圧縮機の基本について

圧縮機の基本、ヘッド計算、アンチサージコントローラー等についてまとめていきます。タービン、冷凍サイクルもここでまとめるか、別リンクを作成するか迷い中。

遠心式圧縮機の性能曲線

GPSA法

Polytropic Headの計算(ASME PTC10)

Recipro compressor

アンチサージコントローラー

遠心式圧縮機の性能曲線

典型的な性能曲線

遠心式圧縮機の性能曲線は一般的に下図のように、ヘッドvs風量で表され、効率はヘッドvs風量平面で等高線状に効率分布を持ちます。

図準備中

サージライン

ストーンウォールライン

GPSA法

GPSA法のヘッド計算

まとめると、GPSA法でのヘッド計算は以下の式で求められます。

$$\Delta H=\left[\frac{z_{av}\cdot R\cdot T_s}{\frac{k-1}{k}}\right]\left[\left(\frac{P_d}{P_s}\right)^\left(\frac{k-1}{k}\right)-1\right]$$ $$k=Cp/Cv$$

ここで、\(Z_{av}=(Z_s+Z_d)/2\)。

例えば、Cp/Cv=1.4、Zs=0.95、Zd=0.93、Ts=-150C、Ps=200kPa、Pd=400kPaとすると、

$$\Delta H=\left[\frac{0.94 \cdot 8.314\cdot 120}{\frac{1.4-1}{1.4}}\right]\left[\left(\frac{400}{200}\right)^\left(\frac{1.4-1}{1.4}\right)-1\right]$$

$$\Delta H=1048[kJ/kg-mol]$$

Polytropic Headの計算(ASME PTC10)

Polytropic Headの計算(ASME PTC10)

コンプレッサーの行う仕事量は、始点と終点の状態だけではなく、経路によって変化します。

Schultzの方法(1962)では、Polytropic指数によって変化するこの経路の違いが、仕事の予測精度に重要な影響があると考え、補正項fsを導入した、以下の手順でPolytropicヘッドを求めるこます。

isentropic Exponentを求めます。

$$n_is=\frac{ln\frac{P_d}{P_s}}{ln\frac{v_s}{v_{di}}}$$

Shultz Polytropic Head Correction Factorを求めます。

$$f=\frac{h_di-h_s}{\left(\frac{n_{is}}{n_{is}-1}\right) \cdot \left(P_d v_{di}-P_s V_s\right)}$$

等エントロピーヘッドを求めます。

Recipro compressor

Recipro compressorのHead計算

アンチサージコントローラー

アンチサージラインと運転点の計算

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