faridbensaeed
15th October 2012, 02:55 PM
به منظور جلوگيري از افت فشار كه در خطوط لوله حادث مي‌گردد، نياز به تقويت فشار گاز مي‌باشد. معمولاً گاز از نقاط وصول در طول خط لوله دريافت و در دبي و فشار مشخص به مراكز فروش تحويل مي‌گردد. به لحاظ انبساط گاز، وجود تلفات اصطكاكي، تغيير در ارتفاع، يا نوسانات دما، در بين اين نقاط يك افت فشار به وقوع مي‌پيوندد. تغيير جريان سبب تغيير فشار در خط لوله مي‌گردد. هنگامي كه دبي جريان گاز از محدودة مبناي طراحي فراتر رود، براي تثبيت محدودة فشار مورد نياز در نقطة تحويل، روش‌هايي مورد استفاده قرار مي‌گيرد، كه عبارتند از : الف) لوپ [1] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn1)نمودن خط لوله ب ) اضافه نمودن ايستگاه تقويت فشار ج ) بهره‌گيري از دو روش الف و ب
ارزيابي اقتصادي روش‌هاي مورد اشاره به عواملی مانند هزينه‌هاي سرمايه‌گذاري ،هزينة سوخت ،آلودگي محيط زيست ،نگه‌داري ، توسعة آتي بستگي دارد.
انواع كمپرسورها
كمپرسورها را مي‌توان به سه گروه اصلي جابجايي مثبت[2] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn2)،ديناميكي[3] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn3)،انژكتوري[4] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn4) تقسيم‌بندي نمود .كمپرسورهاي جابجايي مثبت يا جريان متناوب، مقداري از گاز را در داخل يك حجم بسته محبوس مي‌كنند. با كاهش حجم، فشار گاز محبوس افزايش مي‌يابد. آنگاه گاز تحت فشار قرار گرفته به نقطة دهش [5] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn5) كمپرسور تحويل داده مي‌شود.كمپرسورهاي جابجايي مثبت يا جريان متناوب، به دو نوع مجزا كمپرسورهاي رفت و برگشتي وكمپرسورهاي چرخشي تقسيم‌بندي مي‌شوند.در كمپرسورهاي رفت و برگشتي، حجم گاز درون يك سيلندر توسط يك پيستون كاهش مي‌يابد. براي هدايت جريان گاز و نيز جلوگيري از جريان برگشتي، نياز به وجود سوپاپ در سيلندرها مي‌باشد.در كمپرسورهاي چرخشي، روتورها با پره يا لبه تجهيز مي‌گردند. آنها گاز را در يك حجم ثابت يا متغير، بين خودشان و يك پوستة خارجي محبوس مي‌كنند. هم‌زمان با گردش روتور، گاز از ورودي به خروجي جابجا مي‌شود. در اين نوع كمپرسور نيازي به سوپاپ نمي‌باشد. اين نوع كمپرسورها معمولاً براي تقويت فشار هوا در تأسيسات مورد استفاده قرار مي‌گيرند. كمپرسورهاي جريان پيوسته يا ديناميكي (همچنين: توربوكمپرسورها) فشار گاز را در مقابل نيروهاي داخلي افزايش مي‌دهند (يعني افزايش سرعت گاز و تغيير انرژي به فشار).كمپرسورهاي ديناميكي به دو نوع اصلي تقسيم‌بندي مي‌شوند :
الف) كمپرسورهاي گريز از مركز (شعاعي)
ب ) كمپرسورهاي محوري
در كمپرسورهاي گريز از مركز، سرعت توسط تيغه‌هاي يك پروانه دوار، به گاز افزوده مي‌شود. در حين چرخيدن آنها، نيروهاي گريز از مركز مولكول‌هاي گاز را به سمت خارج سوق مي‌دهند، كه سبب افزايش شعاع چرخش و بنابراين افزايش سرعت مماسي مولكول‌هاي گاز مي‌گردد. افزايش سرعت باعث ايجاد شتاب مي‌شود، و اين شتاب نيروهاي اينرسي را كه بر مولكول‌هاي گاز اعمال مي‌شوند فعال و مولكول‌ها را متراكم مي‌سازد. بخشي از فشار در پروانه و بخشي در پخشگر[6] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn6) شعاعي محيط بر پره، يا در پخشگر حلزوني دهش واقع در انتهاي خروجي كمپرسور، احياء مي‌شود. به هنگام تقويت فشار در كمپرسورهاي محوري، يك روتور چرخشي، انرژي خود را به درون جريان گاز انتقال مي‌دهد. در اين نوع كمپرسور، جريان گاز موازي با محور مي‌باشد. كمپرسورهاي انژكتوري از انرژي جنبشي يك جريان سيال براي فشرده سازي سيال ديگر استفاده مي‌كنند. اين نوع كمپرسورها در سيستم‌هاي انتقال گاز طبيعي مورد استفاده قرار نمي‌گيرند. بنابراين، در اين فصل كمپرسورهاي ديناميك و جابجايي مثبت مورد بحث قرار مي‌گيرند. در شکل (5-1)، انواع مختلف كمپرسورها نمايش داده شده است.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image002.png
شکل 4-1 : انواع کمپرسورها (Courtesy GPSA)
امروزه در صنايع پيشرفته، كمپرسورها در جهت اهداف مختلفي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. شاخص‌هايي كه معمولاً به منظور انتخاب يك نوع خاص از كمپرسور مورد استفاده واقع مي‌شود عبارتنداز: فشار دهش[7] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn7) (نسبت فشار[8] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn8))، هد كمپرسور[9] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn9)، جريان ورودي، و قابليت اطمينان عملياتي. شكل (4-2)، محدودة عملياتي انواع مختلف كمپرسور را برحسب جريان ورودي و فشار دهش كمپرسور توصيف مي‌كند.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image003.png
شکل 4-2 : نمودار پوششی کمپرسور Courtesy GPSA))
گرداننده‌هاي كمپرسور
كمپرسورها معمولاً به دستگاه ديگري كه محور آنها را به گردش درمي‌آورد، متصل مي‌شوند. متداول‌ترين ماشين‌هاي گرداننده كمپرسور عبارتند از :توربين گازي ،موتورهاي الكتريكي ،توربين‌هاي بخار ،توربين‌هاي انبساطی [10] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn10) .متداول‌ترين گردانندة كمپرسورها در نقاط دوردست، توربين‌هاي گازي (توربين‌هاي احتراق گاز) هستند، به ويژه اينكه در سيستم‌هاي انتقال گاز كاربرد دارند. معمولاً اين توربين‌ها مناسب‌ترين گرداننده براي كمپرسورهاي گريز از مركز محسوب مي‌شوند. در توربين‌هاي گازي، يك توربين قدرتي، نيروي محور را به كمپرسور منتقل می کند. توربين‌هاي گازي نسبتاً جمع و جور مي‌باشند، آنها داراي يك نيروي زياد نسبت به وزن هستند و براي سرعت‌هاي بالاي مورد نياز كمپرسورهاي گريز از مركز كاملاً مناسب مي‌باشند. آنها در محدوده‌اي كه منطبق با محدودة عملكرد كمپرسورها مي‌باشد، راهبري مي‌شوند. اين محدوده، 60 تا 105 درصد سرعت طراحي كمپرسور مي‌باشد. توربين‌هاي گازي مورد استفاده گرداننده‌هاي مكانيكي، شامل دو جزء اصلی می باشند که عبارتند از: ژنراتور گازي و توربين قدرتي آزاد . ژنراتور گازي (موتور جت)، توليد كنندة گازهاي خروجي داغ مي‌باشد. توربين قدرتي به صورت آئروديناميكي به ژنراتور گازي متصل مي‌گردد، و از طريق يك فرآيند انبساطي، از اين گازهاي داغ براي ايجاد نيروي محور استفاده مي‌كند. در فرآيند توليد نيرو، هوا به درون توربين کشيده می شود. در حين عبور هوا از کمپرسور جريان محوری چند مرحله‌ای (کمپرسور هوا) درون توربين، فشار و دمای آن زياد می گردد. اين هوای فشرده شده پس از ترکيب با گازسوخت، درون محفظه احتراق تزريق و محترق مي‌گردد، گاز حاصل از احتراق با دما و فشار بالا از داخل يك توربين فشار قوي[11] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn11) كه در اثر انرژي آزاده شده از احتراق گازها مي‌چرخد، عبور مي‌كند. توربين فشار قوي مستقيماً به كمپرسور جريان محوري (يعني كمپرسور هوا) متصل است و آن را به حركت در مي‌آورد. انرژي باقي‌مانده در گازهاي خروجي، توربين قدرتي آزاد را مي‌چرخاند و اين امر سبب ايجاد نيروي محوري براي گرداندن محور كمپرسور گازی مي‌شود. از كل انرژي توليدي به وسيله ژنراتور گازي، معمولاً كمپرسور هوا file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image004.wmz آن را مصرف مي‌نمايد و تنها file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image005.wmz آن به محوركمپرسور گازی تحويل داده مي‌شود. عموماً ژنراتورهاي گازي به دو نوع «صنعتي» و «هوايي» [12] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn12) قابل تقسيم‌بندي مي‌باشند. رايج‌ترين توربين‌هاي گازي نوع «هوايي» يا همان موتورهاي جت هواپيما هستند كه به صورت اساسي اصلاح و توسعه يافته‌اند. از مشخصه‌هاي آنان مي‌توان به طراحي متراكم، سبكي و بازدهي حرارتي بالا اشاره نمود. موتورهاي هوايي غالباً براي مصارف صنعتي سازگار مي‌باشند. توربين‌هاي گازي از نوع «صنعتي» داراي بازدهي حرارتي پايين‌تر، طول عمر بالاتر و از لحاظ وزن سنگين‌تر از موتورهاي هوايي به شمار مي‌آيند. شكل 4-3 شمايي از يك توربين گازي دو محوره كه گرداننده يك كمپرسور مي‌باشد را به نمايش مي‌گذارد. اجزاء توربين گازي و سيستم‌هاي كمكي بر مبناي مسير جريان هواي گذرنده از دستگاه به ترتيب عبارتند از : سيستم مجراي مكش هوا ،بخش كمپرسور ،پخشگر ،بخش احتراق ،بخش توربين ،توربين قدرتي آزاد ،ابزار دقيق و كنترل آلات ،سيستم‌هاي كمكي.
سيستم مجراي مكش هوا[13] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn13)
سيستم مجراي مكش هوا شامل يك فيلتر ورودي و مجرا، دهانه شيپوري ورودي و پره‌هاي راهنماي ورودي مي‌باشد. سيستم فيلتر معمولاً از نوع هوا -ضربه‌اي و خودتميزكن است. المنت‌هاي ثانويه فيلتر قابل جابجايي، غالباً به صورت سري با سيستم فيلتر اصلي قرار داده مي‌شوند. در دستگاه‌هاي بزرگتر معمولاً پس از فيلترها نوعي تيغه نصب شده است كه به منظور كاهش آشفتگي هوا و نيز كاهش صوت مورد استفاده قرار مي‌گيرد. بدين ترتيب جريان هوا به صورت مستقيم با گذر از ورودي دهانة شيپوري شكل كه هوا در آن شتاب مي‌گيرد، وارد توربين مي‌شود. سپس هوا از روي مجموعه‌اي از پره‌هاي راهنماي ورودي كه آن را به كمپرسور جريان محوري در يك زاوية بهينه هدايت مي‌كند، مي‌گذرد. در برخي از مواقع، پره‌هاي راهنماي ورودي متغير، به منظور بهبود عملكرد براي جريان هواي خارج از محدودة طراحي، مورد استفاده قرار مي‌گيرند. همچنين سيستم ورودي شامل يك سيستم شستشوي آب براي پاك كردن و رفع هر نوع انباشت بر روي تيغه‌هاي كمپرسور محوري مي‌باشد. در برخي از موارد، دستگاه‌ها با يك سيستم ضد يخ در بخش مجراي مكش تجهيز مي‌گردند. مبدل‌هاي حرارتي يا نازل‌هاي هواي داغ كه در مسير جريان هواي ورودي قرار گرفته‌اند، در خلال شرايط بسيار شديد مانع از يخ‌زدگي مي‌شوند.
بخش كمپرسور
تقويت فشار، اولين گام در چرخة عملياتي توربين‌هاي گازي مي‌باشد. تقويت فشار، در كمپرسور جريان محوري كه بلافاصله پس از جريان پايين دستي پره‌هاي راهنماي ورودي قرار گرفته است، به وقوع مي‌پيوندد. اين بخش مشتمل بر چندين رديف تيغه‌هاي بال شكل[14] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn14) مي‌باشد كه به ديسكهاي دوار چسبيده‌اند. در بين هر رديف ديسكهاي دوار يك بخش ثابت (استاتور) مي‌باشد. استاتور[15] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn15) شامل پره‌هاي ثابتي است كه جريان هوا را در يك زاوية بهينه به سمت مرحله بعدی هدايت مي‌كنند. برخي از توربين‌هاي گازي، استاتور آنها مشتمل بر يك رديف پره‌هاي متغير مي‌باشند كه براي جلوگيري از حرکت تيغه ها و سرج كمپرسور، جريان (سرعت محوري) را در شرايط بارهاي مختلف بهينه مي‌سازند. تعداد رديف‌ها، بر مبناي نوع توربين گازي و توان تغيير مي‌كند. تيغه‌هاي كمپرسور براي ايجاد افزايش فشار، انرژي را به هوا منتقل مي‌كنند. به منظور تحقق اين امر، تيغه‌ها بايد در سرعت‌هاي بسيار بالا دوران نمايند. بنابراين، تيغه‌ها بايد سبك وزن باشند تا نيروی گريز از مركز را بر ديسك كمپرسور به حداقل برسانند. همچنين استحكام بالا در برابر خستگي و مقاومت زياد در مقابل خوردگي و سايش از خواص مهم مواد تشكيل دهندة تيغه مي‌باشند. تيغه‌هاي ثابتي كه جريان هواي ناشي از افزايش فشار را انتشار مي‌دهند، يك مجموعه استاتور ناميده مي‌شوند. همچنين اين تيغه‌ها جريان را در يك زاوية بهينه به سمت مجموعة بعدي تيغه‌هاي دوار هدايت مي‌كنند.
