- Doğrudan
basınç uygulayan (pozitif yerdeğiştirme) cihazlar,
- Tork
uygulayarak dönme sağlayan (santrifüj pompalar, blowerler ve kompresörler)
cihazlardır.
Pozitif-yerdeğiştirmeli cihazlarda kuvvet, bir silindir
içindeki pistonla (pistonlu pompalar), veya dönen basınç elemanlarıyla (döner
pozitif yerdeğiştirmeli pompalar) sağlanır.
Şekil-2: Pistonlu pompaların şematik diyagramları; (a) tekli pistonlu pompa, (b) buharla çalıştırılan çift-etkili pistonlu pompa
Pistonlu pompa, içinde hareket eden bir pistonun bulunduğu bir silindirdir. Sıkıştırma sırasında akışkanın geri kaçmaması için piston ve silindir birbirine çok iyi alıştırılmış olmalıdır. Piston ve silindirin, pistonun tüm hareketi boyunca (strok) ve pompanın çalışma süresince birbiriyle temas etmesi pompada önemli derecede aşınmaya neden olur. Bunu önlemek için piston etrafına (yuvalar içine) ağızları açık bilezikler geçirilir. Böylece sürtünme azaltıldığı gibi, akışkan kaçağı da en aza indirilmiş olur.
Şekil-4: Santrifüj pompanın şematik görünümü ve kısımları.
Fanların şekilleri pervane yapısında olan pompalardır (Şekil-6 a). Fan yerine kullanılan pervane, üzerinden geçen sıvıya yüksek hız verir. Akışkanın giriş yönüyle çıkış yönü aynıdır. Fana giren akışkan sadece fan merkezinden girmesine karşılık, pervanelerin tüm kanatları üzerinden geçer. Bu nedenle pervaneli pompalar fazla bir basma yüksekliği gerektirmeyen çok yüksek kapasiteler için kullanılır; normalde 2000 galon/dak. üzerindeki kapasiteler için uygundur.
Jet pompalar, çok geniş bir uygulaması olmamasına rağmen akışkanların taşınmasında özel bir grubu temsil ederler. Hızı yüksek bir akışkanın venturi içinden geçerken yarattığı negatif basınçla (emiş), iletilmek istenen akışkanın sürüklenmesi ve moment taşıyan akışkan ile birlikte transfer edilmesidir. Şekil-6’c çok basit bir jet pompası ejektörünü göstermektedir. Moment taşıyan pompalanan akışkan, nozul içinden ejektöre girer ve venturi nozulu hızla geçerken venturi ağzında bir emiş yaratır; doğan bu emiş ile pompalanacak akışkan sürüklenir ve her iki akışkan venturiden geçerek ejektörü terk ederler.
Şekil-6: Çeşitli pompa tipleri.
Metalik Diyafram Kompresörler
Aksiyal Akışlı Kompresörler
Böyle bir sistemde her jette bir sıkıştırma oranı sağlanarak istenilen basınç yükselmesine ulaşılabilir. Altı kademe seri olarak kullanılabilir.
Güvenlik: Gaz kompresörlerine sıvı girmesini önleyici dramlar olmalıdır. Gazların katı maddelerle kirlenmemesi için süzgeçler kullanılır. Otomatik kompresör kontrollerinde olabilecek arızalar prosesleri etkiler. Maksimum basıncın kompresör basıncından veya proses-ekipman dizayn basıncından daha fazla olması halinde basınç azaltılması gerekir. Kompresördeki hareketli parçalar, olabilecek olumsuzluklara zamanında müdahale edebilmek için izlenmelidir. Kompresörlerin yerleştirildiği binalar şartnameleri karşılamalı, havalandırılmalıdır.
Yangın Önleme ve Korunma: Hava kompresörleri, alevlenebilen buharlar veya korozif gazların emilemeyeceği alanlara yerleştirilmelidirler. Gaz kompresörlerinde herhangi bir delik oluşması potansiyel bir yangın tehlikesidir.
"Pompa, fan, blower, kompresör" sözcükleri her
zaman yerli yerinde kullanılmaz. Örneğin, "hava pompası" ve
"vakum pompası" bir gazın sıkıştırılmasında yararlanılan cihazlardır.
