Análise politrópica dos compressores centrífugos

Escrito por pauline gill | Traduzido por fabiana silva
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Enquanto as aplicações do compressor com saída de baixos fluxos e alta pressão exigem compressores alternativos e os com saída de alto fluxo e baixa pressão requerem compressores axiais, as condições moderadas exigidas pela maioria das aplicações industriais são melhor atendidas pelos compressores centrífugos. Estes demonstram características de compressão de gás politrópica, que se situam entre a compressão isotérmica lenta, que produz calor para seu entorno, e a rápida compressão adiabática, que possui menos tempo para perder esse calor. Portanto, projetar compressores centrífugos para um bom desempenho em uma aplicação necessitará de análises rigorosas de acordo com o modelo de compressão politrópica.

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Parâmetros de desempenho do compressor

Os compressores centrífugos abrangem a linha de definição de serem mais movimentadores de ar ou de gás de processo, que fornecem um fluxo em uma determinada pressão, do que compressores puros, onde o gás pressurizado é o objetivo. Como tal, o fato de moverem uma grande quantidade de gás rapidamente a uma pressão moderada resulta nas características politrópicas que demonstram. A análise de compressão politrópica consiste em considerar cada um dos parâmetros do compressor em perspectiva, assim que eles puderem ser configurados para fornecer o melhor desempenho para um determinado conjunto de requisitos operacionais. Esses requisitos são saída de fluxo e pressão, tamanho e forma da lâmina do compressor rotor, velocidade de operação, considerações antissurge (no qual surge é o efeito cíclico de vazão ora saindo e ora entrando no compressor) e eficiência desejada em condições estáveis.

Surge

O efeito de surge no compressor centrífugo é uma condição potencialmente perigosa e prejudicial, que ocorre quando a carga de pressão no cabeçote de saída do compressor excede a sua capacidade, para manter um fluxo líquido através dele e o fluxo alterna rapidamente entre líquido positivo e negativo. Essa condição pode ser suficientemente violenta para destruir o compressor, começando com o impulsor ou o rolamento. A curva de pressão do fluxo que define o limite dessa condição é a linha no gráfico de desempenho do compressor, conhecida como linha de impulso. No gráfico, a região à direita é a de taxas de compressão, em comparação aos fluxos que definem o domínio de desempenho politrópica correto do compressor.

Complicações de operação

As complicações operacionais para essas máquinas surgem de situações em que dois ou mais compressores alimentam o mesmo cabeçote. O que pode ser uma carga de capacidade exagerada para um poderá ser muito pouca para dois operarem na zona mais eficiente. Eles também exigem um período de preparação, que requer muita atenção, até que o aparelho esteja pronto para ser colocado na linha.

Faixa de aplicações

O modelo de compressão centrífuga politrópica foi considerado eficaz para uma faixa de gases de processo, além de ar, o que os torna ideais para muitas aplicações em refinarias e operações químicas. Essas são informações oferecidas por Lars Brenne, et al, que referem a J.M. Schultz, de seu artigo de 1962, "The Polytropic Analysis of Centrifugal Compressors" (A análise politrópica de compressores centrífugos), do ASME Journal of Engineering for Power, no qual a compressão politrópica é citada por essa característica.

Mesmo embaixo d'água

A maior utilidade dos compressores centrífugos que operam o modelo politrópico e sua característica comparativamente menor em relação a outras abordagens os tornou o principal candidato para instalações de produção de petróleo e gás, mesmo nas rigorosas condições submarinas.

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