افتح القائمة الرئيسية

تغييرات

تم إضافة 162 بايت ، ‏ قبل سنتين
ط
clean up، استبدل: <nowiki/> ← (2)، الأخطاء المصححة: حيث ان ← حيث أن، إتجاه ← اتجاه (3)، بإسم ← باسم (3)، ألة ← آلة (4) باستخدام أوب
[[ملف:Compressor Stage GE J79.jpg|350px|تصغير|يسار|مرحلة [[ضاغط]] محوري [[جنرال الكتريك جيه 79|لمحرك جينرال إليكتريك جيه 79]]، و يظهر فيه صفوف [[جناح حامل|الريش]] المتحركة يتبعها صفوف [[جناح حامل|الريش]] الثابتة.]]
 
'''الضاغط المحوري''' {{إنج|Axial compressor}} هو عبارة عن ألةآلة تضغط [[الغاز]] بإستمرار، و يتكون من مجموعة من [[جناح حامل|الجنيحات]] الدواره المثبتة على عمود الدوران، و يتدفق [[الغاز]] أو [[مائع]] التشغيل بشكل موازي لمحور الدوران.
و يختلف هذا عن الأنواع الأخرى من [[ضاغط غاز|الضواغط]] الدوارة مثل [[ضاغط الطرد المركزي]] و [[ضاغط الدفق المختلط|الضواغط مختلطة السريان]]، حيث يتدفق [[المائع]] في كلا الاتجاهين المحوري و النصف قطري.
تزداد [[طاقة]] [[المائع]] أثناء تدفقه خلال [[الضاغط]] بسبب إنتقال [[طاقة الحركة]] من عمود الدوران إلى [[المائع]] من خلال [[عزم الدوران]]  الذي تؤثر به [[جناح حامل|الجنيحات]] على [[المائع]] فترتفع [[طاقة حركة دورانية|طاقة حركته]].
 
تعمل الريش الثابتة على خفض [[طاقة حركة]] [[المائع]] و تحويلها إلى [[ضغط]]، فيرتفع [[ضغط]] [[المائع]]. و هذا هو الغرض من [[الضاغط]].
تُدار [[ضاغط غاز|الضواغط]] عادة بواسطة [[محرك كهربي]] أو [[عنفة غازية|توربينة غازية]] أو [[عنفة بخارية|توربينة بخارية]].<ref name=Yahya>{{مرجع كتاب|الأخير=Yahya|الأول=S.M.|العنوان=Turbines, Compressors and Fans|سنةالسنة=2011|الناشر=Tata McGraw Hill Education Private Limited|الرقم المعياري=978-0-07-070702-3}}</ref>
 
تنتج الضواغط محورية السريان [[جريان الموائع|تدفق]] مستمر [[غاز|للغاز]] المضغوط، و تمتاز [[كفائة|بالكفاءة]] المرتفعة و [[معدل تدفق الكتلة]] الكبير، بالنسبة لحجمها و [[مساحة|مساحة مقطعها]]. لكن على الرغم من ذلك، تحتاج [[ضاغط غاز|الضواغط]] المحورية إلى العديد من صفوف [[جناح حامل|الجنيحات]] لكي تحقق الإرتفاع الكبير في [[الضغط]]، مما يجعلها معقدة ميكانيكيا و باهظة الثمن مقارنة  بالتصاميم الأخرى مثل [[ضواغط الطرد المركزي]].
كما تُستخدم أيضا في التطبيقات الصناعية مثل المحطات الضخمة [[فصل الهواء|لفصل الهواء]] و [[فرن لافح|أفران الهواء اللافحة]] و [[التكسير الحفزي]] [[هواء|للهواء،]] و [[نزع الهيدروجين]] من [[البروبان]].
كما تُستخدم في [[محرك نفاث|محركات الطيران]] بسبب إرتفاع أدائها و إعتماديتها و مرونتها أثناء دورة الطيران.
<ref name="Meherwan, P.Boyce.">{{Citeمرجع webويب|lastالأخير=Meherwan|firstالأول=P.Boyce|titleالعنوان=2.0 Axial Flow Compressors|urlالمسار=http://mpboyce@boycepower.com}}</ref>
 
