Compresseur Centrifuge / Comment fonctionne un compresseur centrifuge?

Les compresseurs sont des machines utilisées pour comprimer et transférer du fluide (c’est-à-dire de l’air ou du gaz) d’un endroit à un autre. Il existe plusieurs types de compresseurs, et un compresseur centrifuge en fait partie. Les compresseurs centrifuges sont les plus largement utilisés dans le monde entier. La raison principale est que la construction de ces compresseurs est très facile. Dans cet article, je vais vous expliquer les différents aspects du compresseur d’air centrifuge, y compris son principe de fonctionnement, ses types et ses composants.

Qu’est-ce qu’un compresseur centrifuge?

Un compresseur centrifuge est un dispositif mécanique qui comprime un fluide à l’aide de l’accélération radiale de la roue, qui est entourée par le boîtier du compresseur. Dans un compresseur centrifuge, l’air ou le gaz pénètre axialement dans la roue et il se décharge radialement. Par conséquent, il est également appelé compresseur radial.

Dans le compresseur centrifuge, la roue augmente la vitesse du fluide de travail (gaz ou air) en convertissant l’énergie cinétique de l’air / gaz en vitesse. Et le diffuseur convertit en outre la vitesse de l’air ou du gaz en énergie de pression. Les compresseurs centrifuges radiaux ont un rapport haute pression plus élevé au faible débit, ce qui est l’avantage majeur par rapport aux compresseurs axiaux.

Un compresseur centrifuge est un dispositif dans lequel une vapeur spécifique ou un gaz spécifique se comprime à l’aide de la roue du compresseur. Ces compresseurs peuvent s’organiser en plusieurs étapes s’il y a un besoin de compression supplémentaire. Chaque étape fait partie de l’augmentation totale de la pression.

Selon les exigences de la pression pour différentes fonctions, plusieurs étages peuvent être connectés en série pour atteindre la pression requise. Ces compresseurs à plusieurs étages sont utilisés pour des applications dans les industries pétrolières de traitement du gaz &. D’autre part, les stations d’épuration utilisent des applications à basse pression à un étage pour atteindre le rapport de pression requis.

Dans ces compresseurs, la vitesse augmente à l’aide d’une roue qui fournit de l’énergie cinétique au gaz ou à l’air. Ensuite, lorsque le débit par le diffuseur diminue, cette énergie cinétique se transforme en vitesse du fluide. Ensuite, le diffuseur convertit cette vitesse en une augmentation de l’énergie de pression.

Lire aussi: Différents types de compresseurs

Principe de fonctionnement du compresseur centrifuge

Le principe de fonctionnement du compresseur centrifuge est un peu différent d’un compresseur rotatif ou alternatif.

Un compresseur centrifuge fonctionne de la manière suivante:

• Au démarrage, l’air s’introduit depuis le réservoir d’air ou toute autre source dans le compresseur centrifuge.
• Après être entré dans le compresseur, il heurte la roue. Cette roue a plusieurs pales radiales qui tournent avec la rotation de la roue.
• Lorsque l’air frappe les pales radiales de la roue, l’air pousse par force centrifuge au centre de la roue.
• Après la frappe, les pales de la roue fournissent de l’énergie cinétique à l’air; de ce fait, sa vitesse (vitesse) augmente.
• Après avoir traversé la roue, l’air pénètre dans la zone du diffuseur. Ce diffuseur a des fourgonnettes stationnaires. Après être entré dans la zone du diffuseur, la vitesse ou la vitesse du flux d’air commence à diminuer.
• Selon le principe de Bernoulli, le carré de vitesse est inversement proportionnel à la pression. Le boîtier de volute ou le diffuseur convertit la vitesse accrue de l’air en énergie de pression avant que l’air ne soit aspiré dans le centre de la roue. Dans la plupart des conditions, l’augmentation de la pression de la turbine sera à peu près égale à l’augmentation de la pression du diffuseur.

En fait, le diffuseur est une partie statique (stationnaire) du compresseur qui accompagne le flux d’air lorsqu’il sort du rotor. Ce ralentissement de la vitesse entraîne finalement une nouvelle augmentation de la pression. Le diffuseur et le rotor ou la roue représentent environ 35% et 65% de la pression totale générée par le compresseur. Le compresseur centrifuge affecte fortement le processus de compression de l’air.

Pour une meilleure compréhension, regardez la vidéo ci-dessous:

Savez-vous: Comment fonctionne un compresseur alternatif?

