कंप्रेसर मानचित्र: Difference between revisions
m (13 revisions imported from alpha:कंप्रेसर_मानचित्र) |
|||
| (7 intermediate revisions by 2 users not shown) | |||
| Line 1: | Line 1: | ||
'''कंप्रेसर आरेख''' एक [[चार्ट]] है जो टर्बोमशीनरी [[गैस कंप्रेसर]] के प्रदर्शन को दर्शाता है। इस प्रकार के कंप्रेसर का उपयोग इंजनों में, सुपरचार्जिंग प्रत्यागामी इंजनों के लिए और औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए किया जाता है, जहां इसे गतिशील कंप्रेसर के रूप में जाना जाता है। एक नक्शा कंप्रेसर रिग परीक्षण परिणामों से बनाया जाता है या एक विशेष कंप्यूटर प्रोग्राम द्वारा भविष्यवाणी की जाती है। वैकल्पिक रूप से एक समान कंप्रेसर केआरेख को उपयुक्त रूप से स्केल किया जा सकता है। यह लेख कंप्रेसरआरेखों और उनके विभिन्न अनुप्रयोगों का एक अवलोकन है और इसमें विशिष्ट उदाहरणों के रूप में एक पंखे और तीन-शाफ्ट एयरो-इंजन से मध्यवर्ती और उच्च दबाव वाले कंप्रेसर केआरेखों की विस्तृत व्याख्या भी है। | |||
कंप्रेसर | |||
कंप्रेसरआरेख डिज़ाइन और ऑफ-डिज़ाइन दोनों स्थितियों में गैस टरबाइन और टर्बोचार्ज्ड इंजन के प्रदर्शन की भविष्यवाणी करने का एक अभिन्न अंग हैं। वे औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए सही कंप्रेसर का चयन करने में भी महत्वपूर्ण उद्देश्य पूरा करते हैं। | |||
पंखे और टर्बाइनों के पास | पंखे और टर्बाइनों के पास ऑपरेटिंगआरेख भी होते हैं, यद्यपि बाद वाले कम्प्रेसर की तुलना में दिखने में अत्यधिक भिन्न होते हैं। | ||
==कंप्रेसर डिज़ाइन== | ==कंप्रेसर डिज़ाइन== | ||
एक | एक कंप्रेसरआरेख एक कंप्रेसर की ऑपरेटिंग रेंज को दर्शाता है और यह अपनी ऑपरेटिंग रेंज के भीतर कितनी अच्छी तरह काम करता है। कंप्रेसर के माध्यम से बहने वाली गैस के लिए दो मूलभूत आवश्यकताएं बताती हैं कि यह डिज़ाइन की स्थिति में सबसे अच्छा काम क्यों करता है और अन्य स्थितियों में इतना अच्छा क्यों नहीं करता है, जिसे ऑफ-डिज़ाइन के रूप में जाना जाता है। सबसे पहले, निकास क्षेत्र इनलेट क्षेत्र से छोटा होना चाहिए क्योंकि संपीड़ित गैस का घनत्व अधिक होता है। डिज़ाइन की स्थिति में विशिष्ट वॉल्यूम को पार करने के लिए निकास क्षेत्र का आकार होता है।<ref>Flow Matching Of The Stages Of Axial Compressors, Geoffrey Wilde OBE 1999, {{ISBN|1 872922 14 7}}, Fig.9 Compressor overall density ratio</ref> दूसरा, एक अक्षीय कंप्रेसर में सभी रोटर और स्टेटर ब्लेड, और एक केन्द्रापसारक कंप्रेसर में प्ररित करनेवाला प्रेरक और विसारक वैन,<ref>Jet Propulsion For Aerospace Applications Second Edition, Hesse and Mumford 1964, Pitman Publishing Corporation, Library of Congress Catalog card number 64-18757, p.173</ref><ref>Turbocharging The Internal Combustion Engine, Watson and Janota, {{ISBN|0333242904}}, Figure 3.20 Vaned diffuser incidence losses</ref> घटना के नुकसान को कम करने के लिए डिजाइन की स्थिति में आने वाली हवा को पूरा करने के लिए कोण बनाया गया है। आकस्मिक हानि संपीड़न की दक्षता को कम कर देती है। कंप्रेसर का संतोषजनक संचालन उस कोण को नियंत्रित करने पर निर्भर करता है जिस पर गैस एक स्वीकार्य सीमा के भीतर घूर्णन और स्थिर ब्लेड तक पहुंचती है। इष्टतम से विचलन के परिणामस्वरूप पहले हानि में वृद्धि / दक्षता में कमी, फिर या तो रुकावट या ध्वनि वेग / अवरुद्ध होती है जो एक ही समय में एक अक्षीय कंप्रेसर के विपरीत छोर पर ब्लेड मार्ग में होती है।<ref>Flow Matching Of The Stages Of Axial Compressors, Geoffrey Wilde OBE 1999, {{ISBN|1 872922 14 7}}, Fig.15 Loss of total pressure through compressor aerofoils</ref> वे प्ररित करनेवाला और विसारक में प्रवेश पर एक केन्द्रापसारक कंप्रेसर में भी होते हैं। | ||
कंप्रेसर डिज़ाइन बिंदु उच्च दक्षता के क्षेत्र में होगा चाहे कंप्रेसर गैस टरबाइन इंजन का भाग हो या इसका उपयोग ब्लास्ट फर्नेस में हवा पंप करने के लिए किया जाता हो। यद्यपि, कंप्रेसर को उस पर लगाई गई अन्य परिचालन स्थितियों पर उपयुक्त प्रदर्शन प्रदान करना होता है, जिसका अर्थ है कि ऑपरेशन की एक विस्तृत श्रृंखला में उच्च दक्षता की आवश्यकता होती है।<ref>Model test of axial flow compressor with variable stators for blast furnace, ASME Paper 73-GT-78, p.2</ref> गैस टरबाइन इंजन के स्थिति में इसे इंजन को सरलता से प्रारंभ करने और डिजाइन गति तक तेजी से तेज करने की अनुमति देनी चाहिए, जिसका अर्थ है डिजाइन गति से कम गति पर संचालन करना। डिज़ाइन बिंदु से दूर गति और प्रवाह पर कंप्रेसर प्रवाह क्षेत्र में कमी वास्तविक घनत्व वृद्धि के लिए उपयुक्त नहीं है। एनएसीए की एक रिपोर्ट<ref name="naca-rm-e55h02.pdf">Fig.14 {{cite web |url=http://naca.central.cranfield.ac.uk/reports/1956/naca-rm-e55h02.pdf |page=115 |publisher=[[Cranfield University]] |title=Archived copy |access-date=2021-01-17 |archive-date=2020-12-05 |archive-url=https://web.archive.org/web/20201205133347/http://naca.central.cranfield.ac.uk/reports/1956/naca-rm-e55h02.pdf |url-status=dead }}</ref> डिज़ाइन की स्थिति और कम गति पर आवश्यक संकुचन में अंतर को सचित्र रूप से दर्शाता है। उदाहरण के लिए, कम गति पर, कंप्रेसर के माध्यम से हमले के ब्लेड कोण पर प्रतिकूल प्रभाव डाले बिना कंप्रेसर से बाहर निकलने के लिए गैस को पर्याप्त रूप से संपीड़ित नहीं किया गया है। डिज़ाइन बिंदु से दूर एक अक्षीय कंप्रेसर के मध्य चरण हमले के इष्टतम कोण पर काम करना जारी रखते हैं, परंतु सामने के चरण एक दिशा में, स्टॉल की ओर, और पीछे के चरण चोक की ओर विपरीत दिशा में विचलित होते हैं।<ref name="naca-rm-e55h02.pdf" />विचलन लगभग 5:1 के डिज़ाइन दबाव अनुपात तक स्वीकार्य था, जिससे केवल दक्षता में हानि हुई। उच्च डिजाइन दबाव अनुपात पर घूर्णन स्टाल की रोकथाम, जो कम सही गति पर होती है,<ref>{{cite web |url=https://archive.org/details/NASA_NTRS_Archive_19650013744 |via=[[archive.org]]|title=NASA Technical Reports Server (NTRS) 19650013744: Aerodynamic Design of Axial Flow Compressors |date=January 1965 }}. Figure 27 Compressor maps for various operating conditions</ref> और इनलेट गाइड वेन प्रारंभ के साथ चोकिंग की आवश्यकता थी जो आंशिक रूप से कम गति पर बंद हो जाती थी, या कम गति पर कंप्रेसर के साथ हवा को आंशिक रूप से हटा देती थी।<ref>{{cite web |url=https://archive.org/details/nasa_techdoc_19980232222?q=factors+that+affect+operational+reliability+lewis | title=टर्बोजेट इंजनों की परिचालन विश्वसनीयता को प्रभावित करने वाले कारक| year=1960 }}, Excitation due to rotating stall p.72</ref> वैरिएबल स्टेटर या स्प्लिट कंप्रेशर्स की पंक्तियाँ, जो आगे के चरणों को गति देने और पीछे के चरणों को एक-दूसरे के सापेक्ष धीमा करने की अनुमति देती हैं, को भी उसी कारण से प्रस्तुत किया जाएगा। जब दबाव अनुपात लगभग 12:1 तक पहुंच जाता है तो कंप्रेसर इनमें से एक से अधिक सुविधाओं को एक साथ सम्मिलित कर लेंगे। | कंप्रेसर डिज़ाइन बिंदु उच्च दक्षता के क्षेत्र में होगा चाहे कंप्रेसर गैस टरबाइन इंजन का भाग हो या इसका उपयोग ब्लास्ट फर्नेस में हवा पंप करने के लिए किया जाता हो। यद्यपि, कंप्रेसर को उस पर लगाई गई अन्य परिचालन स्थितियों पर उपयुक्त प्रदर्शन प्रदान करना होता है, जिसका अर्थ है कि ऑपरेशन की एक विस्तृत श्रृंखला में उच्च दक्षता की आवश्यकता होती है।<ref>Model test of axial flow compressor with variable stators for blast furnace, ASME Paper 73-GT-78, p.2</ref> गैस टरबाइन इंजन के स्थिति में इसे इंजन को सरलता से प्रारंभ करने और डिजाइन गति तक तेजी से तेज करने की अनुमति देनी चाहिए, जिसका अर्थ है डिजाइन गति से कम गति पर संचालन करना। डिज़ाइन बिंदु से दूर गति और प्रवाह पर कंप्रेसर प्रवाह क्षेत्र में कमी वास्तविक घनत्व वृद्धि के लिए उपयुक्त नहीं है। एनएसीए की एक रिपोर्ट<ref name="naca-rm-e55h02.pdf">Fig.14 {{cite web |url=http://naca.central.cranfield.ac.uk/reports/1956/naca-rm-e55h02.pdf |page=115 |publisher=[[Cranfield University]] |title=Archived copy |access-date=2021-01-17 |archive-date=2020-12-05 |archive-url=https://web.archive.org/web/20201205133347/http://naca.central.cranfield.ac.uk/reports/1956/naca-rm-e55h02.pdf |url-status=dead }}</ref> डिज़ाइन की स्थिति और कम गति पर आवश्यक संकुचन में अंतर को सचित्र रूप से दर्शाता है। उदाहरण के लिए, कम गति पर, कंप्रेसर के माध्यम से हमले के ब्लेड कोण पर प्रतिकूल प्रभाव डाले बिना कंप्रेसर से बाहर निकलने के लिए गैस को पर्याप्त रूप से संपीड़ित नहीं किया गया है। डिज़ाइन बिंदु से दूर एक अक्षीय कंप्रेसर के मध्य चरण हमले के इष्टतम कोण पर काम करना जारी रखते हैं, परंतु सामने के चरण एक दिशा में, स्टॉल की ओर, और पीछे के चरण चोक की ओर विपरीत दिशा में विचलित होते हैं।<ref name="naca-rm-e55h02.pdf" />विचलन लगभग 5:1 के डिज़ाइन दबाव अनुपात तक स्वीकार्य था, जिससे केवल दक्षता में हानि हुई। उच्च डिजाइन दबाव अनुपात पर घूर्णन स्टाल की रोकथाम, जो कम सही गति पर होती है,<ref>{{cite web |url=https://archive.org/details/NASA_NTRS_Archive_19650013744 |via=[[archive.org]]|title=NASA Technical Reports Server (NTRS) 19650013744: Aerodynamic Design of Axial Flow Compressors |date=January 1965 }}. Figure 27 Compressor maps for various operating conditions</ref> और इनलेट गाइड वेन प्रारंभ के साथ चोकिंग की आवश्यकता थी जो आंशिक रूप से कम गति पर बंद हो जाती थी, या कम गति पर कंप्रेसर के साथ हवा को आंशिक रूप से हटा देती थी।<ref>{{cite web |url=https://archive.org/details/nasa_techdoc_19980232222?q=factors+that+affect+operational+reliability+lewis | title=टर्बोजेट इंजनों की परिचालन विश्वसनीयता को प्रभावित करने वाले कारक| year=1960 }}, Excitation due to rotating stall p.72</ref> वैरिएबल स्टेटर या स्प्लिट कंप्रेशर्स की पंक्तियाँ, जो आगे के चरणों को गति देने और पीछे के चरणों को एक-दूसरे के सापेक्ष धीमा करने की अनुमति देती हैं, को भी उसी कारण से प्रस्तुत किया जाएगा। जब दबाव अनुपात लगभग 12:1 तक पहुंच जाता है तो कंप्रेसर इनमें से एक से अधिक सुविधाओं को एक साथ सम्मिलित कर लेंगे। | ||
| Line 17: | Line 16: | ||
एक और विकास स्थायी कंप्रेसर ब्लीड को इंजन में वापस भेज दिया गया जहां इसने जोर देने में योगदान दिया। [[रोल्स-रॉयस कॉनवे]] में जेटपाइप में इंटरकंप्रेसर ब्लीड के साथ एक स्प्लिट कंप्रेसर था। इस बाईपास व्यवस्था के साथ एक स्प्लिट कंप्रेसर ने उस समय किसी भी रोल्स-रॉयस इंजन के उच्चतम दबाव अनुपात की अनुमति दी, बिना चर इनलेट गाइड वेन्स या इंटरस्टेज ब्लीड की आवश्यकता के।<ref>Axial Compressor Development At Rolls-Royce Derby, 1946-1962, A McKenzie 2009, The Rolls-Royce Heritage Trust, {{ISBN|978 1 872922 42 3}}, p.45</ref> इसे बेहतर प्रणोदन दक्षता की व्यवस्था, बाईपास इंजन के रूप में जाना जाता था। प्रैट एंड व्हिटनी J58 ने कम सही गति के माध्यम से शुरू करने और तेज करने के लिए इंटरस्टेज ओवरबोर्ड ब्लीड का उपयोग किया था, परंतु चूंकि यह उच्च मैक संख्याओं पर इन गति पर लौट आया था तो ब्लीड फिर से खुल गया था परंतु इस बार इसे जेटपाइप में भेज दिया गया जहां इसने आफ्टरबर्नर और नोजल को ठंडा कर दिया। इस शीतलन ने अप्रत्यक्ष रूप से आफ्टरबर्नर में अधिक ईंधन जलाने की अनुमति देने में योगदान दिया। एक समान व्यवस्था, परंतु जेटपाइप में इंटरकंप्रेसर ब्लीड के साथ एक स्प्लिट कंप्रेसर का उपयोग करके, बाद में 'लीकी' टर्बोजेट के रूप में जाना जाने लगा, एक बाईपास इंजन जिसमें आफ्टरबर्नर और नोजल को ठंडा करने के लिए केवल पर्याप्त बाईपास होता था। | एक और विकास स्थायी कंप्रेसर ब्लीड को इंजन में वापस भेज दिया गया जहां इसने जोर देने में योगदान दिया। [[रोल्स-रॉयस कॉनवे]] में जेटपाइप में इंटरकंप्रेसर ब्लीड के साथ एक स्प्लिट कंप्रेसर था। इस बाईपास व्यवस्था के साथ एक स्प्लिट कंप्रेसर ने उस समय किसी भी रोल्स-रॉयस इंजन के उच्चतम दबाव अनुपात की अनुमति दी, बिना चर इनलेट गाइड वेन्स या इंटरस्टेज ब्लीड की आवश्यकता के।<ref>Axial Compressor Development At Rolls-Royce Derby, 1946-1962, A McKenzie 2009, The Rolls-Royce Heritage Trust, {{ISBN|978 1 872922 42 3}}, p.45</ref> इसे बेहतर प्रणोदन दक्षता की व्यवस्था, बाईपास इंजन के रूप में जाना जाता था। प्रैट एंड व्हिटनी J58 ने कम सही गति के माध्यम से शुरू करने और तेज करने के लिए इंटरस्टेज ओवरबोर्ड ब्लीड का उपयोग किया था, परंतु चूंकि यह उच्च मैक संख्याओं पर इन गति पर लौट आया था तो ब्लीड फिर से खुल गया था परंतु इस बार इसे जेटपाइप में भेज दिया गया जहां इसने आफ्टरबर्नर और नोजल को ठंडा कर दिया। इस शीतलन ने अप्रत्यक्ष रूप से आफ्टरबर्नर में अधिक ईंधन जलाने की अनुमति देने में योगदान दिया। एक समान व्यवस्था, परंतु जेटपाइप में इंटरकंप्रेसर ब्लीड के साथ एक स्प्लिट कंप्रेसर का उपयोग करके, बाद में 'लीकी' टर्बोजेट के रूप में जाना जाने लगा, एक बाईपास इंजन जिसमें आफ्टरबर्नर और नोजल को ठंडा करने के लिए केवल पर्याप्त बाईपास होता था। | ||
== | ==कंप्रेसरआरेख== | ||