پخشگر[16] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn16)
پخشگر در قسمت پايين دستي بخش كمپرسور قرار گرفته است. جريان هوا با عبور از پخشگر منبسط و در نتيجه با كاهش سرعت مواجه مي‌شود. سپس هوا به سمت محفظة احتراق جريان مي‌يابد.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image006.png
شكل 4-3 : شماتيك توربين گازي
بخش احتراق[17] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn17)
محفظة احتراق مستقيماً در پايين دست بخش كمپرسور محوري قرار گرفته است. فرآيند احتراق، انرژي حرارتي را به هواي توربين گازي اضافه مي‌نمايد. اين حرارت بايد به چرخة توربين گازي اضافه گردد تا انرژي مورد نياز براي راندن توربين قدرتي آزاد و در نتيجه محور كمپرسور گازی تأمين شود. گرما در اثر احتراق تركيب گاز طبيعي با هوا در محفظة احتراق به وجود مي‌آيد. احتراق اوليه تقريباً از %20 جريان هواي كمپرسور محوري استفاده مي‌نمايد. %30 از هواي كمپرسور نيز براي احتراق ثانويه به درون محفظة احتراق وارد مي‌شود. براي احتراق مناسب، نسبت‌هاي بهينه سوخت- هوا برقرار مي‌شود. هواي باقي‌مانده با محصولات حاصل از احتراق تركيب مي‌گردد تا آنها را سرد كند. براي جلوگيري از داغ شدن بيش از حد تيغه‌ها و نازل‌هاي توربين، بايد سرماي كافي ايجاد گردد. مواد در معرض احتراق بايد در مقابل دماهاي فوق‌العاده زياد مقاومت داشته باشند. به منظور كنترل و كاهش آلاينده‌هايي مانند اكسيدهاي نيتروژن (NOx) و مونواكسيدكربن (CO)، بايد دماي بهينه‌اي تعيين شود. افزايش دماي احتراق منجر به ايجاد آلايندة NOx اضافي مي‌شود، در حالي كه دماي پايين احتراق منجر به ايجاد مقادير زيادي CO و هيدروكربن‌هاي سوخته نشده مي‌گردد. معمولاً با پيش تركيب و تركيب‌هاي سوخت سبك با هوا، امكان دسترسي به دماي بهينه ميسر مي‌گردد.
بخش توربين
توربين انرژي را از گازهاي محترقه داغ و پرفشار دريافت مي‌نمايد. توربيني كه كمپرسور جريان محوري را به رانش وامي‌دارد، تقريباً از اين انرژي استفاده مي‌نمايد. انرژي باقي‌مانده باعث چرخاندن توربين قدرتي آزاد و در نتيجه راه اندازي محور كمپرسور گازی مي‌شود. بخش توربين داراي چند رديف تيغة متحرك و تيغه‌هاي ثابت است و از ابتدا تا انتها، قطر آن در حال افزايش مي‌باشد. اين امر باعث مي‌گردد كه گازهاي داغ در طي هر مرحله منبسط شود و در نتيجه براي روتورهاي توربين انرژي فراهم گردد.
توربين قدرتي آزاد
توربين‌هاي گازي مورد استفاده براي گرداننده‌هاي مكانيكي شامل يك توربين قدرتي آزاد مستقل از ژنراتور گازي مي‌باشند. توربين قدرتي آزاد از طريق اتصال آئروديناميكي روتور با ژنراتور گازي مرتبط گرديده است. روتور توربين قدرتي آزاد، مانند محور كمپرسور گازی مستقيماً به تجهيزات گرداننده متصل شده است. گازهاي داغ خروجي از ژنراتور گازي به ورودي توربين قدرتي آزاد هدايت مي‌شوند. توربين قدرتي آزاد شامل يك تا صد رديف نازل هاي ثابت و متغير مي‌باشد. گاز در حين عبور از داخل هر رديف منبسط مي‌شود. انرژي دريافت شده از گاز در خلال اين فرآيند انبساطي، گشتاور مورد نياز براي چرخش توربين قدرتي و محور كمپرسور گازی را تأمين مي‌نمايد.
كنترل آلات و ابزار دقيق
سيستم كنترل توربين گازي مشتمل بر سيستم اندازه‌گيري سوخت و رايانه مي‌باشد. رايانه، داده‌هاي ارسالي از سنسورها را تجزيه و تحليل نموده و كلية محاسبات ضروري براي راهبري توربين گازي در نقطة تنظيم مورد نظر را فراهم مي‌نمايد. توان خروجي توربين گازي از طريق وضعيت يك شير اندازه‌گيري سوخت، كنترل مي‌شود. زماني كه به قدرت بيشتري نياز باشد، يك سيگنال به سمت شير ارسال مي‌شود و در نتيجه شير مزبور تا نائل شدن به يك توان خروجي مطلوب يا رسيدن به نقطة تنظيم سرعت توربين، همچنان باز باقي مي‌ماند. در اين نقطه يك سيگنال به سمت شير ارسال مي‌گردد تا موقعيتش را حفظ نمايد. براي اطمينان نسبت به عدم تجاوز از محدوده، سنسورهاي مختلف بر روي توربين گازي شاخص‌هاي بحراني را كنترل مي‌نمايند. برخي از شاخص‌ها شامل : سرعت‌هاي روتور، دماي گاز خروجي، لرزش، دماي ياتاقان و فشار و دماي روغن روانكاري است.
سيستم‌هاي كمكي
سيستم‌هاي كمكي اصلي‌توربين گازي عبارتند از:
الف) سيستم استارت
ب ) سيستم سوخت
ج ) سيستم هيدروليك و روغنكاري
آرايش ايستگاه تقويت فشار
كمپرسورها به منظور انتقال و تقويت فشار گاز در آرايش‌هاي متفاوتي نصب مي‌گردند. معمولاً در طراحي نقشة ايستگاه تقويت فشار از حداكثر قوانين و مقررات كاربردي مانند كلية مقررات CSAZ -148 و استانداردها پيروي مي‌شود. نقشة جانمايي يك ايستگاه تقويت فشار در شكل (4-4) آمده است و مختصراً توضيحاتي دربارة آرايش ايستگاه ارائه گرديده است.در شكل 4-4، نقشة جانمايي ايستگاه، تجهيزات و لوله‌كشي مشترك در هر دو ايستگاه رفت و برگشتي و گريز از مركز، از شير ناحية مكش تا شير ناحية دهش، توصيف مي‌شوند :
يك شير فرعي مكش ايستگاه براي تفكيك ايستگاه از خط لوله
يك شير بارگيري ايستگاه براي پاكسازي و تحت فشار قرار دادن لوله‌كشي ايستگاه تقويت فشار
يك لخته‌گير ايستگاه براي مراقبت از كمپرسورها در مقابل مواد آلوده‌كنندة جامد و مايع، به صورتي كه لخته‌گير مواد آلوده كننده موجود در گاز را به حالت رسوب و ته‌نشين جدا مي‌نمايد.
يك فيلتر گاز سوخت- راه‌اندازي براي سيستم‌هاي گازي سوخت- راه‌اندازي گرداننده كمپرسور كه گاز را تا رسيدن به كيفيت موردنظر تميز مي‌نمايد.
يك خط كنارگذر[18] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn18) با شير يك‌طرفه، بين لوله اصلي مكش و دهش جهت خارج نمودن كمپرسورها از مدار ايستگاه در موارد ذيل :
الف) هنگام متوقف بودن كمپرسور
ب ) هنگام خروج گاز از ناحيه مكش در زمان تخليه
شيرهاي دهش و مكش واحد، كه در هنگام تحت فشار بودن لوله‌ها جهت منفك نمودن دستگاه‌هاي كمپرسور مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
يك شير پاكسازي [19] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn19) واحد كه در مراحل آماده‌سازي كمپرسور براي عمليات، جهت پاكسازي و تحت فشار قرار دادن كمپرسور مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
يك شير تخليه واحد كه در موارد زير مورد استفاده قرار مي‌گيرد :
الف) در حين پاكسازي كمپرسور
ب) در راستاي تخليه فشار كمپرسور، پس از توقف
يك شيرواگرد [20] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn20) كه در موارد باربرداري كمپرسور در حين راه اندازي يا توقف و جلوگيري از سرج كمپرسورهاي ديناميكي در حين عمليات ،استفاده واقع مي‌شود .
يك شير يك طرفه دهش واحد كه به منظور جلوگيري از برگشت جريان از طريق كمپرسور در هنگام راه‌اندازي يا توقف، نصب مي‌گردد.
يك ابزار اندازه‌گيري جريان كه معمولاً يك اورفيس[21] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn21) مي‌باشد، براي تعيين ميزان جريان گازي كه به ايستگاه تقويت فشار مي‌رود، نصب مي‌شود.
يك شير تخليه به منظور خروج گاز از كليه لوله‌هاي فشار بالا در يارد، نصب گرديده است. شيرهاي 1، 2،6، 7، 8، 12، 14 و 15 به سيستم قطع اضطراري[22] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn22) ايستگاه متصل گرديده‌اند و به ترتيب در بخش‌هاي آشكار كنندة گاز يا آتش، قطع برق يا عمليات دستي سيستم قطع اضطراري قرار گرفته‌اند.
يك شير اطمينان ايستگاه كه به منظور محافظت از تجهيزات و سيستم لوله‌كشي ايستگاه در برابر فشار بيش از حد به وجود آمده و در زمان نقص سيستم‌هاي حفاظتي يا كنترل فشار، نصب مي‌شود.
يك شير فرعي دهش ايستگاه كه جهت تفكيك ايستگاه از خط لوله نصب گرديده است.
يك شير مسدود كنندة خط اصلي كه بر روي خط لوله نصب مي‌گردد و به صورت ذيل عمل مي‌نمايد :
الف) هنگامي كه هدايت جريان آزاد يا تحت فشار گاز از طريق ايستگاه انجام پذيرد، شير بسته مي‌گردد.
ب ) زماني كه جريان گاز ايستگاه را دور مي‌زند، شير باز مي‌گردد.
تراكم ايزوترمال و آدياباتيك گاز از لحاظ ترموديناميكي
از نظر تئوري تراكم گاز طبيعي به سه شكل ايزوترمال، آدياباتيك قابل برگشت (ايزنتروپيك) و پلي تروپيك وجود دارد .
تراكم ايزوترمال گاز
در تراكم ايزوترمال گاز، در حالي كه گاز طبيعي تحت فشار قرار مي‌گيرد، انتقال حرارت از سيستم به محيط اطراف در دمای ثابت انجام مي‌پذيرد. در اين نوع تراكم در مقايسه با ديگر اشكال تراكم گاز طبيعي براي تقويت فشار گاز از مقدار file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image007.wmz به مقدار file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image008.wmz نيازمند حداقل توان مكانيكي هستيم. در فرآيند تقويت فشار، تثبيت دماي گاز عملاً غيرممكن مي‌باشد. اگر چه مي‌توان به معادلات تئوري براي ايزوترمال گاز دست پيدا كرد، ولي اين نوع تراكم با آنچه كه در يك كمپرسور گاز حقيقي حادث مي‌شود، متفاوت است.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image009.png
شكل 4 -4 : شماتيك سيستم لوله‌كشي ايستگاه
تراكم ايزنتروپيك و پلي تروپيك گاز
در تراكم آدياباتيك گاز، در حالي كه هيچ انتقال حرارتي صورت نمي‌پذيرد يا file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image010.wmz، گاز طبيعي تحت فشار قرار مي‌گيرد. غالباً، سازندگان كمپرسور از مفاهيم آدياباتيك و ايزونتروپيك به يك معنا استفاده مي‌نمايند. درحالت كلي، وقتي هيچ‌گونه شرايط ويژهاي به جز برگشت‌پذيري مكانيكي واقع نشود، فرآيند پلي‌تروپيك كاربرد دارد. از لحاظ تئوري، جهت محاسبة توان مكانيكي لازم براي تقويت فشار گاز از file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image007.wmz به file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image008.wmz، فرآيند آدياباتيك كاربرد دارد. نهايتاً بايد مقداري تلفات مكانيكي برمبناي نوع كمپرسور درنظر گرفته شود. با استفاده از فرآيند تراكم آدياباتيك/ پلي تروپيك و با منظور نمودن تلفات مكانيكي ارائه شده توسط سازندگان كمپرسور معادلات تئوري حاصل مي‌شود كه توان عملي مورد نياز سيستم را به بهترين وجه بيان مي‌كنند. در تراكم آدياباتيك، ارتباط بين فشار و حجم گاز به صورت رابطة زير بيان مي‌شود :
(4-1) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image011.wmz
كه
فشار گاز : P
حجم گاز : V
نماي آدياباتيك : k
ثابت : C
با استفاده از روابط ترموديناميكي، مي‌توان رابطه (5-1) را براي گاز طبيعي كه به صورت آدياباتيك تحت فشار قرار گرفت است، به دست آورد.