Pièces de compresseur centrifuge

Il y a quatre composants principaux du compresseur d’air centrifuge qui sont donnés ci-dessous:

1. Turbine
2. Carter
3. Diffuseur
4. Vannes/ orifices d’entrée et de sortie
5. Collecteur

1) Rotor ou roue

Le rotor ou la roue est l’une des parties les plus importantes d’un compresseur centrifuge. Une roue ou rotor de compresseur d’air centrifuge est un disque avec un ensemble clé fixé à l’arbre du compresseur. Différents nombres de lames incurvées se fixent à ce disque.

Ces lames constituent un canal de diffusion pour le gaz de travail ou l’air. Le nombre de ces aubes courbes varie d’environ 15 à 20 dans une roue unique du compresseur centrifuge.

La roue du compresseur donne de la vitesse ou de la vitesse à l’air ou au gaz à travers les fourgons fixés au disque rotatif. Ces lames peuvent être inclinées vers l’arrière, radialement ou vers l’avant en fonction des performances requises. La plupart des compresseurs à plusieurs étages utilisent des lames inclinées vers l’arrière pour une efficacité maximale.

2) Carter ou Carter

Les composants du compresseur centrifuge ci-dessus (donnés dans le schéma) sont principalement protégés par un carter. Fondamentalement, le boîtier est un moyen étanche de l’air (ou de tout autre fluide) autour de la roue.

Le boîtier est conçu de telle sorte que l’énergie cinétique de l’air se décharge au niveau de l’orifice de décharge de la roue, mais cette énergie cinétique se transforme en pression avant que l’air ne sorte du boîtier. Le boîtier est constitué de plusieurs paliers qui supportent le rotor axialement et radialement. Il fait de l’acier ou de la fonte.

Le boîtier a deux types principaux:

1. Se divise verticalement
2. Se divise horizontalement

3) Diffuseur

La roue envoie l’air dans le canal du diffuseur à des vitesses très élevées. Ce diffuseur affecte normalement les deux parois qui composent le canal radial. Ces dispositions ralentissent l’air ou le gaz et convertissent la pression dynamique en pression statique.

Le canal du diffuseur est un petit espace entre les membranes adjacentes qui font normalement tourner le flux d’air de 180 degrés pour le guider vers le coureur suivant. Il s’agit d’un composant de compresseur centrifuge avant la section de sortie. Après la section du diffuseur, l’air ou le gaz pénètre dans le collecteur.

4) Collecteur

Après la dernière roue, l’air ou le gaz s’accumule et se dirige vers la section de sortie. Le composant utilise pour accumuler l’air ou le gaz émis par le diffuseur connu sous le nom de collecteur. Il se connaît aussi comme un parchemin ou une volute.

Un collecteur peut également comporter des vannes et d’autres dispositifs de commande du compresseur. Le collecteur est le dernier composant du compresseur centrifuge. Un tuyau de refoulement se connecte au collecteur d’où l’air sous pression ou tout autre fluide s’écoule et se transfère à l’emplacement ou à la section souhaitée.

5) Pales de la roue

Ces pales se connectent à la rotation de la roue. L’objectif principal de ces pales est de fournir de l’énergie cinétique au fluide de travail et d’augmenter sa vitesse.

En savoir plus: Types de compresseurs volumétriques

6) Orifice d’entrée et de sortie

L’orifice d’entrée du compresseur permet d’aspirer l’air ou le gaz à l’intérieur du compresseur. En revanche, l’orifice de sortie sert à évacuer l’air ou le gaz sous pression.

Types de compresseur centrifuge

Le compresseur centrifuge a les principaux types suivants:

1. Compresseur à un étage
2. Compresseur à plusieurs étages

Le principe de fonctionnement de ces compresseurs est le même mais leur construction est un peu différente l’une de l’autre.

1. Compresseur à un étage

Un compresseur à un étage a un seul canal qui déplace l’air ou le gaz dans des rapports de pression allant jusqu’à 3: 1 pour un travail sous pression ou sous vide. On pense que ces types de compresseurs ont une structure de poutre ou un agencement de roue suspendue.

Dans ce type de compresseur, la roue est au niveau de l’arbre non moteur. L’un des principaux avantages de ces compresseurs par rapport aux compresseurs à plusieurs étages est qu’ils offrent un rendement élevé et que le gaz produit est complètement sans surtension et sans huile.