Genel olarak pompa "bir akışkanı hareket ettiren", fan, blower,
kompresör ise "bir gaza enerji veren" sistemlerdir. Fanlar, açık
alana veya geniş kanallara büyük hacimlerde gaz boşaltır; düşük-hızlı döner
cihazlardır ve birkaç in su basıncı yaratırlar.
Blowerler yüksek-hızlı döner cihazlardır, pozitif
yerdeğiştirme veya santrifüj kuvvet kullanırlar; yaratılan en yüksek basınç 35
lbf / in2 dir. Kompresörler 35 lbf/ in2
den binlerce atmosfere kadar çıkan basınçlar verir. Santrifüj veya turbo
kompresörler basıncı 100 lbf / in2 ye kadar çıkarırlar.
Pompalar ve fanlarda akışkanın yoğunluğu önemli derecede
değişmez ve sıkıştırılamayan-akışkan teorisi geçerlidir. Blowerler ve
kompresörlerde yoğunluk artışı çok büyüktür; bunlar sıkıştırılabilen-akışkan
teorisine uyar.
Bu cihazların hepsinde akış kapasitesi (belirli bir
yoğunlukta birim zamandaki volumetrik akım), güç ve mekanik verim önemlidir.
Kullanım amacına uygunluk ve bakım kolaylığı da önemli özelliklerdir.
POMPALAR
Hidrokarbonlar, proses suyu, yangın suyu ve atık su,
rafineri içinde boru hatlarıyla santrifüj ve pozitif-yer değiştirmeli (örneğin,
pistonlu) pompalar vasıtasıyla taşınır. Pompalar elektrik motorları, buhar
türbinleri veya iç yanmalı motorlarla çalıştırılır; tipi, kapasitesi ve
yapıldığı malzeme kullanıldığı yere göre değişir. Buhar, su ve diğer ürünler
proses ve yardımcı işletmeler boru hattı sistemiyle dağıtılır. Bunların
boyutları ve malzemeleri, servisin tipine, basınca, sıcaklığa ve ürünün
yapısına bağlıdır.
Pompaların Sınıflandırılması
Pompalar çok çeşitlidir ve değişik şekillerde
sınıflandırılabilir; örneğin, aşağıda görüldüğü gibi iki genel sınıfta
toplayabiliriz.
- Pozitif
yer değiştirmeli pompalar (hacimsel)
- Kinetik
Pompalar
Pozitif yerdeğiştirmeli pompalarda pompa içindeki akışkan
hacmi değişmekte, çalışma sadece mekanik ve statik kurallara bağlı kalmaktadır.
Hacimsel pompalar da iki ayrı grupta
incelenebilir: Pistonlu pompalar (recipratating), döner pompalar (rotary).
Kinetik pompalar çoğunlukla santrifüjlü pompalardır; ayrıca
jet pompalar, gaz kaldırmalı pompalar, hidrolik ram pompalar, elektromagnetik
pompalar ve tersinir santrifüjlü pompalar gibi pompalar özel etkili pompalar
başlığı altında toplanabilir.
1. Pozitif Yer Değiştirmeli Pompalar
Pistonlu (Reciprocating) Pompalar:
Bu tip pompalar, içine aldığı akışkana karşı hareket eden bir piston
yoluyla, akışkan sistemine enerji verir. Akışkanın akışı pompa geometrisine
bağlı olduğundan, akışkan dinamiği ilkeleri fazla önemli değildir. Piston bir
buhar motoru veya bir elektrikli motorla yürütülür. Pistonun herbir hareketinde
pompadan sabit miktarda akışkan boşaltılır. Akışkan miktarı, silindirin hacmine
ve içindeki pistonun hareket sayısına bağlıdır. Gerçekte iletilen akışkan
miktarı silindirin doldurulması sırasındaki kaçaklar ve pistondan olabilecek
sızıntılar nedeniyle pompanın teorik değerinden daha düşüktür. Bu nedenle
"hacimsel (volumetrik) verim" denilen bir tanım yapılır.
gerçek iletilen akışkan hacmi
hacimsel verim = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾
teorik iletilen
akışkan hacmi
İyi tasarlanmış ve bakımlı bir pompada hacimsel verim % 95
in üzerindedir.