{| class="wikitable" style="margin-bottom: 10px;"
|-
| الفضاء
|الانتقال من دون [[سرعة الصوت]] إلى<nowiki/> [[سرعة الصوت]]
| 1.15–1.6
| 80-85%
== الوصف ==
تتكون [[ضاغط غاز|الضواغط]] المحورية من مكونات دوارة و أخرى ثابتة. يقود العمود الدوار [[إسطوانة|أسطوانة]] مركزية، محمولة على [[محامل]]، و مثبت عليها بشكل حلقي مجموعة من صفوف [[جناح حامل|الجنيحات]]،  و تكون في صفوف مزدوجة أحدها دوارة و هي المثبتة على [[أسطوانة (هندسة)|الأسطوانة]]، و الأخرى ثابتة و تُثبت في غلاف أنبوبي ثابت.
تُعرف مرحلة [[الضاغط]] أنها زوج من [[جناح حامل|الجنيحات]] الثابتة و المتحركة. و تُعرف [[جناح حامل|الجنيحات]] الدوراة بإسمباسم [[جناح حامل|الريش]] أو الأجزاء الدوارة، و تقوم بتسريع [[المائع]] و رفع [[طاقة حركية|طاقة حركته]] بتحويل [[الطاقة الميكانيكية]] إليه، فيما تقوم [[جناح حامل|الريش]] الثابتة بتحويل [[طاقة الحركة]] الزائدة إلى [[ضغط]] ساكن عن طريق [[الانتشار]] و إعادة توجيه [[جريان الموائع|تدفق]] [[المائع]] [[جناح حامل|للريش]] الدواره للمرحلة التالية.<ref>Perry, R.H. and Green, D.W. (Eds.) (2007). Perry's Chemical Engineers' Handbook (8th ed.). McGraw Hill.ISBN 0-07-142294-3.</ref>
تقل [[مساحة|مساحة المقطع]] بين الأسطوانة الدوارة و الغلاف في إتجاهاتجاه [[جريان الموائع|تدفق المائع]] للحصول على قيمة [[ماخ]] المثالية (لا يجب أن تزيد عن [[سرعة الصوت]]) عن طريق استخدام [[مساحة|مساحة مقطع]] متغيرة أثناء [[انضغاط]] [[المائع]].
 
== طريقة العمل ==
: <math>\delta(T_0)_\text{isentropic} = \frac{U}{c_p}\left(V_{f2}\tan\alpha_2 - V_{f1}\tan\alpha_1\right)\,</math>
 
و حيث انأن التغير الأيزنتروبي (النظري) في [[الضغط]] خلال [[جناح حامل|الريش]] الدوارة يساوي:
 
<math>p_2 - p_1 = p_1\left(\left[\frac{T_2}{T_1}\right]^\frac{\gamma}{\gamma - 1} - 1\right)\,</math>
* <math>T_{01} </math>: [[درجة الحرارة الكلية]] عند الدخول ([[درجة الحرارة]] + [[طاقة الحركة]]).
== درجة رد الفعل ==
تعرف ''[[درجة رد الفعل]] {{إنج|Degree of reaction}} أنها ''(النسبة بين التغير في [[ضغط|الضغط]] (أو التغير في [[المحتوى الحراري]]) خلال المرحلة الواحدة إلى التغير الكلي خلال [[الضاغط]] (أو التغير الكلي في [[المحتوى الحراري]])  خلال [[الضاغط]] بأكمله،و  يُعرف الفرق بين [[ضغط]] الدخول و الخروج من [[جناح حامل|الريش]] الدوارة بإسمباسم [[ضغط]] [[درجة رد الفعل|رد الفعل]]، و يمكن حساب مقدار التغير في [[الضغط]] من خلال [[درجة رد الفعل]] و يرمز لها R و فيما يلي المعادلات الموضحة لذلك:
: <math>\begin{align}
R &= \frac{h_2-h_1}{h_{02}-h_{01}} \\
== خصائص الأداء ==
[[ملف:Ideal and Actual Perormance curve of axial Compressor.jpg|350px|تصغير|يسار|منحنى الأداء النظري و الفعلي للضاغط المحوري]]
تم تطوير نموذج غير خطي للتنبأ بإستجابة نظام [[الانضغاط]] للاضطراب من ظروف التشغيل المستقرة. و قد وجد أنه بالنسبة للنظام محل الدراسة، فإنه هناك متغير غير بُعدي، تعتمد عليه هذه الاستجابة. سواء كان هذا المتغير أكبر أو أقل من القيمة الحرجة، فإنه يحدد أي حالة من عدم الاستقرار يكون عليها [[الضاغط]]، دوران أو توقف أو إندفاع، سوف تتم مواجهتها على خط التوقف.<ref>{{Cite journal|lastالأخير=Greitzer|firstالأول=E. M.|titleالعنوان=Surge and Rotating Stall in Axial Flow Compressors—Part I: Theoretical Compression System Model|journal=Eng. Gas Turbines Power|dateالتاريخ=1 April 1976|pagesالصفحات=190–198|doi=10.1115/1.3446138|volume=98|issue=2}}</ref>
و يمكن تمثيل أداء [[الضاغط]] المحوري من خلال المتغيرات التالية:
 