به كارگيري قانون اول ترموديناميك :
(4-2) dU = dq - dW
كه
تغيير در انرژي داخلي : dU
انتقال حرارت بين سيستم و محيط اطراف : dq
كار انجام گرفته به وسيلة سيستم يا محيط اطراف : dW
براي يك فرآيند آدياباتيك file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image012.wmz
(4-3) dU = -dW
انرژي داخلي براي يك گاز، توسط رابطة زير حاصل مي‌شود :
(4-4) dU = Cv.dT
كه
گرماي ويژه در حجم ثابت : CV
تغيير دما : dT
و «كار» به وسيله رابطه زير بيان مي‌شود :
(4-5) dW = P.dV
آنگاه : CV.dT = (-P.dV)
با استفاده از روابط گاز ايده‌آل، براي يك مول گاز :
P.V = R.T
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image013.wmz
بنابراين : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image014.wmz
و file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image015.wmz
مطابق با تعريف :
(4-6) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image016.wmz
كه CP و CV به ترتيب عبارتند از ظرفيت‌هاي گرمايي در فشار ثابت و حجم ثابت و k نماي آدياباتيك گاز مي‌باشد. نماي آدياباتيك گاز را مي‌توان به آساني از معادله (5-6) يا از جداول موجود براي CP به دست آورد. همچنين در صورتي كه وزن مولكولي و دما معلوم باشند، براي بدست آوردن k مي‌توان از نمودارهاي موجود استفاده نمود. دستورالعمل محاسبه نماي آدياباتيك گاز در بخش‌هاي آتي ارائه خواهد شد. از روابط ترموديناميكي، آنتالپي گاز به اين صورت تعريف مي‌شود :
(4-7) H = U + P.V
كه
آنتالپي گاز : H
انرژي داخلي گاز: U
فشار گاز : P
حجم گاز : V
با مشتق گرفتن از معادله (4-7) :
dH = dU+d(P.V)
و نيز : dH = CPdT
براي يك گاز ايده‌آل خواهيم داشت :
CP.dT = CV.dT+R.dT
آنگاه ؛
(4-8) CP – CV = R
با تقسيم دو طرف معادله بر CV:
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image017.wmz
(4-9) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image018.wmz
و جايگزيني براي file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image019.wmz در معادله file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image020.wmz،
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image021.wmz
با انتگرال‌گيري :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image022.wmz
بنابراين: (4-10) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image023.wmz
با استفاده از قانون گاز ايده‌آل :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image024.wmz
و جايگزيني براي file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image025.wmz از معادله (4-10) :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image026.wmz
يا (4-11) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image027.wmz
و يا به طور كلي براي تراكم آدياباتيك گاز، رابطه زير حاصل مي‌گردد :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image028.wmz
رابطه بالا كه بين فشار و حجم گاز طبيعي براي يك فرآيند آدياباتيك تعريف شده است، را مي‌توان با اندكي اصلاح براي كليه محاسبات تقويت فشار گاز به كار گرفت تا هد و توان لازم و ديگر مجهولات به دست آيد. رابطه فشار- حجم در فرآيند پلي‌تروپيك به اين صورت تعريف مي‌شود :
(4-12) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image029.wmz
كليه معادلات حاصل براي فرآيند دياباتيك را مي‌توان به آساني با استفاده از ارتباط بين k و n، كه بعداً تعريف خواهد شد به فرآيندهاي پلي‌تروپيك تعميم داد.
كار- تراكم ايزوترمال گاز
همان‌طور كه قبلاً اشاره شد، تراكم ايزوترمال يك گاز به صورت واقعي غيرممكن است، ولي مي‌توان براي آن معادلات تئوري به دست آورد. مي‌توان نشان داد كه كار لازم براي تقويت فشار يك گاز در حالت ايزوترمال كمتر از كار مشابه براي انواع ديگر تراكم است. زيرا گاز در طي فرآيند تراكم براي ثابت نگه‌داشتن دماي خود به صورت پيوسته سرد مي‌شود. جهت تراكم گاز به صورت ايزوترمال در راستاي حصول به كار مورد نياز، از معادله عمومي انرژي به صورت زير استفاده مي‌گردد :
(4-13) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image030.wmz
كه
انرژي جنبشي : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image031.wmz
انرژي فشاري : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image032.wmz
انرژي پتانسيل : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image033.wmz
مجموع تمام تلفات : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image034.wmz
كار انجام شده بر سيستم : dW
در معادله عمومي انرژي (4-13)، مي‌توان برخي از عبارت‌هاي انرژي را حذف و يا از آن صرف‌نظر نمود.
طراحي نازل‌هاي ورودي و خروجي كمپرسور به صورتي است كه تغييرات سرعت به حداقل برسد و در نتيجه مي‌توان از عبارت انرژي جنبشي در معادله انرژي صرف‌نظر نمود. همچنين به دليل اينكه نازل‌هاي ورودي و خروجي هم سطح مي‌باشند، تغييرات انرژي پتانسيل برابر صفر مي‌باشد. در نهايت تمام تلفات اصطكاك، برمبناي نوع كمپرسور و بازدهي آن، مي‌تواند به توان مورد نياز نهايي اضافه گردد. پس از ساده‌سازي، معادله (4-13) به صورت زير تغيير خواهد كرد :
(4-14) -dW = V.dP
براي تراكم يك گاز براساس نوع فرآيند ترموديناميك، كار مورد نياز طبق معادله (4-14) به روش ذيل قابل محاسبه است.ربراي گاز ايده‌آل در فرآيند ايزوترمال داريم: PV = n.R.T يا file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image035.wmz، با جايگزيني در معادله (4-14)، خواهيم داشت:
(4-15) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image036.wmz
پس با انتگرال گيری از رابطه فوق داريم :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image037.wmz
(4-16) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image038.wmz
تعداد مول هاي گاز برابر است با file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image039.wmz، كه براي file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image040.wmz گاز file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image041.wmz يا file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image042.wmz. بنابراين در واحدهاي امپريال[23] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn23) معادله زير به دست مي‌آيد :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image043.wmz
(4-17) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image044.wmz
كه -W = كار انجام شده (هد) كمپرسور جهت تقويت فشار file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image040.wmz گاز از file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image007.wmz به file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image008.wmz در دماي ثابت، file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image045.wmz
وزن مخصوص (گراويتي) گاز، بدون بعد : G
دماي گاز (ثابت)، file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image046.wmz
فشار مكش، file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image047.wmz
فشار دهش، file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image048.wmz
معمولاً، كاري كه بر سيستم انجام گرفته به صورت -W بيان مي‌شود.
كار- تراكم آدياباتيك گاز
در يك فرآيند آدياباتيك رابطه بين فشار- حجم به صورت P.Vk = C تعريف مي‌گردد. با جايگزيني در معادله (9-14)، كار لازم براي تراكم آدياباتيك يك گاز به صورت زير به دست مي‌آيد :
(4-18) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image049.wmz
که P.Vk = C
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image050.wmz
و پس از انتگرال‌گيري و ساده كردن داريم :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image051.wmz
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image052.wmz
از معادله PVk = C، حجم را مي‌توان به صورت file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image053.wmz بيان نمود، در نتيجه :
(4-19. الف) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image054.wmz
و پس از جايگزيني براي file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image055.wmz
(4-19. ب) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image056.wmz
با توجه به اينكه file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image039.wmz و = m يك پوند جرم گاز، و در نتيجه file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image057.wmz يا file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image058.wmz، آنگاه در معادله (4-19 . ب) خواهيم داشت:
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image059.wmz
و در واحدهاي امپريال (4-20) :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image060.wmz
كاري كه بايد براي تراكم آدياباتيك گاز از file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image061.wmz به file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image062.wmz بر كمپرسور اعمال شود (lbf/lbm) : -W، (بدون بعد) نسبت تراكم (CR) : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image061.wmz/ file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image062.wmz
وزن مخصوص (گراويتي) گاز، بدون بعد : G
دماي گاز (ثابت)، file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image046.wmz
فشار مكش، file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image047.wmz
فشار دهش، file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image048.wmz
نمای آدياباتيک گاز، بدون بعد :K
نسبت تراكم (CR) بدون : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image061.wmz/ file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image062.wmz
مثال 4- 1: كار مورد نياز براي تقويت فشار يك گاز از فشار مكش file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image063.wmz تا فشار دهش file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image064.wmz را براي دو حالت زير محاسبه نماييد.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image065.wmz
الف) تراكم ايزوترمال
ب ) تراكم آدياباتيك
حل مسئله :
الف ) تراكم ايزوترمال :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image066.wmz
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image067.wmz
ب ) تراكم آدياباتيك :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image068.wmz
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image069.wmz
ft.lbf/lbm 75440 -W =
با مقايسه نتايج مي‌توان مشاهده نمود كه در تراكم آدياباتيك كار بيشتري نسبت به تراكم ايزوترمال مورد نياز است.
تغيير دما در تراكم آدياباتيك گاز
در تراكم آدياباتيك گاز، دماي گاز مطابق با معادلات زير افزايش خواهد يافت، با استفاده از معادله (4-11) براي هر دو حالت مكش و دهش داريم:
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image070.wmz
با توجه به قوانين گاز حقيقي :
(4-21 ) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image071.wmz
و در نتيجه file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image072.wmz
با جايگزيني در معادله (4-11) خواهيم داشت:
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image073.wmz
آنگاه :
(4-22) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image074.wmz
كه،
ضريب تراكم‌پذيري در وضعيت مکش، بدون بعد : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image075.wmz
ضريب تراكم‌پذيري در وضعيت دهش، بدون بعد : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image076.wmz
درصورتي كه فشار، دما و نهايتاً ضريب تراكم‌پذيري در وضعيت مکش معلوم باشند، براي محاسبه دماي دهش از معادله (4-21) به روش حدس و خطا استفاده مي‌گردد. زيرا مقادير file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image077.wmz و file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image078.wmz مجهول مي‌باشند. لذا با فرض اوليه file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image079.wmz حل مسئله آغاز مي‌شود و متناوباً به روش حدس و خطا مقاديري براي دماي دهش بدست مي‌آيد. بنابراين، تا رسيدن به يك دماي دهش مناسب در محدوده همگرايي از مقادير مخلتفي براي file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image076.wmz استفاده مي‌گردد. اگر تغييرات دما و فشار بسيار جزئي باشد، يعني file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image080.wmz آنگاه با حذف file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image075.wmz و file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image076.wmz از معادله 10-21، خواهيم داشت :
(4-23) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image081.wmz
دماي دهش گاز را با همان ابعاد قبلی می توان از اين معادله محاسبه نمود.
مثال 4-2 : با فرض اينكه تغييرات ضريب تراكم‌پذيري قابل توجه نباشد، دماي دهش گاز را در مثال 4-1 محاسبه نماييد.
حل مسئله :
(4-24) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image082.wmz
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image083.wmz
هد كمپرسور و توان (اسب بخار)
مقدار كار يا انرژي وارده بر گاز جهت بالا بردن فشار آن از file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image084.wmz به file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image085.wmz، هد ناميده مي‌شد. واحدهاي آن در سيستم متريك (SI) KJ/Kg و در سيستم امپريال lbf/lbm مي‌باشد. (مراجعه شود به انواع مختلف تراكم كه پيش از اين معرفي شد.)
