23297

طراحي و ساخت نمونه نيمه صنعتي كمپرسور ديافراگمي

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي

1397-99

1399/11/29

دكتر محمد صديقي

مكانيك

كمپرسور هاي ديافراگمي دسته اي از كمپرسور هاي جا به جايي مثبت هستند كه كاربرد هاي وسيعي در صنايع غذايي، پتروشيمي، دارويي، توليد انرژي و ... دارند. مشخصه ي اصلي اين نوع كمپرسور، عدم تماس گاز در حال تراكم با مواد روان كار و اجزاء ديناميكي كمپرسور مي ‌باشد، به همين علت براي افزايش فشار گاز هاي با خلوص بالا مي توان از اين نوع كمپرسور استفاده كرد. درحال حاضر نياز كشور در اين زمينه توسط چند شركت خارجي توليد كننده ي اين نوع كمپرسور رفع مي‌شود. اين درحالي است كه امكان طراحي و ساخت اين نوع كمپرسور در كشور وجود دارد. در اين پايان نامه به طراحي، ساخت و ارتقاي نمونه ي اوليه كمپرسور ديافراگمي پرداخته شده است. در ابتدا نمونه ي اوليه كمپرسور ديافراگمي با استفاده از قطعات استاندارد موتور خودرو، براي سيستم لنگ كمپرسور و قطعات قسمت كلگي كمپرسور كه از قبل در دانشگاه علم و صنعت ساخته شده بود، مونتاژ شد و مورد آزمايش و ارزيابي قرار گرفت و فشار 50 بار از ورودي 10 بار گاز آرگون توليد شد. در مرحله ي بعد به منظور دستيابي به فشار هاي بالاتر، بر طرف كردن ايراد هاي سيستم لنگ و كاهش نيروي وارد بر پيستون، سيلندر و پيستون ثانويه اي براي اضافه شدن به سيستم قبلي طراحي و ساخته شدند. محاسبات مربوط به كمانش پيستون ثانويه، تعداد و نوع پيچ هاي اتصال، توان و گشتاور الكتروموتور موردنياز، مشخصات چرخ طيار، انتخاب آب بند ها و ... مطابق با استاندارد ها و روابط موجود در مراجع انجام شدند. از نرم افزارهاي Catia و Keyshot به منظور طراحي و تهيه خروجي هاي گرافيكي از مدل و از نرم افزار المان محدود Abaqus براي تحليل جنس هاي به كار گرفته شده براي ساخت قطعات جديد و اطمينان عملكرد اتصال پيستون ثانويه استفاده شده است. پس از مونتاژ قطعات جديد و انجام مراحل آزمايش، فشار 100 بار از ورودي 10 بار حاصل شد. مقايسه ي نتايج آزمون تجربي و محاسبات تئوري انجام شد و حداكثر خطاي 20 درصد در فشار خروجي از كمپرسور در هر مرحله افزايش فشار مشاهده شد، كه مقداري قابل قبول است. TRL4 براي كمپرسور ديافراگمي ساخته شده از بيست و يكمين نمايشگاه دستاورد هاي پژوهش، فناوري و فن بازار دريافت شد.

1399/12/05

A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree of Master of Science in Mechanical Engineering

2/18/2022 12:00:00 AM

Diaphragm compressors are a group of positive displacement compressors that have wide applications in food, petrochemical, pharmaceutical, energy production, etc. industries. The main feature of this type of compressor is the lack of contact of compressing gas with lubricants and dynamic components of the compressor, therefore, this type of compressor can be used to increase the pressure of high purity gases. At present, the country's need in this field is being met by several foreign companies producing this type of compressor. This is while it is possible to design and manufacture this type of compressor in the country. In this dissertation, the design, construction and upgrade of the prototype of the diaphragm compressor are discussed. Initially, a prototype diaphragm compressor was assembled and tested using standard car engine components for the compressor crankshaft and compressor head parts previously manufactured at the Iran University of Science and Technology. 50 bar argon gas was produced from 10 bar input. In the next step, in order to achieve higher pressures, to eliminate the defects of the crank system and to reduce the force applied to the piston, the cylinder and the secondary piston were designed and built to be added to the previous system. Calculations related to secondary piston buckling, number and type of connection screws, required electric motor power and torque, flywheel specifications, selection of seals, etc. were performed in accordance with the standards and relationships available in the references. Catia and Keyshot software have been used to design and produce graphic outputs from the model and Abaqus finite element software has been used to analyze the materials used to make new parts and to ensure the performance of the secondary piston connection. After assembling the new parts and performing the test steps, a pressure of 100 bar was obtained from the inlet 10 bar. Comparison of experimental test results and theoretical calculations was performed and a maximum error of 20% in the output pressure of the compressor was observed in each step of compression, which is an acceptable value. TRL4 for diaphragm compressor obtained from the 21st Exhibition of Market, Technology and Technology Achievements.

كمپرسور ديافراگمي , مونتاژ و راه اندازي , مباني تئوري , آب بندي , طراحي و ساخت

Diaphragm compressor , assembly and commissioning , theoretical foundations , sealing , design and construction