محاسبه راندمان کمپرسور از دو روش دما ثابت و آیزنتروپیک

   بررسی کمپرسورها براساس اطلاعات طراحی و محاسبه راندمان کمپرسور از طریق دو روش دما ثابت و ایزنتروپیک ممکن است. از آنجا که کمپرسور یک توربوماشین است عملکرد آن را می‌‌توان به صورت آدیاباتیک در نظر گرفت، حالت ایده‌آل عملکرد کمپرسور، حالت آیزنتروپیک است. بنابراین برای بررسی عملکرد کمپرسور نسبت به شرایط ایده‌آل (آیزنتروپیک)، راندمان آیزنتروپیک کمپرسور به صورت زیر تعریف می‌‌گردد:

image002.gif

 

 

  در رابطه مذکور Wsو Wa به ترتیب بیانگر کار محوری مورد نیاز کمپرسور در شرایط آیزنتروپیک و شرایط واقعی است.

   از طرفی در مورد توربوماشین‌ها که انتقال حرارت سیال با محیط در مقایسه با کار انجام شده روی سیال قابل اغماض است، Wsو Wa را می‌‌توان برابر با Hs و Ha که برابر با تغییر انتالپی سیال در شرایط آیزنتروپیک و واقعی است، در نظر گرفت و لذا :

image010.gif

 

 

   راندمان آیزنتروپیک در کمپرسورها تا حد زیادی به نحوه طراحی و ساخت کمپرسور بستگی دارد. از آنجا که تغییر آنتالپی برابر با حاصلضرب ظرفیت گرمایی و اختلاف دما است و ظرفیت گرمایی در حالت آیزنتروپیک و واقعی را می‌‌توان تقریباً ثابت و برابر در نظر گرفت،   از رابطه ساده زیر نیز قابل محاسبه است:

image016.gif

 

 

دمای هوای ورودی به کمپرسورو دمای هوای خروجی از کمپرسور است. از طرفی دمای آیزنتروپیک هوای خروجی نیز از رابطه زیر قابل محاسبه است:

image004.gif

 

 

 

   نسبت ظرفیت گرمایی در فشار ثابت به نسبت ظرفیت گرمایی در حجم ثابت و در مورد هوا برابر با 4/1 ، P2  و فشار هوای ورودی و خروجی کمپرسور است. درصورتیکه کمپرسور آدیاباتیک نباشد و گاز عبوری توسط یک سیستم خنک کننده در اطراف پوسته کمپرسور سرد شود بهتر است از بازده دما ثابت استفاده شود. از آنجا که توان ایزوترمال یک کمپرسور حداقل توان لازم برای فشرده سازی هوا در شرایط ایزوترمال است، می‌‌توان راندمان آیزوترمال کمپرسور را به صورت نسبت توان آیزوترمال به توان واقعی کمپرسور و طبق رابطه زیر تعریف نمود.

   image030.gif

 

   در این رابطه Mwجرم مولکولی هوا و R ثابت گازها است.

   همانطور که قبلا اشاره شد، کمپرسور یک توربوماشین است و عملکرد واقعی آن را می‌‌توان به صورت آدیاباتیک در نظر گرفت. لذا برای به دست آوردن توان مصرفی کمپرسور Actual Input Power(Wa) می توان از رابطه زیر استفاده کرد:

image032.gif

 

اطلاعات تکميلي