از سوي ديگر، توان (HP) به صورت زير تعريف مي‌گردد :
جدول 4-1 : توان HP
(4-25)
هد * جريان جرمي
HP =
بازدهي حرارتي تراكم
واحد مشترك براي محاسبه توان مورد نياز يك كمپرسور برمبناي واحدهاي امپريال HP بر MMSCFD 1 گاز مي‌باشد. براي محاسبه توان مورد نياز كمپرسور، مي‌توان از همان فرمولي كه براي محاسبه هد حاصل شد استفاده و سپس در جريان جرمي گاز ضرب نمود، همانند آنچه در ذيل مي‌آيد : تعداد پوند مول در 1،000،000 فوت مكعب گاز در شرايط استاندارد برابر است با :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image086.wmz
جرم پوند مول گاز برابر است با file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image087.wmzيا file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image088.wmz. همچنين file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image089.wmz. بنابراين با جايگزيني مقادير در معادله (4-19) كه براي كار آدياباتيك (هد) برمبناي ft.lbf/lbm حاصل شده بود، معادله زير نتيجه مي‌شد كه واحد توان آن (HP/1MMSCFD) مي‌باشد.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image090.wmz
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image091.wmz
(4 -26 ) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image092.wmz
كه،
توان مورد نياز آدياباتيك، HP/1MMSCFD : -W
البته اين معادله با فرض اينكه بازدهي حرارتي برابر با يك مي‌باشد، حاصل گرديده است. در اين معادله اثر ضريب تراكم‌پذيري منظور نشده است، كه اين اثر در بسياري از موارد با اهميت مي‌باشد. براي درنظر گرفتن ضريب Z در اين معادله بايد از رابطه گاز حقيقي file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image093.wmz استفاده شود. بنابراين :
(4-27) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image094.wmz
كه كليه شاخص‌ها مشابه معادله (4-26) هستند، و file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image095.wmz تراكم‌پذيري گاز در وضعيت مكش مي‌باشد. در برخي از مواقع پيشنهاد مي‌شود كه يك ضريب تراكم‌پذيري متوسط در وضعيت‌هاي مكش و دهش درنظر گرفته شود. آنگاه معادله (4-27)
به اين صورت تبديل مي‌شود :
(4-28) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image096.wmz
كه file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image095.wmz و file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image097.wmz به ترتيب تراكم‌پذيري در وضعيت‌هاي مكش و دهش مي‌باشند. اگر بازدهي آدياباتيك تراكم درنظر گرفته شود معادله (5-28) بدين صورت اصلاح مي‌گردد :
(4-29) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image098.wmz
79/0< file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image099.wmz<75/0و بازدهي آدباياتيك : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image100.wmz
تراكم پلي‌تروپيك از لحاظ ترموديناميكي
درحالت كلي، وقتي هيچ‌گونه شرايط ويژهاي به جز برگشت‌پذيري مكانيكي واقع نشود، فرآيند پلي‌تروپيك كاربرد دارد. بنابراين، براي فرآيندهاي آدياباتيك و پلي‌تروپيك روابط زير را خواهيم داشت :
در فرايند آدياباتيک:
(روابط فشار- حجم) P.Vk = C
(انتقال حرارت بين سيستم و محيط اطراف وجود دارد) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image101.wmz
در فرآيند پلي تروپيك
(روابط فشار- حجم) P.Vn = C
(انتقال حرارت بين سيستم و محيط اطراف وجود دارد) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image102.wmz
نماي پلي‌تروپيك گاز و بازدهي پلي‌تروپيك
چنانچه پيش از اين ذكر شد، روابط فشار/ حجم در فرآيندهاي آدياباتيك و پلي‌تروپيك به ترتيب به صورتP.Vk = C و P.Vn = C تعريف مي‌شوند. همچنين توضيح داده شد كه نماي آدياباتيك گاز k = Cp/Cv، باتوجه به تركيب گاز و دماي آن به دست مي‌آيد. در ضمن نمودارهايي در دسترس مي‌باشد كه بازدهي آدياباتيك يا پلي‌تروپيك را درصورت مشخص بودن يكي از آنها، تعيين مي‌كند (براي مثال، شكل 4-5).
براي تراكم آدياباتيك تغييرات دما به صورت زير بيان مي‌شد :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image103.wmz
در حالي‌كه در يك فرآيند پلي‌تروپيك، رابطه به اين صورت است :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image104.wmz
براي دو كمپرسور با نسبت هاي تراكم و دماي مكش مشابه، در صورتي كه يك كمپرسور فرآيند آدياباتيك و ديگري فرآيند پلي‌تروپيك را تعقيب نمايند، دماي دهش گاز يكسان نخواهد بود. با فرض اينكه دماي دهش يكساني براي هر دو فرآيند درنظر گرفته شود، رابطه بين k و n از حاصل ضرب نماي (CR) در فرآيند پلي‌تروپيك، در بازدهي پلي‌تروپيك file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image105.wmz به دست مي‌آيد. بنابراين،
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image106.wmz
(4-28) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image107.wmz
كه،
بازدهي پلي‌تروپيك، بدون بعد : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image108.wmz
نماي پلي‌تروپيك گاز، بدون بعد : n
نماي آدياباتيك گاز، بدون بعد : k
براي جايگزيني پارامترها در معادله (10-28) مي‌توان از روابط گازهاي ايده‌آل (جدول 4-1) استفاده نمود :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image109.wmz
همچنين در صورتي كه وزن مولكولي و دماي گاز معلوم باشند، شكل 4-5 مي‌تواند مستقيماً جهت حصول به يك مقدار تقريبي براي k مورد استفاده واقع شود.
Cp - Cv = R
Btu/lbmolºR 986/1R =
توان در يك فرآيند پلي‌تروپيك از همان روشي به دست مي‌آيد كه در فرآيند آدياباتيك حاصل گرديد. با بهره‌گيري از معادلات زير مي‌توان توان را محاسبه نمود:
(4-29) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image110.wmz
(4-30) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image111.wmz
كه توان پلي‌تروپيك مورد نياز براي تقويت فشار يك گاز از P1 به P2، HP/1MMSCHD : -Wp
با توجه به معادله 4-28 و جايگزيني در معادله 4-30 خواهيم داشت :
(4-31) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image112.wmz
بازدهي پلي‌تروپيك توسط سازنده مشخص مي‌گردد و معمولاً تابعي از ظرفيت ورودي كمپرسور مي‌باشد. شكل (5-6)، رابطه بين file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image113.wmz، file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image108.wmz، CR و نماي آدياباتيک گاز"ايزنتروپيك" ((k را بيان مي‌كند.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image114.png
شكل 4-5 : نسبت‌هاي تقريبي ظرفيت گرمايي گازهاي هيدروكربني
جدول 4 -1 : ظرفيت حرارتی مولار MCp (حالت گاز ايده آل) Btu / (Ibmol.°R)
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image115.png
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image116.png
شكل 4-6 : تبديل بازرهی، نسبت‌هاي تقريبي ظرفيت گرمايي گازهاي هيدروكربني
كمپرسورهاي گاز در حالت سري
در مواقعي طراحان كمپرسورهاي گاز جهت رسيدن به فشار دهش مورد نياز از كمپرسورها به حالت سري استفاده مي‌نمايند كه به دلايل آن اشاره مي‌شود :
الف) محدوديت‌هاي نسبت تراكم : بنا به دلايل ايمني، معمولاً سازندگان، نسبت تراكم كمتر از 6 را براي كمپرسورهاي گازي پيشنهاد مي‌نمايند. در نسبت‌هاي تراكم بالا، بخش قابل توجهي از نيرو بر محور و اجزاي مكانيكي كمپرسور اعمال مي‌گردد كه سبب پيچيدگي طراحي كمپرسور، گران شدن و بعضاً غير ايمن بودن راهبري كمپرسور مي‌شود. در فشارها و دبي‌هاي بالا در طول خطوط انتقال گاز طولاني، مقدار نسبت تراكم معمولاً بين 2/1 تا 0/2 محدود مي‌گردد.
ب) محدوديت‌هاي دما : معمولاً سازندگان كمپرسور يك دماي دهش حداكثر ºF 300 (ºF 350 براي گازهاي بدون اكسيژن) را پيشنهاد مي‌نمايند. اين مقدار بايد تا محدوده ºF275-250 براي گازهايي با اكسيژن ناچيز كاهش يابد. در صورتي كه قواعد نسبت تراكم (6CR≤) يا دما ( 300TD≤) نقض گردد، بايد كمپرسورهاي ديگري را به صورت سري اضافه نمود.
تئوري نسبت‌هاي تراكم يكسان براي كمپرسورهاي گازي در حالت سري
هنگامي كه تعدادي از كمپرسورها براي ارائه فشار دهش مورد نياز، به حالت سري قرار مي‌گيرند، معمولاً تعداد زيادي ترتيب محتمل وجود دارد. براي مثال، موردي را درنظر بگيريد كه گاز طبيعي براي تقويت فشار از psia 100 به psia 1600، نياز به استفاده از دو كمپرسور در حالت سري دارد. فرض كنيد كه شرايط محدود كننده file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image117.wmz و file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image118.wmz برقرار باشد. در نهايت تعداد نامحدودي تركيب امكان‌پذير وجود دارد كه برخي از آنها در شكل 9-7 نمايش داده شده است. در ميان تعداد زياد احتمالات جهت بالا بردن فشار از psia100Ps = به psia 1600 PD = با استفاده از دو كمپرسور در حالت سري، بايد تركيبي كه توان مورد نياز (HP) را براي تراكم گاز به حداقل رساند، انتخاب گردد. اين تركيب، نسبت‌هاي تراكم يكساني دارد كه file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image119.wmz و اثبات رياضي آن در ذيل بيان مي‌شود. ساختار نمايش داده شده در شكل 4-8 را براي دو كمپرسور در حالت سري با يك خنك كننده مياني كه گاز را تا دماي اوليه آن (Ts) خنك مي‌كند درنظر بگيريد. فرض كنيد كه خنك كننده گاز هيچ‌گونه افت فشاري را اعمال نمي‌كند و توان مورد نياز براي هر كمپرسور به ترتيب W1 و W2 مي‌باشد. توان مورد نياز براي تحت فشار قرار دادن گاز در كمپرسور اول برابر W1 است و با استفاده از معادله (4-24) محاسبه مي‌گردد.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image120.wmz
به همين ترتيب، توان مورد نياز براي كمپرسور دوم با استفاده از رابطه زير محاسبه مي‌شود.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image121.wmz
در حالي‌كه مجموع كار برابر است با :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image122.wmz
مقدار عددي عبارت file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image123.wmz ثابت است، و در صورتي كه file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image124.wmz و file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image125.wmz، آنگاه ؛ file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image126.wmz .
اگر فرض شود كه file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image127.wmz ثابت باشد، آنگاه :
( ثابت) x.y = C1
از معادلات بالا :
(4 -32) -W = (-W1) + (-W2)
و در صورتي كه مقادير W1 و W2 جاي‌گزين گردند، آنگاه :
(4-33) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image128.wmz
با جايگزيني file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image129.wmz خواهيم داشت :
(4-34) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image130.wmz
براي تعيين حداقل توان، file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image131.wmz، بنابراين :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image132.wmz
يا file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image133.wmz
و از معادله x.y = C1، نتيجه مي‌شود file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image134.wmz، بنابراين x = y.
يا (4-35) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image135.wmz
نتايج حاصله از معادله ( 5-35) عبارتند از :
الف) با فرض : CR2 = CR1 آنگاه توان مورد نياز به حداقل خواهد رسيد.
ب ) براي بيش از دو كمپرسور در حالت سري با فرض : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image136.wmz مي‌توان به حداقل توان مورد نياز دست يافت.
بنابراين شكل كلي معادله (5-35) به اين صورت است :
(4-36) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image137.wmz
(4-37) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image138.wmz
که :
تعداد کمپرسورها در حالت سری، بدون بعد : n
نسبت تراکم برای هر کمپرسور (مساوی هم)، بدون بعد :CR
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image139.png
شكل 4-7 : تعدادي از تركيبات احتمالي نسبت كمپرسور براي «دو كمپرسور در حالت سري» جهت تقويت فشار گاز از psia 100 به psia 1600.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image140.png
شكل 4-8 : كمپرسورها در حالت سري، بدون افت فشار در خنك كننده مياني
مثال 4-3 : فشار دهش لازم در كمپرسور گاز برابر است با psia1600PD =، و 4/1k =. فشار مكش و دماي مكش به ترتيب برابر است با psai 100Ps = و ºF40 Ts = و در هر مرحله، گاز تا دماي اوليه‌اش خنك مي‌شود. با فرض حداكثر دماي مجاز دهش برابر با ºF 300 ، تعداد كمپرسورهاي مورد نياز در حالت سري را تعيين نمائيد.
پاسخ: در ابتد بايد نسبت به برقراري شرايط file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image141.wmz و file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image142.wmz ، اطمينان حاصل نمود. بنابراين، با استفاده از معادله (4-37) CR تعيين مي‌گردد.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image143.wmz
اگر تعداد كمپرسور يك دستگاه فرض شود (1 = n) آنگاه طبق رابطه زير مقدار به دست آمده بسيار بالا مي‌باشد.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image144.wmz
بنابراين، با فرض n = 2 براي دو دستگاه كمپرسور نتيجة زير حاصل مي‌شود :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image145.wmz
بنابراين نتيجه به دست آمده 4CR = كه قابل قبول مي‌باشد. اكنون دماي دهش را با استفاده از معادله (10-22) مورد آزمون قرار مي‌دهيم :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image146.wmz
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image147.wmz
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image148.wmz
ºF 300 ºF < 283 Ti = ، بنابراين تركيبي از دو كمپرسور در حالت سري قابل قبول است.
مثال 5-4 : اگر دماي مكش به ºF70 افزايش يابد، ساختار كمپرسورهای مثال 3 به چه صورت خواهد بود؟
حل مسئله: با CR قابل قبول، دماي دهش جديدي را به دست مي‌آوريم :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image149.wmz
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image150.wmz
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image151.wmz
Ti به دست آمده برمبناي حالت file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image152.wmz، غيرقابل قبول مي‌باشد. بنابراين دو راه حل ارائه مي‌گردد :
الف) اضافه كردن يك پيش خنك كننده به سيستم براي كاهش دماي مكش، تنها مجوز راهبري دو كمپرسور با file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image153.wmz را مي‌دهد. اين دما را مي‌توان به آساني، با انتخاب file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image154.wmzبرای محاسبه Ts تعيين نمود :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image149.wmz
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image155.wmz
[1] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref1) Loop
[2] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref2) Postive Displacement
[3] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref3) Dynamic
[4] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref4) Injectors
[5] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref5) Discharge
[6] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref6) Diffuser
[7] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref7) Discharge Pressure
[8] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref8) Pressure Ratio
[9] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref9) compressor Head
[10] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref10) Turbo Expander
[11] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref11) Power Turbine
[12] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref12) Aeroderivative
[13] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref13) Air Intake System
[14] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref14) Airfoil
[15] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref15) Stator
[16] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref16) Diffuser
[17] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref17) Combustion Section
[18] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref18) Bypass
[19] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref19) Purge
[20] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref20) Recycle
[21] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref21) Orifice
[22] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref22) ESD
[23] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref23) Imperial Unit
ارزيابي اقتصادي روش‌هاي مورد اشاره به عواملی مانند هزينه‌هاي سرمايه‌گذاري ،هزينة سوخت ،آلودگي محيط زيست ،نگه‌داري ، توسعة آتي بستگي دارد.