Diğer bir verim tanımı (daha önemlidir), yapılan işlerle
ilgilidir:
akışkan üzerinde yapılan iş
Verim = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾
pompa üzerinde yapılan iş
Pompayı çalıştırmak için bir elektrik motoru kullanılıyorsa
bir "pompa-motor" verimi söz konusudur; bu durumda verim, akışkan
üzerinde yapılan işin, motora verilen elektrik enerjisine oranıdır.
Pistonlu pompada piston silindirde aşağı çekildiğinde (sıvı
girişi) pompadan akışkan çıkışı durur. Bu nedenle sıvı iletimi pulslar (kısım
kısım) halindedir. Pulslar, bir çift etkili pompa kullanarak veya silindir
sayısını artırarak azaltılabilir. Bir çift-etkili pompada pistonun iki
tarafında bulunan silindir hacmi, hem ileri hem de geri stroklarda gidilen yol
akışkan verilmesini sağlar. Şekil-1’de bir pistonlu pompadaki piston, silindir
ve klepelerin çeşitli konumları gösterilmiştir.
Şekil-2 (a)’da bir pistonlu pompanın şematik diyagramı
verilmiştir. Bu tip pompada piston, bir elektrik motoruyla çalıştırılan uygun
bir krank miline bağlıdır. Proses endüstrisinde buharla-çalıştırılan çift
etkili pompalar da kullanılmaktadır; bunlarda piston çubuğu buhar ve sıvı
pistonunu bağlar (Şekil-2 b).
Şekil-1: Pistonlu
pompada silindir, piston, emme ve basma klapelerinin görünümü ve strok tanımı
Şekil-2: Pistonlu pompaların şematik diyagramları; (a) tekli pistonlu pompa, (b) buharla çalıştırılan çift-etkili pistonlu pompa
Şekil-3: Çiftli,
çift-etkili buharla çalışan bir dalgıç pompanın şematik görünümü
Pistonlu pompa, içinde hareket eden bir pistonun bulunduğu bir silindirdir. Sıkıştırma sırasında akışkanın geri kaçmaması için piston ve silindir birbirine çok iyi alıştırılmış olmalıdır. Piston ve silindirin, pistonun tüm hareketi boyunca (strok) ve pompanın çalışma süresince birbiriyle temas etmesi pompada önemli derecede aşınmaya neden olur. Bunu önlemek için piston etrafına (yuvalar içine) ağızları açık bilezikler geçirilir. Böylece sürtünme azaltıldığı gibi, akışkan kaçağı da en aza indirilmiş olur.
Pistonlu pompada akışkanın emme periyodunda silindire
girmesi ve basmada silindirden çıkması vanalarla sağlanır. Bu vanalar çek vana
ilkesine göre çalışır ve "supap" veya "klepe" olarak
tanımlanırlar. Emme periyodunda emme supabı açılır, akışkan silindir içine
girer, basmada emiş supabı kapanır, çıkış supabı açılarak akışkanı boşaltır.
Pistonlu pompalar viskoz akışkanların iletilmesinde çok
uygundur. Bu tip akışkanlar piston ve silindir arasında ince bir tabaka
oluşturarak ikinci bir yalıtım katmanı meydana getirirler ve akışkan kaçağı en
aza iner.
Akışkanda aşınmaya yol açabilecek tanecikler bulunması
halinde pistonlu pompalar önerilmez.
Dalgıç (plunger) pompa olarak tanımlanan pompalar ilke
olarak pistonlu pompalara benzer, ancak bunlarda piston çapı silindir çapından
çok küçüktür.
Piston bir salmastra kutusu içinde hareket eder, silindir
içindeki sıvı üzerine basınç yapar ve onu iter. Pistonun geri gelmesi sırasında
akışkan üzerindeki basınç kalkacağından silindire emiş tarafından yeni sıvı
girer (Şekil-3).
Dalgıç pompalar çok yüksek basınçlar için uygundur. Ayrıca
pistona yapışan ve silindire etki eden (çözen) sıvıların pompalanmasında da
kullanılır. Bunlarda segman ve silindir gömleği bulunmaz.
