Modern bir Turbo Kompresör İmpelleri
(Cooper-Cameron, TA-2020)

TURBO KOMPRESÖRLERİN TARİHİ

Turbo kompresör nedir ve nasıl çalışır?

Turbo kompresörler, yaygın olarak hava ve gaz basmak için kullanılan, dinamik kompresörlerdir. Kompresyon havanın yüksek bir hızla  (dönerek) savrulurken kinetik enerji kazanmasından kaynaklanır. Turbo kompresörlerde havanın santrifüj kuvvetle (impeller dışına) savrularak hızlanması ve impeller çıkışında yığılması, taşıdığı kinetik enerjinin basınç enerjisine dönüşmesini sağlar. Turbo kompresörün impellerinin havayı (emip, savurarak) sıkıştırma oranı genellikle 1:1'den 2:1'e kadardır.

Bu makinalar dinamik ilkesine göre basınç oluşturur; bunun anlamı pozitif yerdeğiştirmeli kompresörlerin çalışmasındaki gibi herhangi bir mekanik hacim daraltması (sürme) olmadan (havanın hızını kullanarak) basınç artışı sağlanmasıdır. Turbo kompresörlerde havayı (gazı) basmak için yüksek hızla dönen elemana impeller veya turbo fan adı verilir. Turbo kompresörün hava girişi ile hava çıkışı arasında piston veya diğer tip mekanik sürme veya sıkıştırma elemanı yoktur.

Turbo kompresör havayı emiş ağzından (ortadan) emer ve yüksek hızla dönen impeller kanatları santrifüj (savurma) kuvveti oluşturup havayı içten dışa doğru (çevresine) savurur. Dolayısıyla, turbo kompresörler, santrifüj ve hatta aerodinamik kompresörler olarak ta adlandırılır.

Turbo kompresörler "fanların üç kanunu" olarak ta adlandırılan şu üç performans özelliğine sahiptir:

1. Debi impeller dönme hızıyla doğru orantılıdır.

2. İmpeller giriş ve çıkışı arasındaki basınç farkı impeller dönme hızının karesiyle doğru orantılıdır.

3. İmpellerin çektiği güç impeller dönme hızının kübüyle doğru orantılıdır.

Turbo kompresör nereden geldi?

İlk turbo kompresöler 1900'lü yılların başında üretildi. Orijinal olarak buhar türbini üreticileri tarafından, özellikle, derin kömür ocaklarının havalandırması amacıyla kullanıldı.  İlk zamanlarda impeller imalatı basit yöntemlerle yapılıyordu ve yüksek teknoloji ürünü turbo kompresörün geliştirilmesi onlarca yıl sürdü.

Tipik olarak, fan göbekleri üzerine kanatlar perçinleniyor ve sonra fan balansı yapılıyordu. 1950'li yılların başına kadar turbo kompresör üretimine Avrupa'da fazla para yatırılmadı. Daha büyük olan Amerikan pazarı dolayısıyla, Amerika'da daha ileri düzeyde geliştirilen turbo kompresörler Avrupa'ya ihraç edildi.

İlk zamanlardaki perçinli fanlar ancak 1.2:1 basınç oranına çıkabiliyordu. Dolayısıyla, turbo kompresör çıkışında 7 bar efektif basıncına ulaşabilmek için 10 veya 11 fan kademesi gerekiyordu. Modern impellerler tek kademede 8:1 basınç oranı verebilmektedir.

Bununla birlikte, arasoğutma olmayan tek kademeli turbo kompresörün verimi arasoğutmalı dizayna göre düşük kaldığından, çok kademeli turbo kompresör dizaynı tercih edilmektedir. Yine de bu, teknolojide, malzemede ve imalat yöntemlerinde daha fazla ilerleme olduğunu ve olacağını göstermektedir.
 

Cashflo Limited, UK. (2005) belgesinden Türkçe'ye çeviren: Erdoğan Tan (2006)