कंप्रेसर विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए गैस पंप करते हैं, जिनमें से प्रत्येक का अपना प्रवाह प्रतिरोध होता है जिसे कंप्रेसर को गैस प्रवाहित रखने के लिए पूरा करना होता है। एक नक्शा इसके अनुप्रयोग के लिए प्रवाह और दबाव आवश्यकताओं की पूरी श्रृंखला के लिए पंपिंग विशेषताओं को दर्शाता है। एक चर क्षेत्र अवरुद्ध वाल्व का उपयोग करके कृत्रिम रूप से चयनित प्रवाह प्रतिरोध के साथ कंप्रेसर कोविद्युत मोटर के साथ | कंप्रेसर विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए गैस पंप करते हैं, जिनमें से प्रत्येक का अपना प्रवाह प्रतिरोध होता है जिसे कंप्रेसर को गैस प्रवाहित रखने के लिए पूरा करना होता है। एक नक्शा इसके अनुप्रयोग के लिए प्रवाह और दबाव आवश्यकताओं की पूरी श्रृंखला के लिए पंपिंग विशेषताओं को दर्शाता है। एक चर क्षेत्र अवरुद्ध वाल्व का उपयोग करके कृत्रिम रूप से चयनित प्रवाह प्रतिरोध के साथ कंप्रेसर कोविद्युत मोटर के साथ चलाकरआरेख का उत्पादन किया जा सकता है। यदि कंप्रेसर टरबाइन निकास पर एक वाल्व के साथ गैस जनरेटर का हिस्सा है तो उसे भी मैप किया जा सकता है। कैम्पबेल<ref>http://naca.central.cranfield.ac.uk/reports/1958/naca-rm-e58c12.pdf, Figure 4 Compressor performance maps</ref> जनरल विद्युत J79 कंप्रेसर को इस प्रकार मैप किया दिखाया गया है। | ||
===आयामी विश्लेषण=== | ===आयामी विश्लेषण=== | ||
परिवेश के दबाव और तापमान में परिवर्तन के साथ, कंप्रेसर का प्रदर्शन दिन-ब-दिन बदलता रहता है। वूलनवेबर<ref>The Turbocharger- A Vital Part of the Engine Intake and Exhaust Systems,Woolenweber, SAE 700534, 1970, SAE.org, (also in SP-359 Pt.18), Fig. 29, Change in compressor performance caused by air inlet temperature variation</ref> जब इनलेट तापमान 70 और 100 डिग्री फ़ारेनहाइट के बीच बदलता है तो टर्बोचार्जर कंप्रेसर के प्रदर्शन में परिवर्तन दिखाता है। विमान कंप्रेसर के स्थिति में, इनलेट दबाव और तापमान भी ऊंचाई और वायु गति के साथ बदलते हैं। इनलेट तापमान और दबाव के प्रत्येक संयोजन के लिए अलग-अलग प्रदर्शन की प्रस्तुति असहनीय होगी, परंतु [[आयामी विश्लेषण]] का उपयोग करके इन सभी को एक | परिवेश के दबाव और तापमान में परिवर्तन के साथ, कंप्रेसर का प्रदर्शन दिन-ब-दिन बदलता रहता है। वूलनवेबर<ref>The Turbocharger- A Vital Part of the Engine Intake and Exhaust Systems,Woolenweber, SAE 700534, 1970, SAE.org, (also in SP-359 Pt.18), Fig. 29, Change in compressor performance caused by air inlet temperature variation</ref> जब इनलेट तापमान 70 और 100 डिग्री फ़ारेनहाइट के बीच बदलता है तो टर्बोचार्जर कंप्रेसर के प्रदर्शन में परिवर्तन दिखाता है। विमान कंप्रेसर के स्थिति में, इनलेट दबाव और तापमान भी ऊंचाई और वायु गति के साथ बदलते हैं। इनलेट तापमान और दबाव के प्रत्येक संयोजन के लिए अलग-अलग प्रदर्शन की प्रस्तुति असहनीय होगी, परंतु [[आयामी विश्लेषण]] का उपयोग करके इन सभी को एक हीआरेख पर समेटना संभव है, जो इनलेट स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला पर लागू होता है। आयामी विश्लेषण में रोटर गति, द्रव्यमान प्रवाह और वितरण दबाव जैसी व्यक्तिगत मात्राओं को अन्य प्रासंगिक मात्राओं के साथ इस तरह से समूहीकृत किया जाता है कि समूहों का कोई आयाम नहीं होता है परंतु पुनः भी उनका एक भौतिक अर्थ होता है। उदाहरण के लिए रोटर गति <math>N</math>, इनलेट तापमान <math>T</math>, कंप्रेसर व्यास <math>D</math> और गैस गुण <math>\gamma</math> और <math>R</math> आयामहीन के रूप में एक साथ समूहीकृत किया गया है <math>ND/\sqrt{\gamma \ R \ T}</math> जो ब्लेड मच संख्या के बराबर है।<ref>Surface Production Operations Pumps and Compressors, Volume IV, Maurice Stewart 2019, {{ISBN|978 0 12 809895 0}}, p.601-605</ref>गैस टर्बाइन इंजन कंप्रेसर मैप के आधार के रूप में प्रयुक्त पैरामीटर समूह में पूर्ण-दबाव अनुपात पेक्सिट/पिनलेट, डायमीटर संख्या <math>w | ||
\sqrt{\gamma \ R \ T}/{AP}</math>, <math>ND/\sqrt{\gamma \ R \ T}</math>, और प्रदर्शन क्षमता <math>ND/\sqrt{\gamma \ R \ T}</math> सम्मिलित होते हैं। अन्य अनुप्रयोगों के | \sqrt{\gamma \ R \ T}/{AP}</math>, <math>ND/\sqrt{\gamma \ R \ T}</math>, और प्रदर्शन क्षमता <math>ND/\sqrt{\gamma \ R \ T}</math> सम्मिलित होते हैं। अन्य अनुप्रयोगों के लिएआरेख हेड या प्रवाह दबाव और वॉल्यूम प्रवाह का उपयोग करते है। | ||
एक विशेष कंप्रेसर और गैस के लिए वाहन और गति समूहों को सरलित किया जाता है, जिसमें वो परिपक्व कंप्रेसर और अनुप्रयोग के लिए निर्धारित होते हैं, अर्थात् कंप्रेसर के आयाम और गैस के गुणों को मिटाकर, द्वारा, जिन्हें नकारात्मक गैर-आयामी पैरामीटर कहा जाता है, जैसे कि <math>D</math>, <math>A</math>, <math>R</math> और {{math|γ}}. उन्हें उपनामी-गैर-आयामी पैरामीटर के नाम से जाना जाता है, जैसे <math>w\sqrt{T}/{P}</math> और <math>N/\sqrt{T}</math> । | एक विशेष कंप्रेसर और गैस के लिए वाहन और गति समूहों को सरलित किया जाता है, जिसमें वो परिपक्व कंप्रेसर और अनुप्रयोग के लिए निर्धारित होते हैं, अर्थात् कंप्रेसर के आयाम और गैस के गुणों को मिटाकर, द्वारा, जिन्हें नकारात्मक गैर-आयामी पैरामीटर कहा जाता है, जैसे कि <math>D</math>, <math>A</math>, <math>R</math> और {{math|γ}}. उन्हें उपनामी-गैर-आयामी पैरामीटर के नाम से जाना जाता है, जैसे <math>w\sqrt{T}/{P}</math> और <math>N/\sqrt{T}</math> । | ||
| Line 32: | Line 31: | ||
संशोधित पैरामीटर <math>w\sqrt{\theta}/{\delta}</math> और <math>N/\sqrt{\theta}</math> हैं उनके पास मूल देखे गए मानों के समान इकाइयाँ हैं और उन्हें सहमत मानक स्थितियों, समुद्र स्तर पर अंतर्राष्ट्रीय मानक वायुमंडल के अनुसार सही किया गया है। वैकल्पिक रूप से उन्हें डिज़ाइन मान के सापेक्ष दिखाया जा सकता है जहाँ डिज़ाइन मान 100% या 1.0 के रूप में निर्दिष्ट किया गया है। | संशोधित पैरामीटर <math>w\sqrt{\theta}/{\delta}</math> और <math>N/\sqrt{\theta}</math> हैं उनके पास मूल देखे गए मानों के समान इकाइयाँ हैं और उन्हें सहमत मानक स्थितियों, समुद्र स्तर पर अंतर्राष्ट्रीय मानक वायुमंडल के अनुसार सही किया गया है। वैकल्पिक रूप से उन्हें डिज़ाइन मान के सापेक्ष दिखाया जा सकता है जहाँ डिज़ाइन मान 100% या 1.0 के रूप में निर्दिष्ट किया गया है। | ||
गैस टरबाइन इंजन में जलाया गया ईंधन कंप्रेसर | गैस टरबाइन इंजन में जलाया गया ईंधन कंप्रेसर रनिंगरेखा को सेट करता है और इंजन संचालन पर अपना प्रभाव दिखाने के लिए इसे 'गैर-आयामी' रूप में भी उपयोग करना पड़ता है।<ref>Propulsion and Power An Exploration of Gas Turbine Performance Modelling, Kurzke and Halliwell 2018, {{ISBN|978-3-319-75977-7}}, p.271 Transient control strategies</ref> कंप्रेसरआरेख पर दिखाए जाने पर इसका उपयोग कम्बस्टर दबाव के अनुपात के रूप में किया जाता है। सही ईंधन प्रवाह को <math>w</math><sub>fuel</sub> <math>=</math> <math>w/\sqrt{\theta}{\delta}</math> इस प्रकार दिखाया गया है यद्यपि वायु और ईंधन दोनों तरल पदार्थ के प्रवाह हैं, उनके गैर-आयामी पैरामीटर भिन्न हैं, <math>w\sqrt{\theta}/{\delta}</math> और <math>w/\sqrt{\theta}{\delta}</math>, क्योंकि गैर-आयामी वायुप्रवाह द्रव मैक संख्या का एक रूप है जबकि ईंधन एक असम्पीडित ऊर्जा स्रोत का प्रवाह है। वायुप्रवाह के आयाम एम/टी हैं और ईंधन-प्रवाह के आयाम एमएल हैं <sup>2</sup>/t<sup>3</sup>,<ref>Jet Propulsion For Aerospace Applications Second Edition, Hesse and Mumford 1964, Pitman Publishing Corporation, Library of Congress Catalog Card Number 64-18757, Table 11.4</ref> जहाँ M, L और t द्रव्यमान, लंबाई और समय हैं। | ||
ईंधन प्रवाह को | ईंधन प्रवाह को कंप्रेसरआरेख पर भी दिखाया जाता है, परंतु इसके प्रभाव के रूप में, अर्थात टरबाइन इनलेट तापमान। यह प्रभाव, पुनः गैर-आयामी रूप से, टरबाइन इनलेट तापमान और कंप्रेसर इनलेट तापमान के अनुपात के रूप में दिखाया जाता है, और इसे इंजन तापमान अनुपात के रूप में जाना जाता है। ग्रैंडकोइंग<ref>{{cite book |chapter-url=https://asmedigitalcollection.asme.org/GT/proceedings/GT1970/79856/V01AT01A038/231384|doi=10.1115/70-GT-37 |chapter=Governing and Monitoring of Gas Turbine Engine for Helicopters |title=Volume 1A: General |year=1970 |last1=Grandcoing |first1=J. |isbn=978-0-7918-7985-6 }}Fig.9 Operating datum points, Fig.10 Change in operating parameters</ref> हेलीकॉप्टर कंप्रेसर के बढ़ते ईंधन प्रवाह के साथ नो-लोड से फुल-लोड में जाने पर निरंतर तापमान रेखाओं को पार किया जाता है। | ||
===अवलोकित या मापे गए मानों को मानक दिन की स्थितियों के अनुसार सही करना=== | ===अवलोकित या मापे गए मानों को मानक दिन की स्थितियों के अनुसार सही करना=== | ||
| Line 45: | Line 44: | ||
गति के लिए संशोधित मान है <math>N</math><sub>corr</sub> <math>=</math> <math>N/\sqrt{\theta}</math>उदाहरण:<ref>Jet Propulsion For Aerospace Applications Second Edition, Hesse and Mumford 1964, Pitman Publishing Corporation, Library of Congress Catalog Card Number 64-18757, p.280</ref> एक इंजन 100% गति से चल रहा है और 107 पौंड हवा हर सेकंड कंप्रेसर में प्रवेश कर रही है, और दिन की स्थिति 14.5 पीएसआईए और 30 डिग्री फ़ारेनहाइट है। | गति के लिए संशोधित मान है <math>N</math><sub>corr</sub> <math>=</math> <math>N/\sqrt{\theta}</math>उदाहरण:<ref>Jet Propulsion For Aerospace Applications Second Edition, Hesse and Mumford 1964, Pitman Publishing Corporation, Library of Congress Catalog Card Number 64-18757, p.280</ref> एक इंजन 100% गति से चल रहा है और 107 पौंड हवा हर सेकंड कंप्रेसर में प्रवेश कर रही है, और दिन की स्थिति 14.5 पीएसआईए और 30 डिग्री फ़ारेनहाइट है। | ||
एक मानक दिन में वायुप्रवाह होगा <math> = 107\sqrt{490/519}/(14.5/14.7)</math> जो 105.2 पौंड/सेकंड है। गति होगी <math> = 100/\sqrt{490/519}</math> जो 103% है. ये संशोधित मान इस विशेष इंजन के लिए | एक मानक दिन में वायुप्रवाह होगा <math> = 107\sqrt{490/519}/(14.5/14.7)</math> जो 105.2 पौंड/सेकंड है। गति होगी <math> = 100/\sqrt{490/519}</math> जो 103% है. ये संशोधित मान इस विशेष इंजन के लिए कंप्रेसरआरेख पर दिखाई देंगे। | ||
[[File:Defense.gov News Photo 990528-O-9999M-011.jpg|thumb|पानी/मेथनॉल प्री-कंप्रेसर कूलिंग के लिए एमआईजी-25 स्प्रे मास्ट पोर्ट इनटेक में दिखाई दे रहा है]]यह उदाहरण दिखाता है कि एक कंप्रेसर 'ठंडे' दिन पर वायुगतिकीय रूप से तेज़ चलता है और 'गर्म' दिन पर धीमा हो जाएगा। चूँकि कंप्रेसर में प्रवेश के समय 'दिन' की स्थितियाँ होती हैं, इसलिए उच्च मैक संख्या पर रैम के तापमान में वृद्धि से कृत्रिम रूप से अत्यधिक 'गर्म' दिन उत्पन्न होता | [[File:Defense.gov News Photo 990528-O-9999M-011.jpg|thumb|पानी/मेथनॉल प्री-कंप्रेसर कूलिंग के लिए एमआईजी-25 स्प्रे मास्ट पोर्ट इनटेक में दिखाई दे रहा है]]यह उदाहरण दिखाता है कि एक कंप्रेसर 'ठंडे' दिन पर वायुगतिकीय रूप से तेज़ चलता है और 'गर्म' दिन पर धीमा हो जाएगा। चूँकि कंप्रेसर में प्रवेश के समय 'दिन' की स्थितियाँ होती हैं, इसलिए उच्च मैक संख्या पर रैम के तापमान में वृद्धि से कृत्रिम रूप से अत्यधिक 'गर्म' दिन उत्पन्न होता है।आरेख पर घूमने वाले स्टॉल क्षेत्र में आने के लिए, इंजन के 100% रेटेड यांत्रिक गति पर चलने के अतिरिक्त, वायुगतिकीय गति अत्यधिक, कम है, इसलिए इन मैक संख्याओं पर काम करने वाले इंजन को उपयुक्त सुविधाओं की आवश्यकता होती है। [[जनरल इलेक्ट्रिक J93|जनरल विद्युत J93]] मेंचरइनलेट गाइड वेन और स्टेटर थे। प्रैट एंड व्हिटनी J58 में कंप्रेसर और 2-पोजीशन इनलेट गाइड वेन्स से इंटर-स्टेज ब्लीड हुआ था। टुमांस्की आर-15 में हवा के तापमान को कम करने और कम सही गति से बचने के लिए प्री-कंप्रेसर कूलिंग थी। | ||
===[[गतिज समानता]]=== | ===[[गतिज समानता]]=== | ||
मानचित्र पर संशोधित मापदंडों का उपयोग करने का आधार मच संख्या गतिज समानता है। सही प्रवाह और गति [[वेग त्रिकोण]] का उपयोग करके कंप्रेसर और ब्लेड पर प्रवाह कोण के माध्यम से मच संख्याओं को परिभाषित करती है। वेग त्रिकोण विभिन्न संदर्भ फ़्रेमों के बीच प्रवाह को स्थानांतरित करने की अनुमति देते हैं। इस स्थिति में एक स्थिर फ्रेम में गैस का वेग और परिधीय ब्लेड वेग एक घूर्णन फ्रेम मार्ग में वेग में परिवर्तित हो जाता है।<ref>{{cite journal |url=https://www.researchgate.net/publication/245435013 |doi=10.2514/1.9176 |page=16 |via=[[ResearchGate]]|title=Ideas and Methods of Turbomachinery Aerodynamics: A Historical View |year=2004 |last1=Cumpsty |first1=N. A. |last2=Greitzer |first2=E. M. |journal=Journal of Propulsion and Power |volume=20 }}</ref> ब्लेड और वेन पंक्तियों में हानि मुख्य रूप से आपतन कोण और मच संख्या पर निर्भर करती है।<ref>Flow Matching Of The Stages Of Axial Compressors, Geoffrey Wilde OBE 1999, {{ISBN|1 872922 14 7}}, Fig. 9 and 15</ref> | मानचित्र पर संशोधित मापदंडों का उपयोग करने का आधार मच संख्या गतिज समानता है। सही प्रवाह और गति [[वेग त्रिकोण]] का उपयोग करके कंप्रेसर और ब्लेड पर प्रवाह कोण के माध्यम से मच संख्याओं को परिभाषित करती है। वेग त्रिकोण विभिन्न संदर्भ फ़्रेमों के बीच प्रवाह को स्थानांतरित करने की अनुमति देते हैं। इस स्थिति में एक स्थिर फ्रेम में गैस का वेग और परिधीय ब्लेड वेग एक घूर्णन फ्रेम मार्ग में वेग में परिवर्तित हो जाता है।<ref>{{cite journal |url=https://www.researchgate.net/publication/245435013 |doi=10.2514/1.9176 |page=16 |via=[[ResearchGate]]|title=Ideas and Methods of Turbomachinery Aerodynamics: A Historical View |year=2004 |last1=Cumpsty |first1=N. A. |last2=Greitzer |first2=E. M. |journal=Journal of Propulsion and Power |volume=20 }}</ref> ब्लेड और वेन पंक्तियों में हानि मुख्य रूप से आपतन कोण और मच संख्या पर निर्भर करती है।<ref>Flow Matching Of The Stages Of Axial Compressors, Geoffrey Wilde OBE 1999, {{ISBN|1 872922 14 7}}, Fig. 9 and 15</ref>आरेख पर एक विशेष ऑपरेटिंग बिंदु कंप्रेसर में हर जगह मच संख्या और प्रवाह कोण निर्धारित करता है।<ref>Propulsion and Power An Exploration of Gas Turbine Performance Modelling, Kurzke and Halliwell 2018, {{ISBN|978 3 319 75977 7}}, p.644</ref> | ||