Döner (Rotary) Pompalar:
Bu tür pompalarda akışkan pompa içine alınır ve dönme hareketiyle dışarı
boşaltılır. Döner pompalar, akışkan giriş ve çıkışının çek vanalarla (klepeler)
kontrol edildiği pistonlu pompalardan farklıdır; bir miktar sıvıyı yakalanır
(kapan gibi) ve basma noktasına kadar götürülür. Sıvı, pompa girişinde,
dişliler arasındaki boşluğa dolar. Dişli döndüğünde sıvı, dişler ve pompa
kasası arasında hapsolur ve basma hattına taşınır.
Döner pompalar, aşındırıcı olmayan ve yüksek-viskoziteli
sıvılar için uygundur. Akışkanın yağlama özelliği dişlilerin aşınmasını
azaltır.
2. Kinetik Pompalar
Santrifüj Pompalar: Santrifüj pompalar, yapılarının
basitliği, dizaynlarının kolay, bakım masraflarının düşük olması, kullanım
koşullarında esneklikler göstermesi bakımından geniş bir uygulama alanına
sahiptir. Mekanik yapılarının uygunluğundan dolayı bir kaç galon/dak. kapasite
ve çok düşük basma yüksekliğinden, 600 000 gal/dak. ve 300 ft basma
yüksekliğine kadar olan geniş bir bölgede kullanılabilir.
En basit santrifüj pompa, bir gövde ve gövde içinde dönen
bir fandan oluşur (Şekil-4). Akışkan pompa içine fanın merkezine yakın bir
noktadan girer ve fanın dönmesi ile doğan santrifüj kuvvetlerin etkisiyle fan
kanatları arasından dışarı doğru fırlatılır. Fan ne kadar hızlı dönerse sıvının
hareketi o kadar çabuk olur. Akışkan fanın emme ağzından, yani fanın
merkezinden, fan kanatçığının uç kısmına doğru giderken kinetik enerjisi artar.
Kinetik enerjiyi doğuran hız, kanatçığı terk ettikten sonra basınç yüksekliğine
dönüşür ve akışkan pompayı terk etmiş olur. Şekil-5' de çeşitli fan tipleri
görülmektedir.
Fanlar santrifüj pompanın en önemli parçalarıdır ve
kanatlardan oluşur. Kanatların yapıları, sayıları ve şekilleri, akışkana
uygulanacak santrifüj ve mekanik itici kuvvetlerin en iyi şekilde akışkanın
kinetik enerjisine dönüşmesini sağlayacak şekilde tasarımlanmıştır.
Şekil-4: Santrifüj pompanın şematik görünümü ve kısımları.
Şekil-5:
Santrifüj pompası fanları
Özel Pompalar
Akışkanı ileten mekanizmalar fan şeklinde olabildiği gibi
pervane veya türbün yapısında da olabilir.
(a) Pervaneli Pompalar
Fanların şekilleri pervane yapısında olan pompalardır (Şekil-6 a). Fan yerine kullanılan pervane, üzerinden geçen sıvıya yüksek hız verir. Akışkanın giriş yönüyle çıkış yönü aynıdır. Fana giren akışkan sadece fan merkezinden girmesine karşılık, pervanelerin tüm kanatları üzerinden geçer. Bu nedenle pervaneli pompalar fazla bir basma yüksekliği gerektirmeyen çok yüksek kapasiteler için kullanılır; normalde 2000 galon/dak. üzerindeki kapasiteler için uygundur.
Pervaneli pompaların kapalı devre sirkülasyon sistemlerinde,
örneğin, kalorifer sistemlerinde kullanılması avantajlı bulunmaktadır.
(b) Türbinli Pompalar
Akışkana verdiği yön bakımından, pervaneli ve santrifüj
pompalar arasında bulunan fanları içeren pompalardır. Santrifüj pompalarda
sıvının fana giriş yönü ile çıkış yönü arasında 900 açı vardır.
Pervaneli pompalarda ise giriş ve çıkış aynı yönlüdür. Türbinli pompalarda
giriş ile çıkış arasında bir açı oluşturulur. Bu pompalar 100 galon/dak.dan
büyük kapasitelerde kullanılır. Sağladıkları basma yüksekliği her kademe için
100 ft mertebesindedir. Türbinli pompalar genellikle dik konumda yerleştirilir.
