کمپرسور (Compressor)

کمپرِسورها یا فشارنده‌ها میتوانند برای فشرده کردن گاز یا مایعات به کار رود. البته در حالت دوم به آن پمپ میگویند. کمپرسورها یکی دیگر از انواع تجهیزات متحرک دوار مورد استفاده در صنایع فرآیندی هستند. معمولاً گاز پر فشار خروجی از کمپرسور ها را از یک سیسنم خنک کننده عبور میدهند تا دمای گاز دوباره به حد معمولی باز گردد. انواع گوناگونی از کمپرسور وجود دارد که برای مصارف صنعتی و خانگی طراحی شده اند.
کمپرسورها به طور عمومی دارای دو نوع محوری و شعاعی هستند:

• کمپرسور محوری هوا را از میان پره‌های خود عبور داده و به سمت عقب میراند.
• کمپرسور شعاعی (گریز از مرکز) بیشتر در موتورهای قدیمی استفاده میشده است. این نوع از کمپرسور دارای پره‌های بسته است و هوا را از میان پره‌های خود عبور نمیدهد بلکه هوا را در جهت شعاع خود به سمت بیرون میراند و هوا پس از برخورد به پخش کننده (دیفیوژر) از سرعتش کاسته شده و به دما و فشارش افزوده میشود.

کمپرسور دستگاهی است که برای بالا بردن فشار گاز و یا انتقال آن از نقطه ای به نقطه دیگردر طول پروسس استفاده می شود. در واقع کمپرسور با افزایش سرعت گاز و تبدیل آن به فشار، جریان گاز را در سیستم راحت تر می کند. البته افزایش فشار در نوعی از کمپرسورها به وسیله کاهش حجم صورت می گیرد.

مسئله مهمی که درکمپرسورها مطرح است ، نسبت فشار خروجی ، به ورودی کمپرسو ر است زیرا در ورودی کمپرسورها با افزایش فشار دمای گاز نیز بالا می رود و این افزایش دما در کار قطعات مختلف کمپرسور و سیستم روغن کاری و... اختلال ایجاد می کند. البته در کمپرسور می توان نسبت فشار را حتی تا 10 رساند، ولی این امر با تدابیر خاصی امکان پذیر است که در قسمتهای بعد مفصلاً توضیح داده خواهد شد.
 

شکل 1 - کمپرسور پیستونی با پنکه جهت حنک کردن هوا

در کمپرسورها افزایش فشار به دو صورت انجام می گیرد، برحسب این مورد دو نوع اساسی کمپرسور نیز وجود دارد که عبارتند از:

• کمپرسورهای دینامیک که فشار گاز را با زیاد کردن سرعت آن و سپس، گرفتن سرعت گازافزایش میدهند.
• کمپرسورهای جابجایی مثبت که با کاهش حجم گاز، فشار آن را افزایش می دهند.

البته هر کدام از این کمپرسورها بر حسب شکل ساختمانی و نحوه عملکرد تقسیم بندی می شوند که در زیر به طور خلاصه آورده شده است:

1 - کمپرسورهای دینامیک Compressors Dynamic

1. سانتریفوژ Centrifugal compressor
2. جریان محوری Axial Flow compressor

2 - کمپرسورهای جابجایی مثبت Positive displacement compressor

1. رفت وبرگشتی Reciprocating compressor
2. دورانی Rotary compressor

از بین کمپرسورهای نامبرده،کمپرسورهای رفت و برگشتی، سانتریفوژ و جریان محوری بیشتر از سایر کمپرسورها مورد استفاده قرار می گیرند که آنها را به طور مفصل بررسی خواهیم کرد.

ادامه مطلب در:

http://petronet.ir/index.php?module=content&func=viewpage&pageid=380

مبدل خنک کننده هوایی مکنده (Induced Draft Air Cooler)

در این آرایش لوله ها در قسمت مکنده فن قرار دارند یعنی فن بالای مجموعه لوله ها قرار می گیرد. در شکل 11 نمای شماتیک این نوع آرایش همراه با یک شکل واقعی از این فن ها نشان داده شده است.
 

