Endüstride en çok kullanılan döner ekipmanlardan biri de kompresörlerdir. Temel işlevleri, gazların basınçlarını artırmak ve istenen debide prosese iletmektir. Enerji kaynağından aldıkları dönel hareketi, gaz moleküllerinin basıncını yükseltecek şekilde dönüştürürler.
Bir kompresör, sıkıştırılabilir bir akışkanın basıncını artırmak için kullanılan bir cihazdır. Giriş basınç seviyesi, derin bir vakumdan yüksek bir pozitif basınca kadar herhangi bir değer olabilir. Çıkış basıncı ise atmosfer altı seviyelerden, on binlerce psi’ye (pounds per square inch) kadar değişebilir.
Sıkıştırılmış gazların uygulamaları, ev tipi buzdolapları gibi günlük yaşamda kullanılan cihazlardan, büyük ve karmaşık petrokimya tesis kurulumlarına kadar oldukça geniş bir yelpazeye yayılmaktadır.
Sıkıştırma Yöntemleri
Kompresörler, çok çeşitli formlara sahiptir; kesin konfigürasyon ise uygulamaya bağlıdır. Karşılaştırma açısından, farklı kompresör tipleri sıkıştırma moduna göre iki geniş gruba ayrılabilir. İki temel mod vardır: aralıklı (intermittent) ve sürekli (continuous).
Aralıklı sıkıştırma modu, döngüsel bir yapıya sahiptir; belirli miktarda gaz kompresör tarafından emilir, işleme tabi tutulur, dışarı atılır ve ardından döngü tekrarlanır.
Sürekli sıkıştırma modu ise gazın kompresöre sürekli olarak girdiği, işlem gördüğü, kompresör boyunca hareket ettiği ve akışta herhangi bir kesinti olmaksızın dışarı atıldığı süreçtir. Dinamil kompresörler de denilir.
Aralıklı sıkıştırma modunu kullanan kompresörlere pozitif deplasmanlı kompresörler denir. Bunlar da kendi içinde ikiye ayrılır: pistonlu (reciprocating) ve döner (rotary).
Sürekli modda çalışan kompresörler ise iki temel türle karakterize edilir: dinamik ve ejektör. Kompresörler, endüstriyel tesislerin verimli, güvenilir ve kesintisiz çalışması için vazgeçilmezdir.
1. SÜREKLİ (CONTİNUOUS) MOD KOMPRESÖRLER
Sürekli mod kompresörlerde gaz, kompresöre kesintisiz bir akış halinde girer, rotor ya da çark gibi elemanlardan geçerken hızlandırılır, ardından difüzör veya gövde içinde bu kinetik enerji basınca dönüştürülür. Yani akışta bir duraklama ya da çevrimsel “hapsedip bırakma” yoktur.
Çalışma Prensibi:
- Gaz kompresörün girişinden sürekli akar.
- Hareketli parçalar (örneğin santrifüj çarkı veya eksenel rotor kanatları) gazın hızını artırır.
- Bu hız, difüzörlerde veya kanallarda basınca çevrilir.
- Böylece sürekli, düzgün bir çıkış akışı elde edilir.
Türleri:
- Santrifüj Kompresör (Centrifugal): Gazı merkezkaç kuvvetiyle hızlandırıp basıncını artırır.
- Eksenel Kompresör (Axial): Akışkan, rotor kanatları boyunca eksenel doğrultuda hızlandırılır; özellikle gaz türbinlerinde yüksek debi için kullanılır.
- Entegre Dişli (Integral Gear): Çok kademeli ve kompakt yapıda, enerji verimliliği yüksek tasarımlar.
- Ejektör (Ejector): Mekanik aksam yerine yüksek hızlı akışkan jetleriyle gazı sürükleyerek sıkıştırır (mekanik kompresör sayılmaz, ama sürekli mod kategorisinde anılır).
Özellikleri:
- Kesintisiz akış: Pistonlu kompresörlerdeki gibi çevrimsel sıkıştırma yoktur.
- Yüksek debi: Çok büyük gaz hacimleri işlenebilir.
- Orta/yüksek basınç oranı: Özellikle çok kademeli tasarımlarda.
- Daha az titreşim: Döner parçalar sayesinde akış daha dengelidir
2. ARALIKLI (INTERMITTENT) SIKIŞTIRMA MODU KOMPRESÖRLER
Aralıklı sıkıştırma modunda gaz, kompresörün içine belirli hacimlerle (çevrimsel olarak) alınır, hacim mekanik olarak küçültülerek basınç artırılır ve sıkıştırılmış gaz dışarı atılır. Bu işlem her çevrimde tekrar tekrar gerçekleşir. Yani akış sürekli değil, döngüseldir. Aralıklı sıkıştırma mod kompresörler = Pozitif deplasmanlı kompresörlerdir.
Belirli hacimleri döngüsel olarak sıkıştırıp boşaltırlar. Avantajları yüksek basınca çıkabilmeleri, dezavantajları ise debinin sınırlı ve akışın sürekli olmamasıdır.
Çalışma Prensibi:
- Kompresör belirli miktarda gazı emer (emme fazı).
- Gaz sabit bir hacme hapsedilir.
- Hacim piston, rotor veya diyafram hareketiyle küçülür ve basınç yükselir.
- Gaz tahliye edilir (deşarj fazı).
- Döngü tekrar başlar.
Başlıca Türleri:
- Pistonlu Kompresör (Reciprocating): Silindir içindeki piston ileri–geri hareketiyle gazı sıkıştırır. Çok yüksek basınçlara çıkabilir.
- Vidalı Kompresör (Screw): İki rotorun birbirine geçmesiyle gazı sıkıştırır, sürekliye yakın akış sağlar ama prensipte hacimsel sıkıştırmadır.
- Döner Loblu Kompresör (Rotary Lobe): Döner loblar arasındaki hacimde gaz sıkıştırılır.
- Diyaframlı Kompresör (Diaphragm): Gaz, diyafram aracılığıyla sıkıştırılır; sızdırmazlık kritik proseslerde tercih edilir.
- Sıvı Halkalı Kompresör (Liquid Ring): Rotor çevresinde sıvı halkası oluşturarak gazı sıkıştırır.
Özellikleri:
- Aralıklı/Döngüsel Çalışma: Gaz akışı her çevrimde belirli hacimlerle yapılır.
- Yüksek basınç kapasitesi: Dinamik kompresörlere göre çok daha yüksek basınç değerlerine ulaşabilir.
- Daha düşük debi: Büyük hacimli sürekli akış yerine, belirli miktarlarda akış sağlar.
- Titreşim ve darbe yükleri: Çevrimsel çalışma nedeniyle mekanik zorlamalar daha fazladır.
Bir sonraki yazımızda, pozitif deplasmanlı ve dinamik kompresörler arasındaki teknik farkları daha detaylı inceleyeceğiz. Takipte kalın!
