Döner paletli kompresörlerin tasarım ve analizi
Design and analysis of rotary vane compressors
Yazar: DUYGU GÜRKAN
Danışman: PROF. DR. İHSAN KORKUT ; DOÇ. DR. MELİH OKUR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Endüstride elektrik tüketiminin yaklaşık % 10'u sıkıştırılmış havanın üretimi için kullanılmaktadır. Bu nedenle kompresörlerin veriminin arttırılması soğutma endüstrisi için önemli ölçüde kazanç sağlayacaktır. Döngüsel Paletli kompresörler; basit yapılı oluşlarından, gürültü, titreşim, maliyet ve parça sayılarının az olması gibi avantajlarından dolayı soğutma ve klima sistemlerinde pistonlu, vidalı ve sürgülü kompresörlere oranla daha çok tercih edilmektedirler. Genel olarak gövde, rotor, eksantrik mil ve paletten oluşmaktadırlar. Bu çalışmada, 22,6 cc hacme sahip çift kademe, paletli döngüsel kompresörün performansını arttırmak amacıyla iki farklı tasarım yapılmıştır. Bu tasarımlar teorik ve deneysel olarak karşılaştırılmıştır. İlk tasarımda endüstride genel kullanım şekli olan, gövde sabit tutularak eksantrik mil döndürülmüş, ikinci tasarımda ise basınç eksantrik mil sabit tutularak gövde ve palet döndürülmüştür. Her iki tasarım için kompresör boyutları ve basınç değerleri gibi parametreler sabit tutularak tork ve güç değerleri hesaplanmıştır. Hesaplamalarda kompresörün ürettiği basınç ve dönmeden kaynaklanan atalet kuvveti gibi iki ana parametre etkili olmuştur. Hesaplamalar sonucunda atalet kuvveti teorik hesaplara dahil edilmediğinde döner gövdeli kompresörün döner eksantrik milli kompresöre göre daha az güç çektiği gözlemlenmiştir. Ancak atalet kuvveti hesaplara dahil edildiğinde ise döner gövdeli kompresörün döner eksantrik milli kompresöre göre 3,71 kat daha fazla güç çektiği gözlemlenmiştir. Deney sonuçları incelendiğinde ise; döner eksantrik milli kompresörün döner gövdeli kompresöre göre daha fazla basınç ürettiği ancak atalet kuvvetlerinin düşük olmasından dolayı maksimum basınç ve devirlerde elektrik motorundan 1,3 kat daha az güç çektiği görülmüştür.

Abstract:
In the industry, approximately 10 % of total electric consumption is used for compressed air production. Therefore increasing the efficiency of compressors significantly reaps profit for cooling industry. Rotary vane compressors are preferred more than piston compressors, screw compressors and scroll compressors in cooling and air conditioning systems, owing to its advantages such as its basic structure, lesser number of parts, lower noise, lower vibration and lower cost. Generally, they consist of block, rotor, camshaft and vane. In this study, two different designs were made for the purpose of to increase the performance of a 22,6 cc volume two-stage rotary vane compressor. In the first design, camshaft was rotated while block and vane were fixed, as general use in the industry. In the second design, camshaft was fixed while block and vane were rotated. Torque and power values were calculated for both designs while keeping parameters constant such as compressor dimensions and pressure values. Two major parameters, which are pressure production of the compressor and the inertial force arising from rotation, were effective to the computations. As a result of the computations, it was observed that the rotary block compressor exerted less power than rotary camshaft compressor when inertial force excluded from theoretical computations. However, rotary block compressor exerted 3,71 times more power than rotary camshaft compressor when inertial force included in the computations. As a result of the experiments, rotary camshaft compressor produced more pressure than rotary block compressor and also exerted 1,3 times less power from the electric motor at maximum pressure and revolution values due to its low inertial forces.