پره‌های راهنمای ورودی (IGV) در کمپرسورهای گريز از مرکز (سانتریفیوژ)

به منظور کنترل دبي جريان، تغيير نقطه سرج و بهبود کارايی کمپرسور در محدوده‌ی شرايط عملکردي، از پره‌های راهنمای ورودی (IGV) استفاده مي‌شود. در کمپرسورهاي گريز از مرکز با استفاده از پره‌های راهنمای ورودی، می‌توان بدون تغيير سرعت دورانی کمپرسور مقدار دبی جرمی عبوری از آن را تغيير داد.

تاریخ ویرایش: 26 تیر ماه 1402

به منظور کنترل دبی جريان، تغيير نقطه سرج (Surge) و بهبود کارايی کمپرسور در محدوده‌ی شرايط عملکردی، از پره‌های راهنمای ورودی استفاده می‌شود.

پره‌های راهنماي ورودي (IGV) براي کمپرسورهاي گريز از مرکز (سانتریفیوژ)

پره‌های راهنمای ورودی (IGV) در یک کمپرسور گريز از مرکز (سانتریفیوژ)

در کمپرسورهاي گريز از مرکز (Centrifugal Compressors) با استفاده از پره‌های راهنمای ورودی (IGV) ، می‌توان بدون تغيير سرعت دورانی کمپرسور مقدار دبي جرمي عبوري از آن را تغيير داد. رقابت در ميان سازندگان اين نوع کمپرسورها براي دست يابي به راندمان بالاتر در دامنه اي گسترده از پايداري جريان باعث شده است که طراحي و شيوه‌ي نصب پره هاي راهنماي ورودي از اهميت بالايي برخوردار شود. براي به کارگيري IGV در گستره اي با راندمان مناسب لازم است جريان عبوري از ميان پره‌هاي آن داراي پايداري آيروديناميکي باشد. بدين منظور بايد از پره‌هايي با پروفيل مناسب و از مجرايي با شکل مناسب استفاده شود.

پره‌های راهنمای ورودی (IGV) در یک کمپرسور گريز از مرکز (سانتریفیوژ)

نکاتي که در انتخاب يک IGV مناسب داراي اهميت است عبارت‌اند از:

1. داشتن کمترين افت فشار سکون در زواياي نصب مختلف
2. به حداقل رساندن اغتشاشات جريان خروجي
3. به حداقل رساندن اختلاف زاويه جريان خروجي با زاويه خروجي پره

به منظور برآورده کردن مورد اول، طراحي پره‌ي IGV به گونه‌اي انجام مي‌شود که در آن افت پروفيل، افت ثانويه، افت نشتي و افت برخورد را بتوان به کمترين مقدار رساند. از اين‌رو از پره‌هايي با پروفيلي مناسب، ضريب صلبيت (Solidity) مناسب، نسبت منظری (Aspect Ratio) مناسب و مجرايي با پروفيل مناسب استفاده مي‌شود. به منظور برآورده کردن مورد دوم و سوم، فاصله دهانه خروجي IGV از لبه انتهايي پره بايد به اندازه‌اي باشد که دنباله‌هاي ايجاد شده در پشت پره و اختلاف زاويه جريان خروجي با زاويه پره، در آن فاصله به حداقل برسد. زياد بودن اين فاصله، اغتشاش جريان در خروجي را کمتر کرده ولي از طرفي باعث بيشتر شدن اختلاف زاويه پره با زاويه جريان خروجي مي‌شود و کم بودن اين فاصله باعث اغتشاش بيشتر جريان در خروجي مي‌شود. از اين‌رو نياز به بهينه کردن اين فاصله است.

يک طراح، افزون بر چالش‌هايي که در رابطه با طراحي آيروديناميکي پره IGV و فاصله‌ي مناسب آن با پروانه دارد, بايد به شيوه‌ي سوار شدن پره‌ها در مجراي ورودي و همچنين به شکل و پيکربندي مجراي ورودي توجه کند. ملاحظات دقيق در طراحي مجراي ورودي مي‌تواند از ديدگاه آيروديناميکي به همان اندازه‌ی طراحي پره‌ها اهميت داشته باشد. مدل‌هاي قديمي‌تر پره‌ی IGV شامل رديف پره هاي حلقوي نصب شده از طريق سوراخ‌هاي پيرامون محيط مجراي ورودي کمپرسور مي‌باشد. با وجود سادگي و ارزان بودن نسبي اين پيکربندی براي سازنده، کارايی آيروديناميکی آن اساساً پايين است. با قرار دادن پره‌ها درون يک مقطع تقريباً کروي در مجرا مي‌توان بهبود اندکي در کارايي آيروديناميکی داد. اين پيکربندي داراي اين برتري است که هنگام قرار گرفتن پره در زواياي نصب مختلف، لقي نوک (Tip Clearance) پره به حداقل می‌رسد.