===उच्च मैक संख्या पर उड़ान=== | ===उच्च मैक संख्या पर उड़ान=== | ||
एक ऐतिहासिक उदाहरण, प्रैट एंड व्हिटनी J58, संशोधित मूल्यों के उपयोग के महत्व को दर्शाता है। | एक ऐतिहासिक उदाहरण, प्रैट एंड व्हिटनी J58, संशोधित मूल्यों के उपयोग के महत्व को दर्शाता है। | ||
घूर्णन स्टॉल कम सही गति पर होता है<ref>https://archive.org/details/NASA_NTRS_Archive_19650013744, Figure 27 Compressor maps for various operating conditions</ref> ऐसा स्टार्टिंग के दौरान और निष्क्रिय के ऊपर भी होता है। वायु प्रवाह को बढ़ाने के लिए ब्लीड वाल्व खोलकर इससे राहत मिल सकती है। बहुत अधिक उड़ान गति पर कंप्रेसर इस कम संशोधित गति क्षेत्र में वापस आ जाएगा, इसलिए वही ऑपरेटिंग बिंदु जमीन पर कम घूर्णी गति और उच्च ऊंचाई पर मच 3 पर अधिकतम घूर्णी गति पर होता है। ठहराव, कम दक्षता, ब्लेड कंपन और विफलता जिसने जमीन पर कम सही गति को प्रभावित किया था, मैक 3 पर 100% रोटर आरपीएम पर वापस आ गया है।<ref>https://archive.org/details/NASA_NTRS_Archive_19650013744, Page 44 and Figure 27 c) Operating line for fixed engine mechanical speed over range of flight Mach numbers</ref> | घूर्णन स्टॉल कम सही गति पर होता है<ref>https://archive.org/details/NASA_NTRS_Archive_19650013744, Figure 27 Compressor maps for various operating conditions</ref> ऐसा स्टार्टिंग के दौरान और निष्क्रिय के ऊपर भी होता है। वायु प्रवाह को बढ़ाने के लिए ब्लीड वाल्व खोलकर इससे राहत मिल सकती है। बहुत अधिक उड़ान गति पर कंप्रेसर इस कम संशोधित गति क्षेत्र में वापस आ जाएगा, इसलिए वही ऑपरेटिंग बिंदु जमीन पर कम घूर्णी गति और उच्च ऊंचाई पर मच 3 पर अधिकतम घूर्णी गति पर होता है। ठहराव, कम दक्षता, ब्लेड कंपन और विफलता जिसने जमीन पर कम सही गति को प्रभावित किया था, मैक 3 पर 100% रोटर आरपीएम पर वापस आ गया है।<ref>https://archive.org/details/NASA_NTRS_Archive_19650013744, Page 44 and Figure 27 c) Operating line for fixed engine mechanical speed over range of flight Mach numbers</ref>आरेख पर समान परिचालन बिंदु में समान अक्षीय और परिधीय मच संख्याएं, समान वेग त्रिकोण, समान दक्षता होती है<ref>Propulsion and Power An Exploration of Gas Turbine Performance Modelling, Kurzke and Halliwell 2018, {{ISBN|978 3 319 75977 7}}, 3.2 Non-dimensional engine performance</ref> वास्तविक रोटर गति और कंप्रेसर इनलेट तापमान जमीन पर 4750 RPM/60degF और मैक 3 पर 7,000RPM/600 degF से अधिक होने के अतिरिक्त ।<ref>The Engines of Pratt & Whitney: A Technical History, Jack Connors 2009, {{ISBN|978 1 60086 711 8}}, p.325 Fig. 8 J58 compressor map showing the take-off and Mach 3 operating points</ref><ref>https://www.sr-71.org/blackbird/manual/1/1-20.php, compressor bleed and IGV shift schedule</ref> उसी संशोधित ऑपरेटिंग बिंदु को रुकने से रोकने और दक्षता बढ़ाने के लिए उसी समाधान की आवश्यकता थी जो कि चौथे कंप्रेसर चरण से हवा को निकालना था।<ref>{{cite web | url=http://roadrunnersinternationale.com/pw_tales.htm | title=Never Told Tales of Pratt & Whitney by Dr. Bob Abernethy }}</ref> | ||
===ऑपरेटिंग सीमाएँ=== | ===ऑपरेटिंग सीमाएँ=== | ||
कंप्रेसर में एक विशेष गति के लिए प्रवाह चरम पर परिचालन सीमाएं होती हैं जो विभिन्न घटनाओं के कारण होती हैं। स्थिर गति रेखा के उच्च प्रवाह भाग की स्थिरता संपीडनशीलता के प्रभाव के कारण होती | कंप्रेसर में एक विशेष गति के लिए प्रवाह चरम पर परिचालन सीमाएं होती हैं जो विभिन्न घटनाओं के कारण होती हैं। स्थिर गति रेखा के उच्च प्रवाह भाग की स्थिरता संपीडनशीलता के प्रभाव के कारण होती है।रेखा के दूसरे छोर की स्थिति ब्लेड या मार्ग प्रवाह पृथक्करण द्वारा स्थित है।आरेख पर एक अच्छी तरह से परिभाषित, निम्न-प्रवाह सीमा को स्टॉल या सर्जरेखा के रूप में चिह्नित किया गया है, जिस पर सकारात्मक घटना पृथक्करण के कारण ब्लेड स्टॉल होता है। टर्बोचार्जर और गैस टरबाइन इंजनों के लिएआरेखों पर इस तरह से चिह्नित नहीं किया गया है, यह अधिक धीरे-धीरे निकट आने वाली, उच्च-प्रवाह सीमा है, जिस पर गैस का वेग ध्वनि की गति तक पहुंचने पर मार्ग अवरुद्ध हो जाते हैं। इस सीमा को औद्योगिक कंप्रेसर के लिए ओवरलोड, चोक, सोनिक या स्टोनवॉल के रूप में पहचाना जाता है। इस प्रवाह सीमा के करीब पहुंचने का संकेत गति रेखाओं के अधिक ऊर्ध्वाधर होने से मिलता है। | ||
मानचित्र के अन्य क्षेत्र ऐसे क्षेत्र हैं जहां उतार-चढ़ाव वाले वेन स्टालिंग ब्लेड संरचनात्मक मोड के साथ बातचीत कर सकते हैं जिससे विफलता हो सकती है, अर्थात घूर्णन स्टाल [[धातु थकान]] का कारण बन सकता है।<ref>http://naca.central.cranfield.ac.uk/reports/1956/naca-rm-e55h02.pdf, 'Nature of fatigue problem' p.87</ref> | मानचित्र के अन्य क्षेत्र ऐसे क्षेत्र हैं जहां उतार-चढ़ाव वाले वेन स्टालिंग ब्लेड संरचनात्मक मोड के साथ बातचीत कर सकते हैं जिससे विफलता हो सकती है, अर्थात घूर्णन स्टाल [[धातु थकान]] का कारण बन सकता है।<ref>http://naca.central.cranfield.ac.uk/reports/1956/naca-rm-e55h02.pdf, 'Nature of fatigue problem' p.87</ref> | ||
[[File:Cent comp map.PNG|thumb|300px| उदाहरण केन्द्रापसारक कंप्रेसर | [[File:Cent comp map.PNG|thumb|300px| उदाहरण केन्द्रापसारक कंप्रेसर प्रदर्शनआरेख।]] | ||
==विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए ऑपरेटिंग रेंज== | ==विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए ऑपरेटिंग रेंज== | ||
अलग-अलग एप्लिकेशन अलग-अलग रास्तों पर अपने | अलग-अलग एप्लिकेशन अलग-अलग रास्तों पर अपने विशेषआरेख पर चलते हैं। बिना किसी ऑपरेटिंगरेखा वाला एक उदाहरणआरेख बाईं ओर स्टॉल/सर्जरेखा और दाईं ओर चोक और ओवरलोड की ओर बढ़ती गति रेखाओं के साथ सचित्र संदर्भ के रूप में दिखाया गया है। | ||
मानचित्रों में समान विशेषताएं और सामान्य आकार होते हैं क्योंकि वे सभी घूमने वाली वैन वाली मशीनों पर लागू होते हैं जो संपीड़ित तरल पदार्थ को पंप करने के लिए समान सिद्धांतों का उपयोग करते हैं। सभी मशीनों में स्थिर वेन नहीं होते हैं। यद्यपि , गैस टरबाइन या टर्बोचार्ज्ड इंजन के भाग के रूप में काम करने वाला कंप्रेसर एक औद्योगिक कंप्रेसर से अलग व्यवहार करता है क्योंकि इसके प्रवाह और दबाव की विशेषताओं को इसके ड्राइविंग टरबाइन और अन्य इंजन घटकों, जैसे गैस टरबाइन के लिए पावर टरबाइन या जेट नोजल से मेल खाना पड़ता है। और, एक टर्बोचार्जर के लिए इंजन वायुप्रवाह जो इंजन की गति और चार्ज दबाव पर निर्भर करता है।<ref>Charging The Internal Engine Powertrain, Hiereth and Prenninger 2003, {{ISBN|978 3 211 33033 3}}, para. 2.6 Interaction between supercharger and internal combustion engine</ref> गैस टरबाइन कंप्रेसर और उसके इंजन के बीच एक लिंक को निरंतर इंजन तापमान अनुपात की रेखाओं के साथ दिखाया जा सकता है, अर्थात ईंधन भरने/बढ़े हुए टरबाइन तापमान का प्रभाव जो तापमान अनुपात बढ़ने पर | मानचित्रों में समान विशेषताएं और सामान्य आकार होते हैं क्योंकि वे सभी घूमने वाली वैन वाली मशीनों पर लागू होते हैं जो संपीड़ित तरल पदार्थ को पंप करने के लिए समान सिद्धांतों का उपयोग करते हैं। सभी मशीनों में स्थिर वेन नहीं होते हैं। यद्यपि , गैस टरबाइन या टर्बोचार्ज्ड इंजन के भाग के रूप में काम करने वाला कंप्रेसर एक औद्योगिक कंप्रेसर से अलग व्यवहार करता है क्योंकि इसके प्रवाह और दबाव की विशेषताओं को इसके ड्राइविंग टरबाइन और अन्य इंजन घटकों, जैसे गैस टरबाइन के लिए पावर टरबाइन या जेट नोजल से मेल खाना पड़ता है। और, एक टर्बोचार्जर के लिए इंजन वायुप्रवाह जो इंजन की गति और चार्ज दबाव पर निर्भर करता है।<ref>Charging The Internal Engine Powertrain, Hiereth and Prenninger 2003, {{ISBN|978 3 211 33033 3}}, para. 2.6 Interaction between supercharger and internal combustion engine</ref> गैस टरबाइन कंप्रेसर और उसके इंजन के बीच एक लिंक को निरंतर इंजन तापमान अनुपात की रेखाओं के साथ दिखाया जा सकता है, अर्थात ईंधन भरने/बढ़े हुए टरबाइन तापमान का प्रभाव जो तापमान अनुपात बढ़ने पर रनिंगरेखा को ऊपर उठाता है। | ||
विभिन्न व्यवहार की एक | विभिन्न व्यवहार की एक अभिव्यक्तिआरेख के दाईं ओर चोक क्षेत्र में दिखाई देती है। यह गैस टरबाइन, टर्बोचार्जर या औद्योगिक अक्षीय कंप्रेसर में नो-लोड स्थिति है परंतु औद्योगिक केन्द्रापसारक कंप्रेसर में ओवरलोड है।<ref>Surface Production Operations Pumps and Compressors, Volume IV, Maurice Stewart 2019, {{ISBN|978 0 12 809895 0}}, 8.10.3 Performance curve</ref> हिरेथ एट अल.<ref>Charging The Internal Engine Powertrain, Hiereth and Prenninger 2003, {{ISBN|978 3 211 33033 3}}, Fig.7.5 Pressure-volume flow map of an exhaust gas turbocharged gasoline engine with...</ref> एक टर्बोचार्जर कंप्रेसर पूर्ण-लोड, या अधिकतम ईंधन भरने को दर्शाता है, वक्र सर्जरेखा के करीब चलता है। एक गैस टरबाइन कंप्रेसर फुल-लोडरेखा भी सर्जरेखा के करीब चलती है। औद्योगिक कंप्रेसर अधिभार एक क्षमता सीमा है और आवश्यक उच्च प्रवाह दर को पार करने के लिए उच्च ऊर्जा स्तर की आवश्यकता होती है।<ref>Centrifugal Compressors A Basic Guide, Boyce 2003,{{ISBN|0 87814 801 9}}, page 234, Fig 2-13 Variation of power ... as a function of flow</ref> यदि गैस टरबाइन द्वारा संचालित किया जाता है, तो ठंड के दिनों में कंप्रेसर को अनजाने में ओवरलोड सीमा से परे खतरनाक स्थिति में ले जाने के लिए अतिरिक्त बिजली उपलब्ध होती है।<ref>Forsthoffer's Best Practice Handbook For Rotating Machinery, Forsthoffer 2011, {{ISBN|978 0 08 096676 2}}, Fig. 6.2.8 ...output power v. ambient temperature</ref><ref>https://oaktrust.library.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/163213/09-SOROKES.pdf?sequence=1&isAllowed=y {{Bare URL PDF|date=March 2022}}</ref><ref>https://archive.org/details/DTIC_ADA373340/page/n1/mode/2up?q=rolls+royce+industrial+trent+isabe+99+7285+barkey, p.6 Figure Increase in output power with ambient temperature</ref> | ||
===गैस टरबाइन कंप्रेसर=== | |||
कंप्रेसर को अपने प्रेरित टर्बाइन के समान गति (या निश्चित गियर अनुपात) में चलना होता है और उसकी तुलनात्मक टर्बाइन की तुलनात्मक शक्ति को पारित करना होता है और उसी तरह की फ्लो को पारित करना होता है जैसा कि उसकी प्रेरित टर्बाइन का फ्लो होता है। यह गैस उत्प्रेरक बनाने वाले गैस जनरेटर का बनना होता है। कंप्रेसर को उसी फ्लो को पारित करना होता है जो गैस उत्प्रेरक का उपयोग करता है, अर्थात् एकल शाफ्ट इंजन के लिए अतिरिक्त टर्बाइन स्तरों के लिए या अलग शक्ति टर्बाइनों या जेट नोजल के लिए यह समान-फ्लो आवश्यकता एक समान दबाव-अनुपात आवश्यकता के साथ होती है, कुल संपीड़न और विस्तार अनुपातों के बीच, और इन साथ ही वे स्थिर स्थिति संचालन के लिए दौड़ती रेखा की स्थिति को प्राप्त करते हैं। | |||
एकल शाफ्ट इंजन जो एक विद्युत जनरेटर या हेलीकॉप्टर रोटर/विमान प्रोपेलर को प्रवर्तित करते हैं, वे कंप्रेसर को बिना भार दबाव के चलाते हैं जबकि उन्हें संचालन गति तक तेजी से वृद्धि दी जाती है। "बिना भार" से तात्पर्य उनके विद्युत भार के बिना जनरेटर को चलाने के लिए आवश्यक न्यूनतम पेट्रोलिंग की ओर से होता है या रोटर/प्रोपेलर पिच को न्यूनतम पर और चोक के पास होने वाला तथा यह वाक्य जो आपने कहा है, यह स्थिति उस समय उत्पन्न होती है जब इंजन की नियत गति के पास होती है। | |||