Pompa elemanı, çoğu kez bir borunun uç kısmına konulur; bu
boru aynı zamanda çıkış borusu görevini de yapar. Hazırlanmış böyle bir ünite
pompalanacak akışkanın içine dik olarak daldırılır. Çoğunlukla kuyularda, büyük
kapasite gerektiren drenaj işlerinde, veya kondenser sirkülasyon suyu
sistemlerinde uygundur. Şekil-6(b)’de bir türbin (veya karışık-akışlı) pompa
görülmektedir.
(c) Jet Pompalar
Jet pompalar, çok geniş bir uygulaması olmamasına rağmen akışkanların taşınmasında özel bir grubu temsil ederler. Hızı yüksek bir akışkanın venturi içinden geçerken yarattığı negatif basınçla (emiş), iletilmek istenen akışkanın sürüklenmesi ve moment taşıyan akışkan ile birlikte transfer edilmesidir. Şekil-6’c çok basit bir jet pompası ejektörünü göstermektedir. Moment taşıyan pompalanan akışkan, nozul içinden ejektöre girer ve venturi nozulu hızla geçerken venturi ağzında bir emiş yaratır; doğan bu emiş ile pompalanacak akışkan sürüklenir ve her iki akışkan venturiden geçerek ejektörü terk ederler.
Jet pompaların ve ejektörlerin verimleri çok düşüktür.
Yaratılan basma yüksekliği de çok düşük olmakla beraber özellikle tanklar
arasında sıvı transferlerinde, düzenli bir güç kaynağının sağlanamadığı
koşullarda, asit ve baz transferlerinde, çamursu akışkanların derinlerden
emilmesinde çok kullanılan sistemlerdir.
Şekil-6: Çeşitli pompa tipleri.
Rafineride gaz ve hava sıkıştırmada hem pistonlu ve hem de
santrifüjlü kompresörler kullanılır. Hava kompresör sistemlerinde kompresörler,
soğutucular, hava alıcılar, hava kurutucular, kontrol ekipmanları ve dağıtım
boruları bulunur. Bazı proseslere hava vermek için püskürtücüler (blower)
kullanılır. Havayla-tozlaştırma, katalizör rejenerasyonu, proses ısıtıcıları,
buhar-havayla dekoklaştırma, acı-su oksidasyonu, benzin sweetening, asfalt
şişirme ve diğer bazı operasyonlar için fabrika havasından yararlanılır.
Pnömatik enstrümanlar ve kontrollerde, hava motorları ve bağlantılarda ise
enstrüman havası kullanılır.
Kompresörlerin Sınıflandırılması
Sıvıların iletiminde kullanılan pompalarda olduğu gibi,
gazların taşınmasında kullanılan kompresörler de iki sınıfa ayrılır.
- Pozitif-yerdeğiştirmeli
kompresörler
- Dinamik
Kompresörler
Positif yerdeğiştirmeli kompresörler, pistonlu ve döner
sistemler içerirler. Gazlar, kompresörler ve blowerle iletilir; bu iki sistem
arasında herzaman kesin ve açık bir ayırım yapılamaz.
Dinamik kompresörler santrifüjlü kompresörler
(turboblowerlar) ve aksiyal akışlı kompresörler olarak iki grupta toplanabilir.
1. Pozitif Yerdeğiştirmeli
Sistemler
Pistonlu Kompresörler
Pistonlu kompresör, gazı, birkaç psi
den başlayarak 35 000 psi gibi
çok yüksek basınçlara kadar taşıyabilirler. Bunlar, pistonlu pompaların özelliklerini
gösterir; bir piston, uygun giriş ve çıkış supapları bulunan bir silindir ve
hareketli bir krank mili bulunur. Tek-kademeli veya çok-kademeli çalışabilir;
daha çok çift-etkili silindir kullanımı yaygındır. Kademelerin sayısı,
sıkıştırma oranı p2 / p1 ile belirlenir. Herbir
kademedeki sıkıştırma oranı çoğu kez 4 ile sınırlandırılır; ancak, küçük miktarlara
8 veya daha yüksek sıkıştırma oranları da uygulanabilir.