انواع كمپرسورها
كمپرسورها را مي‌توان به سه گروه اصلي جابجايي مثبت[2] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn2)،ديناميكي[3] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn3)،انژكتوري[4] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn4) تقسيم‌بندي نمود .كمپرسورهاي جابجايي مثبت يا جريان متناوب، مقداري از گاز را در داخل يك حجم بسته محبوس مي‌كنند. با كاهش حجم، فشار گاز محبوس افزايش مي‌يابد. آنگاه گاز تحت فشار قرار گرفته به نقطة دهش [5] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn5) كمپرسور تحويل داده مي‌شود.كمپرسورهاي جابجايي مثبت يا جريان متناوب، به دو نوع مجزا كمپرسورهاي رفت و برگشتي وكمپرسورهاي چرخشي تقسيم‌بندي مي‌شوند.در كمپرسورهاي رفت و برگشتي، حجم گاز درون يك سيلندر توسط يك پيستون كاهش مي‌يابد. براي هدايت جريان گاز و نيز جلوگيري از جريان برگشتي، نياز به وجود سوپاپ در سيلندرها مي‌باشد.در كمپرسورهاي چرخشي، روتورها با پره يا لبه تجهيز مي‌گردند. آنها گاز را در يك حجم ثابت يا متغير، بين خودشان و يك پوستة خارجي محبوس مي‌كنند. هم‌زمان با گردش روتور، گاز از ورودي به خروجي جابجا مي‌شود. در اين نوع كمپرسور نيازي به سوپاپ نمي‌باشد. اين نوع كمپرسورها معمولاً براي تقويت فشار هوا در تأسيسات مورد استفاده قرار مي‌گيرند. كمپرسورهاي جريان پيوسته يا ديناميكي (همچنين: توربوكمپرسورها) فشار گاز را در مقابل نيروهاي داخلي افزايش مي‌دهند (يعني افزايش سرعت گاز و تغيير انرژي به فشار).كمپرسورهاي ديناميكي به دو نوع اصلي تقسيم‌بندي مي‌شوند :
الف) كمپرسورهاي گريز از مركز (شعاعي)
ب ) كمپرسورهاي محوري
در كمپرسورهاي گريز از مركز، سرعت توسط تيغه‌هاي يك پروانه دوار، به گاز افزوده مي‌شود. در حين چرخيدن آنها، نيروهاي گريز از مركز مولكول‌هاي گاز را به سمت خارج سوق مي‌دهند، كه سبب افزايش شعاع چرخش و بنابراين افزايش سرعت مماسي مولكول‌هاي گاز مي‌گردد. افزايش سرعت باعث ايجاد شتاب مي‌شود، و اين شتاب نيروهاي اينرسي را كه بر مولكول‌هاي گاز اعمال مي‌شوند فعال و مولكول‌ها را متراكم مي‌سازد. بخشي از فشار در پروانه و بخشي در پخشگر[6] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn6) شعاعي محيط بر پره، يا در پخشگر حلزوني دهش واقع در انتهاي خروجي كمپرسور، احياء مي‌شود. به هنگام تقويت فشار در كمپرسورهاي محوري، يك روتور چرخشي، انرژي خود را به درون جريان گاز انتقال مي‌دهد. در اين نوع كمپرسور، جريان گاز موازي با محور مي‌باشد. كمپرسورهاي انژكتوري از انرژي جنبشي يك جريان سيال براي فشرده سازي سيال ديگر استفاده مي‌كنند. اين نوع كمپرسورها در سيستم‌هاي انتقال گاز طبيعي مورد استفاده قرار نمي‌گيرند. بنابراين، در اين فصل كمپرسورهاي ديناميك و جابجايي مثبت مورد بحث قرار مي‌گيرند. در شکل (5-1)، انواع مختلف كمپرسورها نمايش داده شده است.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image002.png
شکل 4-1 : انواع کمپرسورها (Courtesy GPSA)
امروزه در صنايع پيشرفته، كمپرسورها در جهت اهداف مختلفي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. شاخص‌هايي كه معمولاً به منظور انتخاب يك نوع خاص از كمپرسور مورد استفاده واقع مي‌شود عبارتنداز: فشار دهش[7] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn7) (نسبت فشار[8] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn8))، هد كمپرسور[9] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn9)، جريان ورودي، و قابليت اطمينان عملياتي. شكل (4-2)، محدودة عملياتي انواع مختلف كمپرسور را برحسب جريان ورودي و فشار دهش كمپرسور توصيف مي‌كند.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image003.png
شکل 4-2 : نمودار پوششی کمپرسور Courtesy GPSA))
گرداننده‌هاي كمپرسور
كمپرسورها معمولاً به دستگاه ديگري كه محور آنها را به گردش درمي‌آورد، متصل مي‌شوند. متداول‌ترين ماشين‌هاي گرداننده كمپرسور عبارتند از :توربين گازي ،موتورهاي الكتريكي ،توربين‌هاي بخار ،توربين‌هاي انبساطی [10] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn10) .متداول‌ترين گردانندة كمپرسورها در نقاط دوردست، توربين‌هاي گازي (توربين‌هاي احتراق گاز) هستند، به ويژه اينكه در سيستم‌هاي انتقال گاز كاربرد دارند. معمولاً اين توربين‌ها مناسب‌ترين گرداننده براي كمپرسورهاي گريز از مركز محسوب مي‌شوند. در توربين‌هاي گازي، يك توربين قدرتي، نيروي محور را به كمپرسور منتقل می کند. توربين‌هاي گازي نسبتاً جمع و جور مي‌باشند، آنها داراي يك نيروي زياد نسبت به وزن هستند و براي سرعت‌هاي بالاي مورد نياز كمپرسورهاي گريز از مركز كاملاً مناسب مي‌باشند. آنها در محدوده‌اي كه منطبق با محدودة عملكرد كمپرسورها مي‌باشد، راهبري مي‌شوند. اين محدوده، 60 تا 105 درصد سرعت طراحي كمپرسور مي‌باشد. توربين‌هاي گازي مورد استفاده گرداننده‌هاي مكانيكي، شامل دو جزء اصلی می باشند که عبارتند از: ژنراتور گازي و توربين قدرتي آزاد . ژنراتور گازي (موتور جت)، توليد كنندة گازهاي خروجي داغ مي‌باشد. توربين قدرتي به صورت آئروديناميكي به ژنراتور گازي متصل مي‌گردد، و از طريق يك فرآيند انبساطي، از اين گازهاي داغ براي ايجاد نيروي محور استفاده مي‌كند. در فرآيند توليد نيرو، هوا به درون توربين کشيده می شود. در حين عبور هوا از کمپرسور جريان محوری چند مرحله‌ای (کمپرسور هوا) درون توربين، فشار و دمای آن زياد می گردد. اين هوای فشرده شده پس از ترکيب با گازسوخت، درون محفظه احتراق تزريق و محترق مي‌گردد، گاز حاصل از احتراق با دما و فشار بالا از داخل يك توربين فشار قوي[11] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn11) كه در اثر انرژي آزاده شده از احتراق گازها مي‌چرخد، عبور مي‌كند. توربين فشار قوي مستقيماً به كمپرسور جريان محوري (يعني كمپرسور هوا) متصل است و آن را به حركت در مي‌آورد. انرژي باقي‌مانده در گازهاي خروجي، توربين قدرتي آزاد را مي‌چرخاند و اين امر سبب ايجاد نيروي محوري براي گرداندن محور كمپرسور گازی مي‌شود. از كل انرژي توليدي به وسيله ژنراتور گازي، معمولاً كمپرسور هوا file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image004.wmz آن را مصرف مي‌نمايد و تنها file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image005.wmz آن به محوركمپرسور گازی تحويل داده مي‌شود. عموماً ژنراتورهاي گازي به دو نوع «صنعتي» و «هوايي» [12] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn12) قابل تقسيم‌بندي مي‌باشند. رايج‌ترين توربين‌هاي گازي نوع «هوايي» يا همان موتورهاي جت هواپيما هستند كه به صورت اساسي اصلاح و توسعه يافته‌اند. از مشخصه‌هاي آنان مي‌توان به طراحي متراكم، سبكي و بازدهي حرارتي بالا اشاره نمود. موتورهاي هوايي غالباً براي مصارف صنعتي سازگار مي‌باشند. توربين‌هاي گازي از نوع «صنعتي» داراي بازدهي حرارتي پايين‌تر، طول عمر بالاتر و از لحاظ وزن سنگين‌تر از موتورهاي هوايي به شمار مي‌آيند. شكل 4-3 شمايي از يك توربين گازي دو محوره كه گرداننده يك كمپرسور مي‌باشد را به نمايش مي‌گذارد. اجزاء توربين گازي و سيستم‌هاي كمكي بر مبناي مسير جريان هواي گذرنده از دستگاه به ترتيب عبارتند از : سيستم مجراي مكش هوا ،بخش كمپرسور ،پخشگر ،بخش احتراق ،بخش توربين ،توربين قدرتي آزاد ،ابزار دقيق و كنترل آلات ،سيستم‌هاي كمكي.
سيستم مجراي مكش هوا[13] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn13)
سيستم مجراي مكش هوا شامل يك فيلتر ورودي و مجرا، دهانه شيپوري ورودي و پره‌هاي راهنماي ورودي مي‌باشد. سيستم فيلتر معمولاً از نوع هوا -ضربه‌اي و خودتميزكن است. المنت‌هاي ثانويه فيلتر قابل جابجايي، غالباً به صورت سري با سيستم فيلتر اصلي قرار داده مي‌شوند. در دستگاه‌هاي بزرگتر معمولاً پس از فيلترها نوعي تيغه نصب شده است كه به منظور كاهش آشفتگي هوا و نيز كاهش صوت مورد استفاده قرار مي‌گيرد. بدين ترتيب جريان هوا به صورت مستقيم با گذر از ورودي دهانة شيپوري شكل كه هوا در آن شتاب مي‌گيرد، وارد توربين مي‌شود. سپس هوا از روي مجموعه‌اي از پره‌هاي راهنماي ورودي كه آن را به كمپرسور جريان محوري در يك زاوية بهينه هدايت مي‌كند، مي‌گذرد. در برخي از مواقع، پره‌هاي راهنماي ورودي متغير، به منظور بهبود عملكرد براي جريان هواي خارج از محدودة طراحي، مورد استفاده قرار مي‌گيرند. همچنين سيستم ورودي شامل يك سيستم شستشوي آب براي پاك كردن و رفع هر نوع انباشت بر روي تيغه‌هاي كمپرسور محوري مي‌باشد. در برخي از موارد، دستگاه‌ها با يك سيستم ضد يخ در بخش مجراي مكش تجهيز مي‌گردند. مبدل‌هاي حرارتي يا نازل‌هاي هواي داغ كه در مسير جريان هواي ورودي قرار گرفته‌اند، در خلال شرايط بسيار شديد مانع از يخ‌زدگي مي‌شوند.
بخش كمپرسور
تقويت فشار، اولين گام در چرخة عملياتي توربين‌هاي گازي مي‌باشد. تقويت فشار، در كمپرسور جريان محوري كه بلافاصله پس از جريان پايين دستي پره‌هاي راهنماي ورودي قرار گرفته است، به وقوع مي‌پيوندد. اين بخش مشتمل بر چندين رديف تيغه‌هاي بال شكل[14] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn14) مي‌باشد كه به ديسكهاي دوار چسبيده‌اند. در بين هر رديف ديسكهاي دوار يك بخش ثابت (استاتور) مي‌باشد. استاتور[15] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn15) شامل پره‌هاي ثابتي است كه جريان هوا را در يك زاوية بهينه به سمت مرحله بعدی هدايت مي‌كنند. برخي از توربين‌هاي گازي، استاتور آنها مشتمل بر يك رديف پره‌هاي متغير مي‌باشند كه براي جلوگيري از حرکت تيغه ها و سرج كمپرسور، جريان (سرعت محوري) را در شرايط بارهاي مختلف بهينه مي‌سازند. تعداد رديف‌ها، بر مبناي نوع توربين گازي و توان تغيير مي‌كند. تيغه‌هاي كمپرسور براي ايجاد افزايش فشار، انرژي را به هوا منتقل مي‌كنند. به منظور تحقق اين امر، تيغه‌ها بايد در سرعت‌هاي بسيار بالا دوران نمايند. بنابراين، تيغه‌ها بايد سبك وزن باشند تا نيروی گريز از مركز را بر ديسك كمپرسور به حداقل برسانند. همچنين استحكام بالا در برابر خستگي و مقاومت زياد در مقابل خوردگي و سايش از خواص مهم مواد تشكيل دهندة تيغه مي‌باشند. تيغه‌هاي ثابتي كه جريان هواي ناشي از افزايش فشار را انتشار مي‌دهند، يك مجموعه استاتور ناميده مي‌شوند. همچنين اين تيغه‌ها جريان را در يك زاوية بهينه به سمت مجموعة بعدي تيغه‌هاي دوار هدايت مي‌كنند.
