अपकेंद्री संपीडक

अपकेंद्री संपीडक, जिसे कभी-कभी प्रणोदक संपीडक या त्रिज्यीय संपीडक कहा जाता है यह गतिशील अक्षीय कार्य-अवशोषित टर्बोमशीनरी का एक उप-वर्ग है। ये सामान्यतः घूर्णक या प्रणोदक के माध्यम से द्रव के निरंतर प्रवाह में ऊर्जा जोड़कर दाब वृद्धि प्राप्त करते हैं। निम्नलिखित समीकरण इस विशिष्ट ऊर्जा इनपुट को दर्शाता है। इस ऊर्जा का एक विस्तृत भाग गतिज है जो एक विसारक के माध्यम से प्रवाह को धीमा करके संभावित ऊर्जा या स्थैतिक दाब में परिवर्तित हो जाता है। प्रणोदक में स्थिर दाब वृद्धि लगभग विसारक में वृद्धि के बराबर हो सकती है।

समीकरण-0.1

 * $$ H = {\omega} \left( \left( R{C\theta} \right)_2 - \left( R{C\theta} \right)_1 \right) $$
 * जहां नियंत्रण मात्रा नामकरण (चित्र-0.4 में सचित्र) है:
 * $1$ सबस्क्रिप्ट मे प्रणोदक प्रवेश स्थान स्टेशन 1 है।
 * $2$ सबस्क्रिप्ट, प्रणोदक निर्वहन/निकास स्थान, स्टेशन 2 है
 * $H$ ऊर्जा इनपुट प्रति इकाई मास है, इकाई = (एलपी/एम)
 * $ω$ प्रणोदक की घूर्णन गति है, इकाइयां = (रेडियन/टी)
 * $R$ निर्दिष्ट स्थान की त्रिज्या इकाई =(L) है।
 * $C$ निर्दिष्ट स्थान पर द्रव/गैस वेग का वेग इकाई =(L/t) है।
 * $θ$ ध्रुवीय समन्वय प्रणाली में स्पर्शरेखा सदिश घटक है।

एक साधारण अपकेंद्री संपीडक के घटक
एक साधारण अपकेंद्री संपीडक फेज़ में निम्नलिखित चार घटक होते हैं


 * 1) थ्रूफ्लो के क्रम में सूचीबद्ध):
 * 2) प्रवेश द्वार, प्रणोदक/घूर्णक,
 * 3) विसारक
 * 4) कलक्टर

चित्र 1.1 प्रवाह पथ के प्रत्येक घटक को दिखाता है, प्रवाह (कार्यशील गैस) के साथ अपकेंद्री प्रणोदक अक्षीय रूप से बाएं से दाएं में प्रवेश करता है। संपीडक में नीचे की ओर देखने पर यह टर्बोशाफ्ट (या टर्बोप्रॉप) प्रणोदक वामावर्त घुमा रहा है। प्रवाह संपीडक के माध्यम से बाएं से दाएं से प्रवेश करता है।

प्रवेश द्वार
अपकेंद्री संपीडक के लिए सबसे सरल प्रवेश सामान्यतः एक साधारण पाइप होता है। इसके अनुप्रयोग के आधार पर प्रवेश द्वार बहुत जटिल हो सकते हैं। उनमें अन्य घटक सम्मिलित हो सकते हैं जैसे कि एक प्रवेश द्वार थ्रॉटल वाल्व, एक ढका हुआ बंदरगाह, एक कुण्डल वाहिनी (चित्र 1.1 देखें), एक द्विभाजित वाहिनी, स्थिर निर्देश फलक जो प्रत्यक्ष या भंवर प्रवाह के लिए उपयोग किया जाता है (चित्र 1.1 देखें), गतिवान निर्देश फलक ( पूर्व-भंवर को समायोजित करने के लिए उपयोग किया जाता है।) संपीडक प्रदर्शन को नियंत्रित करने के लिए संपीडक प्रवेश द्वार में प्रायः दाब और तापमान को मापने के लिए उपकरण सम्मिलित होता है।

बर्नौली का द्रव गतिशील सिद्धांत प्रवेश द्वार जैसे पिच्छफलक स्थिर घटकों को समझने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इंजीनियरिंग स्थितियों में एडिएटिस (एशियाई) प्रवाह मानते हुए, इस समीकरण को इस रूप में लिखा जा सकता है:

समीकरण-1.1
 * $$\left(\left(\frac {v^2}{2}\right)+\left(\frac {\gamma}{\gamma-1}\right)\frac {p}{\rho}\right)_0 = \left(\left(\frac {v^2}{2}\right)+\left(\frac {\gamma}{\gamma-1}\right)\frac {p}{\rho}\right)_1$$

जहाँ:
 * $0$ संपीडक का प्रवेश द्वार स्टेशन 0 है।
 * $1$ प्रणोदक का प्रवेश द्वार स्टेशन 1 है।
 * $p$ दाब है।
 * $ρ$ घनत्व है जो $$\rho(\tilde{p})$$ संकेत करता है कि यह दाब का एक कार्य है।
 * $$v$$ प्रवाह गति है।
 * $γ$ द्रव के विशिष्ट ताप का अनुपात है।

अपकेंद्री प्रणोदक
अपकेंद्री संपीडक फेज़ का पहचान घटक अपकेंद्री प्रणोदक घूर्णक है। प्रणोदक को दृश्यमान ब्लेड, "आच्छादित या परिच्छादित", "विभाजक के साथ" (प्रत्येक दूसरे प्रेरक को हटा दिया गया है) और विभाजक (सभी पूर्ण ब्लेड) सहित कई संरूपण में डिज़ाइन किया गया है। आंकड़े 0.1, 1.2.1 और 1.3 बारी-बारी से फुल ब्लेड्स/पिच्छफलक और कम लंबाई वाला विभाजक ब्लेड्स/पिच्छफलक के साथ तीन अलग-अलग फुल प्रेरक घूर्णक प्रदर्शित होते हैं। सामान्यतः स्वीकृत गणितीय नामकरण सबस्क्रिप्ट 1 के साथ प्रणोदक के अग्रणी किनारे को संदर्भित करता है। तदानुसार प्रणोदक के अनुगामी किनारे को सबस्क्रिप्ट 2 के रूप में जाना जाता है।

कार्यरत गैस/प्रवाह स्टेशन 1 से 2 तक प्रणोदक से होकर गुजरता है, गतिज और संभावित ऊर्जा में वृद्धि होती है। यह अपवाद के साथ एक अक्षीय संपीडक के समान है कि प्रणोदक के बढ़ते त्रिज्या के माध्यम से गैसें उच्च ऊर्जा स्तर तक अभिगम्य हो सकती हैं। कई आधुनिक उच्च दक्षता अपकेंद्री संपीडक में प्रणोदक से निकलने वाली गैस ध्वनि की गति के निकट संचरित होती है।

अधिकांश आधुनिक उच्च दक्षता वाले प्रणोदक ब्लेड के आकार में बैकस्वीप का उपयोग करते हैं।

सामान्य यूलर समीकरणों (द्रव गतिकी) की व्युत्पत्ति यूलर का पंप और टरबाइन समीकरण है जो प्रणोदक के प्रदर्शन को समझने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। जिसको इस समीकरण को रूप में लिखा जा सकता है:

समीकरण-1.2

ये आंकड़े 1.2.2 और 1.2.3 प्रणोदक वेग त्रिकोण को दर्शाता हैं।


 * $$E=\left(\frac {u_2}{2g}-\frac {u_1}{2g}\right)+\left(\frac {w_2}{2g}-\frac {w_1}{2g}\right)+\left(\frac {c_2}{2g}-\frac {c_1}{2g}\right)$$

जहाँ :
 * $1$ सबस्क्रिप्ट 1 प्रणोदक लीडिंग एज (प्रवेश द्वार), स्टेशन 1 है।
 * $2$ सबस्क्रिप्ट 2 प्रणोदक ट्रेलिंग एज (निर्वहन), स्टेशन 2 है।
 * $E$ द्रव में जोड़ी गई ऊर्जा है।
 * $g$ गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण है।
 * $u$ प्रणोदक का परिधि का इकाई वेग है।
 * $w$ प्रणोदक के सापेक्ष प्रवाह का इकाई वेग है।
 * $c$ स्थिर, इकाई वेग के सापेक्ष प्रवाह का निरपेक्ष वेग है।

विसारक
एक साधारण अपकेंद्री संपीडक के भीतर प्रणोदक के अगले घटक, विसारक हो सकता है। विसारक गैस के वेग को धीरे-धीरे धीमा (विसरित) करके प्रवाह की गतिज ऊर्जा (उच्च वेग) को बढ़ी हुई संभावित ऊर्जा (स्थैतिक दाब) में परिवर्तित करता है। विसारक पिच्छफलक, फलकीय चक्रिका या वैकल्पिक संयोजन हो सकते हैं। उच्च दक्षता वाले विसारक भी 1 से कम से लेकर 4 तक की ठोस की एक विस्तृत श्रृंखला पर डिज़ाइन किए गए हैं। वैनेड विसारक के हाइब्रिड संस्करणों में वेज (चित्र 1.3 देखें), चैनल और पाइप विसारक सम्मिलित हैं। कुछ टर्बो आवेशित में विसारक नहीं होता है। सामान्यतः स्वीकृत नामकरण विसारक के निर्देशन एज को स्टेशन 3 और तलसर्पी एज को स्टेशन 4 के रूप में संदर्भित कर सकता है।