شکل 11 - نمای یک Induced Fan

نوع induced نیز دارای مزایا و معایبی است. در این نوع، هوا در قسمتهای مختلف اطراف لوله ها به نحو مناسبی توزیع می شود و امکان برگشت هوای گرم به قسمت هواگیری فن کمتر است . تاثیر خورشید و باران و تگرگ بر روی لوله ها نیزکمتر است زیرا 60% سطح پوشیده است و تاثیر جریان طبیعی در سیستم بیشتر است .

معایب این سیستم نیز به شرح زیر است:
توان مصرفی بیشتری مورد نیاز است زیرا فن در معرض هوای گرم عبوری از لوله ها قرار دارد . دمای هوای گرم خروجی از قسمت تیوبها باید تا حدود fº 200 محدود شود. زیرا امکان خراب شدن پره ها و یاتاقان و تسمه و دیگر قطعات فن در جریان هوای گرم وجود دارد. عیب دیگر این است که قطعات فن برای تعمیر، کمتر در دسترس هستند.

ادامه مطلب در:

http://petronet.ir/index.php?module=content&func=viewpage&pageid=490

مبدل خنک کننده هوایی دمنده (Forced Draft Air Cooler)

در این آرایش لوله ها در قسمت دمنده فن قرار دارند یعنی فن زیر مجموعه لوله ها قرار می گیرند. این آرایش به صورت شماتیک در شکل 10 نشان داده شده است.
 

شکل 10 - شکل شماتیک و صنعتی آرایش Forced

در نوع Forced لوله ها در قسمت بالایی فن قرار می گیرند. به این ترتیب در اثر گرم شدن هوای ورودی، در بالای لوله ها مکش طبیعی هوا به سمت بالا صورت می گیرد. لذا توان مصرفی فن کمتر خواهد شد. از طرف دیگر در این نوع از مبدل ها قطعات فن برای تعمیر، به راحتی در دسترس هستند. در ضمن این نوع مبدل ها دارای سازگاری بیشتری در مناطق سردسیر می باشند. اما این سیستم برخلاف مزایای ذکر شده دارای معایبی هم هست از آن جمله می توان به عدم توزیع مناسب هوا در بین لوله ها و امکان برگشت هوای گرم به خاطر سرعت کم هوای خروجی از قسمت لوله ها اشاره کرد. در ضمن به خاطر اینکه لوله ها د ر معرض نور خورشید، باران و تگرگ قرار دارند میزان استهلاک بالا می رود. 

ادامه مطلب در:

http://petronet.ir/index.php?module=content&func=viewpage&pageid=379

ایر کولر (Aircooled Heat Exchangers)

یکی از وسایلی که در اکثر واحدهای پالایشگاهی و پتروشیمیایی برای کاهش دمای سیالات مورد استفاده قرار می گیرند، خنک کننده های هوایی می باشند. در خنک کننده های هوایی هوا با دمای محیط به لوله های حاوی سیال گرم برخورد کرده و باعث کاهش دمای دیواره لوله می شود و به این ترتیب دمای سیال داخل لوله کاهش می یابد. طول استاندارد لوله های مورد استفاده در مبدل های خنک کننده هوایی، معمولاً 20، 30 و 40 فوت می باشد. یکی از مسائلی که در مورد مبدل های خنک کننده هوایی اهمیت دارد، نسبت مساحت فن به مساحت Bay می باشد. این نسبت را Converage fan می گویند و در مقدار آن در مبدل های خنک کننده هوایی نباید از 4/0 کوچکتر باشد.معمولاً مبدل های خنک کننده هوایی در دو آرایش زیر مورد استفاده قرار می گیرند:

1. Forced Draft
2. Induced Draft
   

یکی از وسایلی که در اکثر واحدهای پالایشگاهی و پتروشیمیایی برای کاهش دمای سیالات مورد استفاده قرار می گیرند، خنک کننده های هوایی می باشند. در این مبدل ها برای کاهش دمای سیال داخل لوله ها، از هوای محیط استفاده می کنند. اجزای اصلی این مبدل ها شامل یک یا چند لوله که در معرض جریان هوای فن ها قرار دارند، تجهیزات فن و موتور آن، کنترل کننده سرعت چرخش فن و تجهیزات لازم برای هدایت جریان ها می باشد.