कोहेन एट अल विद्युत जनरेटर्स को आवश्यक गति तक बिना भार पर चलने के लिए विद्युत उत्पन्नक की गति बढ़ती है। विद्युत भार में वृद्धि पेट्रोलिंग की वृद्धि से प्राप्त की जाती है। बारकी आदि <ref>Gas Turbine Theory Second Edition, Cohen, Rogers, Saravanamuttoo, {{ISBN|0 582 44927 8}} Fig.8.5 Equilibrium running lines</ref> जनरेटर टर्बाइन को डिज़ाइन गति या ग्रिड फ्रिक्वेंसी तक पहुंचाने वाली घटनाओं का विस्तृत वर्णन देते हैं, जब तक भार बढ़ता है<ref>https://archive.org/details/DTIC_ADA373340/page/n1/mode/2up?q=rolls+royce+industrial+trent+isabe+99+7285+barkey, Figure 3 Start sequence</ref> तब तक उसे ईंधन बढ़ाने की आवश्यकता नहीं होती है। ग्रांडकॉइंग <ref>https://asmedigitalcollection.asme.org/GT/proceedings/GT1970/79856/V01AT01A038/231384, Fig.9 Operating datum points, Fig.10 Change in operating parameters</ref>टर्बोमेका आर्टूस्ट हेलीकॉप्टर इंजन के स्थिर गति संचालन को विन्यास दिखाते हैं, शून्य भार से लेकर अधिकतम शक्ति तक। शून्य भार न्यूनतम रोटर पिच और आईडल ईंधन वाहन होता है। ईंधन वाहन में वृद्धि एक कंप्रेसरआरेख पर दिखाई देती है जैसे कि नियंत्रित ईंधन संचालन की अवस्था की गई है, तापमान अनुपात, टर्बाइन प्रवेश तापमान / कंप्रेसर प्रवेश तापमान की धाराएँ। ग्रांडकॉइंग<ref>https://asmedigitalcollection.asme.org/GT/proceedings/GT1970/79856/V01AT01A038/231384, Fig.9 Operating datum points, Fig.10 Change in operating parameters</ref> यह भी दिखाते हैं कि एक तेज भार वृद्धि के प्रभाव में गति मुख्यत: फिसलने के पहले अपनी आवश्यक सेटिंग को पुनर्प्राप्त करने से पहले कम हो जाती है। | |||
===एक निश्चित क्षेत्र नोजल वाला जेट इंजन=== | ===एक निश्चित क्षेत्र नोजल वाला जेट इंजन=== | ||
एक निश्चित निकास नोजल क्षेत्र वाले विमान इंजनों में एक स्थिर-स्थिति संचालन या चलने | एक निश्चित निकास नोजल क्षेत्र वाले विमान इंजनों में एक स्थिर-स्थिति संचालन या चलने वालीरेखा होती है जो निष्क्रिय से अधिकतम गति तक ईंधन प्रवाह द्वारा तय की जाती है। कंप्रेसर में परिवर्तनीय वेन कोण और प्रवाह क्षेत्र किसी विशेष ऑपरेटिंग बिंदु पर रनिंगरेखा को नहीं बदलते हैं क्योंकि कोण और वाल्व की स्थिति एक सही गति के लिए अद्वितीय होती है, अर्थात उन्हें सही गति के विरुद्ध एक शेड्यूल के अनुसार नियंत्रित किया जाता है। निरंतर गति से चलने के लिए आवश्यक ईंधन प्रवाह की तुलना में अधिक या कम ईंधन भरने से रेखा ऊपर या नीचे चलती है जबकि इंजन नई आवश्यकता के अनुसार गति बदल रहा होता है। | ||
===समायोज्य क्षेत्र नोजल के साथ जेट इंजन=== | ===समायोज्य क्षेत्र नोजल के साथ जेट इंजन=== | ||
कैम्बल <ref>http://naca.central.cranfield.ac.uk/reports/1958/naca-rm-e58c12.pdf, Figure 4 Compressor performance maps</ref>दिखाते हैं कि स्थिर स्थिति संचालन रेखा पर विभिन्न नोजल क्षेत्रों के प्रभाव को इस अनुसंधान के लिए क्षेत्र का स्वचालित नियंत्रण अक्षम था। सेवा में क्षेत्र आईडल पर खुला होता है और संचालन में बढ़ते समय यह प्रगतिशीलता से बंद होता है, जैसा कि क्षेत्र अनुसूची द्वारा दिखाया गया है। एक समायोज्य नोजल इस विशेष उद्देश्य के लिए नहीं जोड़ा जाता है, लेकिन अगर एफ्टरबर्नर लगा होता है तो यह आईडल थ्रस्ट को कम करने और एफ्टरबर्नर संचालन तक की शीघ्रता समय को बढ़ाने के लिए उपयोग किया जा सकता है,<ref>AGARD CP-422, Combustion and Fuels in Gas Turbine Engines 1987, {{ISBN|92 835 0465 8}}, High Performance Turbofan Afterburner Systems, A.Sotheran Introduction</ref> जब तक ऐफ्टरबर्नर संचालन योग्य नहीं हो जाता। एक वर्धित टर्बोफैन पर आदर्श प्रवर्तन रेखा उच्च फैन दबाव अनुपात को अधिक संभावना से सेट करती है ताकि फैन की प्रदर्शन और त्वरण को अनुकूलित किया जा सके और पर्याप्त फैन स्टॉल मार्जिन बनाए रख सके। फैन संचालन रेखा को एक थ्राटलिंग वाल्व की तरह काम करने वाले क्षेत्र को बदलकर नियंत्रित किया जाता है। थ्राटलिंग एक जलते ईंधन से थर्मल और समायोज्य नोजल क्षेत्र से भौमिकीक दोनों की संयोजन होती है।<ref>J79-15/-17 Turbojet Accident Investigation Procedures, Technical Report ASD-TR-75-19, Aeronautical Systems Division, Wright-Patterson Air Force Base Ohio, Fig60 "Nozzle area v Throttle angle</ref> | |||
===वे क्षेत्र जहां अस्वीकार्य व्यवहार हो सकता है=== | ===वे क्षेत्र जहां अस्वीकार्य व्यवहार हो सकता है=== | ||
कम गति वाले पिछले स्टेज टर्बाइनिंग <ref>{{cite journal | url=https://asmedigitalcollection.asme.org/GT/proceedings/GT1990/79047/V001T01A025/241462 | title=उपयोगकर्ता को मान्य करें| date=18 March 2015 | doi=10.1115/90-GT-074 | s2cid=110113995 }}</ref><ref>http://naca.central.cranfield.ac.uk/reports/1953/naca-rm-e52l03.pdf, p.12</ref> अत्यधिक नकारात्मक प्रस्थिति के साथ होता है जिससे दबाव अनुपात एक से कम होता है और कंप्रेसर स्टेज वायुप्रवाह से शक्ति अवशोषित करता है। दो उदाहरण जहां सर्ज रेखा पार करने से उच्च गति की दिशा में त्वरित होने से रोक दी गई थी, वे पहले डिज़ाइन के रोल्स-रॉयस एवॉन<ref>Flight International, 13 June 1987, V.2500: back on course?</ref> और आईएई [[IAE V2500|V2500]]<ref>http://naca.central.cranfield.ac.uk/reports/1956/naca-rm-e55h02.pdf, p.87 Nature of the fatigue problem</ref>के हैं, और मुख्य कंप्रेसर पुनर्डिज़ाइन की आवश्यकता थी। कम सुधारीत गतियों में घूर्णनी के बलेंबी द्वारा तलमशी स्थितियों की वजह से ब्लेड के फेल होने का कारण बने हैं। | |||
===डीजल और पेट्रोल इंजनों के लिए टर्बोचार्जर्स:=== | |||
कंप्रेसर प्रवाह और दबाव सीमा को आरेख पर इंजन स्थिर आरपीएम और निरंतर टॉर्क लाइनों के एक कालीन प्लॉट के साथ दिखाया गया है। ओपनकोर्सवेयर सामग्री<ref>https://ocw.mit.edu/ OpenCourseWare 2.61 Internal combustion engines Spring 2017 Page 11 Compressor/Engine/Turbine matching</ref> 4-स्ट्रोक ट्रक इंजन की एयरफ्लो आवश्यकताओं के लिए इंजन की गति और भार का एक कारपेट प्लॉट दिखाता है।<ref>Encyclopedia of Automotive Engineering, Crolla 2015, {{ISBN|978 0 47097 4025}}, Turbocharging, Figure 10 Representative heavy-duty diesel engine compressor map with engine operating conditions superimposed</ref> हेवी-ड्यूटी डीजल इंजन के लिए निरंतर इंजन गति और इंजन बीएमईपी की लाइनें दिखाता है। वूलेनवेबर<ref>https://www.sae.org/publications/technical-papers/content/700534/, Fig. 13, Typical turbocharger compressor map with engine airflow requirements superimposed</ref> विभिन्न इंजन गति और लोड/ईंधन/टॉर्क पर इंजन एयरफ्लो आवश्यकताओं को दिखाता है। हिरेथ एट अल.<ref>Charging the Internal Combution Engine Powertrain, {{ISBN|978 3 211 33033 3}}, Fig.5.40, Fig. 7.4, Fig 7.5</ref> विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए ऑपरेटिंग लाइनें दिखाएं जैसे कि यात्री कार इंजन के लिए फुल-लोड ऑपरेटिंग लाइन, ट्रक डीजल इंजन पर अनियंत्रित टर्बोचार्जर का प्रभाव और यात्री डीजल और गैसोलीन इंजन पर वेस्टगेट नियंत्रण, और कंप्रेसर ऑपरेटिंगरेखा पर ऊंचाई का प्रभाव। | |||
===तेल और गैस उद्योग में कंप्रेसर:=== | |||
प्रक्रिया आवश्यकताएँ बदल सकती हैं जिससे कंप्रेसर की स्थितियाँ भिन्न हो सकती हैं। कंप्रेसर को परिवर्तनीय गति या स्थिर गति मशीन द्वारा संचालित किया जा सकता है। यदि इसे स्थिर गति वाली विद्युत मोटर द्वारा संचालित किया जाता है तो इसे वैरिएबल इनलेट गाइड वेन्स या सक्शन और प्रवाह अवरुद्धिंग से नियंत्रित किया जा सकता है। वेल्च<ref>Transamerica Deleval Engineering Handbook Fourth Edition1970, {{ISBN|0 07 016250 6}}, Fig. 9-16 Characteristic curves for guide-vane settings at various angles</ref> एक केन्द्रापसारक कंप्रेसर के लिए प्रवाह पर परिवर्तनीय वेन कोण का प्रभाव दिखाता है। | |||
==एक एयरो-इंजन के उच्च दबाव कंप्रेसर के लिए आरेख:== | |||
[[Image:hpcompressorchic.gif|frame|right|विशिष्ट उच्च दबाव कंप्रेसरआरेख]] | |||
==एयरो-इंजन उच्च दबाव कंप्रेसर के लिए | |||
[[Image:hpcompressorchic.gif|frame|right|विशिष्ट उच्च दबाव | |||
===प्रवाह अक्ष=== | ===प्रवाह अक्ष=== | ||
एक्स-अक्ष | एक्स-अक्ष सामान्यतः कंप्रेसर प्रविष्टि द्रव्यमान प्रवाह का कुछ कार्य होता है, जो सामान्यतः वास्तविक प्रवाह के विपरीत सही प्रवाह या गैर-आयामी प्रवाह होता है। इस अक्ष को उपकरण के माध्यम से प्रवाह की अक्षीय मच संख्या का एक मोटा माप माना जा सकता है। | ||
===दबाव अनुपात अक्ष=== | ===दबाव अनुपात अक्ष=== | ||
आमतौर पर y-अक्ष होता है दबाव अनुपात (पेक्सिट/पिनलेट), जहाँ प्रतिष्ठान दबाव होता है। | |||
ΔT/T (या | ΔT/T (या समरूद्धि या कुल मान का उपयोग भी किया जाता है। | ||
===वृद्धि रेखा=== | ===वृद्धि रेखा=== | ||
मानचित्र के मुख्य भाग पर थोड़ी मुड़ी हुई विकर्ण रेखा को सर्ज (या स्टॉल) रेखा के रूप में जाना जाता है। इस रेखा के ऊपर अस्थिर प्रवाह का एक क्षेत्र है, जिससे बचना ही बेहतर है। | मानचित्र के मुख्य भाग पर थोड़ी मुड़ी हुई विकर्ण रेखा को सर्ज (या स्टॉल) रेखा के रूप में जाना जाता है। इस रेखा के ऊपर अस्थिर प्रवाह का एक क्षेत्र है, जिससे बचना ही बेहतर है। | ||
कंप्रेसर में उछाल या [[कंप्रेसर उछाल]] के कारण कंप्रेसर में हवा का प्रवाह अचानक उलट जाता है। कंप्रेसर ब्लेड [[एयरफ़ोइल]] के रूप में काम करके एक पंपिंग क्रिया बनाते हैं। उछाल या रुकावट में, ब्लेड एक वायुगतिकीय रुकावट | कंप्रेसर में उछाल या [[कंप्रेसर उछाल]] के कारण कंप्रेसर में हवा का प्रवाह अचानक उलट जाता है। कंप्रेसर ब्लेड [[एयरफ़ोइल]] के रूप में काम करके एक पंपिंग क्रिया बनाते हैं। उछाल या रुकावट में, ब्लेड एक वायुगतिकीय रुकावट का अनुभव करते हैं और नीचे की ओर उच्च दबाव को रोकने में असमर्थ हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप हिंसक प्रवाह उलट जाता है। लौ जो सामान्यतः दहन कक्ष में सीमित होती है वह इंजन इनलेट के साथ-साथ निकास नोजल से भी बाहर आ सकती है। | ||
===वृद्धि मार्जिन=== | ===वृद्धि मार्जिन=== | ||
| Line 124: | Line 120: | ||
कहाँ: | कहाँ: | ||
<math> \dot{m_w} </math> | <math> \dot{m_w} </math> वायवीय प्रणाली के संचालन बिन्दु पर, चाहे वो स्थिर अवस्था हो या संक्रमणात्मक,अर्थात मानक या अस्थिर स्थिति में धारित द्रव्यमान प्रवाह को प्रदर्शित करता है। | ||
<math> \dot{m_s} </math> | <math> \dot{m_s} </math> वायवीय प्रणाली के सर्ज़ बिन्दु पर, समान सुधारित गति के साथ, जैसे <math> \dot{m_w} </math>हो, धारित द्रव्यमान प्रवाह को प्रदर्शित करता है। | ||
=== | ===गति रेखाएँ=== | ||
मानचित्र के मुख्य भाग पर थोड़ी घुमावदार, लगभग ऊर्ध्वाधर रेखाएँ | मानचित्र के मुख्य भाग पर थोड़ी घुमावदार, लगभग ऊर्ध्वाधर रेखाएँ संशोधित गति रेखाएँ हैं। वे रोटर ब्लेड टिप मैक संख्या का माप हैं। | ||
चित्रण पर ध्यान दें कि गति रेखाएं प्रवाह के साथ रैखिक रूप से वितरित नहीं होती हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि यह विशेष कंप्रेसर वैरिएबल [[स्टेटर]] से सुसज्जित है, जो गति बढ़ने के साथ उत्तरोत्तर खुलता है, जिससे मध्यम से उच्च गति क्षेत्र में प्रवाह में अतिरंजित वृद्धि होती है। कम गति पर, परिवर्तनीय स्टेटर लॉक हो जाते हैं, जिससे गति और प्रवाह के बीच अधिक रैखिक संबंध बनता है। | चित्रण पर ध्यान दें कि गति रेखाएं प्रवाह के साथ रैखिक रूप से वितरित नहीं होती हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि यह विशेष कंप्रेसर वैरिएबल [[स्टेटर]] से सुसज्जित है, जो गति बढ़ने के साथ उत्तरोत्तर खुलता है, जिससे मध्यम से उच्च गति क्षेत्र में प्रवाह में अतिरंजित वृद्धि होती है। कम गति पर, परिवर्तनीय स्टेटर लॉक हो जाते हैं, जिससे गति और प्रवाह के बीच अधिक रैखिक संबंध बनता है। | ||
| Line 137: | Line 133: | ||
===दक्षता अक्ष=== | ===दक्षता अक्ष=== | ||
एक उप-कथानक स्थिर गति से प्रवाह के साथ आइसेंट्रोपिक | एक उप-कथानक स्थिर गति से प्रवाह के साथ आइसेंट्रोपिक अर्थात् [[रुद्धोष्म प्रक्रिया]] दक्षता की भिन्नता को दर्शाता है। कुछआरेख बहुउद्देशीय दक्षता का उपयोग करते हैं। वैकल्पिक रूप से, उदाहरणात्मक उद्देश्यों के लिए, दक्षता रूपरेखा को कभी-कभी मुख्यआरेख पर [[ पार साजिश |क्रॉस-प्लॉटेड]] किया जाता है। | ||
ध्यान दें कि | ध्यान दें कि शीर्ष कुशलता का स्थान उसके उच्चारण में थोड़ी सी मुड़ होती है। यह वृत्ती बढ़ती गति के साथ कंप्रेसर के चोकिंग के कारण होती है, जब चरणी स्थितिकरण बंद होते हैं। जब स्थानिक चरोंं को खोलने लगते हैं, तो यह प्रवृत्ति पुनः प्रारंभ होती है। | ||
=== | ===कार्यशील रेखा === | ||
मानचित्र पर एक विशिष्ट स्थिर अवस्था में काम करने वाली | मानचित्र पर एक विशिष्ट स्थिर अवस्था में काम करने वाली रेखा भी दिखाई गई है। यह इंजन के संचालन बिंदुओं का स्थान है, क्योंकि इसे अवरुद्ध किया जाता है। | ||
उच्च दबाव अनुपात उपकरण होने के कारण, | उच्च दबाव अनुपात उपकरण होने के कारण, कार्यशीलरेखा अपेक्षाकृत उथली होती है। यदि इकाई में कोई परिवर्तनीय ज्यामिति नहीं है, तो प्रबंधन में समस्याएँ होंगी, क्योंकि वृद्धि रेखा बहुत खड़ी होगी और आंशिक-प्रवाह पर कार्यशील रेखा को पार कर जाएगी। | ||
मध्य-थ्रॉटल सेटिंग से एक जोरदार त्वरण के समय, कंप्रेसर कार्यशील रेखा तेजी से उछाल की ओर बढ़ेगी और फिर धीरे-धीरे स्थिर स्थिति ऑपरेटिंग बिंदु तक पहुंच जाएगी, जोआरेख पर आगे बढ़ेगी। स्लैम-धीमा पड़ने के समय विपरीत प्रभाव होता है। ये प्रभाव इंजन ईंधन प्रवाह में तेजी से बदलाव के लिए स्पूल की सुस्त प्रतिक्रिया के कारण होते हैं। स्लैम-धीमा पड़ने के समय कंप्रेसर उछाल एक विशेष समस्या है और इसे ईंधन भरने के शेड्यूल में उपयुक्त समायोजन और/या ब्लो-ऑफ के उपयोग से दूर किया जा सकता है। | |||
