18515

۱۸۵۱۵

تجزيه و تحليل كمپرسورهاي مارپيچي با توجه به جنبه‌هاي ترموديناميكي و تحليل اكسرژي

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

فروردين ماه ۱۳۹۶

دكتر محمود ابراهيمي

مكانيك

كمپرسورهاي مارپيچي يا اسكرو از جمله پركاربردترين كمپرسورهاي جابجايي مثبت هستند كه با توجه به مزاياي اين كمپرسورها نسبت به ديگر كمپرسورهاي صنعتي، امروزه به صورت گسترده‌اي در صنايع مختلف مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در اين تحقيق، عملكرد كمپرسورهاي اسكرو از لحاظ هندسي و ترموديناميكي مورد بررسي قرار گرفته است. به منظور تحليل هندسي، ابتدا يكي از پركاربردترين مدل‌ها از روتورهاي اين كمپرسورها (روتور اس آر ام) انتخاب شده و سپس به طراحي روتورها پرداخته شده است. در اين تحليل، پروفيل روتورها طراحي شده و مشخصه‌هاي هندسي روتورها و كمپرسور كه به منظور تحليل ترموديناميكي لازم مي‌باشد استخراج شده است. نتيجه اين قسمت ارائه روشي به منظور طراحي روتورهاي كمپرسور اسكرو و استخراج مشخصه‌هاي هندسي اين كمپرسورها بوده است. در پايان اين تحليل، روش طراحي و همچنين روتورهاي طراحي شده در اين قسمت با نتايج تجربي نيز اعتبارسنجي شده و تطابق آنها با اين نتايج نشان داده شده است. بعد از تحليل هندسي، تحليل عملكردي اين كمپرسورها از لحاظ ترموديناميكي مورد بررسي قرار گرفته است. در اين قسمت به منظور طراحي كمپرسور با بازدهي بالا با توجه به پروفيل‌هاي طراحي شده روتورها و مشخصات هندسي آن‌ها شبيه‌سازي فرآيند كاري اين كمپرسورها انجام شده است. براي اين منظور معادلات طراحي هندسه و تئوري حاكم بر عملكرد اين كمپرسورها استخراج شده و تغييرات دما و فشار داخل محفظه، انواع نشتي‌ها و تأثير آن‌ها روي بازدهي و عملكرد كمپرسور مورد بررسي قرار گرفته است. پروفيل‌هاي توليد شده و هم‌چنين شبيه‌سازي انجام شده به وسيله نتايج تجربي نيز اعتبارسنجي شده كه در تحليل هندسي، هندسه داراي خطايي از مرتبه صدم ميلي‌متر بوده و نتايج شبيه‌سازي ترموديناميكي نيز نشان دهنده خطاي كمتر از 7 درصد بوده است. واژه‌هاي كليدي: ماشين جابجايي مثبت، كمپرسور اسكرو، طراحي هندسه روتور، تحليل ترموديناميكي.

1396/11/30

2/19/2018 12:00:00 AM

Screw compressors are positive displacement compressors that with regard to benefits than other industrial compressors, has been used widely in various industries. In this study, to analyze and evaluate the performance of the compressor, the geometric analysis as well as the thermodynamic performance of the compressor has been studied. This study represents an approach to the design of screw compressor rotor profiles with high efficiency design, simulation of operation condition in the compressor and calculation of the geometric characteristics of rotors. To this end, the design equations of the geometry of rotors and the equations governing the performance of compressors, derived and geometrical characteristics required for subsequent analysis was performed. The geometry of rotors and the geometric characteristics of the compressor extracted by computer code that has been developed by the authors and the input data for thermodynamic simulation are calculated. Thermodynamic analysis includes determining changes in temperature and pressure inside the chamber volume, the determination of the leaks and its impact on compressor efficiency and performance of the compressor. Then, the calculated results are compared with the experiment that show maximum error of 7 percents in simulation results. Keywords: positive displacement compressor, screw compressor, geometry design, thermodynamic analysis.