KFUPM ePrints

Test facility development for small centrifugal compressors (design stage)

Al-Sulaiman, Fahad A. (2003) Test facility development for small centrifugal compressors (design stage). Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF
4Mb

Arabic Abstract

إن توجه العام لتطبيقات ضواغط الطرد المركزي هو إيجاد وحدة صغيرة وخفيفة ذات ضغط نسبي وكفاءة عاليتين . ولتحقيق ذلك لابد أن تكون سرعة دوران الضاغط عالية جداً (أكثر من 30000 دورة في الدقيقة) وذلك لزيادة سرعة طرف المروحة الطاردة . هذه الخواص تقلل من تكلفة التصنيع والتشغيل وتحسن بشكل عام أداء النظام . الهدف من هذا البحث هو تصميم جهاز اختبار ضواغط الطرد المركزي الصغير لدراسة أدائها ، وهذا يشمل الكفاءة ونطاق التشغيل . وقد أخذ في الحسبان عند تصميم جهاز الاختبار الأمان ، مرونة العمل ، الاعتمادية ودقة التحليل . التصميم أخذ في الاعتبار معاير الأداء رقم 10 للجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين . الدراسة تشمل النتائج الرئيسية الآتية : • التحليل الهوائي والحراري الديناميكي للمروحة الطاردة لتقدير متطلبات الطاقة لأشكال وأحجام مختلفة من الضواغط بالإضافة إلى عزم التدوير ونسبتي الضغط والحرارة . هذا التحليل استخدم لتطوير ثلاثة برامج تساعد في اختيار المدور المناسب بالإضافة إلى أجهزة القياس المناسبة . وقد دلت النتائج إلى الحاجة لاستخدام محرك ذو قدرة تصل إلى 500 كيلو وات لتدوير مروحة ضاغط نصف قطرها الخارجي يتراوح طوله من 0.0286 إلى 0.1143 متر . ومن المتوقع أن تصل أعلى نسبة ضغط إلى أكثر من 8 وأعلى تدفق هواء يصل إلى 3.35 كيلو غرام في الثانية باستخدام هذا المحرك . • تصميم جهاز الاختبار ويشمل التخطيط العام واختيار المدور المناسب . • تركيب منظومة أجهزة القياس مع الأخذ في الاعتبار معاير الأداء رقم 10 للجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين بالإضافة إلى تحليل دقة أجهزة القياس وذلك لعينة واحدة ، وهذا يساعد على التقليل من نسبة الخطأ في نتائج القياس .

English Abstract

The trend of the centrifugal compressors applications now is to use a small and light unit with high pressure ratio and efficiency. To achieve this, the rotational speed of the compressor must be very high, over 30,000 rpm, to increase tip speed. These characteristics of such compressors reduce the manufacturing and operating costs and improve, in general, the performance of the system. The objective of the present work is to design a test rig for small centrifugal compressors for studying the performance including efficiency and operating range (surge and choke). The design of the test rig takes into account safety, flexibility of use, reliability and uncertainty analysis. The design also takes into consideration the American Society of Mechanical Engineering, Performance Test Codes 10 (ASME PTC 10). The study contains the following major results: Aero-thermodynamics analysis of the impeller to estimate the power requirement for different compressors geometries, as well as torque and total pressure and temperature ratios estimation. This analysis was used to develop three codes. The results of these codes help to select the proper driver and instrumentation for the test facility. The results of the codes indicate the need for a driver with 500 kW to run the compressor for a given impeller tip radius ranged from 0.286 to 0.1143 m to satisfy the objective. Also the maximum expected total pressure ratio is over 8 and the maximum expected mass flow rate is 3.35 kg/s. The design of the test rig including general layout and selection of the driver unit. Measuring techniques, with consideration to ASME PTC 10 including single sample uncertainty analysis of the instrumentation. The uncertainty analysis helps to recommend some correlation terms.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:June 2003
Date Type:Completion
Subjects:Mechanical
Divisions:College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Creators:Al-Sulaiman, Fahad A.
Committee Advisor:Al-Qutub, Amro M.
Committee Members:El-Ferik, Sami and Ben-Mansour, Rached
ID Code:10398
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 17:03
Last Modified:30 Apr 2011 15:30

Repository Staff Only: item control page