در این مبدل ها جریان سیال گرم پس از عبور از یک نازل وارد لوله هایی می شود که در مجاورت فن قرار دارند. این لوله ها با توجه به پره هایی که روی دیواره بیرونی لوله قرار دارند، کار انتقال حرارت را سریع تر انجام می دهند.

در قسمت عبور سیال از مجاورت فن، هر مجموعه از لوله های حاوی سیال گرم را یک Bundle می نامند که خود شامل چندین لوله است. معمولاً چند Bundle به طور موازی با یکدیگر از روی فن عبور می کنند . به این مجموعه یک Bay می گویند. در شکل 1 ، یک Bay که شامل سه Bundle می باشد نشان داده شده است.
 

شکل 1 – یک Bay با 3 Bundle

در بعضی موارد دو فن به صورت سری روی جریان های موازی Bundle های یک Bay عمل می کنند . این حالت که در شکل 2 نشان داده شده، نشان دهنده دو Bundle از لوله های حاوی سیال گرم است که از مجاورت دو فن سری شده عبور می کند.

معولاً برای خنک کردن سیال گرم توسط مبدل هواخنک در صنعت از چند Bay که به صورت موازی قرار گرفته اند استفاده می شود. به مجموعه این Bay ها ، Unit گفته می شود . در شکل 3 دو Bay به صورت موازی کنار هم قرار گرفته اند و هر  Bay نیز شامل دو Bundle می شود که مجموعا یک Unit را تشکیل می دهند. لذا به این مجموعه  Two one-Bay with 4 tube bundles گفته می شود. در شکل 4 دو Bay که هر کدام شامل دو فن و سه Bundle می باشد نشان داده شده است که به این مجموعه  Two two-Bays with 6 tube bundles  گفته می شود. قطر فن های مورد استفاده در مبدل های هواخنک در دامنه 3 تا 28 فو ت قرار دارد. با این حال معمولاً فن هایی با قطر 14 تا 16 فوت از بزرگ ترین فن های مورد استفاده در صنایع پتروشیمی به شمار می روند.
 

شکل 2– دو Bay با 4 Bundle

ادامه مطلب در:

http://petronet.ir/index.php?module=content&func=viewpage&pageid=377

سیکلون (Cyclone)

یکی از وسایلی که در جداسازی ذرات جامد از فاز گاز مورد استفاده قرار می گیرد، سیکلون ها هستند . در این دستگاه ها جریان گاز همراه با ذرات ریز جامد وارد یک محفظه استوانه ای یا مخروطی شکل می شود.اساس جداسازی این ذرات از توده جریان گاز به این صورت است که نیروی اینرسی وارد شده بر ذرات جامد در سیکلون ها، چندین برابر نیروی اینرسی وارد شده بر فاز گاز می باشد و لذا این ذرات از کناره های محفظه سیکلون به پایین محفظه هدایت می شوند. ولی فاز گاز تحت تاثیر نیروی کمتری قرار می گیرد و از نقاط فوقانی ذرات جامد، به سمت پایین محفظه می رود. سیکلون ها را می توان از دیدگاه های مختلفی مورد تقسیم بندی قرار داد. یکی از این موارد مقطع ورودی به سیکلونها است. مقطع ورودی به سیکلونها معمولاً به شکل مستطیل یا دایره ساخته می شود.  در بعضی موارد نیز با توجه به نوع فرآیند، از سیکلونهایی با مقطع ورودی بیضی شکل نیز استفاده می شود.

یکی از وسایلی که در جداسازی ذرات جامد از فاز گاز مورد استفاده قرار می گیرد، سیکلون ها هستند . در این دستگاه ها جریان گاز همراه با ذرات ریز جامد وارد یک محفظه استوانه ای یا مخروطی شکل می شود.با توجه به دیواره استوانه ای سیکلون، جریان مواد با یک حرکت گردباد مانند به سمت پایین سیکلون حرکت می کند. با توجه به اینکه نیروی اینرسی وارد شده بر ذرات جامد، از نیروی اینرسی وارد شده بر فاز گاز بیشتر است، این ذرات مماس بر دیواره ظرف به سمت پایین محفظه هدایت می شوند. در قسمت پایین محفظه نیز فضایی برای جمع شدن این ذرات جامد تعبیه شده است که به صورت ناپیوسته یا پیوسته این ذرات از محفظه خارج می شوند این مورد در شکل 1 مشاهده می شود.

