ارزيابي تجربي رفتار جريان در يك كمپرسور گريز از مركز در شرايط سرج با بهره‌گيري از جريان‌سنج سيم داغ

Experimental Investigation of Fluid Flow Behavior in a Centrifugal Compressor under Surge Conditions Utilizing Hot Wire Anemometer

در كار تحقيقاتي حاضر، رفتار جريان در يك كمپرسور گريز از مركز در شرايط عملكردي مختلف دور تا نزديك سرج و در سرعت‌هاي دوراني متفاوت به صورت تجربي مورد ارزيابي قرار گرفته است. پس از معرفي تجهيزات آزمايشگاهي، نوسانات سرعت در ورودي كمپرسور، به عنوان يك پيش‌نشانگر رخ‌داد سرج، ارائه شدند. جريان‌سنجي سيم داغ با توانائي ثبت اطلاعات با فركانس بالا جهت اندازه‌گيري اين نوسانات در سه سرعت دوراني 9000، 10000 و 13000 دور بر دقيقه و نيز در سه حالت عملكردي بيشينه ضريب جريان، شرايط نزديك نقطه طراحي و سرج مورد استفاده قرار گرفت. نتايج آزمون‌ها نشان داد كه كاهش ضريب جريان از مقدار بيشينه ضريب جريان تا شرايط سرج، ميزان نوسانات سيگنال‌هاي سرعت لحظه‌اي را در سه سرعت دوراني مذكور به ترتيب 2/6، 1/9 و 1/57 برابر افزايش مي‌دهند. هم‌چنين ازدياد سرعت دوراني كمپرسور ميزان نوسانات را در شرايط سرج به طور متوسط به ميزان 1/17 برابر افزايش مي‌دهد. در نهايت بررسي طيف فركانسي سيگنال‌هاي سرعت در سه نقطه عملكردي مذكور نشان از وجود فركانس غالب سرج در حوالي 30 درصد فركانس عبوري پرّه‌ها را داشت.

In the present research work, flow behavior in a centrifugal compressor has been experimentally investigated at various operating conditions from far to near surge and different compressor rotational speeds. Having introduced the experimental set-ups, results of velocity fluctuations at compressor inlet, as a surge precursor, have been presented. Hot-wire anemometry of high frequency response was used to measure these fluctuations at three compressor rotational speeds of 9000, 10000 and 13000 rpm and three operating conditions of maximum flow coefficient, near design point and surge conditions. Experimental results showed that reduction from maximum flow coefficient towards the surge point can increase fluctuations of instantaneous velocity signals at aforementioned rotational speeds by the factor of 2.6, 1.9 and 1.57, respectively. In addition, increase of compressor rotational speed increases fluctuation of instantaneous velocity signals at surge condition by an average factor of 1.17. Finally, analysis of frequency spectrums of velocity fluctuations, showed a dominant frequency of surge at about 30 percent of the blade passing frequency.