बर्नूली सिद्धांत का द्रव गतिशील सिद्धांत विसारक प्रदर्शन को समझने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इंजीनियरिंग स्थितियों में एडिएटिस प्रवाह मानते हुए, इस समीकरण को इस रूप में लिखा जा सकता है:

समीकरण-1.3
 * $$\left(\left(\frac {v^2}{2}\right)+\left(\frac {\gamma}{\gamma-1}\right)\frac {p}{\rho}\right)_2 = \left(\left(\frac {v^2}{2}\right)+\left(\frac {\gamma}{\gamma-1}\right)\frac {p}{\rho}\right)_4$$

जहाँ:
 * $2$ विसारक का प्रवेश द्वार स्टेशन 2 है।
 * $4$ विसारक का निर्वहन स्टेशन 4 है,
 * (ऊपर प्रवेश द्वार देखें।)

संग्राहक
एक अपकेंद्री संपीडक का संग्राहक कई आकार और रूप ले सकता है। जब विसारक एक विस्तृत परिधि (स्थिर क्षेत्र) कक्ष में निर्वहन करता है, तो संग्राहक को प्रेरण कहा जा सकता है। जब विसारक एक उपकरण में निर्वहन करता है जो कुछ स्थिति तक घोंघे के खोल, बैल के सींग या वाद्य यंत्र जैसा प्रदर्शित होता है, तो संग्राहक को एक विलेय या स्क्रॉल कहा जाता है। जब विसारक कुंडली मोड़ में निर्वहन करता है तो संग्राहक को एक दहनशील प्रवेश द्वार (जैसा कि जेट इंजन या गैस टर्बाइन में उपयोग किया जाता है) या एक उत्क्रम-चैनल एक ऑनलाइन बहुफेज संपीडक में उपयोग किया जाता है इसके विसारक कुंडली के रूप में संदर्भित किया जा सकता है। जैसा कि नाम से पता चलता है कि एक संग्राहक का उद्देश्य विसारक आवेशित एनलस से प्रवाह को एकत्र करता है और इस प्रवाह को नीचे की ओर वितरित करना है, जिस भी घटक को उपयोग की आवश्यकता होती है। संग्राहक या निर्वहन पाइप में संपीडक को नियंत्रित करने के लिए वाल्व और उपकरण भी हो सकते हैं। कुछ अनुप्रयोगों में, संग्राहक विसारक की तुलना में बहुत कम कुशलता से प्रवाह (गतिज ऊर्जा को स्थिर दाब में परिवर्तित करना) को विस्तृत करते है।

बर्नूली सिद्धांत का द्रव गतिशील सिद्धांत विसारक प्रदर्शन को समझने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इंजीनियरिंग स्थितियों में एडिएटिस प्रवाह मानते हुए, इस समीकरण को इस रूप में लिखा जा सकता है:

समीकरण-1.4
 * $$\left(\left(\frac {v^2}{2}\right)+\left(\frac {\gamma}{\gamma-1}\right)\frac {p}{\rho}\right)_4 = \left(\left(\frac {v^2}{2}\right)+\left(\frac {\gamma}{\gamma-1}\right)\frac {p}{\rho}\right)_5$$

जहाँ:
 * $2$ विसारक का प्रवेश द्वार स्टेशन 2 है।
 * $4$ विसारक का निर्वहन स्टेशन 4 है,
 * (ऊपर प्रवेश द्वार देखें।)

ऐतिहासिक भाग और प्रथम अन्वेषक
पिछले 100 वर्षों में, ऑरेल स्टोडोला (1903, 1927-1945), फ्लीडरर (1952), नागफनी (1964), शेफर्ड (1956), लक्ष्मीनारायण (1996), और जपिक्से (उद्धरण सहित कई ग्रंथ), टर्बोमशीनरी के मूल सिद्धांतों में युवा इंजीनियरों को शिक्षित किया गया है। ये समझ अक्षीय, मिश्रित-प्रवाह और अपकेंद्री विन्यास में सभी गतिशील, निरंतर-प्रवाह, अक्षीय पंप, पंखे, ब्लोअर और संपीडक पर प्रयुक्त होती है।

यह संबंध टर्बाइनों और अक्षीय संपीडक में प्रगति का कारण है जो प्रायः अपकेंद्री संपीडक सहित अन्य टर्बोमशीनरी में अपना मार्ग निकलते हैं। आंकड़े 1.1 और 1.2 अपकेंद्री संपीडक दिखाने वाले स्तर के साथ टर्बोमशीनरी के डोमेन का वर्णन करते हैं। बड़ी खोजों के माध्यम से अपकेंद्री संपीडक में सुधार प्राप्त नहीं किया गया है। इसके अतिरिक्त, कई व्यक्तियों द्वारा खोजे गए ज्ञान के वृद्धिशील अंशों को समझने और प्रयुक्त करने के माध्यम से सुधार प्राप्त किए गए हैं।

एरोडायनामिक-थर्मोडायनामिक डोमेन
चित्र 2.1 (दाईं ओर दिखाया गया है) टर्बोमशीनरी के वायुगतिकी -थर्मोडायनामिक्स डोमेन का प्रतिनिधित्व करता है। क्षैतिज अक्ष ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम से व्युत्पन्न ऊर्जा समीकरण का प्रतिनिधित्व करता है। ऊर्ध्वाधर अक्ष, जिसे मैक संख्या द्वारा चित्रित किया जा सकता है, जेड-अक्ष द्रव संपीड्यता की सीमा का प्रतिनिधित्व करता है।  जिसे रेनॉल्ड्स संख्या द्वारा वर्णित किया जा सकता है, द्रव विस्कोसिटी (या स्थिरता) की सीमा का प्रतिनिधित्व करता है। इस एयरो-थर्मो डोमेन की नींव स्थापित करने वाले गणितज्ञों और भौतिकविदों में   आइजैक न्यूटन, डेनियल बर्नौली, लियोनहार्ड यूलर, क्लाउड-लुई नेवियर, सर जॉर्ज स्टोक्स, प्रथम बैरोनेट, अर्नस्ट मैक, निकोले येगोरोविच ज़ुकोवस्की, मार्टिन, लुडविग प्रांटल, थियोडोर वॉन कारमैन, पॉल रिचर्ड हेनरिक ब्लेज़ और हेनरी कोआंडा आदि सम्मिलित हैं।

भौतिक-यांत्रिक डोमेन
चित्रा 2.2 (दाईं ओर दिखाया गया है) टर्बोमशीनरी के भौतिक या यांत्रिक डोमेन का प्रतिनिधित्व करता है। फिर से, क्षैतिज अक्ष ऊर्जा समीकरण का प्रतिनिधित्व करता है जिसमें टर्बाइन बाईं ओर ऊर्जा उत्पन्न करते हैं और संपीडक दाईं ओर ऊर्जा को अवशोषित करते हैं। भौतिक डोमेन के भीतर ऊर्ध्वाधर अक्ष उच्च गति और कम गति के बीच अंतर करता है जो टर्बोमशीनरी अनुप्रयोग पर निर्भर करता है।  जेड-अक्ष टर्बोमाचिनरी के भौतिक डोमेन के भीतर अक्षीय-प्रवाह ज्यामिति और त्रिज्यीय-प्रवाह ज्यामिति के बीच अंतर करता है।  यह निहित है कि मिश्रित-प्रवाह टर्बोमशीनरी अक्षीय और त्रिज्यीय के बीच स्थित है।  टर्बोमशीनरी के भौतिक अनुप्रयोग को आगे बढ़ाने वाली तकनीकी उपलब्धियों के प्रमुख योगदानकर्ताओं में डेनिस पापिन, कर्नेलियन ले डेमोर, डेनियल गेब्रियल फारेनहाइट, जॉन स्मीटन, डॉ. ए.सी.ई. रेटौ, जॉन बार्बर (इंजीनियर), अलेक्जेंडर सबलूकोव, सर चार्ल्स अल्गर्नन पार्सन्स, एगिडियस एलिंग, सैनफोर्ड अलेक्जेंडर मॉस, विलिस कैरियर, एडॉल्फ बुसेमैन, हरमन श्लिचिंग, फ्रैंक व्हिटेल और हंस वॉन ओहैन सम्मिलित हैं।

टर्बोमशीनरी समानताएं
अपकेंद्री संपीडक अन्य टर्बोमशीनरी के लिए कई रूपों में समान हैं और इनकी तुलना और इसके विपरीत निम्नानुसार हैं:

अक्षीय संपीडक की समानता
अपकेंद्री संपीडक अक्षीय संपीडक के समान होते हैं जिसमें वे एयरफ़ॉइल (वायुपन्नी)-आधारित संपीडक मे घूर्णन करते हैं। दोनों को एक इंजन की आसन्न छवि में दिखाया गया है जिसमें अक्षीय संपीडक के 5 फेज़ और एक अपकेंद्री संपीडक का एक फेज़ है। अपकेंद्री प्रणोदक का पहला भाग अक्षीय संपीडक के समान दिखाई देता है। अपकेंद्री प्रणोदक के इस पहले भाग को एक प्रेरक भी कहा जाता है। अपकेंद्री संपीडक अक्षीय से भिन्न होते हैं क्योंकि वे एक फेज़ में बहुत अधिक दाब वृद्धि उत्पन्न करने के लिए प्रणोदक के प्रवेश द्वार से निकास तक त्रिज्या में एक महत्वपूर्ण परिवर्तन का उपयोग करते हैं उदाहरण के लिए 8 (हेलीकॉप्टर इंजनों की प्रैट और व्हिटनी कनाडा पीडब्लू-200 श्रृंखला में) एक अक्षीय फेज़ की तुलना में 1940 के दशक का जर्मन का हिंकेल हे.एस 011 प्रायोगिक इंजन पहला आविष्कार टर्बोजेट था जिसमें त्रिज्यीय प्रवाह घूर्णन भाग के साथ एक अक्षीय और 90 डिग्री व अपकेंद्री संपीडक के बीच एक संपीडक फेज़ था। इसे मिश्रित/विकर्ण-प्रवाह संपीडक के रूप में जाना जाता है। छोटे टर्बोफैन की प्रैट और व्हिटनी कनाडा पीडब्लू-600 श्रृंखला में एक विकर्ण फेज़ का उपयोग किया जाता है।

अपकेंद्री पंखा
अपकेंद्री संपीडक भी आकृति में दिखाए गए शैली के अपकेंद्री पंखे के समान हैं क्योंकि वे दोनों बढ़ती हुई त्रिज्या के माध्यम से प्रवाह की ऊर्जा को बढ़ाते हैं। अपकेंद्री पंखे के विपरीत अधिक दाब बढ़ने के लिए संपीडक उच्च गति पर कार्य करते हैं। कई स्थितियों में, एक अपकेंद्री पंखा को डिजाइन करने के लिए उपयोग की जाने वाली इंजीनियरिंग विधियां एक अपकेंद्री संपीडक को डिजाइन करने के समान होती हैं, इसलिए वे बहुत समान प्रदर्शित हो सकते हैं।

सामान्यीकरण और परिभाषा के प्रयोजनों के लिए, यह कहा जा सकता है कि अपकेंद्री संपीडक में प्रायः घनत्व 5 प्रतिशत से अधिक बढ़ जाता है। इसके अतिरिक्त, वे प्रायः मैक संख्या 0.3 से ऊपर सापेक्ष द्रव वेग का अनुभव करते हैं जब कार्यशील द्रव वायु या नाइट्रोजन हो सकते है इसके विपरीत पंखे या ब्लोअर को प्रायः घनत्व में पांच प्रतिशत से कम की वृद्धि और मैक संख्या 0.3 से नीचे के सापेक्ष द्रव वेग को उच्च माना जाता है।

पिंजरी प्रेरण पंखा
पिंजरी प्रेरण पंखे को मुख्य रूप से संवाहन के लिए उपयोग किए जाते हैं। इस प्रकार के पंखे के भीतर प्रवाह क्षेत्र में आंतरिक पुनरावर्तन होता है। इसकी तुलना में, एक अपकेंद्री पंखा सामान्य रूप से समान होता है।

अपकेन्द्री पम्प
अपकेंद्री संपीडक भी अपकेंद्री पंपों के समान होते हैं आसन्न आकृतियों में दिखाई गई छवि मे ऐसे संपीडक और पंपों के बीच मुख्य अंतर यह है कि संपीडक का कार्य करने वाला द्रव एक गैस (संपीड़ित) है और पंप का कार्य करने वाला द्रव तरल (असंपीड़ित) है। फिर से, एक अपकेंद्री पंप को डिजाइन करने के लिए उपयोग की जाने वाली इंजीनियरिंग विधियां एक अपकेंद्री संपीडक को डिजाइन करने के समान होती हैं। यद्यपि एक महत्वपूर्ण अंतर यह है कि पंपों में निर्वातन की आवश्यकता होती है।

त्रिज्यीय टर्बाइन
अपकेंद्री संपीडक भी उनके टर्बोमशीनरी समकक्ष त्रिज्यीय टरबाइन के समान प्रदर्शित होते हैं जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। जबकि एक संपीडक अपने दाब को बढ़ाने के लिए ऊर्जा को एक प्रवाह में स्थानांतरित करता है एक टरबाइन विपरीत दिशा में संचालित होता है प्रवाह से ऊर्जा निकालकर इस प्रकार इसके दाब को कम करती है। और दूसरे शब्दों में विद्युत संपीडक के लिए इनपुट और टर्बाइन से आउटपुट होते है।

मानक
जैसे-जैसे टर्बोमशीनरी अधिक सामान्य होती गई, निर्माताओं को निर्देशित करने के लिए मानकों का निर्माण किया गया है ताकि अंतिम उपयोगकर्ता को निर्देशित किया जा सके कि उनके उत्पाद न्यूनतम सुरक्षा और प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। इन मानकों को संहिताबद्ध करने के लिए गठित समिति निर्माताओं, अंतिम-उपयोगकर्ताओं और संबंधित तकनीकी विशेषज्ञों पर विश्वास करते हैं। इन संघों और उनके मानकों की आंशिक सूची नीचे सूचीबद्ध है:


 * यांत्रिक इंजीनियरों का अमरीकी समुदाय : एएसएमई, बॉयलर और दाब पोत कोड ,पीटीसी।
 * अमेरिकन पेट्रोलियम संस्थान : एपीआई एसटीडी 617 8वें ईडी (ई1), एपीआई एसटीडी 672 5टीएच ईडी (2019)।
 * अमेरिकन सोसायटी ऑफ हीटिंग, रेफ्रिजरेशन और एयरकंडिशनिंग इंजीनियर्स: हैंडबुक फंडामेंटल।
 * एसएई ऑटोमोटिव इंजीनियर सोसायटी
 * संपीड़ित वायु और गैस संस्थान
 * मानकीकरण के लिए अंतर्राष्ट्रीय संगठन आईएसओ 10439, आईएसओ 10442, आईएसओ 18740, आईएसओ 6368, आईएसओ 5389।

अनुप्रयोग
नीचे, उन संपीडक की कुछ सामान्य विशेषताओं के संक्षिप्त विवरण के साथ अपकेंद्री संपीडक अनुप्रयोगों की एक आंशिक सूची है। इस सूची को प्रारम्भ करने के लिए दो सबसे प्रसिद्ध अपकेंद्री संपीडक गैस टर्बाइन और टर्बो आवेश के अनुप्रयोगों को सूचीबद्ध किया गया है।



गैस टर्बाइन और सहायक विद्युत इकाइयों के संदर्भ आंकड़े 4.1-4.2 अपने साधारण रूप में, आधुनिक गैस टर्बाइन ब्रेटन चक्र पर कार्य करते हैं। (चित्र 5.1 देखें) संपीड़न प्रदान करने के लिए या तो अक्षीय और अपकेंद्री संपीडक दोनों का उपयोग किया जाता है। गैस टर्बाइन के प्रकार जिनमें प्रायः अपकेंद्री संपीडक सम्मिलित होते हैं उनमें छोटे विमान इंजन (अर्थात टर्बोशाफ्ट, टर्बोप्रॉप और टर्बोफैन) सहायक विद्युत इकाइयां और सूक्ष्म-टरबाइन सम्मिलित होते हैं। आवश्यक सुरक्षा और स्थायित्व प्राप्त करने के लिए विमान अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले सभी अपकेंद्री संपीडक पर प्रयुक्त होने वाले उद्योग मानकों को संबंधित नागरिक और सैन्य प्रमाणन प्राधिकरणों द्वारा निर्धारित किया जाता है। गैस टर्बाइनों में उपयोग किए जाने वाले अपकेंद्री प्ररित करने वाले सामान्यतः टाइटेनियम मिश्र धातु फोर्जिंग से बने होते हैं। उनके प्रवाह-पथ ब्लेड सामान्यतः 5-अक्ष मिलिंग मशीन पर फ्लैंक मिल्ड या बिन्दु मिल्ड होते हैं। जब संचालन स्वीकृति जितना संभव हो उतना छोटा होना चाहिए, बिना प्रणोदक पहले अपने उच्च तापमान, उच्च गति विक्षेपित आकार के साथ प्रेषित किया जाता है और फिर निर्माण के लिए इसके समतुल्य स्थिर आकार में खींचा जाता है। यह आवश्यक है क्योंकि प्रणोदक विक्षेपण सबसे सामान्य चलने वाली स्थिति में प्रणोदक और उसके आवरण के बीच आवश्यक ऊष्मा से 100 गुना विस्तृत हो सकता है।


