21753

21753

طراحي، بهينه‌سازي و ساخت محفظه‌ي تراكم كمپرسورهاي ديافراگمي

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي - مكانيك جامدات

1398

1398/8/29

دكتر محمد صديقي

مهندسي مكانيك

كمپرسورهاي ديافراگمي در گروه كمپرسورهاي جابه‌جايي مثبت قرار مي‌گيرند. به علت آب‌بندي استاتيكي اين دستگاه برخلاف بسياري از نمونه‌هاي كمپرسورهاي جابه‌جايي مثبت و همچنين استفاده از سيستم ارزيابي نشتي، ميزان نشتي گاز در اين نوع كمپرسور نزديك به صفر مي‌باشد و گاز با روغن‌هاي روانكار يا هر ماده‌اي كه باعث تغيير خلوص گاز شود، تماس پيدا نمي‌كند. به همين علت، اين نوع كمپرسور در فشرده‌سازي گازهاي سمي، قابل‌انفجار، راديواكتيو، گازهايي كه خلوص آن‌ها بسيار اهميت داشته باشد و گازهايي كه كنترل نشتي آن‌ها دشوار است مانند گاز هيدروژن، بسيار سودمند مي‌باشد. محفظه‌ي تراكم، حساس‌ترين بخش اين دستگاه مي‌باشد و ساير قسمت‌هاي دستگاه داراي فناوري ساده‌تري نسبت به اين بخش دستگاه هستند كه در حال حاضر در كشور موجود مي‌باشند. هدف اصلي اين پايان‌نامه، طراحي، بهينه‌سازي و ساخت يك نمونه‌ي مجفظه‌ي تراكم كمپرسورهاي ديافراگمي مي‌باشد.‌ در طراحي محفظه‌ي تراكم ا‌ين دستگاه، به‌دليل تأثير متقابل تنش در ديافراگم و حجم جابه‌جايي گاز در هر سيكل، انجام بهينه‌سازي ضروري مي‌باشد. در اين پايان‌نامه حداكثر تنش شعاعي ايجاد شده در ديافراگم به عنوان قيد بهينه‌سازي و حجم جابه‌جايي گاز در هر سيكل به عنوان تابع هدف بهينه‌سازي در نظر گرفته شده‌است. با توجه به اينكه تنش در ديافراگم با استفاده از حل عددي حاصل مي‌شود، استفاده از الگوريتم‌هاي تكاملي، به علت اتكا بر مقدار توابع هدف و قيدهاي بهينه‌سازي و عدم نياز به توابع مشتق‌پذير، براي بهينه‌سازي محفظه‌ي تراكم بسيار سودمند مي‌باشند. در اين پايان‌نامه، از الگوريتم ژنتيك به علت كارايي بالايي كه در بهينه‌سازي اين نوع مسئله دارد، جهت بهينه‌سازي استفاده شده است. پس از بهينه‌سازي محفظه‌ي تراكم، با استفاده از روش‌هاي اجزا محدود، تنش ايجاد‌شده در نقاط مختلف ديافراگم و قطعات كلگي بالا و كلگي پايين محاسبه شده است. سپس طرح سه‌بعدي دستگاه تهيه شده و پس از آن، قطعات مختلف ساخته شده‌اند.

1398/12/06

Design, optimization, and fabrication of a prototype compressor chamber of diaphragm compressors

11/19/2020 12:00:00 AM

The diaphragm compressors are classified as positive displacement compressors. Due to the static sealing of this devices, unlike many positive-displacement compressors, the gas leakage is close to zero, and the gas does not come into contact with lubricating oils or any material that changes the purity of the gas. Therefore For this reason, this type of compressors is very useful in compressing toxic, explosive, radioactive gases, gases whose purity is very important and gases whose leakage is difficult to control such as hydrogen gas. The compression camber is the most sensitive part of this device, and other parts of the device have simpler technology. The main purpose of this dissertation is to design, optimize and fabricate a compression chamber sample of diaphragm compressors. Optimization is necessary in the design of the compression chamber of this device due to the interaction between the stress on the diaphragm and the volume of gas displacement in each cycle. In this thesis, the maximum radial tension created in the diaphragm is considered as the optimization constraint and the volume of gas displacement in each cycle as the optimization objective function. Given that the diaphragm stress is obtained by numerical solution, the use of evolutionary algorithms, due to the reliance on objective functions and optimization constraints, and the need for non-derivative functions, to optimize the Compression chamber are very beneficial. In this thesis, genetic algorithm has been used for optimization because of its high efficiency in optimizing this kind of problems. After optimizing the compression chamber, the stresses generated at different points of the diaphragm and parts of the upper and lower headers are calculated using finite element methods. Then the 3D design of the machine is made and then different parts are made.