दिखाए गए विशेष उदाहरण में, ग्राउंड आइडल से स्लैम-एक्सेलेरेशन उच्च दबाव कंप्रेसर उछाल का कारण बनेगा। ब्लो-ऑफ खोलने से मदद मिलेगी, परंतु चरस्टेटर शेड्यूल में कुछ बदलाव की भी आवश्यकता हो सकती है। | दिखाए गए विशेष उदाहरण में, ग्राउंड आइडल से स्लैम-एक्सेलेरेशन उच्च दबाव कंप्रेसर उछाल का कारण बनेगा। ब्लो-ऑफ खोलने से मदद मिलेगी, परंतु चरस्टेटर शेड्यूल में कुछ बदलाव की भी आवश्यकता हो सकती है। | ||
क्योंकि एक उच्च दबाव कंप्रेसर उच्च दबाव टरबाइन की अवरुद्ध प्रवाह क्षमता को 'देखता' है, कंप्रेसर की | क्योंकि एक उच्च दबाव कंप्रेसर उच्च दबाव टरबाइन की अवरुद्ध प्रवाह क्षमता को 'देखता' है, कंप्रेसर की कार्यशीलरेखा उड़ान स्थितियों से प्रायः ही प्रभावित होती है। कार्यशील रेखा का ढलान निरंतर संशोधित आउटलेट प्रवाह के नजदीक होता है। | ||
==सिंगल-स्टेज एयरो-इंजन पंखे के | ==सिंगल-स्टेज एयरो-इंजन पंखे के लिएआरेख== | ||
कम दबाव अनुपात वाले पंखे में कार्यशील लाइनों की एक श्रृंखला होती है। उच्च उड़ान गति पर, रैम दबाव अनुपात ठंडे नोजल दबाव अनुपात को बढ़ा देता है, जिससे नोजल अवरुद्ध हो जाता है। अवरुद्ध की स्थिति के ऊपर, कार्यशील रेखाएँ एक अद्वितीय खड़ी सीधी रेखा में एकत्रित हो जाती हैं। जब नोजल खुलता है, तो कार्यशील रेखा अधिक घुमावदार होने लगती है, जो नोजल विशेषता की वक्रता को दर्शाती है। उड़ान मैक संख्या में गिरावट के साथ, ठंडा नोजल दबाव अनुपात कम हो जाता है। प्रारंभ में इसका काम करने वाली रेखा की स्थिति पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है, सिवाय घुमावदार पूंछ के, जो लंबी हो जाती है। अंततः, कम उड़ान मैक संख्या पर, यहां तक कि पूर्ण अवरुद्ध पर भी, ठंडा नोजल अनियंत्रित हो जाता है। अब काम रेखाएँ घुमावदार हो जाएंगी, धीरे-धीरे सर्ज की ओर प्रक्षिप्त होती हुई जब उड़ान की माख संख्या कम होती है। सर्ज मार्जिन की सबसे कम काम रेखा शून्यवर्गीय स्थितियों में होती है। | कम दबाव अनुपात वाले पंखे में कार्यशील लाइनों की एक श्रृंखला होती है। उच्च उड़ान गति पर, रैम दबाव अनुपात ठंडे नोजल दबाव अनुपात को बढ़ा देता है, जिससे नोजल अवरुद्ध हो जाता है। अवरुद्ध की स्थिति के ऊपर, कार्यशील रेखाएँ एक अद्वितीय खड़ी सीधी रेखा में एकत्रित हो जाती हैं। जब नोजल खुलता है, तो कार्यशील रेखा अधिक घुमावदार होने लगती है, जो नोजल विशेषता की वक्रता को दर्शाती है। उड़ान मैक संख्या में गिरावट के साथ, ठंडा नोजल दबाव अनुपात कम हो जाता है। प्रारंभ में इसका काम करने वाली रेखा की स्थिति पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है, सिवाय घुमावदार पूंछ के, जो लंबी हो जाती है। अंततः, कम उड़ान मैक संख्या पर, यहां तक कि पूर्ण अवरुद्ध पर भी, ठंडा नोजल अनियंत्रित हो जाता है। अब काम रेखाएँ घुमावदार हो जाएंगी, धीरे-धीरे सर्ज की ओर प्रक्षिप्त होती हुई जब उड़ान की माख संख्या कम होती है। सर्ज मार्जिन की सबसे कम काम रेखा शून्यवर्गीय स्थितियों में होती है। | ||
इसमें सम्मिलित बाधाओं की प्रकृति के कारण, मिश्रित टर्बोफैन की पंखे की कार्यशील लाइनें समतुल्य अमिश्रित इंजन की तुलना में कुछ हद तक तेज होती हैं। | इसमें सम्मिलित बाधाओं की प्रकृति के कारण, मिश्रित टर्बोफैन की पंखे की कार्यशील लाइनें समतुल्य अमिश्रित इंजन की तुलना में कुछ हद तक तेज होती हैं। | ||
एक पंखे में | एक पंखे में दोआरेख हो सकते हैं, एक बाईपास खंड के लिए और एक आंतरिक खंड के लिए जिसमें सामान्यतः लंबी, सपाट, गति रेखाएं होती हैं। | ||
सैन्य | सैन्य टर्बोफैन्स की डिज़ाइन फैन दबाव अनुपात सिविल इंजनों की तुलना में कहीं ज्यादा होती है। इसके परिणामस्वरूप, अंतिम नोजल उच्चतम उड़ान की गतियों पर, अधिकांश थ्रॉटल श्रेणियों में आसक्त हो जाता है। यद्यपि, कम थ्रॉटल सेटिंग पर नोजल का उद्धमन हो जाएगा, जिससे काम रेखाओं के निचले हिस्से में एक छोटी घुमावदार पूंछ होगी, विशेष रूप से कम उड़ान की गतियों पर। | ||
यद्यपि | यद्यपि अल्ट्रा-हाई बाईपास अनुपात टर्बोफैन का डिज़ाइन प्रशंसक दबाव अनुपात बहुत कम होता है उदाहरण के लिए, बाईपास अनुभाग पर 1.2। नतीजतन, क्रूज़ उड़ान गति पर भी, ठंडा प्रोपेलिंग नोजल केवल उच्च अवरुद्ध सेटिंग्स पर ही बंद हो सकता है। पंखे की कार्यशील रेखाएं अधिक घुमावदार हो जाती हैं और फ्लाइट मैक संख्या कम होने पर तेज़ी से उछाल की ओर स्थानांतरित हो जाती हैं। परिणामस्वरूप, स्थैतिक कार्यात्मकरेखा अच्छी तरह से बढ़ सकती है,विशेष रूप से कम अवरुद्ध सेटिंग्स पर। | ||
एक समाधान | एक समाधान है कि एक परिवर्तनीय क्षेत्र वाला ठंडा या मिश्रित नोजल हो। कम उड़ान की गतियों पर नोजल क्षेत्र बढ़ाने से फैन काम रेखा सर्ज से दूर ले जाता है।<ref>{{cite book |chapter-url=https://www.researchgate.net/publication/263279431 |doi=10.2514/6.2011-226 |via=[[ResearchGate]]|chapter=The Benefits of Variable Area Fan Nozzles on Turbofan Engines |title=49th AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition |year=2011 |last1=Michel |first1=Ulf |isbn=978-1-60086-950-1 }}</ref> | ||
एक वैकल्पिक समाधान एक वैरिएबल पिच पंखा फिट करना है। पंखे के ब्लेड की पिच को शेड्यूल करने से पंखे की कार्यशील लाइनों की स्थिति पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है, परंतु पंखे के सर्ज मार्जिन में सुधार के लिए सर्जरेखा को ऊपर की ओर ले जाने के लिए इसका उपयोग किया जा सकता है।<ref>NASA Technical Paper 1502, Typical Variable Pitch Fan Maps, P62:https://ntrs.nasa.gov/citations/19790023042</ref> | |||
==एयरो-इंजन आईपी कंप्रेसर के लिए | |||
==एयरो-इंजन आईपी कंप्रेसर के लिए आरेख== | |||
कुछ टर्बोफैन में समग्र दबाव अनुपात को बढ़ाने के लिए पंखे और उच्च दबाव (एचपी) कंप्रेसर के बीच एक मध्यवर्ती दबाव (आईपी) कंप्रेसर स्थित होता है। अमेरिकी सिविल इंजन आईपी कंप्रेसर को सीधे पंखे के पीछे एलपी शाफ्ट पर माउंट करते हैं, जबकि [[रोल्स-रॉयस पीएलसी]] सामान्यतः आईपी कंप्रेसर को एक अलग शाफ्ट पर माउंट करते हैं, जो आईपी टरबाइन द्वारा संचालित होता है। किसी भी तरह, मिलान संबंधी समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं। | कुछ टर्बोफैन में समग्र दबाव अनुपात को बढ़ाने के लिए पंखे और उच्च दबाव (एचपी) कंप्रेसर के बीच एक मध्यवर्ती दबाव (आईपी) कंप्रेसर स्थित होता है। अमेरिकी सिविल इंजन आईपी कंप्रेसर को सीधे पंखे के पीछे एलपी शाफ्ट पर माउंट करते हैं, जबकि [[रोल्स-रॉयस पीएलसी]] सामान्यतः आईपी कंप्रेसर को एक अलग शाफ्ट पर माउंट करते हैं, जो आईपी टरबाइन द्वारा संचालित होता है। किसी भी तरह, मिलान संबंधी समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं। | ||
आईपी कंप्रेसर की आउटलेट सही प्रवाह | आईपी कंप्रेसर की आउटलेट सही प्रवाह को एचपी कंप्रेसर के प्रवेश सही प्रवाह के साथ मेल करना आवश्यक है, जो इंजन को धीमा करते समय कम हो रहा है। एक निश्चित आईपी कंप्रेसर काम रेखा की ढलान पर, आईपी कंप्रेसर की आउटलेट सही प्रवाह स्थिर रहती है।यद्यपि, एक अधिक शैली वाली काम रेखा को अपनाने से, एक दिए गए आईपी कंप्रेसर प्रवेश सही प्रवाह पर अतिरिक्त आईपी कंप्रेसर दबाव अनुपात की अनुमति देता है, जिससे आईपी कंप्रेसर की आउटलेट सही प्रवाह को कम होने और गिरते हुए एचपी कंप्रेसर प्रवेश सही प्रवाह के साथ मेल करने की संभावना होती है दुर्भाग्यवश, यह भाग वाहन पर अधिकांश प्रवाह पर एक खराब आईपी कंप्रेसर सर्ज मार्जिन की ओर ले जा सकता है। [[Image:ipcompressorwlnoblowoff.gif|center|thumb|600px|आईपीसी कार्यशील लाइन, पूरे अवरुद्ध रेंज में ब्लो-ऑफ वाल्व बंद होने के साथ]]आईपी कंप्रेसर मेंचरस्टेटर जोड़कर और/या आईपी और एचपी कंप्रेसर के बीच [[ब्लोऑफ वाल्व]] जोड़कर सर्ज मार्जिन में सुधार किया जा सकता है। पहला विकल्प आईपी कंप्रेसर की सर्ज रेखा को अधिक शिथिल बनाता है, जिससे वह शिथिल काम रेखा से दूर हिल जाता है, और इस प्रकार आईपी कंप्रेसर की सर्ज मार्जिन में सुधार होता है। | ||
एक दिए गए आईपी कंप्रेसर दबाव अनुपात पर, ब्लो-ऑफ़ वाल्व को खोलने से आईपी कंप्रेसर प्रवेश सही फ़्लो बढ़ती है, एक बिंदु तक जहां आईपी कंप्रेसर सर्ज मार्जिन बेहतर होने लगती है। प्रभावी रूप से, ब्लो-ऑफ़ वाल्व को खोलने से आईपी कंप्रेसर की काम रेखा कम हो जाती है। एचपी कंप्रेसर द्वारा मांगी जाने वाली किसी भी अतिरिक्त फ़्लो को ब्लो-ऑफ़ वाल्व के माध्यम से बाइपास डक्ट में जाने की अनुमति होती है। ब्लो-ऑफ़ वाल्व सामान्यतः केवल अवरूद्ध किए गए स्थितियों में ही खोला जाता है, क्योंकि यह ऊर्जा की बर्बादी करता है। | एक दिए गए आईपी कंप्रेसर दबाव अनुपात पर, ब्लो-ऑफ़ वाल्व को खोलने से आईपी कंप्रेसर प्रवेश सही फ़्लो बढ़ती है, एक बिंदु तक जहां आईपी कंप्रेसर सर्ज मार्जिन बेहतर होने लगती है। प्रभावी रूप से, ब्लो-ऑफ़ वाल्व को खोलने से आईपी कंप्रेसर की काम रेखा कम हो जाती है। एचपी कंप्रेसर द्वारा मांगी जाने वाली किसी भी अतिरिक्त फ़्लो को ब्लो-ऑफ़ वाल्व के माध्यम से बाइपास डक्ट में जाने की अनुमति होती है। ब्लो-ऑफ़ वाल्व सामान्यतः केवल अवरूद्ध किए गए स्थितियों में ही खोला जाता है, क्योंकि यह ऊर्जा की बर्बादी करता है। | ||
[[Image:ipcompressorwlwithblowoff.gif|center|thumb|600px|आईपीसी | [[Image:ipcompressorwlwithblowoff.gif|center|thumb|600px|आईपीसी कार्यशील लाइन, ब्लो-ऑफ वाल्व के साथ मध्यम प्रवेश प्रवाह स्थितियों पर खुला]] | ||
[[Image:hpcompressorwl.gif|center|thumb|600px|अनुरूप एचपीसी कार्यशील लाइन, ब्लो-ऑफ के साथ या उसके बिना]] | [[Image:hpcompressorwl.gif|center|thumb|600px|अनुरूप एचपीसी कार्यशील लाइन, ब्लो-ऑफ के साथ या उसके बिना]] | ||
| Line 196: | Line 194: | ||
[[Category: Machine Translated Page]] | [[Category: Machine Translated Page]] | ||
[[Category:Created On 27/07/2023]] | [[Category:Created On 27/07/2023]] | ||
[[Category:All articles with bare URLs for citations]] | |||
[[Category:Articles with PDF format bare URLs for citations]] | |||
[[Category:Articles with bare URLs for citations from March 2022]] | |||
[[Category:Articles with invalid date parameter in template]] | |||
[[Category:CS1 errors]] | |||
[[Category:CS1 maint]] | |||
[[Category:Created On 27/07/2023|Compressor Map]] | |||
[[Category:Machine Translated Page|Compressor Map]] | |||
[[Category:Pages with script errors|Compressor Map]] | |||
[[Category:Templates Vigyan Ready|Compressor Map]] | |||
[[Category:Vigyan Ready]] | |||
Latest revision as of 18:53, 3 October 2023
कंप्रेसर आरेख एक चार्ट है जो टर्बोमशीनरी गैस कंप्रेसर के प्रदर्शन को दर्शाता है। इस प्रकार के कंप्रेसर का उपयोग इंजनों में, सुपरचार्जिंग प्रत्यागामी इंजनों के लिए और औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए किया जाता है, जहां इसे गतिशील कंप्रेसर के रूप में जाना जाता है। एक नक्शा कंप्रेसर रिग परीक्षण परिणामों से बनाया जाता है या एक विशेष कंप्यूटर प्रोग्राम द्वारा भविष्यवाणी की जाती है। वैकल्पिक रूप से एक समान कंप्रेसर केआरेख को उपयुक्त रूप से स्केल किया जा सकता है। यह लेख कंप्रेसरआरेखों और उनके विभिन्न अनुप्रयोगों का एक अवलोकन है और इसमें विशिष्ट उदाहरणों के रूप में एक पंखे और तीन-शाफ्ट एयरो-इंजन से मध्यवर्ती और उच्च दबाव वाले कंप्रेसर केआरेखों की विस्तृत व्याख्या भी है।
कंप्रेसरआरेख डिज़ाइन और ऑफ-डिज़ाइन दोनों स्थितियों में गैस टरबाइन और टर्बोचार्ज्ड इंजन के प्रदर्शन की भविष्यवाणी करने का एक अभिन्न अंग हैं। वे औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए सही कंप्रेसर का चयन करने में भी महत्वपूर्ण उद्देश्य पूरा करते हैं।
पंखे और टर्बाइनों के पास ऑपरेटिंगआरेख भी होते हैं, यद्यपि बाद वाले कम्प्रेसर की तुलना में दिखने में अत्यधिक भिन्न होते हैं।
कंप्रेसर डिज़ाइन
एक कंप्रेसरआरेख एक कंप्रेसर की ऑपरेटिंग रेंज को दर्शाता है और यह अपनी ऑपरेटिंग रेंज के भीतर कितनी अच्छी तरह काम करता है। कंप्रेसर के माध्यम से बहने वाली गैस के लिए दो मूलभूत आवश्यकताएं बताती हैं कि यह डिज़ाइन की स्थिति में सबसे अच्छा काम क्यों करता है और अन्य स्थितियों में इतना अच्छा क्यों नहीं करता है, जिसे ऑफ-डिज़ाइन के रूप में जाना जाता है। सबसे पहले, निकास क्षेत्र इनलेट क्षेत्र से छोटा होना चाहिए क्योंकि संपीड़ित गैस का घनत्व अधिक होता है। डिज़ाइन की स्थिति में विशिष्ट वॉल्यूम को पार करने के लिए निकास क्षेत्र का आकार होता है।[1] दूसरा, एक अक्षीय कंप्रेसर में सभी रोटर और स्टेटर ब्लेड, और एक केन्द्रापसारक कंप्रेसर में प्ररित करनेवाला प्रेरक और विसारक वैन,[2][3] घटना के नुकसान को कम करने के लिए डिजाइन की स्थिति में आने वाली हवा को पूरा करने के लिए कोण बनाया गया है। आकस्मिक हानि संपीड़न की दक्षता को कम कर देती है। कंप्रेसर का संतोषजनक संचालन उस कोण को नियंत्रित करने पर निर्भर करता है जिस पर गैस एक स्वीकार्य सीमा के भीतर घूर्णन और स्थिर ब्लेड तक पहुंचती है। इष्टतम से विचलन के परिणामस्वरूप पहले हानि में वृद्धि / दक्षता में कमी, फिर या तो रुकावट या ध्वनि वेग / अवरुद्ध होती है जो एक ही समय में एक अक्षीय कंप्रेसर के विपरीत छोर पर ब्लेड मार्ग में होती है।[4] वे प्ररित करनेवाला और विसारक में प्रवेश पर एक केन्द्रापसारक कंप्रेसर में भी होते हैं।