Sıkıştırılacak gaz silindire giriş supabından girer,
sıkıştırılır ve çıkış supabından boşaltılır. Supaplar, silindirin içiyle
dışarıdaki basınç farkı istenilen seviyede olduğu zaman açıp-kapayacak şekilde
ayarlanmıştır.
Çok-kademeli sistemlerde kademeler arasında ara soğutucular
bulunur. Bunlar gazdan sıkıştırma sırasında açığa çıkan ısıyı alır ve gazın
sıcaklığını, kompresör girişindeki sıcaklığa düşürür. Böyle bir soğutma işlemi,
yüksek basınç silindirine giden gazın hacmini azaltır, sıkıştırma için gerekli
beygir gücünü düşürür ve yüksek basınçlarda sıcaklığı güvenli çalışma
sınırlarında tutar.
Yağsız Silindirler
Kompresörlerin çoğunda silindirlerin yağlanmasında yağ
kullanılır. Bazı proseslerde, az miktarda da olsa, yağla kirlenmeler olur. Bu
gibi durumlar için "yağsız" çalışan silindirler üretilmiştir. Bu
silindirler üzerindeki pistonlarda, grafit karbon veya teflondan piston
bilezikleri (segmanlar) vardır; bunlar piston ve silindir arasındaki gerekli
açıklığı ayarlayan segmanlarla aynı malzemeden yapılır. Plastik salmastra
yağlama gerektirmez.
Yüksek Basınç Kompresörleri
Kimya endüstrisinde çıkış basıncı 5000 den 25000 lb / in2
ye kadar olan yüksek-basınç kompresörleri kullanılmaktadır. Bunlar özel
dizaynlar gerektirir; bu nedenle, kullanılacak gazın tüm özellikleri
bilinmelidir. Gaz, çoğunlukla ideal gaz halinden sapar, sıcaklık ve diğer
sınırlamalar, bir mühendislik çalışmasıyla çözülür. Yüksek basınç kompresörleri
beş, altı, yedi veya sekiz kademelidir. Silindirler çeşitli kısıtlamaları
karşılayacak ve aynı zamanda çeşitli kademeler arasındaki yükü dengeleyecek
şekilde dizayn edilmiştir.
Çoğu zaman kademeler arasında sıyırma veya diğer prosesler
bulunur. Yüksek basınç silindirleri tek-etkili plungerli çelik dövmelerdir
(Şekil-7).
Kompresörde, plungere karşı olan basınç yükü, düşük basınç
kademelerinin bir veya daha çok tek-etkili pistonlarıyla ters çevrilir. Piston
mili salmastrası metaliktir. Doğru yerleştirme ve bilinçli yağlama çok
önemlidir. Yüksek basınç kompresör supapları koşullara göre dizayn edilir,
fevkalade yüksek mühendislik ve işçilik gerektirir.
Şekil-7: Dövme
çelikten tek-etkili yüksek basınç silindiri.
Metalik Diyafram Kompresörler
Metalik diyafram tipteki kompresörler (Şekil-8) küçük
miktarların (10 ft3/dak) sıkıştırılmasında kullanılır. Sıkıştırma
oranı, her kademede 10 - 1 aralığındadır. Sıcaklık yükselmesi önemli bir sorun
yaratmaz; gaz hacmine göre duvar alanı, izotermal sıkıştırma için gerekli ısı
transferine izin verir. Bu tip sıkıştırmalarda proses gazı için sızdırmazlığa
gerek yoktur. Diyafram, bir plungerle (basma silindiri) hidrolik olarak hareket
ettirilir.
Şekil-8: Yüksek
basınç diyafram kompresörü.
Fanlar ve Blowerler
Bir fan ve kompresör arasındaki fark kesin olarak
tanımlanamaz. Fanların çalışma basıncı (p < 0.5lb / in2), gaz
üzerindeki sıkıştırma etkisi ihmal edilebilecek düzeyde kalacak kadar düşüktür.