پخشگر[16] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn16)
پخشگر در قسمت پايين دستي بخش كمپرسور قرار گرفته است. جريان هوا با عبور از پخشگر منبسط و در نتيجه با كاهش سرعت مواجه مي‌شود. سپس هوا به سمت محفظة احتراق جريان مي‌يابد.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image006.png
شكل 4-3 : شماتيك توربين گازي
بخش احتراق[17] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn17)
محفظة احتراق مستقيماً در پايين دست بخش كمپرسور محوري قرار گرفته است. فرآيند احتراق، انرژي حرارتي را به هواي توربين گازي اضافه مي‌نمايد. اين حرارت بايد به چرخة توربين گازي اضافه گردد تا انرژي مورد نياز براي راندن توربين قدرتي آزاد و در نتيجه محور كمپرسور گازی تأمين شود. گرما در اثر احتراق تركيب گاز طبيعي با هوا در محفظة احتراق به وجود مي‌آيد. احتراق اوليه تقريباً از %20 جريان هواي كمپرسور محوري استفاده مي‌نمايد. %30 از هواي كمپرسور نيز براي احتراق ثانويه به درون محفظة احتراق وارد مي‌شود. براي احتراق مناسب، نسبت‌هاي بهينه سوخت- هوا برقرار مي‌شود. هواي باقي‌مانده با محصولات حاصل از احتراق تركيب مي‌گردد تا آنها را سرد كند. براي جلوگيري از داغ شدن بيش از حد تيغه‌ها و نازل‌هاي توربين، بايد سرماي كافي ايجاد گردد. مواد در معرض احتراق بايد در مقابل دماهاي فوق‌العاده زياد مقاومت داشته باشند. به منظور كنترل و كاهش آلاينده‌هايي مانند اكسيدهاي نيتروژن (NOx) و مونواكسيدكربن (CO)، بايد دماي بهينه‌اي تعيين شود. افزايش دماي احتراق منجر به ايجاد آلايندة NOx اضافي مي‌شود، در حالي كه دماي پايين احتراق منجر به ايجاد مقادير زيادي CO و هيدروكربن‌هاي سوخته نشده مي‌گردد. معمولاً با پيش تركيب و تركيب‌هاي سوخت سبك با هوا، امكان دسترسي به دماي بهينه ميسر مي‌گردد.
بخش توربين
توربين انرژي را از گازهاي محترقه داغ و پرفشار دريافت مي‌نمايد. توربيني كه كمپرسور جريان محوري را به رانش وامي‌دارد، تقريباً از اين انرژي استفاده مي‌نمايد. انرژي باقي‌مانده باعث چرخاندن توربين قدرتي آزاد و در نتيجه راه اندازي محور كمپرسور گازی مي‌شود. بخش توربين داراي چند رديف تيغة متحرك و تيغه‌هاي ثابت است و از ابتدا تا انتها، قطر آن در حال افزايش مي‌باشد. اين امر باعث مي‌گردد كه گازهاي داغ در طي هر مرحله منبسط شود و در نتيجه براي روتورهاي توربين انرژي فراهم گردد.
توربين قدرتي آزاد
توربين‌هاي گازي مورد استفاده براي گرداننده‌هاي مكانيكي شامل يك توربين قدرتي آزاد مستقل از ژنراتور گازي مي‌باشند. توربين قدرتي آزاد از طريق اتصال آئروديناميكي روتور با ژنراتور گازي مرتبط گرديده است. روتور توربين قدرتي آزاد، مانند محور كمپرسور گازی مستقيماً به تجهيزات گرداننده متصل شده است. گازهاي داغ خروجي از ژنراتور گازي به ورودي توربين قدرتي آزاد هدايت مي‌شوند. توربين قدرتي آزاد شامل يك تا صد رديف نازل هاي ثابت و متغير مي‌باشد. گاز در حين عبور از داخل هر رديف منبسط مي‌شود. انرژي دريافت شده از گاز در خلال اين فرآيند انبساطي، گشتاور مورد نياز براي چرخش توربين قدرتي و محور كمپرسور گازی را تأمين مي‌نمايد.
كنترل آلات و ابزار دقيق
سيستم كنترل توربين گازي مشتمل بر سيستم اندازه‌گيري سوخت و رايانه مي‌باشد. رايانه، داده‌هاي ارسالي از سنسورها را تجزيه و تحليل نموده و كلية محاسبات ضروري براي راهبري توربين گازي در نقطة تنظيم مورد نظر را فراهم مي‌نمايد. توان خروجي توربين گازي از طريق وضعيت يك شير اندازه‌گيري سوخت، كنترل مي‌شود. زماني كه به قدرت بيشتري نياز باشد، يك سيگنال به سمت شير ارسال مي‌شود و در نتيجه شير مزبور تا نائل شدن به يك توان خروجي مطلوب يا رسيدن به نقطة تنظيم سرعت توربين، همچنان باز باقي مي‌ماند. در اين نقطه يك سيگنال به سمت شير ارسال مي‌گردد تا موقعيتش را حفظ نمايد. براي اطمينان نسبت به عدم تجاوز از محدوده، سنسورهاي مختلف بر روي توربين گازي شاخص‌هاي بحراني را كنترل مي‌نمايند. برخي از شاخص‌ها شامل : سرعت‌هاي روتور، دماي گاز خروجي، لرزش، دماي ياتاقان و فشار و دماي روغن روانكاري است.
سيستم‌هاي كمكي
سيستم‌هاي كمكي اصلي‌توربين گازي عبارتند از:
الف) سيستم استارت
ب ) سيستم سوخت
ج ) سيستم هيدروليك و روغنكاري
آرايش ايستگاه تقويت فشار
كمپرسورها به منظور انتقال و تقويت فشار گاز در آرايش‌هاي متفاوتي نصب مي‌گردند. معمولاً در طراحي نقشة ايستگاه تقويت فشار از حداكثر قوانين و مقررات كاربردي مانند كلية مقررات CSAZ -148 و استانداردها پيروي مي‌شود. نقشة جانمايي يك ايستگاه تقويت فشار در شكل (4-4) آمده است و مختصراً توضيحاتي دربارة آرايش ايستگاه ارائه گرديده است.در شكل 4-4، نقشة جانمايي ايستگاه، تجهيزات و لوله‌كشي مشترك در هر دو ايستگاه رفت و برگشتي و گريز از مركز، از شير ناحية مكش تا شير ناحية دهش، توصيف مي‌شوند :
يك شير فرعي مكش ايستگاه براي تفكيك ايستگاه از خط لوله
يك شير بارگيري ايستگاه براي پاكسازي و تحت فشار قرار دادن لوله‌كشي ايستگاه تقويت فشار
يك لخته‌گير ايستگاه براي مراقبت از كمپرسورها در مقابل مواد آلوده‌كنندة جامد و مايع، به صورتي كه لخته‌گير مواد آلوده كننده موجود در گاز را به حالت رسوب و ته‌نشين جدا مي‌نمايد.
يك فيلتر گاز سوخت- راه‌اندازي براي سيستم‌هاي گازي سوخت- راه‌اندازي گرداننده كمپرسور كه گاز را تا رسيدن به كيفيت موردنظر تميز مي‌نمايد.
يك خط كنارگذر[18] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn18) با شير يك‌طرفه، بين لوله اصلي مكش و دهش جهت خارج نمودن كمپرسورها از مدار ايستگاه در موارد ذيل :
الف) هنگام متوقف بودن كمپرسور
ب ) هنگام خروج گاز از ناحيه مكش در زمان تخليه
شيرهاي دهش و مكش واحد، كه در هنگام تحت فشار بودن لوله‌ها جهت منفك نمودن دستگاه‌هاي كمپرسور مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
يك شير پاكسازي [19] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn19) واحد كه در مراحل آماده‌سازي كمپرسور براي عمليات، جهت پاكسازي و تحت فشار قرار دادن كمپرسور مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
يك شير تخليه واحد كه در موارد زير مورد استفاده قرار مي‌گيرد :
الف) در حين پاكسازي كمپرسور
ب) در راستاي تخليه فشار كمپرسور، پس از توقف
يك شيرواگرد [20] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn20) كه در موارد باربرداري كمپرسور در حين راه اندازي يا توقف و جلوگيري از سرج كمپرسورهاي ديناميكي در حين عمليات ،استفاده واقع مي‌شود .
يك شير يك طرفه دهش واحد كه به منظور جلوگيري از برگشت جريان از طريق كمپرسور در هنگام راه‌اندازي يا توقف، نصب مي‌گردد.
يك ابزار اندازه‌گيري جريان كه معمولاً يك اورفيس[21] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn21) مي‌باشد، براي تعيين ميزان جريان گازي كه به ايستگاه تقويت فشار مي‌رود، نصب مي‌شود.
يك شير تخليه به منظور خروج گاز از كليه لوله‌هاي فشار بالا در يارد، نصب گرديده است. شيرهاي 1، 2،6، 7، 8، 12، 14 و 15 به سيستم قطع اضطراري[22] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn22) ايستگاه متصل گرديده‌اند و به ترتيب در بخش‌هاي آشكار كنندة گاز يا آتش، قطع برق يا عمليات دستي سيستم قطع اضطراري قرار گرفته‌اند.
يك شير اطمينان ايستگاه كه به منظور محافظت از تجهيزات و سيستم لوله‌كشي ايستگاه در برابر فشار بيش از حد به وجود آمده و در زمان نقص سيستم‌هاي حفاظتي يا كنترل فشار، نصب مي‌شود.
يك شير فرعي دهش ايستگاه كه جهت تفكيك ايستگاه از خط لوله نصب گرديده است.
يك شير مسدود كنندة خط اصلي كه بر روي خط لوله نصب مي‌گردد و به صورت ذيل عمل مي‌نمايد :
الف) هنگامي كه هدايت جريان آزاد يا تحت فشار گاز از طريق ايستگاه انجام پذيرد، شير بسته مي‌گردد.
ب ) زماني كه جريان گاز ايستگاه را دور مي‌زند، شير باز مي‌گردد.
تراكم ايزوترمال و آدياباتيك گاز از لحاظ ترموديناميكي
از نظر تئوري تراكم گاز طبيعي به سه شكل ايزوترمال، آدياباتيك قابل برگشت (ايزنتروپيك) و پلي تروپيك وجود دارد .
تراكم ايزوترمال گاز
در تراكم ايزوترمال گاز، در حالي كه گاز طبيعي تحت فشار قرار مي‌گيرد، انتقال حرارت از سيستم به محيط اطراف در دمای ثابت انجام مي‌پذيرد. در اين نوع تراكم در مقايسه با ديگر اشكال تراكم گاز طبيعي براي تقويت فشار گاز از مقدار file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image007.wmz به مقدار file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image008.wmz نيازمند حداقل توان مكانيكي هستيم. در فرآيند تقويت فشار، تثبيت دماي گاز عملاً غيرممكن مي‌باشد. اگر چه مي‌توان به معادلات تئوري براي ايزوترمال گاز دست پيدا كرد، ولي اين نوع تراكم با آنچه كه در يك كمپرسور گاز حقيقي حادث مي‌شود، متفاوت است.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image009.png
شكل 4 -4 : شماتيك سيستم لوله‌كشي ايستگاه
تراكم ايزنتروپيك و پلي تروپيك گاز
در تراكم آدياباتيك گاز، در حالي كه هيچ انتقال حرارتي صورت نمي‌پذيرد يا file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image010.wmz، گاز طبيعي تحت فشار قرار مي‌گيرد. غالباً، سازندگان كمپرسور از مفاهيم آدياباتيك و ايزونتروپيك به يك معنا استفاده مي‌نمايند. درحالت كلي، وقتي هيچ‌گونه شرايط ويژهاي به جز برگشت‌پذيري مكانيكي واقع نشود، فرآيند پلي‌تروپيك كاربرد دارد. از لحاظ تئوري، جهت محاسبة توان مكانيكي لازم براي تقويت فشار گاز از file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image007.wmz به file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image008.wmz، فرآيند آدياباتيك كاربرد دارد. نهايتاً بايد مقداري تلفات مكانيكي برمبناي نوع كمپرسور درنظر گرفته شود. با استفاده از فرآيند تراكم آدياباتيك/ پلي تروپيك و با منظور نمودن تلفات مكانيكي ارائه شده توسط سازندگان كمپرسور معادلات تئوري حاصل مي‌شود كه توان عملي مورد نياز سيستم را به بهترين وجه بيان مي‌كنند. در تراكم آدياباتيك، ارتباط بين فشار و حجم گاز به صورت رابطة زير بيان مي‌شود :
(4-1) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image011.wmz
كه
فشار گاز : P
حجم گاز : V
نماي آدياباتيك : k
ثابت : C
با استفاده از روابط ترموديناميكي، مي‌توان رابطه (5-1) را براي گاز طبيعي كه به صورت آدياباتيك تحت فشار قرار گرفت است، به دست آورد.