कंप्रेसर डिज़ाइन बिंदु उच्च दक्षता के क्षेत्र में होगा चाहे कंप्रेसर गैस टरबाइन इंजन का भाग हो या इसका उपयोग ब्लास्ट फर्नेस में हवा पंप करने के लिए किया जाता हो। यद्यपि, कंप्रेसर को उस पर लगाई गई अन्य परिचालन स्थितियों पर उपयुक्त प्रदर्शन प्रदान करना होता है, जिसका अर्थ है कि ऑपरेशन की एक विस्तृत श्रृंखला में उच्च दक्षता की आवश्यकता होती है।[5] गैस टरबाइन इंजन के स्थिति में इसे इंजन को सरलता से प्रारंभ करने और डिजाइन गति तक तेजी से तेज करने की अनुमति देनी चाहिए, जिसका अर्थ है डिजाइन गति से कम गति पर संचालन करना। डिज़ाइन बिंदु से दूर गति और प्रवाह पर कंप्रेसर प्रवाह क्षेत्र में कमी वास्तविक घनत्व वृद्धि के लिए उपयुक्त नहीं है। एनएसीए की एक रिपोर्ट[6] डिज़ाइन की स्थिति और कम गति पर आवश्यक संकुचन में अंतर को सचित्र रूप से दर्शाता है। उदाहरण के लिए, कम गति पर, कंप्रेसर के माध्यम से हमले के ब्लेड कोण पर प्रतिकूल प्रभाव डाले बिना कंप्रेसर से बाहर निकलने के लिए गैस को पर्याप्त रूप से संपीड़ित नहीं किया गया है। डिज़ाइन बिंदु से दूर एक अक्षीय कंप्रेसर के मध्य चरण हमले के इष्टतम कोण पर काम करना जारी रखते हैं, परंतु सामने के चरण एक दिशा में, स्टॉल की ओर, और पीछे के चरण चोक की ओर विपरीत दिशा में विचलित होते हैं।[6]विचलन लगभग 5:1 के डिज़ाइन दबाव अनुपात तक स्वीकार्य था, जिससे केवल दक्षता में हानि हुई। उच्च डिजाइन दबाव अनुपात पर घूर्णन स्टाल की रोकथाम, जो कम सही गति पर होती है,[7] और इनलेट गाइड वेन प्रारंभ के साथ चोकिंग की आवश्यकता थी जो आंशिक रूप से कम गति पर बंद हो जाती थी, या कम गति पर कंप्रेसर के साथ हवा को आंशिक रूप से हटा देती थी।[8] वैरिएबल स्टेटर या स्प्लिट कंप्रेशर्स की पंक्तियाँ, जो आगे के चरणों को गति देने और पीछे के चरणों को एक-दूसरे के सापेक्ष धीमा करने की अनुमति देती हैं, को भी उसी कारण से प्रस्तुत किया जाएगा। जब दबाव अनुपात लगभग 12:1 तक पहुंच जाता है तो कंप्रेसर इनमें से एक से अधिक सुविधाओं को एक साथ सम्मिलित कर लेंगे।
घूर्णनशील स्टॉल के लिए सुधार
सामने के चरणों में घूमने वाले स्टॉल को कम करने के लिए विभिन्न समाधानों के शुरुआती उदाहरणों में चर इनलेट गाइड वेन और इंटरस्टेज ब्लीड के साथ रोल्स-रॉयस एवन,चरइनलेट गाइड वेन और चरस्टेटर के साथ जनरल विद्युतJ79, स्प्लिट कंप्रेसर के साथ ब्रिस्टल ओलिंप और स्प्लिट कंप्रेसर और इंटर कंप्रेसर ब्लीड के साथ प्रैट एंड व्हिटनी J57 सम्मिलित हैं। इस बिंदु तक कंप्रेसर का ब्लीड केवल कम सही गति से प्रारंभ करने और तेज करने के लिए आवश्यक था, जहां ओवरबोर्ड डंपिंग से थ्रस्ट उत्पादन में इसका हानि महत्वपूर्ण नहीं था।
एक और विकास स्थायी कंप्रेसर ब्लीड को इंजन में वापस भेज दिया गया जहां इसने जोर देने में योगदान दिया। रोल्स-रॉयस कॉनवे में जेटपाइप में इंटरकंप्रेसर ब्लीड के साथ एक स्प्लिट कंप्रेसर था। इस बाईपास व्यवस्था के साथ एक स्प्लिट कंप्रेसर ने उस समय किसी भी रोल्स-रॉयस इंजन के उच्चतम दबाव अनुपात की अनुमति दी, बिना चर इनलेट गाइड वेन्स या इंटरस्टेज ब्लीड की आवश्यकता के।[9] इसे बेहतर प्रणोदन दक्षता की व्यवस्था, बाईपास इंजन के रूप में जाना जाता था। प्रैट एंड व्हिटनी J58 ने कम सही गति के माध्यम से शुरू करने और तेज करने के लिए इंटरस्टेज ओवरबोर्ड ब्लीड का उपयोग किया था, परंतु चूंकि यह उच्च मैक संख्याओं पर इन गति पर लौट आया था तो ब्लीड फिर से खुल गया था परंतु इस बार इसे जेटपाइप में भेज दिया गया जहां इसने आफ्टरबर्नर और नोजल को ठंडा कर दिया। इस शीतलन ने अप्रत्यक्ष रूप से आफ्टरबर्नर में अधिक ईंधन जलाने की अनुमति देने में योगदान दिया। एक समान व्यवस्था, परंतु जेटपाइप में इंटरकंप्रेसर ब्लीड के साथ एक स्प्लिट कंप्रेसर का उपयोग करके, बाद में 'लीकी' टर्बोजेट के रूप में जाना जाने लगा, एक बाईपास इंजन जिसमें आफ्टरबर्नर और नोजल को ठंडा करने के लिए केवल पर्याप्त बाईपास होता था।
कंप्रेसरआरेख
कंप्रेसर विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए गैस पंप करते हैं, जिनमें से प्रत्येक का अपना प्रवाह प्रतिरोध होता है जिसे कंप्रेसर को गैस प्रवाहित रखने के लिए पूरा करना होता है। एक नक्शा इसके अनुप्रयोग के लिए प्रवाह और दबाव आवश्यकताओं की पूरी श्रृंखला के लिए पंपिंग विशेषताओं को दर्शाता है। एक चर क्षेत्र अवरुद्ध वाल्व का उपयोग करके कृत्रिम रूप से चयनित प्रवाह प्रतिरोध के साथ कंप्रेसर कोविद्युत मोटर के साथ चलाकरआरेख का उत्पादन किया जा सकता है। यदि कंप्रेसर टरबाइन निकास पर एक वाल्व के साथ गैस जनरेटर का हिस्सा है तो उसे भी मैप किया जा सकता है। कैम्पबेल[10] जनरल विद्युत J79 कंप्रेसर को इस प्रकार मैप किया दिखाया गया है।
आयामी विश्लेषण
परिवेश के दबाव और तापमान में परिवर्तन के साथ, कंप्रेसर का प्रदर्शन दिन-ब-दिन बदलता रहता है। वूलनवेबर[11] जब इनलेट तापमान 70 और 100 डिग्री फ़ारेनहाइट के बीच बदलता है तो टर्बोचार्जर कंप्रेसर के प्रदर्शन में परिवर्तन दिखाता है। विमान कंप्रेसर के स्थिति में, इनलेट दबाव और तापमान भी ऊंचाई और वायु गति के साथ बदलते हैं। इनलेट तापमान और दबाव के प्रत्येक संयोजन के लिए अलग-अलग प्रदर्शन की प्रस्तुति असहनीय होगी, परंतु आयामी विश्लेषण का उपयोग करके इन सभी को एक हीआरेख पर समेटना संभव है, जो इनलेट स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला पर लागू होता है। आयामी विश्लेषण में रोटर गति, द्रव्यमान प्रवाह और वितरण दबाव जैसी व्यक्तिगत मात्राओं को अन्य प्रासंगिक मात्राओं के साथ इस तरह से समूहीकृत किया जाता है कि समूहों का कोई आयाम नहीं होता है परंतु पुनः भी उनका एक भौतिक अर्थ होता है। उदाहरण के लिए रोटर गति , इनलेट तापमान , कंप्रेसर व्यास और गैस गुण और आयामहीन के रूप में एक साथ समूहीकृत किया गया है जो ब्लेड मच संख्या के बराबर है।[12]गैस टर्बाइन इंजन कंप्रेसर मैप के आधार के रूप में प्रयुक्त पैरामीटर समूह में पूर्ण-दबाव अनुपात पेक्सिट/पिनलेट, डायमीटर संख्या , , और प्रदर्शन क्षमता सम्मिलित होते हैं। अन्य अनुप्रयोगों के लिएआरेख हेड या प्रवाह दबाव और वॉल्यूम प्रवाह का उपयोग करते है।
एक विशेष कंप्रेसर और गैस के लिए वाहन और गति समूहों को सरलित किया जाता है, जिसमें वो परिपक्व कंप्रेसर और अनुप्रयोग के लिए निर्धारित होते हैं, अर्थात् कंप्रेसर के आयाम और गैस के गुणों को मिटाकर, द्वारा, जिन्हें नकारात्मक गैर-आयामी पैरामीटर कहा जाता है, जैसे कि , , और γ. उन्हें उपनामी-गैर-आयामी पैरामीटर के नाम से जाना जाता है, जैसे और ।
अंतिम चरण दबाव और तापमान अनुपात सुधार कारकों को लागू करके छद्म-गैर-आयामी मापदंडों को द्रव्यमान प्रवाह और गति के लिए मानक इकाइयां और अधिक पहचानने योग्य संख्यात्मक मान देना है, जिसे आयामी विश्लेषण के भाग के रूप में भी प्राप्त किया गया है।
संशोधित पैरामीटर और हैं उनके पास मूल देखे गए मानों के समान इकाइयाँ हैं और उन्हें सहमत मानक स्थितियों, समुद्र स्तर पर अंतर्राष्ट्रीय मानक वायुमंडल के अनुसार सही किया गया है। वैकल्पिक रूप से उन्हें डिज़ाइन मान के सापेक्ष दिखाया जा सकता है जहाँ डिज़ाइन मान 100% या 1.0 के रूप में निर्दिष्ट किया गया है।
गैस टरबाइन इंजन में जलाया गया ईंधन कंप्रेसर रनिंगरेखा को सेट करता है और इंजन संचालन पर अपना प्रभाव दिखाने के लिए इसे 'गैर-आयामी' रूप में भी उपयोग करना पड़ता है।[13] कंप्रेसरआरेख पर दिखाए जाने पर इसका उपयोग कम्बस्टर दबाव के अनुपात के रूप में किया जाता है। सही ईंधन प्रवाह को fuel इस प्रकार दिखाया गया है यद्यपि वायु और ईंधन दोनों तरल पदार्थ के प्रवाह हैं, उनके गैर-आयामी पैरामीटर भिन्न हैं, और , क्योंकि गैर-आयामी वायुप्रवाह द्रव मैक संख्या का एक रूप है जबकि ईंधन एक असम्पीडित ऊर्जा स्रोत का प्रवाह है। वायुप्रवाह के आयाम एम/टी हैं और ईंधन-प्रवाह के आयाम एमएल हैं 2/t3,[14] जहाँ M, L और t द्रव्यमान, लंबाई और समय हैं।
ईंधन प्रवाह को कंप्रेसरआरेख पर भी दिखाया जाता है, परंतु इसके प्रभाव के रूप में, अर्थात टरबाइन इनलेट तापमान। यह प्रभाव, पुनः गैर-आयामी रूप से, टरबाइन इनलेट तापमान और कंप्रेसर इनलेट तापमान के अनुपात के रूप में दिखाया जाता है, और इसे इंजन तापमान अनुपात के रूप में जाना जाता है। ग्रैंडकोइंग[15] हेलीकॉप्टर कंप्रेसर के बढ़ते ईंधन प्रवाह के साथ नो-लोड से फुल-लोड में जाने पर निरंतर तापमान रेखाओं को पार किया जाता है।
अवलोकित या मापे गए मानों को मानक दिन की स्थितियों के अनुसार सही करना
दो अलग-अलग दिनों में प्रवाह मापदंडों की समानता से day 1 day 2, एक दिन में मापे गए मानों को उन मानों में सुधारा जा सकता है जिन्हें एक मानक दिन में मापा जाएगा, इसलिए,
corr यहाँ मापे गए मान हैं और 519 डिग्री और 14.7 पाउंड/वर्ग इंच मानक दिन का तापमान और दबाव हैं।
तापमान और दबाव सुधार कारक हैं और , इसलिए corr
गति के लिए संशोधित मान है corr उदाहरण:[16] एक इंजन 100% गति से चल रहा है और 107 पौंड हवा हर सेकंड कंप्रेसर में प्रवेश कर रही है, और दिन की स्थिति 14.5 पीएसआईए और 30 डिग्री फ़ारेनहाइट है।
एक मानक दिन में वायुप्रवाह होगा जो 105.2 पौंड/सेकंड है। गति होगी जो 103% है. ये संशोधित मान इस विशेष इंजन के लिए कंप्रेसरआरेख पर दिखाई देंगे।
यह उदाहरण दिखाता है कि एक कंप्रेसर 'ठंडे' दिन पर वायुगतिकीय रूप से तेज़ चलता है और 'गर्म' दिन पर धीमा हो जाएगा। चूँकि कंप्रेसर में प्रवेश के समय 'दिन' की स्थितियाँ होती हैं, इसलिए उच्च मैक संख्या पर रैम के तापमान में वृद्धि से कृत्रिम रूप से अत्यधिक 'गर्म' दिन उत्पन्न होता है।आरेख पर घूमने वाले स्टॉल क्षेत्र में आने के लिए, इंजन के 100% रेटेड यांत्रिक गति पर चलने के अतिरिक्त, वायुगतिकीय गति अत्यधिक, कम है, इसलिए इन मैक संख्याओं पर काम करने वाले इंजन को उपयुक्त सुविधाओं की आवश्यकता होती है। जनरल विद्युत J93 मेंचरइनलेट गाइड वेन और स्टेटर थे। प्रैट एंड व्हिटनी J58 में कंप्रेसर और 2-पोजीशन इनलेट गाइड वेन्स से इंटर-स्टेज ब्लीड हुआ था। टुमांस्की आर-15 में हवा के तापमान को कम करने और कम सही गति से बचने के लिए प्री-कंप्रेसर कूलिंग थी।
गतिज समानता
मानचित्र पर संशोधित मापदंडों का उपयोग करने का आधार मच संख्या गतिज समानता है। सही प्रवाह और गति वेग त्रिकोण का उपयोग करके कंप्रेसर और ब्लेड पर प्रवाह कोण के माध्यम से मच संख्याओं को परिभाषित करती है। वेग त्रिकोण विभिन्न संदर्भ फ़्रेमों के बीच प्रवाह को स्थानांतरित करने की अनुमति देते हैं। इस स्थिति में एक स्थिर फ्रेम में गैस का वेग और परिधीय ब्लेड वेग एक घूर्णन फ्रेम मार्ग में वेग में परिवर्तित हो जाता है।[17] ब्लेड और वेन पंक्तियों में हानि मुख्य रूप से आपतन कोण और मच संख्या पर निर्भर करती है।[18]आरेख पर एक विशेष ऑपरेटिंग बिंदु कंप्रेसर में हर जगह मच संख्या और प्रवाह कोण निर्धारित करता है।[19]
उच्च मैक संख्या पर उड़ान
एक ऐतिहासिक उदाहरण, प्रैट एंड व्हिटनी J58, संशोधित मूल्यों के उपयोग के महत्व को दर्शाता है। घूर्णन स्टॉल कम सही गति पर होता है[20] ऐसा स्टार्टिंग के दौरान और निष्क्रिय के ऊपर भी होता है। वायु प्रवाह को बढ़ाने के लिए ब्लीड वाल्व खोलकर इससे राहत मिल सकती है। बहुत अधिक उड़ान गति पर कंप्रेसर इस कम संशोधित गति क्षेत्र में वापस आ जाएगा, इसलिए वही ऑपरेटिंग बिंदु जमीन पर कम घूर्णी गति और उच्च ऊंचाई पर मच 3 पर अधिकतम घूर्णी गति पर होता है। ठहराव, कम दक्षता, ब्लेड कंपन और विफलता जिसने जमीन पर कम सही गति को प्रभावित किया था, मैक 3 पर 100% रोटर आरपीएम पर वापस आ गया है।[21]आरेख पर समान परिचालन बिंदु में समान अक्षीय और परिधीय मच संख्याएं, समान वेग त्रिकोण, समान दक्षता होती है[22] वास्तविक रोटर गति और कंप्रेसर इनलेट तापमान जमीन पर 4750 RPM/60degF और मैक 3 पर 7,000RPM/600 degF से अधिक होने के अतिरिक्त ।[23][24] उसी संशोधित ऑपरेटिंग बिंदु को रुकने से रोकने और दक्षता बढ़ाने के लिए उसी समाधान की आवश्यकता थी जो कि चौथे कंप्रेसर चरण से हवा को निकालना था।[25]
ऑपरेटिंग सीमाएँ
कंप्रेसर में एक विशेष गति के लिए प्रवाह चरम पर परिचालन सीमाएं होती हैं जो विभिन्न घटनाओं के कारण होती हैं। स्थिर गति रेखा के उच्च प्रवाह भाग की स्थिरता संपीडनशीलता के प्रभाव के कारण होती है।रेखा के दूसरे छोर की स्थिति ब्लेड या मार्ग प्रवाह पृथक्करण द्वारा स्थित है।आरेख पर एक अच्छी तरह से परिभाषित, निम्न-प्रवाह सीमा को स्टॉल या सर्जरेखा के रूप में चिह्नित किया गया है, जिस पर सकारात्मक घटना पृथक्करण के कारण ब्लेड स्टॉल होता है। टर्बोचार्जर और गैस टरबाइन इंजनों के लिएआरेखों पर इस तरह से चिह्नित नहीं किया गया है, यह अधिक धीरे-धीरे निकट आने वाली, उच्च-प्रवाह सीमा है, जिस पर गैस का वेग ध्वनि की गति तक पहुंचने पर मार्ग अवरुद्ध हो जाते हैं। इस सीमा को औद्योगिक कंप्रेसर के लिए ओवरलोड, चोक, सोनिक या स्टोनवॉल के रूप में पहचाना जाता है। इस प्रवाह सीमा के करीब पहुंचने का संकेत गति रेखाओं के अधिक ऊर्ध्वाधर होने से मिलता है। मानचित्र के अन्य क्षेत्र ऐसे क्षेत्र हैं जहां उतार-चढ़ाव वाले वेन स्टालिंग ब्लेड संरचनात्मक मोड के साथ बातचीत कर सकते हैं जिससे विफलता हो सकती है, अर्थात घूर्णन स्टाल धातु थकान का कारण बन सकता है।[26]
विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए ऑपरेटिंग रेंज
अलग-अलग एप्लिकेशन अलग-अलग रास्तों पर अपने विशेषआरेख पर चलते हैं। बिना किसी ऑपरेटिंगरेखा वाला एक उदाहरणआरेख बाईं ओर स्टॉल/सर्जरेखा और दाईं ओर चोक और ओवरलोड की ओर बढ़ती गति रेखाओं के साथ सचित्र संदर्भ के रूप में दिखाया गया है।