Le compresseur à un étage possède également les autres types suivants:

i) Compresseurs à un étage en surplomb

Dans ce compresseur, la roue se trouve sur l’extrémité non entraînée de l’arbre (à l’extérieur du palier radial sur l’extrémité non entraînée). Ces compresseurs ont des buses d’aspiration à flux axial qui offrent une plage de travail plus large et une efficacité supérieure.

Ces compresseurs centrifuges sont principalement conçus pour des applications à haut débit et à faible charge. Le débit du compresseur est régulé par des vannes papillon, des vannes d’aspiration / de décharge ou des lames de guidage d’entrée.

En savoir plus: Fonctionnement du compresseur à un étage

ii) Compresseurs à un étage à engrenages intégraux

Ce compresseur à un étage avec boîte de vitesses intégrée est doté d’une roue à aubes semi-ouverte suspendue. La roue en porte-à-faux est située directement sur l’arbre à grande vitesse de la boîte de vitesses.

Il peut traiter des débits de gaz égaux à 300 000 m3 / h, des pressions de refoulement allant jusqu’à 50 bars et des rapports de pression allant jusqu’à 3,5. Ces compresseurs sont utilisés pour traiter des services avec de l’air ou du gaz de processus propre.

Compresseur à étages multiples

Le compresseur à étages multiples se compose de 1 à 10 roues et peut s’organiser selon différents modèles de trajet d’écoulement. À chaque étape, on suppose que le taux de compression et la température sont constants.

Ces compresseurs peuvent être installés dans des arrangements à double flux, composés et droits. Ce compresseur considère également avoir une conception de type poutre, mais la glissière est située entre les paliers radiaux.

Les compresseurs multi-étages ont également les principaux types suivants:

1. Compresseurs à engrenages intégraux
2. Compresseur de pipeline
3. Compresseurs avec carter cloche
4. Compresseurs à carter fendu verticalement
5. Compresseurs à carter fendu horizontalement

i) Compresseur à carter fendu horizontalement

Dans un compresseur à carter fendu horizontalement, le carter cylindrique ou le carter se divise en deux parties:

• Moitié inférieure
• Moitié supérieure

L’avantage de ces types est que l’entretien des pièces internes peut être complété en retirant simplement la partie supérieure. Pour cette raison, la plupart des connexions de tuyaux, à l’exception des connexions d’E / S principales du processus, sont représentées dans la partie inférieure. Les connexions d’entrée / sortie du processus clé sont mieux utilisées dans la moitié inférieure, mais peuvent également être utilisées dans la moitié supérieure.

Ces types de compresseurs centrifuges ont une grande fiabilité ainsi qu’un rendement élevé. Ceux-ci ont un design facile. Les compresseurs horizontaux à boîtier fendu sont utilisés pour des applications telles que la métallurgie, les mines, les produits chimiques et les industries gazières pétrolières &.

En savoir plus: Différents types de compresseurs volumétriques

ii) Compresseurs à boîtier fendu verticalement

Le compresseur à boîtier fendu verticalement se compose d’un cylindre fermé avec deux embouts (également connu sous le nom de barillet). L’avantage du joint fendu verticalement est qu’il présente une résistance à haute pression en raison de sa structure monobloc avec des joints de bride testés classiquement aux deux extrémités.

Ces compresseurs sont utilisés pour les industries alimentaires, énergétiques et pétrolières & gazières. Ceux-ci sont également utilisés pour les plates-formes offshore.

iii) Compresseur avec carter de cloche

Il s’agit d’un compresseur vertical fendu ou à barillet. À haute pression, ce compresseur a un boîtier en forme de cloche qui est fermé avec des anneaux de cisaillement au lieu de vis.

iv) Compresseur de canalisation

Ils ont un boîtier en forme de cloche avec un seul embout vertical. Ces compresseurs servent principalement au transport du gaz naturel. Ceux-ci ont généralement des buses d’entrée et de sortie latérales situées dans des directions opposées pour simplifier l’installation dans un pipeline de gaz naturel. Les entrées axiales peuvent également être utilisées si le rapport de pression le permet pour un seul canal.