به كارگيري قانون اول ترموديناميك :
(4-2) dU = dq - dW
كه
تغيير در انرژي داخلي : dU
انتقال حرارت بين سيستم و محيط اطراف : dq
كار انجام گرفته به وسيلة سيستم يا محيط اطراف : dW
براي يك فرآيند آدياباتيك file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image012.wmz
(4-3) dU = -dW
انرژي داخلي براي يك گاز، توسط رابطة زير حاصل مي‌شود :
(4-4) dU = Cv.dT
كه
گرماي ويژه در حجم ثابت : CV
تغيير دما : dT
و «كار» به وسيله رابطه زير بيان مي‌شود :
(4-5) dW = P.dV
آنگاه : CV.dT = (-P.dV)
با استفاده از روابط گاز ايده‌آل، براي يك مول گاز :
P.V = R.T
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image013.wmz
بنابراين : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image014.wmz
و file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image015.wmz
مطابق با تعريف :
(4-6) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image016.wmz
كه CP و CV به ترتيب عبارتند از ظرفيت‌هاي گرمايي در فشار ثابت و حجم ثابت و k نماي آدياباتيك گاز مي‌باشد. نماي آدياباتيك گاز را مي‌توان به آساني از معادله (5-6) يا از جداول موجود براي CP به دست آورد. همچنين در صورتي كه وزن مولكولي و دما معلوم باشند، براي بدست آوردن k مي‌توان از نمودارهاي موجود استفاده نمود. دستورالعمل محاسبه نماي آدياباتيك گاز در بخش‌هاي آتي ارائه خواهد شد. از روابط ترموديناميكي، آنتالپي گاز به اين صورت تعريف مي‌شود :
(4-7) H = U + P.V
كه
آنتالپي گاز : H
انرژي داخلي گاز: U
فشار گاز : P
حجم گاز : V
با مشتق گرفتن از معادله (4-7) :
dH = dU+d(P.V)
و نيز : dH = CPdT
براي يك گاز ايده‌آل خواهيم داشت :
CP.dT = CV.dT+R.dT
آنگاه ؛
(4-8) CP – CV = R
با تقسيم دو طرف معادله بر CV:
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image017.wmz
(4-9) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image018.wmz
و جايگزيني براي file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image019.wmz در معادله file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image020.wmz،
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image021.wmz
با انتگرال‌گيري :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image022.wmz
بنابراين: (4-10) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image023.wmz
با استفاده از قانون گاز ايده‌آل :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image024.wmz
و جايگزيني براي file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image025.wmz از معادله (4-10) :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image026.wmz
يا (4-11) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image027.wmz
و يا به طور كلي براي تراكم آدياباتيك گاز، رابطه زير حاصل مي‌گردد :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image028.wmz
رابطه بالا كه بين فشار و حجم گاز طبيعي براي يك فرآيند آدياباتيك تعريف شده است، را مي‌توان با اندكي اصلاح براي كليه محاسبات تقويت فشار گاز به كار گرفت تا هد و توان لازم و ديگر مجهولات به دست آيد. رابطه فشار- حجم در فرآيند پلي‌تروپيك به اين صورت تعريف مي‌شود :
(4-12) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image029.wmz
كليه معادلات حاصل براي فرآيند دياباتيك را مي‌توان به آساني با استفاده از ارتباط بين k و n، كه بعداً تعريف خواهد شد به فرآيندهاي پلي‌تروپيك تعميم داد.
كار- تراكم ايزوترمال گاز
همان‌طور كه قبلاً اشاره شد، تراكم ايزوترمال يك گاز به صورت واقعي غيرممكن است، ولي مي‌توان براي آن معادلات تئوري به دست آورد. مي‌توان نشان داد كه كار لازم براي تقويت فشار يك گاز در حالت ايزوترمال كمتر از كار مشابه براي انواع ديگر تراكم است. زيرا گاز در طي فرآيند تراكم براي ثابت نگه‌داشتن دماي خود به صورت پيوسته سرد مي‌شود. جهت تراكم گاز به صورت ايزوترمال در راستاي حصول به كار مورد نياز، از معادله عمومي انرژي به صورت زير استفاده مي‌گردد :
(4-13) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image030.wmz
كه
انرژي جنبشي : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image031.wmz
انرژي فشاري : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image032.wmz
انرژي پتانسيل : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image033.wmz
مجموع تمام تلفات : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image034.wmz
كار انجام شده بر سيستم : dW
در معادله عمومي انرژي (4-13)، مي‌توان برخي از عبارت‌هاي انرژي را حذف و يا از آن صرف‌نظر نمود.
طراحي نازل‌هاي ورودي و خروجي كمپرسور به صورتي است كه تغييرات سرعت به حداقل برسد و در نتيجه مي‌توان از عبارت انرژي جنبشي در معادله انرژي صرف‌نظر نمود. همچنين به دليل اينكه نازل‌هاي ورودي و خروجي هم سطح مي‌باشند، تغييرات انرژي پتانسيل برابر صفر مي‌باشد. در نهايت تمام تلفات اصطكاك، برمبناي نوع كمپرسور و بازدهي آن، مي‌تواند به توان مورد نياز نهايي اضافه گردد. پس از ساده‌سازي، معادله (4-13) به صورت زير تغيير خواهد كرد :
(4-14) -dW = V.dP
براي تراكم يك گاز براساس نوع فرآيند ترموديناميك، كار مورد نياز طبق معادله (4-14) به روش ذيل قابل محاسبه است.ربراي گاز ايده‌آل در فرآيند ايزوترمال داريم: PV = n.R.T يا file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image035.wmz، با جايگزيني در معادله (4-14)، خواهيم داشت:
(4-15) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image036.wmz
پس با انتگرال گيری از رابطه فوق داريم :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image037.wmz
(4-16) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image038.wmz
تعداد مول هاي گاز برابر است با file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image039.wmz، كه براي file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image040.wmz گاز file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image041.wmz يا file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image042.wmz. بنابراين در واحدهاي امپريال[23] (http://www.njavan.com/forum/#_ftn23) معادله زير به دست مي‌آيد :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image043.wmz
(4-17) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image044.wmz
كه -W = كار انجام شده (هد) كمپرسور جهت تقويت فشار file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image040.wmz گاز از file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image007.wmz به file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image008.wmz در دماي ثابت، file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image045.wmz
وزن مخصوص (گراويتي) گاز، بدون بعد : G
دماي گاز (ثابت)، file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image046.wmz
فشار مكش، file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image047.wmz
فشار دهش، file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image048.wmz
معمولاً، كاري كه بر سيستم انجام گرفته به صورت -W بيان مي‌شود.
كار- تراكم آدياباتيك گاز
در يك فرآيند آدياباتيك رابطه بين فشار- حجم به صورت P.Vk = C تعريف مي‌گردد. با جايگزيني در معادله (9-14)، كار لازم براي تراكم آدياباتيك يك گاز به صورت زير به دست مي‌آيد :
(4-18) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image049.wmz
که P.Vk = C
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image050.wmz
و پس از انتگرال‌گيري و ساده كردن داريم :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image051.wmz
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image052.wmz
از معادله PVk = C، حجم را مي‌توان به صورت file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image053.wmz بيان نمود، در نتيجه :
(4-19. الف) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image054.wmz
و پس از جايگزيني براي file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image055.wmz
(4-19. ب) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image056.wmz
با توجه به اينكه file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image039.wmz و = m يك پوند جرم گاز، و در نتيجه file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image057.wmz يا file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image058.wmz، آنگاه در معادله (4-19 . ب) خواهيم داشت:
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image059.wmz
و در واحدهاي امپريال (4-20) :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image060.wmz
كاري كه بايد براي تراكم آدياباتيك گاز از file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image061.wmz به file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image062.wmz بر كمپرسور اعمال شود (lbf/lbm) : -W، (بدون بعد) نسبت تراكم (CR) : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image061.wmz/ file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image062.wmz
وزن مخصوص (گراويتي) گاز، بدون بعد : G
دماي گاز (ثابت)، file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image046.wmz
فشار مكش، file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image047.wmz
فشار دهش، file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image048.wmz
نمای آدياباتيک گاز، بدون بعد :K
نسبت تراكم (CR) بدون : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image061.wmz/ file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image062.wmz
مثال 4- 1: كار مورد نياز براي تقويت فشار يك گاز از فشار مكش file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image063.wmz تا فشار دهش file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image064.wmz را براي دو حالت زير محاسبه نماييد.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image065.wmz
الف) تراكم ايزوترمال
ب ) تراكم آدياباتيك
حل مسئله :
الف ) تراكم ايزوترمال :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image066.wmz
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image067.wmz
ب ) تراكم آدياباتيك :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image068.wmz
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image069.wmz
ft.lbf/lbm 75440 -W =
با مقايسه نتايج مي‌توان مشاهده نمود كه در تراكم آدياباتيك كار بيشتري نسبت به تراكم ايزوترمال مورد نياز است.
تغيير دما در تراكم آدياباتيك گاز
در تراكم آدياباتيك گاز، دماي گاز مطابق با معادلات زير افزايش خواهد يافت، با استفاده از معادله (4-11) براي هر دو حالت مكش و دهش داريم:
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image070.wmz
با توجه به قوانين گاز حقيقي :
(4-21 ) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image071.wmz
و در نتيجه file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image072.wmz
با جايگزيني در معادله (4-11) خواهيم داشت:
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image073.wmz
آنگاه :
(4-22) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image074.wmz
كه،
ضريب تراكم‌پذيري در وضعيت مکش، بدون بعد : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image075.wmz
ضريب تراكم‌پذيري در وضعيت دهش، بدون بعد : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image076.wmz
درصورتي كه فشار، دما و نهايتاً ضريب تراكم‌پذيري در وضعيت مکش معلوم باشند، براي محاسبه دماي دهش از معادله (4-21) به روش حدس و خطا استفاده مي‌گردد. زيرا مقادير file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image077.wmz و file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image078.wmz مجهول مي‌باشند. لذا با فرض اوليه file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image079.wmz حل مسئله آغاز مي‌شود و متناوباً به روش حدس و خطا مقاديري براي دماي دهش بدست مي‌آيد. بنابراين، تا رسيدن به يك دماي دهش مناسب در محدوده همگرايي از مقادير مخلتفي براي file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image076.wmz استفاده مي‌گردد. اگر تغييرات دما و فشار بسيار جزئي باشد، يعني file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image080.wmz آنگاه با حذف file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image075.wmz و file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image076.wmz از معادله 10-21، خواهيم داشت :
(4-23) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image081.wmz
دماي دهش گاز را با همان ابعاد قبلی می توان از اين معادله محاسبه نمود.
مثال 4-2 : با فرض اينكه تغييرات ضريب تراكم‌پذيري قابل توجه نباشد، دماي دهش گاز را در مثال 4-1 محاسبه نماييد.
حل مسئله :
(4-24) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image082.wmz
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image083.wmz
هد كمپرسور و توان (اسب بخار)
مقدار كار يا انرژي وارده بر گاز جهت بالا بردن فشار آن از file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image084.wmz به file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image085.wmz، هد ناميده مي‌شد. واحدهاي آن در سيستم متريك (SI) KJ/Kg و در سيستم امپريال lbf/lbm مي‌باشد. (مراجعه شود به انواع مختلف تراكم كه پيش از اين معرفي شد.)
از سوي ديگر، توان (HP) به صورت زير تعريف مي‌گردد :
جدول 4-1 : توان HP
(4-25)
هد * جريان جرمي
HP =
بازدهي حرارتي تراكم
واحد مشترك براي محاسبه توان مورد نياز يك كمپرسور برمبناي واحدهاي امپريال HP بر MMSCFD 1 گاز مي‌باشد. براي محاسبه توان مورد نياز كمپرسور، مي‌توان از همان فرمولي كه براي محاسبه هد حاصل شد استفاده و سپس در جريان جرمي گاز ضرب نمود، همانند آنچه در ذيل مي‌آيد : تعداد پوند مول در 1،000،000 فوت مكعب گاز در شرايط استاندارد برابر است با :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image086.wmz
جرم پوند مول گاز برابر است با file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image087.wmzيا file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image088.wmz. همچنين file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image089.wmz. بنابراين با جايگزيني مقادير در معادله (4-19) كه براي كار آدياباتيك (هد) برمبناي ft.lbf/lbm حاصل شده بود، معادله زير نتيجه مي‌شد كه واحد توان آن (HP/1MMSCFD) مي‌باشد.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image090.wmz
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image091.wmz
(4 -26 ) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image092.wmz
كه،
توان مورد نياز آدياباتيك، HP/1MMSCFD : -W
البته اين معادله با فرض اينكه بازدهي حرارتي برابر با يك مي‌باشد، حاصل گرديده است. در اين معادله اثر ضريب تراكم‌پذيري منظور نشده است، كه اين اثر در بسياري از موارد با اهميت مي‌باشد. براي درنظر گرفتن ضريب Z در اين معادله بايد از رابطه گاز حقيقي file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image093.wmz استفاده شود. بنابراين :
(4-27) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image094.wmz
كه كليه شاخص‌ها مشابه معادله (4-26) هستند، و file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image095.wmz تراكم‌پذيري گاز در وضعيت مكش مي‌باشد. در برخي از مواقع پيشنهاد مي‌شود كه يك ضريب تراكم‌پذيري متوسط در وضعيت‌هاي مكش و دهش درنظر گرفته شود. آنگاه معادله (4-27)
به اين صورت تبديل مي‌شود :
(4-28) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image096.wmz
كه file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image095.wmz و file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image097.wmz به ترتيب تراكم‌پذيري در وضعيت‌هاي مكش و دهش مي‌باشند. اگر بازدهي آدياباتيك تراكم درنظر گرفته شود معادله (5-28) بدين صورت اصلاح مي‌گردد :
(4-29) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image098.wmz
79/0< file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image099.wmz<75/0و بازدهي آدباياتيك : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image100.wmz
تراكم پلي‌تروپيك از لحاظ ترموديناميكي
درحالت كلي، وقتي هيچ‌گونه شرايط ويژهاي به جز برگشت‌پذيري مكانيكي واقع نشود، فرآيند پلي‌تروپيك كاربرد دارد. بنابراين، براي فرآيندهاي آدياباتيك و پلي‌تروپيك روابط زير را خواهيم داشت :
در فرايند آدياباتيک:
(روابط فشار- حجم) P.Vk = C
(انتقال حرارت بين سيستم و محيط اطراف وجود دارد) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image101.wmz
در فرآيند پلي تروپيك
(روابط فشار- حجم) P.Vn = C
(انتقال حرارت بين سيستم و محيط اطراف وجود دارد) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image102.wmz
نماي پلي‌تروپيك گاز و بازدهي پلي‌تروپيك
چنانچه پيش از اين ذكر شد، روابط فشار/ حجم در فرآيندهاي آدياباتيك و پلي‌تروپيك به ترتيب به صورتP.Vk = C و P.Vn = C تعريف مي‌شوند. همچنين توضيح داده شد كه نماي آدياباتيك گاز k = Cp/Cv، باتوجه به تركيب گاز و دماي آن به دست مي‌آيد. در ضمن نمودارهايي در دسترس مي‌باشد كه بازدهي آدياباتيك يا پلي‌تروپيك را درصورت مشخص بودن يكي از آنها، تعيين مي‌كند (براي مثال، شكل 4-5).