 * ऑटोमोटिव इंजन और डीजल इंजन टर्बो आवेशक और उच्‍चदाबी निवेशक के संदर्भ में। चित्र 1.1
 * प्रत्यागामी आंतरिक दहन इंजनों के साथ संयोजन के रूप में उपयोग किए जाने वाले अपकेंद्री संपीडक को टर्बो आवेशक के रूप में जाना जाता है यदि इंजन के निकास गैस और टर्बो-उच्‍चदाबी निवेशक द्वारा संचालित किया जाता है यदि इंजन द्वारा यांत्रिक रूप से संचालित किया जाता है। टर्बो आवेशक के लिए उद्योग द्वारा निर्धारित मानक एसएई द्वारा स्थापित किए गए हो सकते हैं। टर्बो आवेशक अपकेंद्री संपीडक प्रदर्शन के डिजाइन, परीक्षण और विश्लेषण के लिए आदर्श गैस गुण प्रायः अपेक्षाकृत रूप से अच्छा कार्य करते हैं।
 * गैस को उत्पादन स्थल से उपभोक्ता तक अभिगम्य करने के लिए प्राकृतिक गैस के पाइपलाइन परिवहन मे ऐसे उपयोगों के लिए अपकेंद्री संपीडक एक या बहु-फेज़ हो सकते हैं और बड़ी गैस टर्बाइनों द्वारा संचालित हो सकते हैं। उद्योग द्वारा निर्धारित मानक (एएनएसआई/एपीआई, एएसएमई) सुरक्षा के आवश्यक स्तर को प्राप्त करने के लिए मध्य केसिंग में उपस्थित होते हैं। प्रणोदक प्रायः ढके हुए शैली के नहीं होते हैं जो उन्हें पंप प्रणोदक की तरह दिखते हैं। इस प्रकार के संपीडक को प्रायः एपीआई-शैली भी कहा जाता है। इन संपीडक को चलाने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रायः हजारों हॉर्सपावर (एचपी) में होती है। प्राकृतिक गैस पाइपलाइन अपकेंद्री संपीडक के प्रदर्शन को ठीक से डिजाइन, परीक्षण और विश्लेषण करने के लिए वास्तविक गैस गुणों का उपयोग आवश्यक होता है।


 * तेल रिफाइनरियों, प्राकृतिक-गैस प्रसंस्करण, पेट्रो रसायन और रासायनिक संयंत्रों में ऐसे उपयोगों के लिए अपकेंद्री संपीडक प्रायः एक बहु-फेज़ होते हैं और बड़ी भाप या गैस टर्बाइन द्वारा संचालित होते हैं। यदि घूर्णक को असेंबली या बैरल के समय नीचे के आधे भाग में उतारा जा जाता है, तो उनके केसिंग को क्षैतिज रूप से विभाजित कहा जाता है यदि इसमें घूर्णक के अंदर स्थिति होने के साथ कोई लंबाई वाली सोपानी शीर्ष नहीं है। इन संपीडक के लिए उद्योग (एएनएसआई / एपीआई, एएसएमई) द्वारा निर्धारित मानक परिणाम सुरक्षा के आवश्यक स्तर को प्राप्त करने के लिए मोटे आवरणों में प्रणोदक को प्रायः ढके हुए शैली के होते हैं जो उन्हें पंप विभाजक की तरह दिखते हैं। इस प्रकार के संपीडक को प्रायः एपीआई-शैली भी कहा जाता है। इन संपीडक को चलाने के लिए आवश्यक ऊर्जा सामान्यतः हजारों एचपी में होती है। उनके प्रदर्शन को ठीक से डिजाइन, परीक्षण और विश्लेषण करने के लिए वास्तविक गैस गुणों का उपयोग आवश्यक होता है।


 * वातानुकूलन, प्रशीतन और एचवीएसी अपकेंद्री संपीडक प्रायः वाष्प-संपीड़न प्रशीतन चक्रों में संपीड़न की आपूर्ति करते हैं। वाष्प संपीड़न चक्रों (थर्मोडायनामिक चक्र, ऊष्मप्रवैगिकी) की व्यापक विविधता और कार्यरत गैसों (शीतल) की विस्तृत विविधता के कारण, अपकेंद्री संपीडक का उपयोग आकार और विन्यास की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जाता है। इन मशीनों के प्रदर्शन को ठीक से डिजाइन, परीक्षण और विश्लेषण करने के लिए वास्तविक गैस गुणों का उपयोग आवश्यक है। इन संपीडक के लिए उद्योग द्वारा निर्धारित मानकों में एशरे, एएसएमई और एपीआई सम्मिलित हैं।


 * उद्योग और विनिर्माण में सभी प्रकार के वायवीय उपकरणों के लिए संपीड़ित वायु की आपूर्ति करने के लिए ऐसे उपयोगों के लिए अपकेंद्री संपीडक प्रायः बहुफ़ेज होते हैं और विद्युत मोटर द्वारा संचालित होते हैं। वायु के तापमान को नियंत्रित करने के लिए फेज़ों के बीच प्रायः मध्यवर्ती शीतलक की आवश्यकता होती है। सड़क-मरम्मत करने वाले कर्मचारियों और ऑटोमोबाइल मरम्मत गैरेजों को लगता है कि पेंच संपीडक उनकी आवश्यकताओं के लिए अपेक्षाकृत अनुकूल हैं। इन संपीडक के लिए उद्योग द्वारा निर्धारित मानकों में एएसएमई और सरकारी नियम सम्मिलित हैं जो सुरक्षा पर महत्व देते हैं। आदर्श गैस संबंध प्रायः इन मशीनों के प्रदर्शन को ठीक से डिजाइन, परीक्षण और विश्लेषण करने के लिए उपयोग किया जाता है। आर्द्रता से निपटने के लिए प्रायः वाहक के समीकरण का उपयोग किया जाता है।


 * शुद्ध उत्पाद गैसों के निर्माण के लिए वायु पृथक्करण संयंत्रों में ऐसे उपयोगों के लिए अपकेंद्री संपीडक प्रायः वायु के तापमान को नियंत्रित करने के लिए मध्यवर्ती शीतलक का उपयोग करते हुए बहुफ़ेज होते हैं। इन संपीडक के लिए उद्योग द्वारा निर्धारित मानकों में एएसएमई और सरकारी नियम सम्मिलित हैं जो सुरक्षा पर महत्व देते हैं। आदर्श गैस संबंधों का उपयोग प्रायः इन मशीनों के प्रदर्शन को ठीक से डिजाइन, परीक्षण और विश्लेषण करने के लिए किया जाता है जब कार्य करने वाली गैस वायु या नाइट्रोजन होती है। अन्य गैसों को वास्तविक गैस गुणों की आवश्यकता होती है।


 * तेल क्षेत्र में तेल पुनर्लाभ में सुधार के लिए उच्च दाब वाली प्राकृतिक गैस का अन्तःक्षेपण ऐसे उपयोगों के लिए अपकेंद्री संपीडक प्रायः बहुफ़ेज होते हैं और गैस टर्बाइन द्वारा संचालित होते हैं। निर्वहन दाब 700 बार तक अभिगमन के साथ, केसिंग बैरल शैली के होते हैं। इन संपीडक के लिए उद्योग (एपीआई, एएसएमई) द्वारा निर्धारित मानक सुरक्षा को अधिकतम करने के लिए बड़े मोटे केसिंग में परिणत होते हैं। प्रणोदक प्रायः ढके हुए शैली के नहीं होते हैं जो उन्हें पंप प्रणोदक की तरह दिखते हैं। इस प्रकार के संपीडक को प्रायः एपीआई-शैली भी कहा जाता है। उनके प्रदर्शन को ठीक से डिजाइन, परीक्षण और विश्लेषण करने के लिए वास्तविक गैस गुणों का उपयोग आवश्यक होता है।

संचालन का सिद्धांत
ऐसे स्थिति में जहां प्रवाह एक सीधे पाइप के माध्यम से अपकेंद्री संपीडक में प्रवेश करने के लिए गुजरता है और प्रवाह अक्षीय रूप से समान होता है तो इसमें कोई घूर्णन गति नहीं होती है जैसे ही प्रवाह अपकेंद्री प्रणोदक के माध्यम से गुजरता है, प्रणोदक प्रवाह को तीव्रता से घूर्णन करने के लिए प्रेषित करता है क्योंकि यह घूर्णी अक्ष से आगे बढ़ता है। यूलर के द्रव गतिकी समीकरण के एक रूप के अनुसार, जिसे यूलर के पंप और टरबाइन समीकरण के रूप में जाना जाता है, द्रव का ऊर्जा इनपुट प्रवाह के स्थानीय वेग के समानुपाती होता है जिसे स्थानीय प्रणोदक स्पर्शरेखा वेग से गुणा किया जाता है।

कई स्थितियों में, अपकेंद्री प्रणोदक छोड़ने वाला प्रवाह ध्वनि की गति के निकट संचरण कर रहा होता है। यह तब एक स्थिर संपीडक के माध्यम से प्रवाहित है जिससे यह कम हो जाता है। स्थिर संपीडक बढ़ते प्रवाह-क्षेत्र के साथ वाहिनीयन कर रहा है जहां ऊर्जा परिवर्तन होता है। यदि मशीन के अगले भाग में प्रवेश करने के लिए प्रवाह को पीछे की दिशा में मोड़ना पड़ता है, उदाहरण एक अन्य प्रणोदक या एक दहनशील, स्थिर विसारक-वैन या अलग-अलग विसारक पाइप के साथ प्रवाह को निर्देशित करके प्रवाह हानि को कम किया जा सकता है। जैसा कि बर्नौली के सिद्धांत में वर्णित है, वेग में कमी से दाब बढ़ता है।

