Comprimarea gazelor naturale

In cazurile cand energia potentiala nu este suficienta pentru a realize un transport economic, este necesara comprimarea gazelor. Acest process se intalneste in schelele de extractie, cand presiunea in zacamant a scazut sub anumite limite, pe traseul conductelor de transport, la recircularea gazelor pentru recuperari secundare, la inmagazinari in strat sau in rezervoare etc. Dupa modul cum decurge procesul de comprimare se deosebesc urmatoarele tipuri de agregate:

a) compresoare volumetrice, in care cresterea presiunii se realizeaza prin micsorarea volumului gazului. Din aceasta categorie fac parte compresoarele cu piston (cu miscare alternative), compresoarele cu piston rotative (Roots), compresoarele cu cilindri canelati (Lysholm), compresoarele cu palete glisante;

b) turbocompresoare, la care cresterea presiunii se realizeaza prin intermediul cresterii vitezei. Din aceasta categorie fac parte compresoarele centrifuge cu unul sau mai multe etaje si compresoarele axiale;

c) compresoarele cu jet la care cresterea presiunii se realizeaza prin intr-un difuzor care trasnforma viteza gazului in presiune. Aceasta viteza se obtine destinzand printr-o duza gazul de presiune inalta, intr-o camera de amestec, unde este aspirat gazul de presiune joasa. Asemenea aparate se mai numesc si ejectoare.

Presiunea gazelor la iesirea din compresoare se numeste presiune de refulare, cea de intrare se numeste presiune de aspiratie, iar raportul valorilor absolute se numeste ratie de comprimare si joaca un rol important in alegerea tipului agregatului de comprimare.

Compresorul cu piston

Acesta se compune dintr-un cilindru in care se misca un piston, cilindrul avand la capete supape de aspiratie si de refulare. Miscarea alternative a pistonului deriva din miscarea arborelui cotit prin mecanismul biela manivela.

La deplasarea pistonului spre stanga, se deschide supapa de refulare si se inchide supapa de aspiratie, iar cilindrul se goleste de gazele aspirate la presiunea de refulare pr.

Cand pistonul isi schimba sensul miscarii, volumul se va mari, supapa de refulare se inchide, supapa de aspiratie se deschide si cilindrul se va umple cu gaze la presiunea de aspiratie pa.

De obicei, cilindrii au la ambele capete supape, astfel ca fiecare fata a pistonului este active, constructie denumita cu dublu efect, sau cu dubla actiune. Lucrul mecanic necesar comprimarii se deduce din ecuatia generala a energiei (principiul I al termodinamicii) cunoscuta sub forma:

sau

.

Trebuie mentionat ca ∫ p dV reprezinta lucrul mecanic exterior (de crestere a volumului) de aceea pentru a ajunge la lucrul mecanic tehnic redat de ∫ V dp se va utilize relatia:

I = U + ApV, care prin diferentiere devine

dU = dI – AV dp – Ap dV.

Inlocuind in ecuatia energiei, se obtine:

dQ = dI – AV dp.