علل استفاده از اینترکولر در کمپرسورها
اینترکولرها مبدل های حرارتی هستند که بین مراحل یک کمپرسور چند مرحله ای قرار داده میشوند تا حرارت گاز متراکم را بگیرند. استفاده از آنها عملکرد ، کارایی و اقتصادی بودن کمپرسور را تضمین میکند.
دلایل اصلی استفاده از اینترکولر:
- کاهش انرژی مصرفی (افزایش بازده ترمودینامیکی )
همواره تراکم گاز با دمای پایین نیاز به کارکمتری نسبت به تراکم گاز با دمای بالا دارد. لذا تراکم ایده آل چند مرحله ای با کولینگ بین مراحل ، انرژی کمتری نسبت به تراکم تک مرحله ای یا چند مرحله ای بدون کولینگ نیاز دارد.
نتیجه : فشرده سازی چند مرحله ای با کولینگ بین مراحل به کار ایزوترمال نزدیک میشود که حداقل مقدار برای یک نسبت تراکم مشخص است.
- محدود کردن دمای خروجی :
- خنک سازی بین مراحل دمای خروجی هر مرحله را در محدوده مجاز مواد و روانساز نگه میدارد و از شیرفلکه ها ، یاتاقان ها و … محافظت میکند.
- دمای پایین تر تنش های حرارتی را کاهش و خطر تراکم بخار یا تجزیه شیمیایی را کاهش می دهد.
- بهبود بازده حجمی (در کمپرسورهای رفت و برگشتی)
حجم مکش اینترکولر بعد از خنک کاری میانی، تلفات ناشی از Clearance و انبساط مجدد را کاهش میدهد و جرم گاز و ظرفیت تراکم در هر کورس افزایش مییابد.
- کاهش بار سرمایشی در افترکولر و قسمتهای پایین دستی :
حذف مرحله به مرحله گرما بار حرارتی نهایی را که باید افترکولر خنک کاری نماید کاهش میدهد و همینطور دمای هوای ورودی به خشک کن ها و جدا کننده ها کاهش مییابد.
- کنترل کندانس و جدا کردن رطوبت:
اینترکولرها با پایین آوردن دما مایعات جذب شده بین مراحل را متراکم تا آنها بتوانند تخلیه شوند و از آسیب و انتقال به مراحل بعدی جلوگیری کنند.
- کاهش انرژی مصرفی و هزینه های عملیاتی:
کاهش کار تراکم باعث کاهش مصرف برق و یا سوخت در طول عمر عملیاتی کمپرسور میگردد.
نکات طراحی و کاربردی :
- محل قرارگیری : محل قرار گرفتن اینترکولر بین مراحل کمپرس (مثلا بین مرحله اول و دوم یک کمپرسور دو مرحله ای)
- محیط خنک کننده :
هوای محیط در ( اینترکولر های هواخنک ) یا آب کولینگ (در اینترکولر های آب خنک ) بسته به وظیفه و ظرفیت و محدودیت های سایت.
- راندمان: بهترین حالت موقعیت که اینترکولر گاز را تا نزدیک دمای ورودی خنک می کند ، حتی کولینگ جزئی هم می تواند فایده قابل توجهی داشته باشد.
- انتخاب دستگاه : افت فشار اضافی، میزان سرمایه گذاری ، فضای اشغال شده ، هزینه نگهداری اینترکولر و افزایش کارایی در طراحی اینترکولرها در نظر گرفته میشود.
مثال:درکمپرسور رفت و برگشتی دو مرحله ای که با اینترکولر کارمیکند قدرت مورد نیازحدود 10الی20 درصد نسبت به تک مرحله ای در همان نسبت فشار کاهش می یابد. در کمپرسورهای سانتریفیوژ چند مرحله ای از کولینگ بین مراحل برای کنترل دما و جلوگیری از افزایش ناگهانی دما استفاده می کنند و در عین حال به نسبت های فشار بالاتری دست می یابند.
- خلاصه: اینترکولرها دما را بین مراحل کاهش می دهند تا کار تراکم کمتر شود ، از تجهیزات گرانقیمت محافظت کنند ، ظرفیت و کارایی را بهبود دهند ، رطوبت را حذف کنند و هزینه های عملیاتی را کاهش دهند .
لذا در در یک سیستم تراکم چند مرحله ای، اینترکولرها دو عملکرد زیر را انجام میدهند:
- کاهش دمای گاز در ورودی مرحله بعد .
لازم به توضیح است که نسبت های تراکم بالا باعث افزایش زیاد دما در هر مرحله می شوند. اگر دما بین مراحل کاهش نیابد، گاز متراکم از محدودیت دمایی تجهیزات کمپرسور عبور می کند و باعث آسیب های مکانیکی می شود.
- اجازه دادن به میعان و جداسازی هرگونه اجزای سنگین گاز و بخار آب در جریان گاز .
گازی که از اینترکولر عبور میکند ، بخشی از آن به مایع تبدیل می شود و سپس توسط نیروی جاذبه جدا می شود . این امر بار کاری در مرحله بعد را کاهش میدهد چون مقدار کمتری گاز برای تراکم باقی می ماند.
اهداف کاربرد اینترکولرها :
- در هنگام تخلیه مرحله اول ، گاز فشرده دمای بالایی دارد که ممکن است به اجزای مرحله دوم آسیب برساند.
- دمای بالا به دلیل فاصله بین مولکولی زیاد به معنای حجم بیشتر است که منجر به افزایش اندازه سیلندر مرحله دوم میشود . اینترکولر این اندازه را کاهش می دهد.
- هنگامی که اینترکولر دمای گاز فشرده را کاهش می دهد ، ذرات آب را خارج می کند (آب تراکم پذیر است) و گاز خشک را در تراکم در مرحله دوم آماده میکند . لازم به توضیح است که (هر 10 درجه سانتیگراد افزایش دما، میل ترکیبی آن را برای جذب رطوبت دو برابر می کند).