=== الرسوم البيانية ===
تكون [[ضاغط غاز|الضواغط]] المحورية، بالقرب من ظروف التصميم خصوصا، قابلة للتحليل و التعديل و تقدير أدائها قبل أن تعمل.
لكن بعيدا عن نقاط التصميم، يُنظر للأداء بدلالة الخصائص الكلية من إرتفاعات [[الضغط]] و إرتفاعات [[درجة الحرارة]]، و الرسومات البيانية للكفاءات مقابل<nowiki/> [[معدل تدفق الكتلة|تدفقات الكتلة]].<ref>{{Cite journal|lastالأخير=Howell|firstالأول=A.R.|author2المؤلف2=R. P. Bonham|titleالعنوان=Overall and Stage Characteristics of Axial-flow Compressors|journal=National Gas Turbine Establishment|dateالتاريخ=15 September 1950|volume=163|series=Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers|pagesالصفحات=235–248|doi=10.1243/PIME_PROC_1950_163_026_02|issue=1950}}</ref>
 
برسم الرسومات البيانية للمغيرات التالية، يمكننا تحديد أداء [[الضاغط]] المحوري:
 
=== دورة الاندفاع ===
بفرض أن نقطة التشغيل الأولية D  هي (<math>\dot{m}, P_D\,</math>)  ([[الضغط]]، [[معدل تدفق الكتلة]]) عند [[سرعة دورانية]] مقدارها N دورة في الدقيقة. عند تقليل [[معدل تدفق الكتلة|معدل تدفق]] [[المائع]] عند نفس [[السرعة الدورانية]] على مدى منحنى الخصائص، عن طريق الغلق الجزئي [[صمام|للصمام]]، يزداد [[الضغط]] في الأنبوب فيتم زيادة [[ضغط]] الدخول إلى [[الضاغط]]، و بزيادة [[ضغط]] الدخول أكثر حتى النقطة p (نقطة الإندفاع)، سيزداد [[ضغط]] [[الضاغط]]. بالتحرك أكثر نحو اليسار على منحنى الخصائص أي بتقليل [[معدل تدفق الكتلة|معدل تدفق]] [[المائع]] مع ثبات [[سرعة الدوران|السرعة الدورانية]]، سيزداد [[الضغط]] في الأنبوب لكن [[ضغط]] [[الضاغط]] سيقل مما يؤدي إلى [[جريان الموائع|تدفق]] عكسي [[هواء|للهواء]] في إتجاهاتجاه الدخول [[ضاغط غاز|للضاغط]]. نتيجة [[جريان الموائع|التدفق]] العكسي [[هواء|للهواء]]، يتخفض [[الضغط]] في الأنبوب، حيث لا يمكن أن تستمر حالة عدم تساوي [[الضغط]] على الطرفين لفترة طويلة، لذلك، يتم ضبط [[صمام|الصمام]] عند [[معدل تدفق الكتلة|معدل تدفق]] منخفض، و ليكن عند النقطة G، لكن [[الضاغط]] سوف يعمل طبقا لنقطة التشغيل المستقر،  و لتكن النقطة E، لذلك بتتبع المسار E-F-P-G-E سيؤدي إلى انخفاض شديد في [[معدل تدفق الكتلة|معدل التدفق]]، و ينخفض [[ضغط]] [[الضاغط]] إلى النقطة H و يعبر عنه بالرمز(<math>P_H\,</math>).<br />
تحدث هذه الزيادة و الإنخفاض في [[الضغط]] خلال الأنبوب و [[الضاغط]] بشكل متكرار تبعا للدورة E-F-P-G-H-Eو تعرف بإسمباسم دورة الاندفاع {{إنج|Surging cycle}} .
 
تؤدي هذه الظاهرة إلى [[الاهتزازات]] في الألةالآلة الموجود بها [[الضاغط]]، و قد تؤدي إلى تعطلها الكامل، لذلك يسمى الجزء الأيسر من نقطة الاندفاع {{إنج|surge point}} على  منحنى الخصائص بمنطقة عدم الإستقرار {{إنج|unstable region}}، و قد يؤدي إلى تدمير الألة،الآلة، لذلك يوصى بتشغيل الألةالآلة داخل نطاق المنطقة المستقرة{{إنج|Stable region}} أي الجزء الأيمن من خط الاندفاع {{إنج|surge line}}.
 
