, m m,,,, () Det geeraliserade varvtalet (18) ger oss, (), Frå () oh () får vi att m m,,,,,, Vilket ger det geeraliserade massflödet eligt m,, m,, Lars Bäkström 4-9-5, 4-9- 7
Alla övigsugiftera i avsittet om komressorer utgår frå edaståede. Vad beskriver det oh hur ska vi aväda det? Diagrammet gäller för ilostryk 1, bar ilostemeratur 88 K På x-axel har vi massflödet, m, geom komressor. På y-axel har vi totaltryksförhålladet, oh iloet,., dvs kvote mella totaltryket å utloet, De böjda kurvora beskriver förhålladet mella oh m vid ågra olika varvtal. Ellisera idikerar komressors isetroiska verkigsgrad. De strekade lije kallas umgräse. Vid ökade mottryk för e turbokomressor miskar massflödet tills vi år umgräse där komressors förmåga att arbeta stabilt uhör. Ett drifttillståd med mer eller midre kraftiga trykulsatioer som ka skada komressor. Beror å överstegrig av skovlara. Lars Bäkström 4-9-5, 4-9- 8
lostemeratur oh tryk Hur aväder ma met är ilostemeratur oh ilostryk avviker? Med hjäl av geeraliserat varvtal ka mets varvtal räkas om till verkligt varvtal eligt: där verkligt varvtal verklig ilostemeratur varvtalet i met ilostemeratur för vilket met är kostruerat Vilket ger 88[ K] 88[ K] På motsvarade sätt har vi det geeraliserade massflödet eligt m m där m verkligt massflöde m massflödet i met verklig ilostemeratur mets ilostemeratur verkligt totaltryk vid iloet ilostotaltryk för vilket met är kostruerat Vilket ger m m m m 1[ bar] m 88[ K] 88[ K] m 1[ bar] Lars Bäkström 4-9-5, 4-9- 9
Exemel: etame 5-9-7. E komressor har umätta restada eligt eda. e aläggig, se figur eda, arbetar komressor med ett kostat varvtal å 77 varv/mi oh ett kostat mottryk å bar. Luftflödet vetilregleras eligt figur. ( =1, kj/kgk, κ=1,4) a) Beräka massflöde oh axeleffekt då reglervetile är fullt öe. (försumbart trykfall) b) Vad är det mista roblemfria massflöde ma ka ställa i med hjäl av reglervetile? 1, bar, bar K Lars Bäkström 4-9-5, 4-9- 1
Giva data 1, kj/kgk Ger 1,4 bar 77 rm K (stryig av erfekt gas åverkar ite temerature) 88 757 77 rm a) Atar försumbart trykfall över de fullt öa reglervetile. Ger 1 bar rykkvote blir då 1 Ur met fås vid 757 rm oh = att m 9, kg/s oh, 78 Verkliga massflödet fås ur 88 1 m m 9,[ kg/ s] 9,1 kg/s 1 Axeleffekte ka beräkas eligt m P is 1 9,1[ kg/ s] 1,[ kj / kgk] [ K] 1,78 1,41 1,4 1 1 kw (kj/s=kw) Svar: Massflödet blir 9,1 kg/s oh axeleffekte 1 kw b) Det mista roblemfria massflödet begräsas av umgräse. Ur met fås vid 757 rm att =4,4 oh m 6, 8 kg/s Verkliga massflödet blir då 88 m m m 6,8 4,5 kg/s 4,41 Svar: Mista roblemfria massflödet som ka ställas i med reglervetile är 4,5 kg/s Lars Bäkström 4-9-5, 4-9- 11
Exemel: etame --1 4. E komressor med data eligt bilaga arbetar i e aläggig med kostat varvtal, 85 r/m, oh kostat mottryk,5 bar. Komressor drar varm atmosfärsluft (1 bar, 14 K) geom ett filter. Beräka komressors axeleffekt då 6,7 kg/s asserar filtret. (OBS:Filtret både rear oh stryer flödet.) 1, bar 14 K,5 bar 6,7 kg/s Lösigsförslag: Giva data För luft gäller Ger,5 bar 85 rm 14 K atar erfekt gas så åverkas ite temerature av filtret 1, kj/kgk 1,4 88 7997 14 85 rm Eftersom vi ite vet hur myket filtret stryer så är ilostryket till komressor är okät, så det måste bestämmas å ågot sätt. Verkliga massflödet är kät, me massflödet beror å ilostryket. m m m 14 1 6,7, 88,5 Vi ritar i de lije i met. Alla ukter å lije ger verkliga massflödet 6,7 kg/s vid aktuell ilostemeratur oh utlostryk, me varierade ilostryk. Lije skär kurva för 8 rm vid 4, 6, m 9, kg/s oh, 84 k Axeleffekte ka beräkas eligt m P is 1 6,7 1, 14 1 4,6,84 1,41 1,4 1 169 kw Svar: Axeleffekte blir 1,4 MW Lars Bäkström 4-9-5, 4-9- 1
Sammafattig Rek ugifter 61, 6, 66, 68 Geeraliserat varvtal,, Geeraliserat massflöde m,, m,, m m m m rykkvot Axeleffekt P m i m P m P is 1 1 Utlostemeratur is 1 1 Lars Bäkström 4-9-5, 4-9- 1