मानचित्रों में समान विशेषताएं और सामान्य आकार होते हैं क्योंकि वे सभी घूमने वाली वैन वाली मशीनों पर लागू होते हैं जो संपीड़ित तरल पदार्थ को पंप करने के लिए समान सिद्धांतों का उपयोग करते हैं। सभी मशीनों में स्थिर वेन नहीं होते हैं। यद्यपि , गैस टरबाइन या टर्बोचार्ज्ड इंजन के भाग के रूप में काम करने वाला कंप्रेसर एक औद्योगिक कंप्रेसर से अलग व्यवहार करता है क्योंकि इसके प्रवाह और दबाव की विशेषताओं को इसके ड्राइविंग टरबाइन और अन्य इंजन घटकों, जैसे गैस टरबाइन के लिए पावर टरबाइन या जेट नोजल से मेल खाना पड़ता है। और, एक टर्बोचार्जर के लिए इंजन वायुप्रवाह जो इंजन की गति और चार्ज दबाव पर निर्भर करता है।[27] गैस टरबाइन कंप्रेसर और उसके इंजन के बीच एक लिंक को निरंतर इंजन तापमान अनुपात की रेखाओं के साथ दिखाया जा सकता है, अर्थात ईंधन भरने/बढ़े हुए टरबाइन तापमान का प्रभाव जो तापमान अनुपात बढ़ने पर रनिंगरेखा को ऊपर उठाता है।
विभिन्न व्यवहार की एक अभिव्यक्तिआरेख के दाईं ओर चोक क्षेत्र में दिखाई देती है। यह गैस टरबाइन, टर्बोचार्जर या औद्योगिक अक्षीय कंप्रेसर में नो-लोड स्थिति है परंतु औद्योगिक केन्द्रापसारक कंप्रेसर में ओवरलोड है।[28] हिरेथ एट अल.[29] एक टर्बोचार्जर कंप्रेसर पूर्ण-लोड, या अधिकतम ईंधन भरने को दर्शाता है, वक्र सर्जरेखा के करीब चलता है। एक गैस टरबाइन कंप्रेसर फुल-लोडरेखा भी सर्जरेखा के करीब चलती है। औद्योगिक कंप्रेसर अधिभार एक क्षमता सीमा है और आवश्यक उच्च प्रवाह दर को पार करने के लिए उच्च ऊर्जा स्तर की आवश्यकता होती है।[30] यदि गैस टरबाइन द्वारा संचालित किया जाता है, तो ठंड के दिनों में कंप्रेसर को अनजाने में ओवरलोड सीमा से परे खतरनाक स्थिति में ले जाने के लिए अतिरिक्त बिजली उपलब्ध होती है।[31][32][33]
गैस टरबाइन कंप्रेसर
कंप्रेसर को अपने प्रेरित टर्बाइन के समान गति (या निश्चित गियर अनुपात) में चलना होता है और उसकी तुलनात्मक टर्बाइन की तुलनात्मक शक्ति को पारित करना होता है और उसी तरह की फ्लो को पारित करना होता है जैसा कि उसकी प्रेरित टर्बाइन का फ्लो होता है। यह गैस उत्प्रेरक बनाने वाले गैस जनरेटर का बनना होता है। कंप्रेसर को उसी फ्लो को पारित करना होता है जो गैस उत्प्रेरक का उपयोग करता है, अर्थात् एकल शाफ्ट इंजन के लिए अतिरिक्त टर्बाइन स्तरों के लिए या अलग शक्ति टर्बाइनों या जेट नोजल के लिए यह समान-फ्लो आवश्यकता एक समान दबाव-अनुपात आवश्यकता के साथ होती है, कुल संपीड़न और विस्तार अनुपातों के बीच, और इन साथ ही वे स्थिर स्थिति संचालन के लिए दौड़ती रेखा की स्थिति को प्राप्त करते हैं।
एकल शाफ्ट इंजन जो एक विद्युत जनरेटर या हेलीकॉप्टर रोटर/विमान प्रोपेलर को प्रवर्तित करते हैं, वे कंप्रेसर को बिना भार दबाव के चलाते हैं जबकि उन्हें संचालन गति तक तेजी से वृद्धि दी जाती है। "बिना भार" से तात्पर्य उनके विद्युत भार के बिना जनरेटर को चलाने के लिए आवश्यक न्यूनतम पेट्रोलिंग की ओर से होता है या रोटर/प्रोपेलर पिच को न्यूनतम पर और चोक के पास होने वाला तथा यह वाक्य जो आपने कहा है, यह स्थिति उस समय उत्पन्न होती है जब इंजन की नियत गति के पास होती है।
कोहेन एट अल विद्युत जनरेटर्स को आवश्यक गति तक बिना भार पर चलने के लिए विद्युत उत्पन्नक की गति बढ़ती है। विद्युत भार में वृद्धि पेट्रोलिंग की वृद्धि से प्राप्त की जाती है। बारकी आदि [34] जनरेटर टर्बाइन को डिज़ाइन गति या ग्रिड फ्रिक्वेंसी तक पहुंचाने वाली घटनाओं का विस्तृत वर्णन देते हैं, जब तक भार बढ़ता है[35] तब तक उसे ईंधन बढ़ाने की आवश्यकता नहीं होती है। ग्रांडकॉइंग [36]टर्बोमेका आर्टूस्ट हेलीकॉप्टर इंजन के स्थिर गति संचालन को विन्यास दिखाते हैं, शून्य भार से लेकर अधिकतम शक्ति तक। शून्य भार न्यूनतम रोटर पिच और आईडल ईंधन वाहन होता है। ईंधन वाहन में वृद्धि एक कंप्रेसरआरेख पर दिखाई देती है जैसे कि नियंत्रित ईंधन संचालन की अवस्था की गई है, तापमान अनुपात, टर्बाइन प्रवेश तापमान / कंप्रेसर प्रवेश तापमान की धाराएँ। ग्रांडकॉइंग[37] यह भी दिखाते हैं कि एक तेज भार वृद्धि के प्रभाव में गति मुख्यत: फिसलने के पहले अपनी आवश्यक सेटिंग को पुनर्प्राप्त करने से पहले कम हो जाती है।
एक निश्चित क्षेत्र नोजल वाला जेट इंजन
एक निश्चित निकास नोजल क्षेत्र वाले विमान इंजनों में एक स्थिर-स्थिति संचालन या चलने वालीरेखा होती है जो निष्क्रिय से अधिकतम गति तक ईंधन प्रवाह द्वारा तय की जाती है। कंप्रेसर में परिवर्तनीय वेन कोण और प्रवाह क्षेत्र किसी विशेष ऑपरेटिंग बिंदु पर रनिंगरेखा को नहीं बदलते हैं क्योंकि कोण और वाल्व की स्थिति एक सही गति के लिए अद्वितीय होती है, अर्थात उन्हें सही गति के विरुद्ध एक शेड्यूल के अनुसार नियंत्रित किया जाता है। निरंतर गति से चलने के लिए आवश्यक ईंधन प्रवाह की तुलना में अधिक या कम ईंधन भरने से रेखा ऊपर या नीचे चलती है जबकि इंजन नई आवश्यकता के अनुसार गति बदल रहा होता है।
समायोज्य क्षेत्र नोजल के साथ जेट इंजन
कैम्बल [38]दिखाते हैं कि स्थिर स्थिति संचालन रेखा पर विभिन्न नोजल क्षेत्रों के प्रभाव को इस अनुसंधान के लिए क्षेत्र का स्वचालित नियंत्रण अक्षम था। सेवा में क्षेत्र आईडल पर खुला होता है और संचालन में बढ़ते समय यह प्रगतिशीलता से बंद होता है, जैसा कि क्षेत्र अनुसूची द्वारा दिखाया गया है। एक समायोज्य नोजल इस विशेष उद्देश्य के लिए नहीं जोड़ा जाता है, लेकिन अगर एफ्टरबर्नर लगा होता है तो यह आईडल थ्रस्ट को कम करने और एफ्टरबर्नर संचालन तक की शीघ्रता समय को बढ़ाने के लिए उपयोग किया जा सकता है,[39] जब तक ऐफ्टरबर्नर संचालन योग्य नहीं हो जाता। एक वर्धित टर्बोफैन पर आदर्श प्रवर्तन रेखा उच्च फैन दबाव अनुपात को अधिक संभावना से सेट करती है ताकि फैन की प्रदर्शन और त्वरण को अनुकूलित किया जा सके और पर्याप्त फैन स्टॉल मार्जिन बनाए रख सके। फैन संचालन रेखा को एक थ्राटलिंग वाल्व की तरह काम करने वाले क्षेत्र को बदलकर नियंत्रित किया जाता है। थ्राटलिंग एक जलते ईंधन से थर्मल और समायोज्य नोजल क्षेत्र से भौमिकीक दोनों की संयोजन होती है।[40]
वे क्षेत्र जहां अस्वीकार्य व्यवहार हो सकता है
कम गति वाले पिछले स्टेज टर्बाइनिंग [41][42] अत्यधिक नकारात्मक प्रस्थिति के साथ होता है जिससे दबाव अनुपात एक से कम होता है और कंप्रेसर स्टेज वायुप्रवाह से शक्ति अवशोषित करता है। दो उदाहरण जहां सर्ज रेखा पार करने से उच्च गति की दिशा में त्वरित होने से रोक दी गई थी, वे पहले डिज़ाइन के रोल्स-रॉयस एवॉन[43] और आईएई V2500[44]के हैं, और मुख्य कंप्रेसर पुनर्डिज़ाइन की आवश्यकता थी। कम सुधारीत गतियों में घूर्णनी के बलेंबी द्वारा तलमशी स्थितियों की वजह से ब्लेड के फेल होने का कारण बने हैं।
डीजल और पेट्रोल इंजनों के लिए टर्बोचार्जर्स:
कंप्रेसर प्रवाह और दबाव सीमा को आरेख पर इंजन स्थिर आरपीएम और निरंतर टॉर्क लाइनों के एक कालीन प्लॉट के साथ दिखाया गया है। ओपनकोर्सवेयर सामग्री[45] 4-स्ट्रोक ट्रक इंजन की एयरफ्लो आवश्यकताओं के लिए इंजन की गति और भार का एक कारपेट प्लॉट दिखाता है।[46] हेवी-ड्यूटी डीजल इंजन के लिए निरंतर इंजन गति और इंजन बीएमईपी की लाइनें दिखाता है। वूलेनवेबर[47] विभिन्न इंजन गति और लोड/ईंधन/टॉर्क पर इंजन एयरफ्लो आवश्यकताओं को दिखाता है। हिरेथ एट अल.[48] विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए ऑपरेटिंग लाइनें दिखाएं जैसे कि यात्री कार इंजन के लिए फुल-लोड ऑपरेटिंग लाइन, ट्रक डीजल इंजन पर अनियंत्रित टर्बोचार्जर का प्रभाव और यात्री डीजल और गैसोलीन इंजन पर वेस्टगेट नियंत्रण, और कंप्रेसर ऑपरेटिंगरेखा पर ऊंचाई का प्रभाव।
तेल और गैस उद्योग में कंप्रेसर:
प्रक्रिया आवश्यकताएँ बदल सकती हैं जिससे कंप्रेसर की स्थितियाँ भिन्न हो सकती हैं। कंप्रेसर को परिवर्तनीय गति या स्थिर गति मशीन द्वारा संचालित किया जा सकता है। यदि इसे स्थिर गति वाली विद्युत मोटर द्वारा संचालित किया जाता है तो इसे वैरिएबल इनलेट गाइड वेन्स या सक्शन और प्रवाह अवरुद्धिंग से नियंत्रित किया जा सकता है। वेल्च[49] एक केन्द्रापसारक कंप्रेसर के लिए प्रवाह पर परिवर्तनीय वेन कोण का प्रभाव दिखाता है।
एक एयरो-इंजन के उच्च दबाव कंप्रेसर के लिए आरेख:
प्रवाह अक्ष
एक्स-अक्ष सामान्यतः कंप्रेसर प्रविष्टि द्रव्यमान प्रवाह का कुछ कार्य होता है, जो सामान्यतः वास्तविक प्रवाह के विपरीत सही प्रवाह या गैर-आयामी प्रवाह होता है। इस अक्ष को उपकरण के माध्यम से प्रवाह की अक्षीय मच संख्या का एक मोटा माप माना जा सकता है।
दबाव अनुपात अक्ष
आमतौर पर y-अक्ष होता है दबाव अनुपात (पेक्सिट/पिनलेट), जहाँ प्रतिष्ठान दबाव होता है।
ΔT/T (या समरूद्धि या कुल मान का उपयोग भी किया जाता है।
वृद्धि रेखा
मानचित्र के मुख्य भाग पर थोड़ी मुड़ी हुई विकर्ण रेखा को सर्ज (या स्टॉल) रेखा के रूप में जाना जाता है। इस रेखा के ऊपर अस्थिर प्रवाह का एक क्षेत्र है, जिससे बचना ही बेहतर है।
कंप्रेसर में उछाल या कंप्रेसर उछाल के कारण कंप्रेसर में हवा का प्रवाह अचानक उलट जाता है। कंप्रेसर ब्लेड एयरफ़ोइल के रूप में काम करके एक पंपिंग क्रिया बनाते हैं। उछाल या रुकावट में, ब्लेड एक वायुगतिकीय रुकावट का अनुभव करते हैं और नीचे की ओर उच्च दबाव को रोकने में असमर्थ हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप हिंसक प्रवाह उलट जाता है। लौ जो सामान्यतः दहन कक्ष में सीमित होती है वह इंजन इनलेट के साथ-साथ निकास नोजल से भी बाहर आ सकती है।
वृद्धि मार्जिन
जैसा कि नाम से पता चलता है, सर्ज मार्जिन यह माप प्रदान करता है कि एक ऑपरेटिंग पॉइंट उछाल के कितना करीब है। दुर्भाग्य से, सर्ज मार्जिन की कई अलग-अलग परिभाषाएँ हैं। उपयोग में आने वाले एक लोकप्रिय को इस प्रकार परिभाषित किया गया है:
कहाँ:
वायवीय प्रणाली के संचालन बिन्दु पर, चाहे वो स्थिर अवस्था हो या संक्रमणात्मक,अर्थात मानक या अस्थिर स्थिति में धारित द्रव्यमान प्रवाह को प्रदर्शित करता है।
वायवीय प्रणाली के सर्ज़ बिन्दु पर, समान सुधारित गति के साथ, जैसे हो, धारित द्रव्यमान प्रवाह को प्रदर्शित करता है।
गति रेखाएँ
मानचित्र के मुख्य भाग पर थोड़ी घुमावदार, लगभग ऊर्ध्वाधर रेखाएँ संशोधित गति रेखाएँ हैं। वे रोटर ब्लेड टिप मैक संख्या का माप हैं।
चित्रण पर ध्यान दें कि गति रेखाएं प्रवाह के साथ रैखिक रूप से वितरित नहीं होती हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि यह विशेष कंप्रेसर वैरिएबल स्टेटर से सुसज्जित है, जो गति बढ़ने के साथ उत्तरोत्तर खुलता है, जिससे मध्यम से उच्च गति क्षेत्र में प्रवाह में अतिरंजित वृद्धि होती है। कम गति पर, परिवर्तनीय स्टेटर लॉक हो जाते हैं, जिससे गति और प्रवाह के बीच अधिक रैखिक संबंध बनता है।
यह भी ध्यान दें कि 100% प्रवाह से परे, गति रेखाएं चोकिंग के कारण तेजी से बंद हो जाती हैं। चोक से परे, गति में किसी भी तरह की वृद्धि से वायु प्रवाह में कोई और वृद्धि नहीं होगी।
दक्षता अक्ष
एक उप-कथानक स्थिर गति से प्रवाह के साथ आइसेंट्रोपिक अर्थात् रुद्धोष्म प्रक्रिया दक्षता की भिन्नता को दर्शाता है। कुछआरेख बहुउद्देशीय दक्षता का उपयोग करते हैं। वैकल्पिक रूप से, उदाहरणात्मक उद्देश्यों के लिए, दक्षता रूपरेखा को कभी-कभी मुख्यआरेख पर क्रॉस-प्लॉटेड किया जाता है।
ध्यान दें कि शीर्ष कुशलता का स्थान उसके उच्चारण में थोड़ी सी मुड़ होती है। यह वृत्ती बढ़ती गति के साथ कंप्रेसर के चोकिंग के कारण होती है, जब चरणी स्थितिकरण बंद होते हैं। जब स्थानिक चरोंं को खोलने लगते हैं, तो यह प्रवृत्ति पुनः प्रारंभ होती है।
कार्यशील रेखा
मानचित्र पर एक विशिष्ट स्थिर अवस्था में काम करने वाली रेखा भी दिखाई गई है। यह इंजन के संचालन बिंदुओं का स्थान है, क्योंकि इसे अवरुद्ध किया जाता है।
उच्च दबाव अनुपात उपकरण होने के कारण, कार्यशीलरेखा अपेक्षाकृत उथली होती है। यदि इकाई में कोई परिवर्तनीय ज्यामिति नहीं है, तो प्रबंधन में समस्याएँ होंगी, क्योंकि वृद्धि रेखा बहुत खड़ी होगी और आंशिक-प्रवाह पर कार्यशील रेखा को पार कर जाएगी।
मध्य-थ्रॉटल सेटिंग से एक जोरदार त्वरण के समय, कंप्रेसर कार्यशील रेखा तेजी से उछाल की ओर बढ़ेगी और फिर धीरे-धीरे स्थिर स्थिति ऑपरेटिंग बिंदु तक पहुंच जाएगी, जोआरेख पर आगे बढ़ेगी। स्लैम-धीमा पड़ने के समय विपरीत प्रभाव होता है। ये प्रभाव इंजन ईंधन प्रवाह में तेजी से बदलाव के लिए स्पूल की सुस्त प्रतिक्रिया के कारण होते हैं। स्लैम-धीमा पड़ने के समय कंप्रेसर उछाल एक विशेष समस्या है और इसे ईंधन भरने के शेड्यूल में उपयुक्त समायोजन और/या ब्लो-ऑफ के उपयोग से दूर किया जा सकता है।
दिखाए गए विशेष उदाहरण में, ग्राउंड आइडल से स्लैम-एक्सेलेरेशन उच्च दबाव कंप्रेसर उछाल का कारण बनेगा। ब्लो-ऑफ खोलने से मदद मिलेगी, परंतु चरस्टेटर शेड्यूल में कुछ बदलाव की भी आवश्यकता हो सकती है।
क्योंकि एक उच्च दबाव कंप्रेसर उच्च दबाव टरबाइन की अवरुद्ध प्रवाह क्षमता को 'देखता' है, कंप्रेसर की कार्यशीलरेखा उड़ान स्थितियों से प्रायः ही प्रभावित होती है। कार्यशील रेखा का ढलान निरंतर संशोधित आउटलेट प्रवाह के नजदीक होता है।
सिंगल-स्टेज एयरो-इंजन पंखे के लिएआरेख
कम दबाव अनुपात वाले पंखे में कार्यशील लाइनों की एक श्रृंखला होती है। उच्च उड़ान गति पर, रैम दबाव अनुपात ठंडे नोजल दबाव अनुपात को बढ़ा देता है, जिससे नोजल अवरुद्ध हो जाता है। अवरुद्ध की स्थिति के ऊपर, कार्यशील रेखाएँ एक अद्वितीय खड़ी सीधी रेखा में एकत्रित हो जाती हैं। जब नोजल खुलता है, तो कार्यशील रेखा अधिक घुमावदार होने लगती है, जो नोजल विशेषता की वक्रता को दर्शाती है। उड़ान मैक संख्या में गिरावट के साथ, ठंडा नोजल दबाव अनुपात कम हो जाता है। प्रारंभ में इसका काम करने वाली रेखा की स्थिति पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है, सिवाय घुमावदार पूंछ के, जो लंबी हो जाती है। अंततः, कम उड़ान मैक संख्या पर, यहां तक कि पूर्ण अवरुद्ध पर भी, ठंडा नोजल अनियंत्रित हो जाता है। अब काम रेखाएँ घुमावदार हो जाएंगी, धीरे-धीरे सर्ज की ओर प्रक्षिप्त होती हुई जब उड़ान की माख संख्या कम होती है। सर्ज मार्जिन की सबसे कम काम रेखा शून्यवर्गीय स्थितियों में होती है।