=== التعطيل (انفصال المائع) ===
يعتبر التعطيل {{إنج|Stalling}} (ظاهرة تحدث نتيجة إنخفاض [[معامل رفع]] [[المائع]] [[جناح حامل|للريشة]]، بسبب زيادة [[زاوية (هندسة)|زاوية]] السقوط، مما يؤدي [[انفصال المائع|لانفصال المائع]] عن [[جناح حامل|الريشة]]) ظاهرة مهمة تؤثر على أداء [[الضاغط]]. و بعمل تحليل  لتعطيل [[الدوران]] في [[ضاغط]] متعدد المراحل، و جد أن هناك حالات يحدث عندها إنحراف [[جريان الموائع|لتدفق المائع]] الذي [[جريان الموائع|يتحرك بشكل مستقر]]، بالرغم من ثبات [[الضغط الكلي]] عكس التيار، و [[الضغط الساكن]] مع التيار. 
يتم فرض تخلفية {{إنج|hysteresis}} زيادة [[الضغط]] (نزعة [[المائع]] لزيادة [[الضغط]]) في [[الضاغط]]، <ref>{{Cite journal|lastالأخير=McDougall|firstالأول=NM|author2المؤلف2=Cumpsty, NA|author3المؤلف3=Hynes, TP|titleالعنوان=Stall inception in axial compressors|journal=Journal of Turbomachinery|yearالسنة=2012|doi=10.1115/1.2927406|pagesالصفحات=116–123|volume=112|issue=1}}</ref> و تعرف أنها حالة انفصال [[جريان الموائع|تدفق الهواء]] من على [[جناح حامل|ريش]] [[الضاغط]].
تؤدي هذه الظاهرة المعتمدة على شكل و تصميم [[جناح حامل|الريشة]] إلى الانخفاض في [[الانضغاط]] و في [[قدرة (فيزياء)|قدرة]] [[محرك نفاث|المحرك]].
1.التعطيل الايجابي {{إنج|Positive stalling}}
كل [[ضاغط غاز|الضواغط]] يكون لديها نقطة مثالية متعلقة [[سرعة الدوران|بسرعة الدوران]] و [[ضغط|الضغط]]، و مع زيادة [[الانضغاط]]، يتطلب زيادة [[سرعة الدوران|السرعة]].
 
صُممت [[المحركات النفاثة]] الأولية بشكل مبسط، و استخدمت [[ضاغط]] وحيد كبير يدور عند [[سرعة الدوران|سرعة]] معينة. بينما قامت التصاميم التالية بإضافة [[عنفة غازية|تربينة]] ثانية و تقسيم [[الضاغط]]  إلى قسمين، قسم [[الضغط]] المنخفض و قسم [[ الضغط]] المرتفع، حيث يدور الأخير [[سرعة الدوران|بسرعة]] أكبر. هذا التصميم ذو العمودين الدوارين (عمود دوار لكل قسم من أقسام [[الضاغط]] يصله بالقسم المقابل له في [[عنفة غازية|التربينه]]) أصبح شائع الاستخدام في [[محرك نفاث|محرك]] [[رولز رويس أوليمبس]]، و أدى إلى زيادة الكفاءة.
 
يمكن زيادة الكفاءة أكثر بإضافة عمود دوران ثالث، لكن عمليا هذا سيضيف تعقيد أكثر [[محرك نفاث|للمحرك]] و سيزيد من تكلفة الصيانة إلى الحد الذي يلغي أي فائدة إقتصادية.
== الريش الثابتة المتغيرة ==
 
يعتبر تصميم [[جناح حامل|الريش]] الثابتة المتغيرة {{إنج|Variable stators}} تصميما أكثر تقدما، حيث يستخدم [[جناح حامل|ريش]] ثابتة يمكن تدويرها بشكل منفرد حول محورها، عكس محور القدرة [[محرك نفاث|للمحرك]] (تدوير [[جناح حامل|الريش]] الثابتة عكس إتجاهاتجاه دوران [[محرك نفاث|المحرك]]).<br />
للبدء، يتم تدوير [[جناح حامل|الريش]] الثابتة حتى تغلق المسارات بينها، فينخفض [[الانضغاط]]، ثم يتم تدويرها عكسيا لتعود مرة أخرى داخل [[جريان الموائع|تدفق]] [[هواء|الهواء]] [[زاوية (هندسة)|بالزاوية]] التي تتطلبها الظروف الخارجية.
يعتبر [[محرك نفاث|محرك]] [[جنرال الكتريك جيه 79|جينرال إليكتريك جيه 79]] أول مثال رئيسي لاستخدام تصميم [[جناح حامل|الريش]] الثابتة المتغيرة، و اليوم أصبح ميزة شائعة في معظم [[المحركات النفاثة]] العسكرية.
5٬963

تعديل