Effect of Clearance in Reciprocating Compressor | Clearance Volume, Volumetric Efficiency & B.Tech Notes in Hindi

Clearance Volume Reciprocating Compressor का एक महत्वपूर्ण Design Parameter है। यह Cylinder के Top Dead Centre (TDC) पर Piston तथा Cylinder Head के बीच बचा हुआ छोटा Volume होता है। इस Volume के कारण Compressor की Volumetric Efficiency, Capacity तथा Performance प्रभावित होती है।

Mechanical Engineering, Thermal Engineering, Refrigeration एवं Power Plant Engineering में Clearance Volume तथा उसके Effects से संबंधित प्रश्न B.Tech, Diploma, GATE तथा PSU परीक्षाओं में अक्सर पूछे जाते हैं।

Clearance Volume क्या है?

जब Piston Compression Stroke के अंत में Top Dead Centre (TDC) पर पहुँचता है, तब भी Cylinder के अंदर थोड़ा Air Volume बचा रहता है। इसी शेष Volume को Clearance Volume (Vc) कहा जाता है।

Clearance क्यों दिया जाता है?

• Piston और Cylinder Head की टक्कर रोकने के लिए।
• Valves के लिए पर्याप्त स्थान देने हेतु।
• Thermal Expansion को समायोजित करने के लिए।
• Mechanical Safety बढ़ाने के लिए।

Clearance Factor

Clearance Factor या Clearance Ratio निम्न प्रकार परिभाषित किया जाता है:

जहाँ,

• Vc = Clearance Volume
• Vs = Swept Volume

सामान्यतः Clearance Ratio का मान 2% से 10% के बीच होता है।

Effect of Clearance on Compressor Working

Compression समाप्त होने के बाद Clearance Volume में High Pressure Air रह जाती है। अगले Suction Stroke में यह Air पहले Expand होती है, उसके बाद ही नई Atmospheric Air Cylinder में प्रवेश करती है।

इसी कारण Effective Suction Volume कम हो जाता है।

Effects of Clearance Volume

1. Volumetric Efficiency कम होती है

Clearance Volume बढ़ने पर Fresh Air का Intake कम हो जाता है, जिससे Volumetric Efficiency घट जाती है।

2. Compressor Capacity कम होती है

Fresh Air की मात्रा कम होने से Compressor की Capacity भी कम हो जाती है।

3. Delivery कम होती है

Cylinder में कम Air आने के कारण प्रति Cycle Delivered Air भी कम हो जाती है।

4. Power Requirement पर प्रभाव

Clearance Volume सीधे Work Done को अधिक प्रभावित नहीं करती, लेकिन Compressor की Effective Output कम कर देती है।

Volumetric Efficiency Formula

जहाँ,

• ηv = Volumetric Efficiency
• C = Clearance Ratio
• P₁ = Suction Pressure
• P₂ = Delivery Pressure
• n = Polytropic Index

P-V Diagram with Clearance Volume

Reciprocating Compressor के P-V Diagram में निम्न Processes दिखाई देती हैं:

• Compression Process
• Delivery Process
• Expansion of Clearance Air
• Suction Process

Expansion Process के कारण Fresh Air का Suction Delay हो जाता है।

Advantages of Clearance Volume

• Piston Damage से सुरक्षा।
• Valve Installation के लिए स्थान।
• Thermal Expansion को समायोजित करता है।
• Compressor की Mechanical Reliability बढ़ाता है।

Disadvantages of Clearance Volume

• Volumetric Efficiency कम होती है।
• Compressor Capacity घटती है।
• Fresh Air Intake कम होता है।
• Overall Performance प्रभावित होती है।

Methods to Reduce Clearance Effect

• Clearance Volume को न्यूनतम रखना।
• Proper Valve Design का उपयोग।
• Multi-stage Compression अपनाना।
• Intercooling का उपयोग।

Applications

• Reciprocating Air Compressors
• Refrigeration Compressors
• Industrial Compressors
• Power Plants
• Pneumatic Systems
• Gas Compression Units

Exam Point of View

• Definition of Clearance Volume.
• Need of Clearance.
• Effect on Volumetric Efficiency.
• Effect on Compressor Capacity.
• Volumetric Efficiency Formula.
• P-V Diagram with Clearance.
• Advantages एवं Disadvantages.
• Numerical Problems.

Conclusion

Clearance Volume Reciprocating Compressor का आवश्यक भाग है जो Mechanical Safety प्रदान करता है, लेकिन इसके कारण Volumetric Efficiency, Compressor Capacity तथा Air Delivery कम हो जाती है। इसलिए Compressor Design में Clearance Volume को आवश्यक सीमा तक ही रखा जाता है। यह विषय Mechanical Engineering, Thermal Engineering तथा GATE परीक्षाओं के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।