इसमें सम्मिलित बाधाओं की प्रकृति के कारण, मिश्रित टर्बोफैन की पंखे की कार्यशील लाइनें समतुल्य अमिश्रित इंजन की तुलना में कुछ हद तक तेज होती हैं।
एक पंखे में दोआरेख हो सकते हैं, एक बाईपास खंड के लिए और एक आंतरिक खंड के लिए जिसमें सामान्यतः लंबी, सपाट, गति रेखाएं होती हैं।
सैन्य टर्बोफैन्स की डिज़ाइन फैन दबाव अनुपात सिविल इंजनों की तुलना में कहीं ज्यादा होती है। इसके परिणामस्वरूप, अंतिम नोजल उच्चतम उड़ान की गतियों पर, अधिकांश थ्रॉटल श्रेणियों में आसक्त हो जाता है। यद्यपि, कम थ्रॉटल सेटिंग पर नोजल का उद्धमन हो जाएगा, जिससे काम रेखाओं के निचले हिस्से में एक छोटी घुमावदार पूंछ होगी, विशेष रूप से कम उड़ान की गतियों पर।
यद्यपि अल्ट्रा-हाई बाईपास अनुपात टर्बोफैन का डिज़ाइन प्रशंसक दबाव अनुपात बहुत कम होता है उदाहरण के लिए, बाईपास अनुभाग पर 1.2। नतीजतन, क्रूज़ उड़ान गति पर भी, ठंडा प्रोपेलिंग नोजल केवल उच्च अवरुद्ध सेटिंग्स पर ही बंद हो सकता है। पंखे की कार्यशील रेखाएं अधिक घुमावदार हो जाती हैं और फ्लाइट मैक संख्या कम होने पर तेज़ी से उछाल की ओर स्थानांतरित हो जाती हैं। परिणामस्वरूप, स्थैतिक कार्यात्मकरेखा अच्छी तरह से बढ़ सकती है,विशेष रूप से कम अवरुद्ध सेटिंग्स पर।
एक समाधान है कि एक परिवर्तनीय क्षेत्र वाला ठंडा या मिश्रित नोजल हो। कम उड़ान की गतियों पर नोजल क्षेत्र बढ़ाने से फैन काम रेखा सर्ज से दूर ले जाता है।[50]
एक वैकल्पिक समाधान एक वैरिएबल पिच पंखा फिट करना है। पंखे के ब्लेड की पिच को शेड्यूल करने से पंखे की कार्यशील लाइनों की स्थिति पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है, परंतु पंखे के सर्ज मार्जिन में सुधार के लिए सर्जरेखा को ऊपर की ओर ले जाने के लिए इसका उपयोग किया जा सकता है।[51]
एयरो-इंजन आईपी कंप्रेसर के लिए आरेख
कुछ टर्बोफैन में समग्र दबाव अनुपात को बढ़ाने के लिए पंखे और उच्च दबाव (एचपी) कंप्रेसर के बीच एक मध्यवर्ती दबाव (आईपी) कंप्रेसर स्थित होता है। अमेरिकी सिविल इंजन आईपी कंप्रेसर को सीधे पंखे के पीछे एलपी शाफ्ट पर माउंट करते हैं, जबकि रोल्स-रॉयस पीएलसी सामान्यतः आईपी कंप्रेसर को एक अलग शाफ्ट पर माउंट करते हैं, जो आईपी टरबाइन द्वारा संचालित होता है। किसी भी तरह, मिलान संबंधी समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं।
आईपी कंप्रेसर की आउटलेट सही प्रवाह को एचपी कंप्रेसर के प्रवेश सही प्रवाह के साथ मेल करना आवश्यक है, जो इंजन को धीमा करते समय कम हो रहा है। एक निश्चित आईपी कंप्रेसर काम रेखा की ढलान पर, आईपी कंप्रेसर की आउटलेट सही प्रवाह स्थिर रहती है।यद्यपि, एक अधिक शैली वाली काम रेखा को अपनाने से, एक दिए गए आईपी कंप्रेसर प्रवेश सही प्रवाह पर अतिरिक्त आईपी कंप्रेसर दबाव अनुपात की अनुमति देता है, जिससे आईपी कंप्रेसर की आउटलेट सही प्रवाह को कम होने और गिरते हुए एचपी कंप्रेसर प्रवेश सही प्रवाह के साथ मेल करने की संभावना होती है दुर्भाग्यवश, यह भाग वाहन पर अधिकांश प्रवाह पर एक खराब आईपी कंप्रेसर सर्ज मार्जिन की ओर ले जा सकता है।
आईपी कंप्रेसर मेंचरस्टेटर जोड़कर और/या आईपी और एचपी कंप्रेसर के बीच ब्लोऑफ वाल्व जोड़कर सर्ज मार्जिन में सुधार किया जा सकता है। पहला विकल्प आईपी कंप्रेसर की सर्ज रेखा को अधिक शिथिल बनाता है, जिससे वह शिथिल काम रेखा से दूर हिल जाता है, और इस प्रकार आईपी कंप्रेसर की सर्ज मार्जिन में सुधार होता है।
एक दिए गए आईपी कंप्रेसर दबाव अनुपात पर, ब्लो-ऑफ़ वाल्व को खोलने से आईपी कंप्रेसर प्रवेश सही फ़्लो बढ़ती है, एक बिंदु तक जहां आईपी कंप्रेसर सर्ज मार्जिन बेहतर होने लगती है। प्रभावी रूप से, ब्लो-ऑफ़ वाल्व को खोलने से आईपी कंप्रेसर की काम रेखा कम हो जाती है। एचपी कंप्रेसर द्वारा मांगी जाने वाली किसी भी अतिरिक्त फ़्लो को ब्लो-ऑफ़ वाल्व के माध्यम से बाइपास डक्ट में जाने की अनुमति होती है। ब्लो-ऑफ़ वाल्व सामान्यतः केवल अवरूद्ध किए गए स्थितियों में ही खोला जाता है, क्योंकि यह ऊर्जा की बर्बादी करता है।
संदर्भ
- ↑ Flow Matching Of The Stages Of Axial Compressors, Geoffrey Wilde OBE 1999, ISBN 1 872922 14 7, Fig.9 Compressor overall density ratio
- ↑ Jet Propulsion For Aerospace Applications Second Edition, Hesse and Mumford 1964, Pitman Publishing Corporation, Library of Congress Catalog card number 64-18757, p.173
- ↑ Turbocharging The Internal Combustion Engine, Watson and Janota, ISBN 0333242904, Figure 3.20 Vaned diffuser incidence losses
- ↑ Flow Matching Of The Stages Of Axial Compressors, Geoffrey Wilde OBE 1999, ISBN 1 872922 14 7, Fig.15 Loss of total pressure through compressor aerofoils
- ↑ Model test of axial flow compressor with variable stators for blast furnace, ASME Paper 73-GT-78, p.2
- ↑ 6.0 6.1 Fig.14 "Archived copy" (PDF). Cranfield University. p. 115. Archived from the original (PDF) on 2020-12-05. Retrieved 2021-01-17.
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link) - ↑ "NASA Technical Reports Server (NTRS) 19650013744: Aerodynamic Design of Axial Flow Compressors". January 1965 – via archive.org.. Figure 27 Compressor maps for various operating conditions
- ↑ "टर्बोजेट इंजनों की परिचालन विश्वसनीयता को प्रभावित करने वाले कारक". 1960., Excitation due to rotating stall p.72
- ↑ Axial Compressor Development At Rolls-Royce Derby, 1946-1962, A McKenzie 2009, The Rolls-Royce Heritage Trust, ISBN 978 1 872922 42 3, p.45
- ↑ http://naca.central.cranfield.ac.uk/reports/1958/naca-rm-e58c12.pdf, Figure 4 Compressor performance maps
- ↑ The Turbocharger- A Vital Part of the Engine Intake and Exhaust Systems,Woolenweber, SAE 700534, 1970, SAE.org, (also in SP-359 Pt.18), Fig. 29, Change in compressor performance caused by air inlet temperature variation
- ↑ Surface Production Operations Pumps and Compressors, Volume IV, Maurice Stewart 2019, ISBN 978 0 12 809895 0, p.601-605
- ↑ Propulsion and Power An Exploration of Gas Turbine Performance Modelling, Kurzke and Halliwell 2018, ISBN 978-3-319-75977-7, p.271 Transient control strategies
- ↑ Jet Propulsion For Aerospace Applications Second Edition, Hesse and Mumford 1964, Pitman Publishing Corporation, Library of Congress Catalog Card Number 64-18757, Table 11.4
- ↑ Grandcoing, J. (1970). "Governing and Monitoring of Gas Turbine Engine for Helicopters". Volume 1A: General. doi:10.1115/70-GT-37. ISBN 978-0-7918-7985-6.Fig.9 Operating datum points, Fig.10 Change in operating parameters
- ↑ Jet Propulsion For Aerospace Applications Second Edition, Hesse and Mumford 1964, Pitman Publishing Corporation, Library of Congress Catalog Card Number 64-18757, p.280
- ↑ Cumpsty, N. A.; Greitzer, E. M. (2004). "Ideas and Methods of Turbomachinery Aerodynamics: A Historical View". Journal of Propulsion and Power. 20: 16. doi:10.2514/1.9176 – via ResearchGate.
- ↑ Flow Matching Of The Stages Of Axial Compressors, Geoffrey Wilde OBE 1999, ISBN 1 872922 14 7, Fig. 9 and 15
- ↑ Propulsion and Power An Exploration of Gas Turbine Performance Modelling, Kurzke and Halliwell 2018, ISBN 978 3 319 75977 7, p.644
- ↑ https://archive.org/details/NASA_NTRS_Archive_19650013744, Figure 27 Compressor maps for various operating conditions
- ↑ https://archive.org/details/NASA_NTRS_Archive_19650013744, Page 44 and Figure 27 c) Operating line for fixed engine mechanical speed over range of flight Mach numbers
- ↑ Propulsion and Power An Exploration of Gas Turbine Performance Modelling, Kurzke and Halliwell 2018, ISBN 978 3 319 75977 7, 3.2 Non-dimensional engine performance
- ↑ The Engines of Pratt & Whitney: A Technical History, Jack Connors 2009, ISBN 978 1 60086 711 8, p.325 Fig. 8 J58 compressor map showing the take-off and Mach 3 operating points
- ↑ https://www.sr-71.org/blackbird/manual/1/1-20.php, compressor bleed and IGV shift schedule
- ↑ "Never Told Tales of Pratt & Whitney by Dr. Bob Abernethy".
- ↑ http://naca.central.cranfield.ac.uk/reports/1956/naca-rm-e55h02.pdf, 'Nature of fatigue problem' p.87
- ↑ Charging The Internal Engine Powertrain, Hiereth and Prenninger 2003, ISBN 978 3 211 33033 3, para. 2.6 Interaction between supercharger and internal combustion engine
- ↑ Surface Production Operations Pumps and Compressors, Volume IV, Maurice Stewart 2019, ISBN 978 0 12 809895 0, 8.10.3 Performance curve
- ↑ Charging The Internal Engine Powertrain, Hiereth and Prenninger 2003, ISBN 978 3 211 33033 3, Fig.7.5 Pressure-volume flow map of an exhaust gas turbocharged gasoline engine with...
- ↑ Centrifugal Compressors A Basic Guide, Boyce 2003,ISBN 0 87814 801 9, page 234, Fig 2-13 Variation of power ... as a function of flow
- ↑ Forsthoffer's Best Practice Handbook For Rotating Machinery, Forsthoffer 2011, ISBN 978 0 08 096676 2, Fig. 6.2.8 ...output power v. ambient temperature
- ↑ https://oaktrust.library.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/163213/09-SOROKES.pdf?sequence=1&isAllowed=y[bare URL PDF]
- ↑ https://archive.org/details/DTIC_ADA373340/page/n1/mode/2up?q=rolls+royce+industrial+trent+isabe+99+7285+barkey, p.6 Figure Increase in output power with ambient temperature
- ↑ Gas Turbine Theory Second Edition, Cohen, Rogers, Saravanamuttoo, ISBN 0 582 44927 8 Fig.8.5 Equilibrium running lines
- ↑ https://archive.org/details/DTIC_ADA373340/page/n1/mode/2up?q=rolls+royce+industrial+trent+isabe+99+7285+barkey, Figure 3 Start sequence
- ↑ https://asmedigitalcollection.asme.org/GT/proceedings/GT1970/79856/V01AT01A038/231384, Fig.9 Operating datum points, Fig.10 Change in operating parameters
- ↑ https://asmedigitalcollection.asme.org/GT/proceedings/GT1970/79856/V01AT01A038/231384, Fig.9 Operating datum points, Fig.10 Change in operating parameters
- ↑ http://naca.central.cranfield.ac.uk/reports/1958/naca-rm-e58c12.pdf, Figure 4 Compressor performance maps
- ↑ AGARD CP-422, Combustion and Fuels in Gas Turbine Engines 1987, ISBN 92 835 0465 8, High Performance Turbofan Afterburner Systems, A.Sotheran Introduction
- ↑ J79-15/-17 Turbojet Accident Investigation Procedures, Technical Report ASD-TR-75-19, Aeronautical Systems Division, Wright-Patterson Air Force Base Ohio, Fig60 "Nozzle area v Throttle angle
- ↑ "उपयोगकर्ता को मान्य करें". 18 March 2015. doi:10.1115/90-GT-074. S2CID 110113995.
{{cite journal}}: Cite journal requires|journal=(help) - ↑ http://naca.central.cranfield.ac.uk/reports/1953/naca-rm-e52l03.pdf, p.12
- ↑ Flight International, 13 June 1987, V.2500: back on course?
- ↑ http://naca.central.cranfield.ac.uk/reports/1956/naca-rm-e55h02.pdf, p.87 Nature of the fatigue problem
- ↑ https://ocw.mit.edu/ OpenCourseWare 2.61 Internal combustion engines Spring 2017 Page 11 Compressor/Engine/Turbine matching
- ↑ Encyclopedia of Automotive Engineering, Crolla 2015, ISBN 978 0 47097 4025, Turbocharging, Figure 10 Representative heavy-duty diesel engine compressor map with engine operating conditions superimposed
- ↑ https://www.sae.org/publications/technical-papers/content/700534/, Fig. 13, Typical turbocharger compressor map with engine airflow requirements superimposed
- ↑ Charging the Internal Combution Engine Powertrain, ISBN 978 3 211 33033 3, Fig.5.40, Fig. 7.4, Fig 7.5
- ↑ Transamerica Deleval Engineering Handbook Fourth Edition1970, ISBN 0 07 016250 6, Fig. 9-16 Characteristic curves for guide-vane settings at various angles
- ↑ Michel, Ulf (2011). "The Benefits of Variable Area Fan Nozzles on Turbofan Engines". 49th AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition. doi:10.2514/6.2011-226. ISBN 978-1-60086-950-1 – via ResearchGate.
- ↑ NASA Technical Paper 1502, Typical Variable Pitch Fan Maps, P62:https://ntrs.nasa.gov/citations/19790023042
स्रोत
- Kurzke, Joachim; Halliwell, Ian (11 June 2018). प्रणोदन और शक्ति: गैस टरबाइन प्रदर्शन मॉडलिंग की खोज. ISBN 9783319759777.
बाहरी संबंध
- Speed-Wiz Turbocharger Compressor Map Calculation
- SoftInWay Inc. Performance and Efficiency Maps of Centrifugal Compressor
- Ctrend Centrifugal Compressor Map Prediction and Performance Analysis in Off-Design Condition