Ces compresseurs sont généralement conçus pour contrôler la pression jusqu’à 100 bars. Le compresseur de pipeline a une capacité élevée pour contrôler un débit approprié à haut rendement. Ceux-ci ont un débit élevé et un faible taux de compression.

v) Compresseurs multicellulaires à engrenages intégraux

Ce compresseur d’air centrifuge est utilisé dans des applications à haut débit / basse pression ou à faible débit / haute pression. Ce compresseur a de grands engrenages et 1 à 4 pignons à grande vitesse. Vous pouvez fixer une ou deux roues à chaque arbre de pignon.

Avantages et inconvénients du Compresseur centrifuge

Les avantages et inconvénients du compresseur centrifuge sont donnés ci-dessous:

Avantages des Compresseurs centrifuges

1. À faible débit, il offre un rapport haute pression.
2. Ces compresseurs sont faciles à concevoir par rapport aux compresseurs volumétriques.
3. Ceux-ci sont plus fiables que les compresseurs alternatifs ou rotatifs.
4. Ils n’ont pas besoin de fondation particulière.
5. Ces compresseurs sont de nature exempts d’huile.

Inconvénients des compresseurs centrifuges

1. Il est moins flexible que les compresseurs PD.
2. Ceux-ci ont des problèmes de cavitation.
3. Il n’a pas de capacité d’auto-amorçage.
4. Ils fonctionnent à des vitesses relativement élevées et nécessitent une clarification ou une installation à long terme.

Applications des compresseurs centrifuges

1. Il est utilisé avec des turbines à gaz.
2. Dans les moteurs automobiles.
3. Ces compresseurs sont utilisés dans les compresseurs.
4. Ces compresseurs sont utilisés dans les usines chimiques, les usines pétrochimiques, le traitement du gaz naturel et les raffineries de pétrole.
5. Il est utilisé dans les usines de séparation de l’air pour fabriquer des gaz de produits finis purifiés.
6. Les compresseurs de pipeline transfèrent le gaz naturel de l’atelier au consommateur.

Différence Entre le compresseur centrifuge et la pompe centrifuge

Le principe de fonctionnement de la pompe centrifuge et du compresseur centrifuge est presque le même. La principale différence est que la pompe utilise pour pomper différents liquides d’un endroit à d’autres endroits tandis que le compresseur utilise pour comprimer les gaz ou l’air.

En savoir plus: Fonctionnement de la pompe centrifuge

Différence entre le compresseur centrifuge et le compresseur alternatif

Compresseur Alternatif	Compresseur Centrifuge
L’air est aspiré dans différentes chambres.	L’air est aspiré entre les pales d’une roue à aubes.
La pression est variable.	Dans ce type, la pression reste constante.
Ces compresseurs ne peuvent pas fournir un débit libre pulsé.	Il fournit un débit libre pulsé.
Compresseur à simple effet et à double effet ses exemples.	Les compresseurs axiaux et radiaux en sont des exemples.
Moins efficace.	Plus efficace.
Il a moins de fiabilité.	Ce compresseur dynamique a plus de fiabilité.
Le débit massique et la température d’admission n’affectent pas les performances.	Le débit massique et la température d’entrée affectent directement les performances du compresseur.
La vitesse du fluide n’a pas besoin d’être élevée.	La vitesse du fluide doit être élevée.
Le fluide est directement transmis à l’énergie de pression.	Le fluide fournit de l’énergie cinétique qui se convertit en énergie de pression.
Un compresseur alternatif augmente la pression de l’air en réduisant son volume.	Le compresseur centrifuge comprime l’air par transfert d’énergie à partir d’une roue rotative.
Il a un coût initial élevé.	Il a un faible coût initial.
Ce compresseur nécessite un coût de maintenance élevé par rapport à un compresseur centrifuge.	Il nécessite un faible coût de maintenance.
Ces compresseurs n’ont pas de problèmes de cavitation.	Ceux-ci ont des problèmes de cavitation.
Un compresseur alternatif nécessite une maintenance élevée.	Il nécessite peu d’entretien.

Section FAQ

Qu’est-ce qui monte dans le compresseur centrifuge?

À quoi servent les compresseurs centrifuges?

Qui a inventé le compresseur centrifuge?

Dans cet article, nous avons discuté en profondeur du compresseur centrifuge et de son principe de fonctionnement. J’espère qu’après avoir lu cet article, vous serez clair sur tout ce qui concerne ce sujet. Si vous avez des questions en tête, n’hésitez pas à me contacter sans aucune hésitation. Je ferai de mon mieux pour vous récupérer dès que possible avec votre réponse.

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2. Comment fonctionne une pompe centrifuge?
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