 
شکل 1 - مسیر حرکت مواد در سیکلون

اساس جداسازی این ذرات از توده جریان گاز به این صورت است که نیروی اینرسی وارد شده بر ذرات جامد در سیکلون ها، چندین برابر نیروی اینرسی وارد شده بر فاز گاز می باشد و لذا این ذرات از کناره های محفظه سیکلون به پایین محفظه هدایت می شوند. ولی فاز گاز تحت تاثیر نیروی کمتری قرار می گیرد و از نقاط فوقانی ذرات جامد، به سمت پایین محفظه می رود. در قسمت مرکزی سیکلونها، معمولاً از یک استوانه نسبتاً قطور برای خروج گاز استفاده می شود. این لوله در وسط سیکلون تعبیه شده و از ذرات جامد که در اثر نیروی اینرسی وارد شده، در کناره های سیکلون قرار دارند فاصله دارد. به این ترتیب اکثر ذرات جامد ورودی از جریان گاز جدا می شوند.
 

شکل 2 - سه جریان اصلی ورودی و خروجی که در اکثر سیکلونها مشاهده می شود

یک سیکلون در حقیقت یک محفظه ته نشین سازی است که شتاب جاذبه با شتاب سانتریفوژی جایگزین شده است. مقدار نسبت شتاب سانتریفوژی به شتاب جاذبه، بستگی به قطر سیکلون دارد . برای سیکلونهای استوانه ای با قطرهای خیلی بزرگ شتاب سانتریفوژ در حدود 5 برابر شتاب جاذبه است و در مورد سیکلونهای استوانه ای با قطر کوچک شتاب سانتریفوژی در حدود 2000 برابر بزرگتر از شتاب جاذبه می باشد. نیروی وارد شده بر ذرات بزرگتر مقدار بیشتری می باشد و لذا ذرات بزرگتر با چرخش کمتری در سیکلون به پایین سیکلون می رسند. این مورد در شکل 3 مشاهده می شود.

موارد کاربرد سیکلون

همانطوریکه به طور مختصر بیان شد، از سیکلونها برای جدا کردن جامدات ریز موجود در گاز استفاده می شود. در اینجا باید به این نکته توجه کرد که تنها این وسایل نیستند که برای جدا کردن ذرات جامد از فاز گاز مورد استفاده قرار می گیرند . بلکه سیکلون ها با صافی ها ، فیلترها ، جداسازی های الکترواستاتیکی و جداسازهای ته نشین کننده در حال رقابت هستند. اما در مقایسه با سایر جداکننده های گاز -جامد سیکلونها از لحاظ هزینه ساخت و هزینه عملیات دارای هزینه کمتری می باشند. همانطوری که در شکلهای این وسایل نیز مشاهده می شود، نحوه ساخت این وسایل از پیچیدگیهای خاصی برخوردار نمی باشد. درشکل های 6 و 7 ، چند نمونه سیکلون صنعتی و آزمایشگاهی نشان داده شده است.

در جریان های گاز- جامد که قطر ذرات جامد از 5 میکرو  کوچکتر است، راندمان جداسازی سیکلونها مقدار کمی می باشد ولی اگر ذرات جامد تمایل بهم چسبیدن را دارا باشند، می توان ذرات با قطر 3 میکرو را نیز با استفاده از سیکلونها از جریان گاز جدا کرد. یکی دیگر از موارد کاربرد سیکلونها، توانایی عملیاتی این دستگاهها در فشار و دماهای بالا می باشد. با توجه به کارایی و مقاومت موا د موجود در سیکلونها، این دستگاهها در دمای حدود 1000 درجه سانتی گراد و فشاری در حدود500 Kpas  5700) atm) نیز استفاده می شود. همانطوریکه با توجه به شکل این دستگاهها مشخص است، دما و فشار پایین و ایجاد خلاء در سیستم نیزمشکلی روی کار سیکلون ایجاد نمی کند. به این ترتیب، این وسایل در دامنه وسیعی از دما و فشار، قابل استفاده هستند.
 

شکل 3- چند نمونه سیکلون صنعتی

ادامه مطلب در:

http://petronet.ir/index.php?module=content&func=viewpage&pageid=375