प्रदर्शन
गैस टर्बाइन के ब्रेटन चक्र का चित्रण करते समय, चित्र 5.1 में दाब-विशिष्ट आयतन और तापमान-एन्ट्रॉपी के उदाहरण प्लॉट सम्मिलित हैं। इस प्रकार के प्लॉट एक संचालन बिंदु पर अपकेंद्री संपीडक के प्रदर्शन को समझने के लिए मौलिक हैं। दो प्लॉट दिखाते हैं कि संपीडक प्रवेश द्वार (स्टेशन 1) और संपीडक निकास (स्टेशन 2) के बीच दाब बढ़ जाता है। इसी समय, घनत्व बढ़ने पर विशिष्ट मात्रा घट जाती है। तापमान-एन्ट्रॉपी प्लॉट से पता चलता है कि एंट्रॉपी (हानि) बढ़ने के साथ तापमान बढ़ता है। शुष्क वायु और राज्य के आदर्श गैस समीकरण और एक समऐन्ट्रॉपिक प्रक्रिया को मानते हुए, इस एक बिंदु के लिए दाब अनुपात और दक्षता को परिभाषित करने के लिए पर्याप्त जानकारी है। संपीडक के प्रदर्शन को उसकी पूरी संचालन दूरी पर समझने के लिए संपीडक मानचित्र की आवश्यकता होती है।

चित्र 5.2, एक अपकेंद्री संपीडक प्रदर्शन मानचित्र (या तो परीक्षण या अनुमानित), प्रत्येक 4 गति-रेखाओं (कुल 23 आंकड़ा बिंदुओं) के लिए प्रवाह, दाब अनुपात दिखाता है। इसमें निरंतर दक्षता रूपरेखा भी सम्मिलित है। इस रूप में प्रस्तुत अपकेंद्री संपीडक प्रदर्शन मानचित्र द्वारा दर्शाए गए हार्डवेयर को अंत-उपयोगकर्ता आवश्यकताओं के एक सरल समूह के समान करने के लिए पर्याप्त जानकारी प्रदान करता है।

प्रदर्शन का आकलन करने की तुलना में जो बहुत ही लागत प्रभावी है इस प्रकार डिजाइन में उपयोगी होने पर भी परीक्षण सबसे उपयुक्त तरीका है। इसके अतिरिक्त, अपकेंद्री संपीडक प्रदर्शन का परीक्षण बहुत जटिल है। व्यवसायिक समाज जैसे एएसएमई (अर्थात पीटीसी -10, फ्लुइड मीटर हैंडबुक, पीटीसी-19.x), एएसएचआरएई (एएसएचआरएई हैंडबुक ) और अमेरिकी पेट्रोलियम संस्थान (एएनएसआई/एपीआई 617–2002, 672–2007) विस्तृत प्रयोगात्मक विधियों और परीक्षण परिणामों के विश्लेषण के लिए मानक स्थापित किए हैं। इस जटिलता के अतिरिक्त, प्रदर्शन में कुछ अवधारणाओं को उदाहरण परीक्षण प्रदर्शन मानचित्र की जांच करके प्रस्तुत किया जा सकता है।

प्रदर्शन मानचित्र
दाब अनुपात और प्रवाह मुख्य पैरामीटर हैं   चित्र 5.2 प्रदर्शन मानचित्र को एक साधारण संपीडक अनुप्रयोग से मिलाने के लिए आवश्यक है। इस स्थिति में, यह माना जा सकता है कि प्रवेश द्वार तापमान समुद्र स्तर का मानक है। यह धारणा अभ्यास में स्वीकार्य नहीं है क्योंकि प्रवेश द्वार तापमान भिन्नताएं संपीडक के प्रदर्शन में महत्वपूर्ण भिन्नताएं उत्पन्न करती हैं। चित्र 5.2 प्रदर्शित किया गया है:
 * संशोधित द्रव्यमान प्रवाह: 0.04 – 0.34 किग्रा/सेकंड
 * कुल दाब अनुपात, निर्वहन करने के लिए प्रवेश द्वार (PRt-t = Pt,discharge/Pt,inlet): 1.0 – 2.6

जैसा कि मानक अभ्यास है, चित्र 5.2 में एक क्षैतिज अक्ष है जिसे प्रवाह पैरामीटर के साथ सम्मिलित किया गया है। जबकि प्रवाह माप विभिन्न प्रकार की इकाइयों का उपयोग करते हैं सभी 2 श्रेणियों में से एक में उपयुक्त होते हैं:

द्रव्यमान प्रवाह प्रति इकाई समय
द्रव्यमान प्रवाह इकाइयाँ, जैसे किग्रा/सेकंड में उपयोग करने के लिए सबसे आसान हैं क्योंकि इसमें भ्रम की बहुत कम समस्या होती है। शेष प्रश्नों में प्रवेश द्वार या आउटलेट सम्मिलित होता है जिसमें संपीडक या नमी संघनन से रिसाव सम्मिलित हो सकता है। वायुमंडलीय वायु के लिए, द्रव्यमान प्रवाह गीला या सूखा (आर्द्रता सहित या छोड़कर) हो सकता है। प्रायः द्रव्यमान प्रवाह विनिर्देश समतुल्य मैक संख्या $$m\sqrt{\theta}/{\delta}$$ के आधार पर प्रस्तुत किया जाता है इन स्थितियों में यह मानक है कि समतुल्य तापमान, समतुल्य दाब और गैस को मानक स्थिति में स्पष्ट रूप से या निहित रूप से निर्दिष्ट किया जाता है।

मात्रा प्रवाह प्रति इकाई समय
इसके विपरीत, सभी मात्रा प्रवाह विनिर्देशों को घनत्व के अतिरिक्त विनिर्देश की आवश्यकता होती है। इस समस्या को समझने के लिए बरनौली का द्रव गतिशील सिद्धांत बहुत महत्वपूर्ण है। भ्रम या तो अशुद्धियों या दाब, तापमान और गैस स्थिरांक के दुरुपयोग से उत्पन्न होता है।

साथ ही मानक अभ्यास के रूप में, चित्र 5.2 में दाब पैरामीटर के साथ सम्मिलित किया गया एक ऊर्ध्वाधर अक्ष है। विभिन्न प्रकार की दाब माप इकाइयाँ हैं। वे सभी दो श्रेणियों में से एक में प्रयुक्त होते हैं:
 * A △दाब, अर्थात प्रवेश से निकास तक वृद्धि (मैनोमीटर से मापा जाता है)
 * एक निर्वहन दाब
 * दाब वृद्धि को वैकल्पिक रूप से एक अनुपात के रूप में निर्दिष्ट किया जा सकता है जिसकी कोई इकाई नहीं होती है:


 * दाब अनुपात (बाहर निकलें/प्रवेश)

प्रदर्शन मानचित्रों के लिए सामान्य अन्य विशेषताएं हैं:

निरंतर गति-रेखाएँ
अपकेंद्री संपीडक के लिए एक मानचित्र बनाने के लिए दो सबसे सामान्य तरीके निरंतर धीमी गति या निरंतर थ्रॉटल सेटिंग के साथ होते हैं। यदि गति को स्थिर रखा जाता है, तो थ्रॉटल की स्थिति परिवर्तित करके एक स्थिर गति रेखा के साथ परीक्षण बिंदु लिए जाते हैं। इसके विपरीत, यदि एक थ्रॉटल वाल्व को स्थिर रखा जाता है, तो परीक्षण बिंदुओं की गति परिवर्तित करके स्थापित किया जाता है और विभिन्न थ्रॉटल स्थितियों (सामान्य गैस टर्बाइन अभ्यास) के साथ दोहराया जाता है। चित्र 5.2 में दिखाया गया मानचित्र सबसे सामान्य विधि दिखाता है; निरंतर गति की रेखाएँ इस स्थिति में, हम 50%, 71%, 87% और 100% आरपीएम की गति से सीधी रेखाओं से सम्बद्ध आंकड़ा बिंदुओं को देखते हैं। पहली तीन गति-रेखाओं में प्रत्येक में 6 बिंदु होते हैं जबकि उच्चतम गति-रेखा में पाँच होते हैं।

निरंतर दक्षता द्वीप
चर्चा की जाने वाली अगली विशेषता निरंतर दक्षता वाले द्वीपों का प्रतिनिधित्व करने वाले दीर्घवृत्तीय आकार के वक्र हैं। इस आंकड़े में हम 56% दक्षता (दशमलव 0.56) से लेकर 76% दक्षता (दशमलव 0.76) तक के 11 आकृति को देखते हैं। सामान्य मानक अभ्यास इन दक्षताओं की बहुविध के अतिरिक्त समऐन्ट्रॉपिक के रूप में व्याख्या करना है। दक्षता द्वीपों को सम्मिलित करने से इस 2-आयामी मानचित्र में 3-आयामी टोपोलॉजी प्रभावी रूप से उत्पन्न होती है। निर्दिष्ट प्रवेश द्वार घनत्व के साथ, यह वायुगतिकीय ऊर्जा की गणना करने की एक और क्षमता प्रदान करता है। निरंतर विद्युत की लाइनों को आसानी से रूपांतरित किया जा सकता है।