Fanlarda giriş ve çıkış hacimleri hemen hemen eşittir, bunlar basit gaz
taşıyıcı sistemlerdir. Fanlar, hava akışlı (radyal) veya santrifüjlü ve aksiyal
(dik) akışlı olarak iki grupta toplanır. Radyal-akışlı fanlarda akış basittir
ve fan şaftına paraleldir.
2. Dinamik Kompresörler
Santrifüj Kompresörler (Turboblowerler)
Bir santrifüj kompresörün ana işlevi, içinden akan gazın
basıncını arttırmaktır. İşlem, bir santrifüj pompada olduğu gibi, girişten
çıkışa doğru radyal olarak akan gazın hızlandırılmasıyla yapılır. Santrifüj
kompresörlerin kapasiteleri çeşitlidir; çoğu 3500 rpm veya daha yüksek
hızlarda, elektrik motoru, buhar veya gaz türbinlerle çalışır.
Santrifüj kompresörde bir impeller (fan) ve bir gövde (kasa)
bulunur; bunlar, pompa fanlarına çok benzer. Gaz kompresöre fan gözü yakınından
girer, fanın ucunda bir difüzöre yüksek bir hız ve basınçla fışkırtılır. Hızın
kalan kısmı difizörde basınca dönüştürülür. Santrifüj kompresörler, çok yüksek
basınçlı çıkışa ulaşabilmek için çok kademeli yapılır. Çok kademeli çalışmada
gaz difüzörü terkeden gaz, bir sonraki fanın gözüne yönlendiren bir diyaframa
girer; diyaframda supaplar bulunur. Sıkıştırılırken gaza transfer edilen
enerji, gazın ısınmasına yol açar; bu nedenle kademeler arasına soğutma
kanalları konulmuştur. Tek bir gövdede altı veya yedi kademeden fazla kademe
bulunmaz. Yeterli basıncın alınamaması halinde iki veya daha fazla gövde seri
olarak bağlanarak kullanılır. Beş kademeli bir kompresör Şekil-9(a)’da
verilmiştir.
İlginç bir santrifüj kompresörü Şekil-9(b)’de
görülmektedir. Bunda eliptik bir kasa
vardır ve kısmen sıvı ile dolu durumdadır; içinde rotor kanatları döner. Rotorun
hızı, merkezden santrifüj kuvvetle uzaklaşan sıvının gövde duvarı üzerinde bir
sıvı halkası oluşturacak şekilde ayarlanmıştır.
Şekil-9: (a) Beş
kademeli bir turboblower, (b): Nash ‘Hytor’ kompresörünün çalışma çevrimi
Aksiyal Akışlı Kompresörler
Aksiyal Akışlı Kompresörler gaz türbinleriyle çalışır ve jet
uçakları motorlarında bazı avantajları vardır. Endüstride bu tip sistemlerin
kullanımı azdır, bazı uygulama alanları olarak yakma-fırınları, gaz iticiler ve
rüzgar-tünelleri sayılabilir. Santrifüjlü sistemlere kıyasla en önemli
avantajları yüksek verim ve yüksek kapasitedir. Küçük boyuttaki aksiyal akışlı
kompresörler, aynı koşullarda uygun olan santrifüjlü tiplerden daha pahalıdır
ve tercih edilmezler.
Tipik bir aksiyal-akış sisteminde dönen element (rotor) bir kazan şeklindedir ve buna birkaç dizi kanat
bağlanmıştır. Basınç artışının yarısı rotor kanadında, diğer yarısı stator
kanadında sağlanır. Sabit kanat dizileri havayı rotor kanatları içine
gönderirken, statik basıncı ve kinetik enerjiyi arttırır. İyi dizayn edilmiş
bir aksiyal-akışlı kompresör havayı 400 ft/sn hıza kadar çıkarabilir. Bu tip
kompresörlerin çoğunda kademeden kademeye olan gaz hızı sabittir. Peşpeşe
kademelerde sürekli basınç yükselmesi olacağından sabit gaz hızı, küçük bir dairesel
alanla sağlanır.
Endüstrideki işlemlerin bazıları atmosfer basıncı altındaki
basınçlarda yapılır, 0.5 inç cıva basıncına, bir pistonlu veya döner pompayla
kolaylıkla erişilebilir.