براي تراكم آدياباتيك تغييرات دما به صورت زير بيان مي‌شد :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image103.wmz
در حالي‌كه در يك فرآيند پلي‌تروپيك، رابطه به اين صورت است :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image104.wmz
براي دو كمپرسور با نسبت هاي تراكم و دماي مكش مشابه، در صورتي كه يك كمپرسور فرآيند آدياباتيك و ديگري فرآيند پلي‌تروپيك را تعقيب نمايند، دماي دهش گاز يكسان نخواهد بود. با فرض اينكه دماي دهش يكساني براي هر دو فرآيند درنظر گرفته شود، رابطه بين k و n از حاصل ضرب نماي (CR) در فرآيند پلي‌تروپيك، در بازدهي پلي‌تروپيك file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image105.wmz به دست مي‌آيد. بنابراين،
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image106.wmz
(4-28) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image107.wmz
كه،
بازدهي پلي‌تروپيك، بدون بعد : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image108.wmz
نماي پلي‌تروپيك گاز، بدون بعد : n
نماي آدياباتيك گاز، بدون بعد : k
براي جايگزيني پارامترها در معادله (10-28) مي‌توان از روابط گازهاي ايده‌آل (جدول 4-1) استفاده نمود :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image109.wmz
همچنين در صورتي كه وزن مولكولي و دماي گاز معلوم باشند، شكل 4-5 مي‌تواند مستقيماً جهت حصول به يك مقدار تقريبي براي k مورد استفاده واقع شود.
Cp - Cv = R
Btu/lbmolºR 986/1R =
توان در يك فرآيند پلي‌تروپيك از همان روشي به دست مي‌آيد كه در فرآيند آدياباتيك حاصل گرديد. با بهره‌گيري از معادلات زير مي‌توان توان را محاسبه نمود:
(4-29) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image110.wmz
(4-30) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image111.wmz
كه توان پلي‌تروپيك مورد نياز براي تقويت فشار يك گاز از P1 به P2، HP/1MMSCHD : -Wp
با توجه به معادله 4-28 و جايگزيني در معادله 4-30 خواهيم داشت :
(4-31) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image112.wmz
بازدهي پلي‌تروپيك توسط سازنده مشخص مي‌گردد و معمولاً تابعي از ظرفيت ورودي كمپرسور مي‌باشد. شكل (5-6)، رابطه بين file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image113.wmz، file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image108.wmz، CR و نماي آدياباتيک گاز"ايزنتروپيك" ((k را بيان مي‌كند.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image114.png
شكل 4-5 : نسبت‌هاي تقريبي ظرفيت گرمايي گازهاي هيدروكربني
جدول 4 -1 : ظرفيت حرارتی مولار MCp (حالت گاز ايده آل) Btu / (Ibmol.°R)
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image115.png
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image116.png
شكل 4-6 : تبديل بازرهی، نسبت‌هاي تقريبي ظرفيت گرمايي گازهاي هيدروكربني
كمپرسورهاي گاز در حالت سري
در مواقعي طراحان كمپرسورهاي گاز جهت رسيدن به فشار دهش مورد نياز از كمپرسورها به حالت سري استفاده مي‌نمايند كه به دلايل آن اشاره مي‌شود :
الف) محدوديت‌هاي نسبت تراكم : بنا به دلايل ايمني، معمولاً سازندگان، نسبت تراكم كمتر از 6 را براي كمپرسورهاي گازي پيشنهاد مي‌نمايند. در نسبت‌هاي تراكم بالا، بخش قابل توجهي از نيرو بر محور و اجزاي مكانيكي كمپرسور اعمال مي‌گردد كه سبب پيچيدگي طراحي كمپرسور، گران شدن و بعضاً غير ايمن بودن راهبري كمپرسور مي‌شود. در فشارها و دبي‌هاي بالا در طول خطوط انتقال گاز طولاني، مقدار نسبت تراكم معمولاً بين 2/1 تا 0/2 محدود مي‌گردد.
ب) محدوديت‌هاي دما : معمولاً سازندگان كمپرسور يك دماي دهش حداكثر ºF 300 (ºF 350 براي گازهاي بدون اكسيژن) را پيشنهاد مي‌نمايند. اين مقدار بايد تا محدوده ºF275-250 براي گازهايي با اكسيژن ناچيز كاهش يابد. در صورتي كه قواعد نسبت تراكم (6CR≤) يا دما ( 300TD≤) نقض گردد، بايد كمپرسورهاي ديگري را به صورت سري اضافه نمود.
تئوري نسبت‌هاي تراكم يكسان براي كمپرسورهاي گازي در حالت سري
هنگامي كه تعدادي از كمپرسورها براي ارائه فشار دهش مورد نياز، به حالت سري قرار مي‌گيرند، معمولاً تعداد زيادي ترتيب محتمل وجود دارد. براي مثال، موردي را درنظر بگيريد كه گاز طبيعي براي تقويت فشار از psia 100 به psia 1600، نياز به استفاده از دو كمپرسور در حالت سري دارد. فرض كنيد كه شرايط محدود كننده file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image117.wmz و file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image118.wmz برقرار باشد. در نهايت تعداد نامحدودي تركيب امكان‌پذير وجود دارد كه برخي از آنها در شكل 9-7 نمايش داده شده است. در ميان تعداد زياد احتمالات جهت بالا بردن فشار از psia100Ps = به psia 1600 PD = با استفاده از دو كمپرسور در حالت سري، بايد تركيبي كه توان مورد نياز (HP) را براي تراكم گاز به حداقل رساند، انتخاب گردد. اين تركيب، نسبت‌هاي تراكم يكساني دارد كه file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image119.wmz و اثبات رياضي آن در ذيل بيان مي‌شود. ساختار نمايش داده شده در شكل 4-8 را براي دو كمپرسور در حالت سري با يك خنك كننده مياني كه گاز را تا دماي اوليه آن (Ts) خنك مي‌كند درنظر بگيريد. فرض كنيد كه خنك كننده گاز هيچ‌گونه افت فشاري را اعمال نمي‌كند و توان مورد نياز براي هر كمپرسور به ترتيب W1 و W2 مي‌باشد. توان مورد نياز براي تحت فشار قرار دادن گاز در كمپرسور اول برابر W1 است و با استفاده از معادله (4-24) محاسبه مي‌گردد.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image120.wmz
به همين ترتيب، توان مورد نياز براي كمپرسور دوم با استفاده از رابطه زير محاسبه مي‌شود.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image121.wmz
در حالي‌كه مجموع كار برابر است با :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image122.wmz
مقدار عددي عبارت file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image123.wmz ثابت است، و در صورتي كه file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image124.wmz و file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image125.wmz، آنگاه ؛ file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image126.wmz .
اگر فرض شود كه file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image127.wmz ثابت باشد، آنگاه :
( ثابت) x.y = C1
از معادلات بالا :
(4 -32) -W = (-W1) + (-W2)
و در صورتي كه مقادير W1 و W2 جاي‌گزين گردند، آنگاه :
(4-33) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image128.wmz
با جايگزيني file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image129.wmz خواهيم داشت :
(4-34) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image130.wmz
براي تعيين حداقل توان، file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image131.wmz، بنابراين :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image132.wmz
يا file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image133.wmz
و از معادله x.y = C1، نتيجه مي‌شود file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image134.wmz، بنابراين x = y.
يا (4-35) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image135.wmz
نتايج حاصله از معادله ( 5-35) عبارتند از :
الف) با فرض : CR2 = CR1 آنگاه توان مورد نياز به حداقل خواهد رسيد.
ب ) براي بيش از دو كمپرسور در حالت سري با فرض : file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image136.wmz مي‌توان به حداقل توان مورد نياز دست يافت.
بنابراين شكل كلي معادله (5-35) به اين صورت است :
(4-36) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image137.wmz
(4-37) file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image138.wmz
که :
تعداد کمپرسورها در حالت سری، بدون بعد : n
نسبت تراکم برای هر کمپرسور (مساوی هم)، بدون بعد :CR
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image139.png
شكل 4-7 : تعدادي از تركيبات احتمالي نسبت كمپرسور براي «دو كمپرسور در حالت سري» جهت تقويت فشار گاز از psia 100 به psia 1600.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image140.png
شكل 4-8 : كمپرسورها در حالت سري، بدون افت فشار در خنك كننده مياني
مثال 4-3 : فشار دهش لازم در كمپرسور گاز برابر است با psia1600PD =، و 4/1k =. فشار مكش و دماي مكش به ترتيب برابر است با psai 100Ps = و ºF40 Ts = و در هر مرحله، گاز تا دماي اوليه‌اش خنك مي‌شود. با فرض حداكثر دماي مجاز دهش برابر با ºF 300 ، تعداد كمپرسورهاي مورد نياز در حالت سري را تعيين نمائيد.
پاسخ: در ابتد بايد نسبت به برقراري شرايط file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image141.wmz و file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image142.wmz ، اطمينان حاصل نمود. بنابراين، با استفاده از معادله (4-37) CR تعيين مي‌گردد.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image143.wmz
اگر تعداد كمپرسور يك دستگاه فرض شود (1 = n) آنگاه طبق رابطه زير مقدار به دست آمده بسيار بالا مي‌باشد.
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image144.wmz
بنابراين، با فرض n = 2 براي دو دستگاه كمپرسور نتيجة زير حاصل مي‌شود :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image145.wmz
بنابراين نتيجه به دست آمده 4CR = كه قابل قبول مي‌باشد. اكنون دماي دهش را با استفاده از معادله (10-22) مورد آزمون قرار مي‌دهيم :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image146.wmz
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image147.wmz
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image148.wmz
ºF 300 ºF < 283 Ti = ، بنابراين تركيبي از دو كمپرسور در حالت سري قابل قبول است.
مثال 5-4 : اگر دماي مكش به ºF70 افزايش يابد، ساختار كمپرسورهای مثال 3 به چه صورت خواهد بود؟
حل مسئله: با CR قابل قبول، دماي دهش جديدي را به دست مي‌آوريم :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image149.wmz
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image150.wmz
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image151.wmz
Ti به دست آمده برمبناي حالت file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image152.wmz، غيرقابل قبول مي‌باشد. بنابراين دو راه حل ارائه مي‌گردد :
الف) اضافه كردن يك پيش خنك كننده به سيستم براي كاهش دماي مكش، تنها مجوز راهبري دو كمپرسور با file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image153.wmz را مي‌دهد. اين دما را مي‌توان به آساني، با انتخاب file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image154.wmzبرای محاسبه Ts تعيين نمود :
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image149.wmz
file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01 \clip_image155.wmz
[1] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref1) Loop
[2] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref2) Postive Displacement
[3] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref3) Dynamic
[4] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref4) Injectors
[5] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref5) Discharge
[6] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref6) Diffuser
[7] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref7) Discharge Pressure
[8] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref8) Pressure Ratio
[9] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref9) compressor Head
[10] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref10) Turbo Expander
[11] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref11) Power Turbine
[12] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref12) Aeroderivative
[13] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref13) Air Intake System
[14] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref14) Airfoil
[15] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref15) Stator
[16] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref16) Diffuser
[17] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref17) Combustion Section
[18] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref18) Bypass
[19] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref19) Purge
[20] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref20) Recycle
[21] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref21) Orifice
[22] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref22) ESD
[23] (http://www.njavan.com/forum/#_ftnref23) Imperial Unit