डिजाइन या निर्धारित बिंदु
गैस टर्बाइन संचालन और प्रदर्शन के संबंध में, गैस टर्बाइन के अपकेंद्री संपीडक के लिए स्थापित अधिपत्रित बिंदुओं की एक श्रृंखला हो सकती है। समग्र रूप से समग्र गैस टरबाइन प्रदर्शन के लिए ये आवश्यकताएं माध्यमिक महत्व की हैं। इस कारण से, केवल संक्षेप में बताना आवश्यक है कि आदर्श स्थिति में, सबसे कम विशिष्ट ईंधन की खपत तब होगी जब अपकेंद्री संपीडक की दक्षता वक्र गैस टरबाइन की आवश्यक संचालन लाइन के साथ अनुरूप होती है।

गैस टर्बाइनों के विपरीत, अधिकांश अन्य अनुप्रयोगों (औद्योगिक सहित) को प्रदर्शन आवश्यकताओं के अपेक्षाकृत कम समूह को पूरा करने की आवश्यकता होती है। ऐतिहासिक रूप से, एक विशिष्ट प्रवाह और दाब पर प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए औद्योगिक अनुप्रयोगों पर प्रयुक्त अपकेंद्री संपीडक की आवश्यकता थी। प्रवाह और दाबों की एक श्रृंखला में विशिष्ट प्रदर्शन लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए आधुनिक औद्योगिक संपीडक की प्रायः आवश्यकता होती है इस प्रकार गैस टरबाइन अनुप्रयोगों में देखे जाने वाले परिष्कार की दिशा में एक महत्वपूर्ण फेज़ है। यदि चित्र 5.2 में दर्शाए गए संपीडक का उपयोग एक साधारण अनुप्रयोग में किया जाता है, तो 76% दक्षता के भीतर कोई भी बिंदु (दाब और प्रवाह) बहुत स्वीकार्य प्रदर्शन प्रदान कर सकता है एक अंतिम उपयोगकर्ता 0.21 किग्रा/सेकेंड पर 2.0 दाब अनुपात की प्रदर्शन आवश्यकताओं से बहुत होता है।

सर्ज (महोर्मि)
सर्ज - एक कम प्रवाह वाली घटना है जहां प्रणोदक प्रणाली प्रतिरोध या पश्चदाब को दूर करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं जोड़ सकता है। कम प्रवाह दर संचालन प्रणोदक पर दाब अनुपात उच्च होता है, जैसा कि बैक प्रणाली पश्चदाब है। इस स्थितियों में, प्रवाह घूर्णक ब्लेड की युक्तियों पर प्रणोदक आंख (प्रवेश द्वार) की ओर वापस आ जाता है। द्रव्यमान प्रवाह या ऊर्जा का अंश बहुत कम होने के कारण यह बाधित प्रवाह उत्क्रमण किसी का ध्यान नहीं जा सकता है। जब अपेक्षाकृत बड़ा होता है, तो तीव्र प्रवाह उत्क्रमण होता है प्रणोदक प्रवेश द्वार से बाहर निकलने वाला उत्क्रम प्रवाह एक मजबूत घूर्णन घटक प्रदर्शित करता है, जो ब्लेड के अग्रणी किनारे पर कम त्रिज्या प्रवाह कोण (प्रणोदक हब के निकट) को प्रभावित करता है। प्रवाह कोणों से प्रणोदक अक्षम हो जाता है। एक पूर्ण प्रवाह उत्क्रमण हो सकता है। (इसलिए, वृद्धि को कभी-कभी अक्षतः सममित के रूप में संदर्भित किया जाता है।) जब उत्क्रम प्रवाह कम पर्याप्त स्तर तक कम हो जाता है, तो प्रणोदक ठीक हो जाता है और थोड़े समय के लिए स्थिरता प्राप्त करता है, जिस बिंदु पर फेज़ फिर से बढ़ सकता है। इन चक्रीय घटनाओं के कारण बड़े कंपन होते हैं, तापमान में वृद्धि होती है और तीव्रता से अक्षीय प्रणोद में परिवर्तन होता है। ये घटनाएं घूर्णक सील, घूर्णक बियरिंग, संपीडक चालक और चक्र संचालन को हानि पहुंचा सकती हैं। अधिकांश टर्बोमाचिन्स को कभी-कभी बढ़ती स्थिति का आसानी से सामना करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। हालांकि, यदि मशीन को लंबे समय तक बार-बार बढ़ने के लिए प्रेषित किया जाता है या यदि यह अस्पष्ट रूप से डिजाइन किया गया है, तो बार-बार बढ़ने से विनाशकारी विफलता हो सकती है। विशेष रुचि की बात यह है कि जबकि टर्बो मशीनें बहुत टिकाऊ हो सकती हैं, उनकी भौतिक प्रणाली बहुत कम जटिल हो सकती है।

महोर्मि रेखा
चित्र 5.2 में दिखाई गई महोर्मि रेखा वह वक्र है जो चार गति-रेखाओं में से प्रत्येक के निम्नतम प्रवाह बिंदुओं से होकर गुजरती है। परीक्षण मानचित्र के रूप में, ये बिंदु परीक्षण सुविधा/रिग के भीतर एक स्थिर रीडिंग रिकॉर्ड करने के लिए सबसे कम संभव प्रवाह बिंदु होते है। कई औद्योगिक अनुप्रयोगों में, प्रणाली पश्चदाब के कारण सममित रेखा को बढ़ाना आवश्यक हो सकता है। उदाहरण के लिए, 100% आरपीएम पर स्तंभन प्रवाह लगभग 0.170 kg/s से बढ़कर 0.215 kg/s हो सकती है क्योंकि दाब अनुपात वक्र का ढलान धनात्मक होता है। जैसा कि पहले कहा गया है, इसका कारण यह है कि चित्र 5.2 में उच्च गति प्रवाह की उस सीमा के भीतर एक स्थिर विशेषता या धनात्मक ढलान दर्शाती है। जब इसे एक अलग प्रणाली में रखा जाता है तो उस प्रणाली के साथ परस्पर क्रिया के कारण उन निचले प्रवाहों को प्राप्त नहीं किया जा सकता है। प्रणाली प्रतिरोध या प्रतिकूल दाब गणितीय रूप से संपीडक के लिए महत्वपूर्ण योगदानकर्ता सिद्ध हुआ है।

अधिकतम प्रवाह रेखा बनाम अवरोधन
अवरोधन की दो स्थितियों में से एक के अंतर्गत होता है। सामान्यतः उच्च गति वाले उपकरणों के लिए, जैसे-जैसे प्रवाह बढ़ता है, प्रवाह का वेग संपीडक फेज़ के भीतर कहीं ध्वनि गति तक अभिगम्य सकता है। यह स्थान प्रणोदक प्रवेश द्वार थ्रोट या वैन्ड विसारक प्रवेश द्वार थ्रोट पर हो सकता है। इसके विपरीत, कम गति वाले उपकरणों के लिए, जैसे-जैसे प्रवाह बढ़ता है हानि उतनी ही बढ़ जाती है और दाब अनुपात अंततः 1:1 तक कम हो जाता है। इस स्थिति में अवरोधन की घटना की संभावना नहीं होती है। गैस टर्बाइन अपकेंद्री संपीडक की गति-रेखाएं सामान्यतः अवरोधन प्रदर्शित करती हैं। यह एक ऐसी स्थिति है जहां गति रेखा का दाब अनुपात तीव्रता से (ऊर्ध्वाधर) कम होता है और प्रवाह में बहुत कम या कोई परिवर्तन नहीं होता है। अधिकांश स्थितियों में इसका कारण यह है कि प्रणोदक और विसारक के भीतर कहीं मैक 1 वेग के निकट हो गया है जिससे हानि में तेजी से वृद्धि हुई है। उच्च दाब अनुपात टर्बो आवेशक अपकेंद्री संपीडक इसी घटना को प्रदर्शित करते हैं। वास्तविक अवरोधन घटना संपीड्यता का एक कार्य है जैसा कि अपकेंद्री दाब फेज़ के भीतर एक क्षेत्र प्रतिबंध के भीतर स्थानीय मैक संख्या द्वारा मापा जाता है।

अधिकतम प्रवाह रेखा, जो चित्र 5.2 में दिखाई गई है, वह वक्र है जो प्रत्येक गति रेखा के उच्चतम प्रवाह बिंदुओं से होकर गुजरती है। निरीक्षण करने पर यह देखा जा सकता है कि इनमें से प्रत्येक बिंदु को 56% दक्षता के निकट लिया गया है। उच्च प्रवाह पर संपीडक प्रदर्शन मानचित्र को समाप्त करने के लिए कम दक्षता (<60%) का चयन करना सबसे सामान्य अभ्यास है। एक अन्य कारक जिसका उपयोग अधिकतम प्रवाह रेखा को स्थापित करने के लिए किया जाता है, एक दाब अनुपात 1 के निकट या उसके बराबर होता है। 50% गति रेखा को इसका एक उदाहरण माना जा सकता है।