Ejektörler: Piston, sübab, rotor, ve diğer hareketli
parçaların bulunmadığı basit vakum pompaları veya kompresörlerdir. Tek-kademeli
bir ejektörde yüksek basınçlı buhar veya hava bir nozuldan buhar odasına
beslenir; buradan, çevresinde bulunan buhar veya gazları yakalar, beraberinde
sürükleyerek nozuldan yüksek hızla çıkar ve bir yaklaştırıcı-ayırıcı nozul
boyunca genişler. Difüzör (veya birleştirici boğaz), hız enerjisinin basınç
enerjisine dönüşmesine yardım eder. Bu işlem sonunda, yakalanan bir miktar gaz,
buhar odacığındaki basınçtan daha yüksek bir basınçla dışarı atılır; difüzer
bir kompresördür.
Tek-kademeli bir ejöktörde sıkıştırma oranı 10/1 i geçer,
fakat kapasite/taşınan akışkan oranı ekonomik değildir. Daha büyük sıkıştırma
oranları uygulandığında uygun kapasitelere çıkılabilir.
Böyle bir sistemde her jette bir sıkıştırma oranı sağlanarak istenilen basınç yükselmesine ulaşılabilir. Altı kademe seri olarak kullanılabilir.
Difüzyon pompaları: Çok düşük basınçların (yüksek
vakum) istendiği durumlarda difüzyon pompası gerekir. Difüzyon pompasıyla
10 7 mm Hg basıncının altına kadar
inilebilir. Bu büyüklükteki vakumlar için bir difüzyon pompası, tek-kademeli
bir mekanik pompa ile beraber kullanılır.
Difüzyon pompasındaki akışkan düşük buhar basınçlı bir
sıvıdır; çoğu kez civa veya özel bir yağ kullanılır. Pompadaki akışkan,
pompanın dibinde buharlaştırılır ve buharlar kondenser içinde yükselir. Ön
vakum uygulanmış gaz molekülleri, rasgele ısıl hareketlerle difüzyon pompası
içine girer ve buharlaşan pompa sıvısı molekülleriyle çarpışır. Buharlaşan sıvı
molekülleri kondenserin soğuk cidarlarında yoğunlaşıp geri akarken,
konsantrasyonu artmış olan gaz, mekanik pompayla dışarı basılır.
Sağlık ve Güvenlik:
Sağlık: Güvenli çalışma eğitimleri verilmelidir;
gürültüye karşı, kontrol ve bakım çalışmaları sırasında karşılaşılacak
tehlikeli durumlarda koruyucu personel ekipmanı kullanımı gereği
anlatılmalıdır. Fabrika ve enstrüman havasının teneffüs edilmemesi veya içme
suyunun basınçlandırılmasında kullanılmaması için çeşitli uyarma yöntemleri
gereklidir.
Güvenlik: Gaz kompresörlerine sıvı girmesini önleyici dramlar olmalıdır. Gazların katı maddelerle kirlenmemesi için süzgeçler kullanılır. Otomatik kompresör kontrollerinde olabilecek arızalar prosesleri etkiler. Maksimum basıncın kompresör basıncından veya proses-ekipman dizayn basıncından daha fazla olması halinde basınç azaltılması gerekir. Kompresördeki hareketli parçalar, olabilecek olumsuzluklara zamanında müdahale edebilmek için izlenmelidir. Kompresörlerin yerleştirildiği binalar şartnameleri karşılamalı, havalandırılmalıdır.
Enstrüman havasının fabrika havasıyla yedeklendiği yerlerde,
bağlantıların, enstrüman havası kurutma sisteminin üstünden yapılması gerekir;
böylece enstrümanların nemle kirlenmesi önlenmiş olur. Güç kesilmesi veya
kompresörün arızalanması gibi durumlarda enstrüman havasına alternatif
kaynaklara (nitrojen kullanılması gibi) gereksinim olur.
Yangın Önleme ve Korunma: Hava kompresörleri, alevlenebilen buharlar veya korozif gazların emilemeyeceği alanlara yerleştirilmelidirler. Gaz kompresörlerinde herhangi bir delik oluşması potansiyel bir yangın tehlikesidir.