चित्र 5.2 की गति-रेखाओं का आकार इस विषय का एक अच्छा उदाहरण प्रदान करता है कि सभी अपकेंद्री संपीडक गति-रेखाओं के अधिकतम प्रवाह के साथ अवरोधन शब्द का उपयोग करना अनुप्रयुक्त क्यों है। संक्षेप में अधिकांश औद्योगिक और वाणिज्यिक अपकेंद्री संपीडक को उनकी उच्चतम क्षमता पर या उसके निकट संचालित करने और कम दक्षता पर संचालन से बचने के लिए चुना या डिज़ाइन किया गया है। इस कारण से ही कभी 60% दक्षता के नीचे अपकेंद्री संपीडक के प्रदर्शन को चित्रित करने का कोई कारण होता है।

कई औद्योगिक और वाणिज्यिक बहुफ़ेज संपीडक प्रदर्शन मानचित्र इसी ऊर्ध्वाधर विशेषता को एक अलग कारण से प्रदर्शित करते हैं जिसे "फेज़-स्टैकिंग" के रूप में जाना जाता है।

अन्य परिचालन सीमाएं
स्वीकार्य संचालन के लिए न्यूनतम गति, इस मान के नीचे संपीडक को स्थगित करने या निष्क्रिय स्थिति में जाने के लिए नियंत्रित किया जा सकता है। अधिकतम स्वीकार्य गति संपीडक के लिए अधिकतम संचालन गति को इस मान से के तनाव से निर्धारित सीमा से ऊपर उठ सकता है और घूर्णक कंपन तीव्रता से बढ़ सकता है। इस स्तर से ऊपर की गति पर उपकरण संभवतः बहुत जटिल हो सकती है जिसको कम गति पर नियंत्रित किया जा सकता है।
 * न्यूनतम परिचालन गति

आयामी विश्लेषण
अपकेंद्री संपीडक के बीच के लाभ को मापने के लिए 8 मापदंडों के उत्कृष्ट उदाहरण से टर्बोमशीनरी की तुलना करना महत्वपूर्ण है। विशेष रूप से, दाब वृद्धि (P), प्रवाह (Q), कोणीय गति (N), ऊर्जा (P), घनत्व (ρ), व्यास (डी), श्यानता (μ) और तन्यता (E) किसी एक पैरामीटर के प्रभाव को प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित करने का प्रयास करते समय यह एक व्यावहारिक समस्या उत्पन्न करता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि इनमें से किसी एक पैरामीटर को स्वतंत्र रूप से परिवर्तित करना लगभग असंभव है।

बकिंघम π प्रमेय के रूप में जानी जाने वाली प्रक्रिया की विधि इन पैरामीटरों के 5 आयाम रहित रूपों को उत्पन्न करके इस समस्या को हल करने में सहायता कर सकती है। ये पीआई पैरामीटर समानता के लिए नींव प्रदान करते हैं और टर्बोमशीनरी में आत्मीयता-नियम प्रदान करते हैं। वे प्रदर्शन के लक्षण वर्णन में पाए जाने वाले अतिरिक्त संबंधों (आयामहीन होने) के निर्माण के लिए प्रदान करते हैं।

नीचे दिए गए उदाहरण के लिए दाब के लिए शीर्ष को प्रतिस्थापित किया जा सकता है और तन्यता के लिए सोनिक वेग को प्रतिस्थापित किया जा सकता है।

बकिंघम Π प्रमेय
टर्बोमशीनरी के लिए इस प्रक्रिया में उपयोग किए जाने वाले तीन स्वतंत्र आयाम निम्न हैं:
 * $$M$$ द्रव्यमान (बल एक विकल्प है)
 * $$L$$ लंबाई
 * $$T$$ समय

प्रमेय के अनुसार आठ मुख्य मापदंडों में से प्रत्येक को इसके स्वतंत्र आयामों के बराबर किया गया है:

उत्कृष्ट टर्बोमशीनरी समानता
टर्बोमशीनरी के लिए पांच आयाम रहित मापदंडों के इस उत्कृष्ट समूह को उत्पन्न करने में औपचारिक प्रक्रिया के परिणाम का अनुसरण करने के कार्य को पूरा करना है। पूर्ण-समानता तब प्राप्त होती है जब दो अलग-अलग स्थितियों की तुलना करते समय 5 पाई-पैरामीटर में से प्रत्येक एक के बराबर होता है। इसका तात्पर्य यह होगा कि तुलना की जा रही दो टर्बोमाचिन समान हैं, दोनों ज्यामितीय रूप से और प्रदर्शन के स्थिति में है।

उपरोक्त तालिका में दिखाए गए 5 मापदंडों की तुलना करके टर्बोमशीनरी के विश्लेषकों ने प्रदर्शन में अपेक्षाकृत अंतर्दृष्टि प्राप्त की है। विशेष रूप से, दक्षता और हानि-गुणांक जैसे प्रदर्शन पैरामीटर, जो आयाम रहित भी हैं। सामान्य अनुप्रयोग में, प्रवाह-गुणांक और शीर्ष-गुणांक को प्राथमिक महत्व माना जाता है। सामान्यतः अपकेंद्री संपीडक के लिए, गति-गुणांक द्वितीयक महत्व का होता है जबकि रेनॉल्ड्स-गुणांक तृतीयक महत्व का होता है। इसके विपरीत, जैसा कि पंपों के लिए अपेक्षित है रेनॉल्ड्स-गुणांक द्वितीयक महत्व का हो जाता है और गति-गुणांक तृतीयक महत्व का हो जाता है। यह उपयुक्त पाया जा सकता है कि गति-गुणांक को चित्र 1.1 के y-अक्ष को परिभाषित करने के लिए चयनित किया जा सकता है जबकि उसी समय रेनॉल्ड्स गुणांक को z-अक्ष को परिभाषित करने के लिए चयनित किया जा सकता है।

अन्य आयाम रहित संयोजन
नीचे दी गई तालिका में प्रदर्शित आयामी विश्लेषण का एक और मान है। घातांक और गुणन के माध्यम से किसी भी नए आयाम रहित मापदंडों की गणना की जा सकती है। उदाहरण के लिए, नीचे दिखाए गए पहले पैरामीटर की भिन्नता विमान इंजन प्रणाली विश्लेषण में लोकप्रिय रूप से उपयोग की जाती है। तीसरा पैरामीटर पहले और दूसरे का सरलीकृत आयामी भिन्नता है। यह तीसरी परिभाषा सख्त सीमाओं के साथ प्रयुक्त होती है। चौथा पैरामीटर, विशिष्ट गति, बहुत प्रसिद्ध और उपयोगी है क्योंकि यह व्यास को पृथक कर देता है। पांचवां पैरामीटर, विशिष्ट व्यास, एक कम चर्चा वाला आयाम रहित पैरामीटर है जिसे बलजे ने उपयोगी पाया है।

यह मुख्य रुप से पाया जा सकता है कि चित्र 1.2 के y- अक्ष को परिभाषित करने के लिए गति के समष्टि पर विशिष्ट गति गुणांक का उपयोग किया जा सकता है, जबकि उसी समय, z- अक्ष को परिभाषित करने के लिए विशिष्ट व्यास गुणांक व्यास के स्थान पर हो सकता है।

आत्मीयता नियम
निम्नलिखित आत्मीयता नियम ऊपर दिखाए गए पांच Π-पैरामीटर से प्राप्त किए गए हैं। वे एक अनुप्रयोग से अगले तक टर्बोमशीनरी को स्थित करने के लिए एक सरल आधार प्रदान करते हैं।

एयरो-थर्मोडायनामिक मूलतत्व
निम्नलिखित समीकरण एक पूर्ण रूप से त्रि-आयामी गणितीय समस्या को रेखांकित करते हैं जो कि सरल धारणाओं के साथ भी हल करना बहुत जटिल है। कुछ समय पहले तक, कम्प्यूटेशनल ऊर्जा में सीमाओं ने इन समीकरणों को छद्म हानि के साथ एक अदृश्य द्वि-आयामी समस्या के लिए सरल बनाने के लिए अग्रसित किया था। कंप्यूटर के आगमन से पहले, इन समीकरणों को लगभग सदैव एक आयामी समस्या के रूप में सरलीकृत किया जाता था।

इस एक आयामी समस्या को हल करना आज भी महत्वपूर्ण है और इसे प्रायः माध्य-रेखा विश्लेषण कहा जाता है। इतने सरलीकरण के बाद भी इसे व्यावहारिक रूप से हल करने के लिए अभी भी बड़ी पाठ्यपुस्तकों की रूपरेखा और बड़े कंप्यूटर प्रोग्राम की आवश्यकता होती है।

द्रव्यमान का संरक्षण
इसे निरंतरता भी कहा जाता है यदि यह मौलिक समीकरण सामान्य रूप में लिखा गया है:
 * $$\frac{\partial \rho}{\partial t} + \nabla \cdot (\rho \mathbf{v}) = 0$$

गति का संरक्षण
इसे नेवियर-स्टोक्स समीकरण भी कहा जाता है यदि यह मौलिक न्यूटन के दूसरे नियम से प्राप्त होता है जब द्रव गतिकी पर प्रयुक्त होता है। न्यूटोनियन तरल पदार्थ के लिए संपीड़ित रूप में लिखा गया, यह समीकरण निम्नानुसार लिखा जा सकता है:

\rho\left(\frac{\partial\mathbf{v}}{\partial t} + \mathbf{v} \cdot \nabla\mathbf{v}\right) = -\nabla p + \mu\nabla^2\mathbf{v} + \left( \frac{1}{3} \mu + \mu^v\right) \nabla\left(\nabla \cdot \mathbf{v} \right) + \mathbf{f} $$

ऊर्जा का संरक्षण
ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम ऊर्जा के संरक्षण का कथन है। विशिष्ट परिस्थितियों में, अपकेंद्री संपीडक के संचालन को एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया माना जाता है। एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया के लिए, प्रणाली में जोड़ी गई ऊष्मा की कुल मात्रा को $$\delta Q=TdS$$ से व्यक्त किया जा सकता है जहाँ $$T$$ तापमान और $$S$$ एन्ट्रापी है। इसलिए, एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया के लिए:
 * $$dU=TdS-pdV.\,$$

चूँकि U, S और V अवस्था के ऊष्मागतिकीय फलन हैं, उपरोक्त संबंध अनुत्क्रमणीय परिवर्तनों के लिए भी प्रयुक्त होता है। उपरोक्त समीकरण को मौलिक थर्मोडायनामिक संबंध के रूप में जाना जाता है।

स्थिति का समीकरण
इसे आदर्श गैस नियम लिखा जा सकता है:
 * $${\ pV = nRT}.$$

आदर्श गैस नियम को इस प्रकार भी व्यक्त किया जा सकता है
 * $${\ p = \rho (\gamma-1)U}$$

जहाँ $$\rho$$ घनत्व है और $$\gamma = C_p/C_v$$ रुद्धोष्म सूचकांक (ताप क्षमता अनुपात) है, $$U = C_vT$$ प्रति इकाई द्रव्यमान की आंतरिक ऊर्जा है (विशिष्ट आंतरिक ऊर्जा), $$C_v$$ स्थिर आयतन पर विशिष्ट ऊष्मा है, और $$C_p$$ स्थिर दाब पर विशिष्ट ऊष्मा है।

स्थिति के समीकरण के संबंध में, यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि जब वायु और नाइट्रोजन गुण (मानक वायुमंडलीय स्थितियों के पास) इस सरल संबंध से आसानी से और उपयुक्त रूप से अनुमानित हैं, ऐसे कई अपकेंद्री संपीडक अनुप्रयोग हैं जहां आदर्श संबंध अपर्याप्त है। उदाहरण के लिए, बड़े वातानुकूलित प्रणाली (वाटर चिलर) के लिए उपयोग किए जाने वाले अपकेंद्री संपीडक एक शीतलक का उपयोग एक कार्यरत गैस के रूप में करते हैं जिसे एक आदर्श गैस के रूप में नहीं बनाया जा सकता है। एक अन्य उदाहरण अपकेंद्री संपीडक डिजाइन और पेट्रोलियम उद्योग के लिए बनाया गया है। मीथेन और एथिलीन जैसे अधिकांश हाइड्रोकार्बन गैसों को आदर्श गैसों के अतिरिक्त स्थिति के वास्तविक गैस समीकरण के रूप में सर्वोत्तम रूप से प्रतिरूपित किया जाता है। स्थिति के समीकरणों के लिए विकिपीडिया प्रविष्टि बहुत संपूर्ण है।

पक्ष और विपक्ष
व्यावसायिक
 * अपकेंद्री संपीडक निर्माण की साधारण और अपेक्षाकृत कम लागत के लाभ प्रदान करते हैं। यह उसी दाब वृद्धि को प्राप्त करने के लिए कम फेज़ों की आवश्यकता के कारण है।
 * अपकेंद्री संपीडक का उपयोग सम्पूर्ण उद्योग में किया जाता है क्योंकि उनके पास कम रगड़ वाले भाग होते हैं और अपेक्षाकृत ऊर्जा कुशल होते हैं तथा समान आकार के प्रत्यागामी संपीडक या किसी अन्य धनात्मक विस्थापन पंप की तुलना में उच्च और गैर-दोलन निरंतर वायु प्रवाह देते हैं।
 * अपकेंद्री संपीडक ज्यादातर टर्बो आवेशक के रूप में और छोटे गैस टरबाइन इंजन जैसे एपीयू (सहायक विद्युत इकाई) में और हेलीकॉप्टर जैसे छोटे विमानों के लिए मुख्य इंजन के रूप में उपयोग किए जाते हैं। इसका एक महत्वपूर्ण कारण यह है कि वर्तमान तकनीक के साथ, समतुल्य वायुप्रवाह उत्क्रमण अक्षीय संपीडक मुख्य रूप से घूर्णक और टिप-निकासी हानि के संयोजन के कारण कम कुशल होता है।


 * दोष


 * उनका मुख्य दोष यह है कि वे कई फेज़ों के बिना प्रत्यागामी संपीडक के उच्च संपीड़न अनुपात को प्राप्त नहीं कर सकते हैं। कुछ एक फेज़ के अपकेंद्री संपीडक हैं जो 10:1 से अधिक दाब अनुपात में सक्षम हैं, तनाव के कारण जो संपीडक की सुरक्षा, स्थायित्व और जीवन प्रत्याशा को उत्क्रष्ट रूप से सीमित करते हैं।
 * अपकेंद्री संपीडक अक्षीय संपीडक की तुलना में बड़े गैस टर्बाइनों और टर्बोजेट इंजनों में उपयोग के लिए बड़े विमानों को चलाने के लिए परिणामी भार और तनाव के कारण त्रिज्यीय विसारक के बड़े व्यास द्वारा प्रस्तुत क्षेत्र के लिए सीमित नही होते है।

संरचनात्मक यांत्रिकी, निर्माण और डिजाइन समाधान
आदर्श रूप से, अपकेंद्री संपीडक प्रणोदक में पतले वायु परिच्छेद ब्लेड होते हैं जो जटिल होते हैं प्रत्येक एक घूर्णक पर स्थिति और मितव्ययी होता है। इसके अतिरिक्त, यह कोई परिचालन ध्वनि उत्पन्न नहीं करता है और किसी भी वातावरण में संचालन करते समय अधिक समय तक संचालित हो सकता है।

वायु ऊष्मागतिकीय डिजाइन प्रक्रिया के प्रारम्भ से ही, वायुगतिकीय विचार और अनुकूलन एक सफल डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण हैं। डिजाइन के समय अपकेंद्री प्रणोदक की सामग्री और निर्माण विधि को डिजाइन के भीतर ही सम्मिलित किया जाना चाहिए, चाहे वह निर्वात मार्जक ब्लोअर के लिए प्लास्टिक हो या टर्बो आवेशक के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातु हो या वायु संपीडक के लिए स्टील मिश्र धातु हो या गैस टरबाइन के लिए टाइटेनियम मिश्र धातु भी हो सकती है यह अपकेंद्री संपीडक प्रणोदक आकार के परिचालन वातावरण, सामग्री और इसकी निर्माण विधि का एक संयोजन है जो प्रणोदक की संरचनात्मक अखंडता को निर्धारित करता है।

यह भी देखें

 * कोणीय गति
 * अक्षीय संपीडक
 * अपकेन्द्रीय बल
 * केन्द्राभिमुख ऊर्जा
 * कोंडा प्रभाव
 * कम्प्यूटेशनल तरल सक्रिय
 * संपीड्यता
 * संपीड्यता मानचित्र
 * कोरिओलिस बल
 * डार्सी-वीसबैक समीकरण
 * तापीय धारिता
 * एंट्रॉपी
 * यूलर समीकरण (द्रव गतिकी )
 * सीमित तत्व विधि
 * द्रव गतिविज्ञान
 * गैसीय नियम
 * गुस्ताफ डी लवल
 * आदर्श गैस समीकरण
 * गतिकी
 * मैक संख्या
 * बहु फ़ेज़ प्रवाह
 * नेवियर-स्टोक्स समीकरण
 * वास्तविक गैस
 * रेनॉल्ड्स-औसत नेवियर-स्टोक्स समीकरण
 * रेनॉल्ड्स परिवहन प्रमेय
 * रेनॉल्ड्स संख्या
 * रॉस्बी संख्या
 * टर्बोमशीनरी में त्रि-आयामी हानि और सहसंबंध
 * वायुमंडलीय विक्षोभ
 * श्यानता
 * द्रव गतिशीलता के लिए वॉन कर्मन संस्थान

बाहरी कड़ियाँ

 * MIT Gas Turbine Laboratory
 * (1948), First Marine Gas Turbine in Service. Journal of the American Society for Naval Engineers, 60: 66–86.
 * A history of Chrysler turbine cars
 * To find API codes, standards & publications
 * To find एएसएमई codes, standards & publications
 * To find ASHRAE codes, standards & publications
 * Glenn Research Center at NASA
 * Hydrodynamics of Pumps, by Christopher Earls Brennen
 * Ctrend website to calculate the head of centrifugal compressor online

Compressor Лопастной компрессор