کمپرسور (compressor) دستگاهی است که با افزایش فشار گاز، حجم سیستم سردخانه را کم می کند، سپس گاز را با فشار تخلیه می کند. در این مطلب قصد داریم تا شما را با انواع کمپرسورها و اهمیت استفاده از آنها بیشتر آشنا کنیم.
کمپرسور برودتی عضو اصلی سیستم سردخانه است و عمل مکش و متراکم کردن گاز مبرد از فشار اواپراتور تا فشار کندانسور وظیفه اصلی آن به شمار می رود. کمپر سور ها از انواع توربو ماشین های توان گیر می باشند و طرز کار کلی آن ها مانند پمپ است.
معمولا برای متراکم کردن هوا که یک گاز تراکم پذیر است، از کمپر سورها استفاده می شود اما از کمپر سورها در متراکم سازی گازهای طبیعی مانند اکسیژن، نیتروژن، و دیگر گازهای صنعتی نیز استفاده می شود.
کمپرسورهای جابه جایی مثبت شامل:
کمپرسورهای دینامیکی شامل:
در کمپرسور اسکرو 2 عدد روتور مارپیچ به طور متناوب گردش می کنند و سیال را به محفظه می رانند و فشار آن را افزایش می دهند. با گردش روتورها سیال به درون محفظه کشیده می شود و در ادامه کار، روتور سیال را به انتها می راند، آن را به دام انداخته و سپس فشارش را بالا می برد سیال فشرده شده از انتها به بیرون محفظه رانده می شود.
این کمپر سورها تمایل به حرکت آرام دارند، لرزش چندانی نداشته از این رو نیازی به فنر نیست. اما برای جلوگیری از لرزش در فرکانس های بالا یک لرزه گیر روی آن ها نصب می شود. روتورها نباید خشک کار کنند و شیارهای روتور باید همواره روغن کاری بشوند تا دچار خوردگی و ساییدگی نشوند.
در این کمپر سورها هوا در طی فرایند بدون وجود سیل های روغن فشرده می شود. هوا معمولا فشار ماکزیمم پایین تری دارد از این رو هوا در کمپر سورهای اسکرو بدون روغن چند طبقه، توسط چندین اسکرو فشرده می شود تا فشار بیشتری در خروجی باشد.
حجم هوای خروجی در این حالت به 2000 فوت مکعب بر دقیقه می رسد.(در دمای 60 درجه سلسیوس). این کمپسورها در جایی که روغن در سیستم مجاز نیست. مانند تحقیقات پزشکی و تولید نیمه رساناها کاربر دارند.
تفاوت کمپرسور اسکرو و اسکرال در نوع ساخت آن ها و ظرفیت های تولیدی آن ها است. کمپرسور های اسکرال ( کمپر سور های حلزونی ) دارای ظرفیت کمتری نسبت به کمپر سورهای اسکرو هستند.
در چیلرهایی که کمپر سور اسکرال دارند به دلیل این ظرفیت کم و به منظور دستیابی به ظرفیت های بالا، چندین کمپر سور دارند. چیلرهای اسکرال معمولا 1 الی 8 کمپر سور دارند.
چیلرهای اسکرال از ظرفیت 3 تن تبرید الی 250 تن تبرید ساخته می شوند و بسته به ظرفیت چیلر تعداد کمپر سورها تغییر می کند. این تعدد کمپر سور سبب افزایش تعداد مرحله های زیر بار رفتن چیلر می شود.
به طور مثال چیلری که 6 عدد کمپر سور اسکرال دارد، دارای 6 مرحله کنترل ظرفیت است و بنا به ظرفیت مورد نیاز این کمپر سورها زیر بار می روند. کمپر سور های اسکرال معمولا کمپر سورهای غیر قابل تعمیر هستند و در صورت از کار افتادن ، کمپر سور باید تعویض شود.
البته در سیستم های چیلر اسکرال در صورت خرابی یک کمپر سور، باقی کمپر سورها همچنان در حال کار باقی می مانند و این می تواند یکی دیگر از مزیت های این چیلرها باشد.
در این کمپرسور با پایین رفتن پیستون، هوا یا گاز به داخل پیستون کشیده می شود و با برگشت پیستون به حالت ابتدایی، متراکم می شود. شبیه موتورهای احتراق داخلی، میله میل لنگ باعث می شود حرکت چرخشی میل لنگ به حرکت خطی پیستون تبدیل گردد و برخلاف موتورهای احتراق داخلی در این کمپر سورها گاز جرقه نمیزند، بلکه در طی این عمل فشار گاز زیاد شده، دریچه تخلیه را باز کرده و با شدت خارج می شود.
طراحی پیستون ها ممکن است تکی یا دوتایی باشد. در طراحی دوتایی، تخلیه و فشرده سازی در هر دو سر پیستون روی می دهد. سیلندر ها پشت سر هم به یک میل لنگ متصل هستند و در جهت مخالف یکدیگر حرکت می کنند. در بسیاری از تجهیزات ترکیبی و سایشی روانکارها کاربرد دارند.
سیلندر ها در کمپر سورهای بزرگتر با ترموسیفون یا سیرکولاسیون سیال خنک می شوند در حالیکه کمپر سورهای کوچک تر خانگی اغلب با هوا خنک می گردند.
کمپرسورهای رفت و برگشتی در صنایع نفت و گاز کاربرد بسیاری دارند، که در آن سیال وارد شده و فشارش در خروجی بالا می رود. در صنعت گاز نیز از کمپر سورهای رفت و برگشتی در خطوط انتقال گاز بین کشورها استفاده می شود.
کاربرد های دیگر کمپرسور رفت و برگشتی :
کمپرسورهای سانتریفوژ با گردش پروانه کمپر سور، سیال را به درون محفظه کشیده و در اثر حرکت چرخشی پروانه نیروی گریز از مرکز شدیدی را در سیال ایجاد می کند.
به این ترتیب سیال در برخورد با محفظه تحت فشار قرار می گیرد. کمپر سورهای سانتریفوژ با افزایش دور پروانه انرژی جنبشی گاز را زیاد کرده و این میزان انرژی، فشار را در خروجی دیفیوزر بالا می برد.
در کمپر سورهای سانتریفوژ جهت جریان عمود بر محور گردنده می باشد این مدل از کمپر سورها برای فشرده سازی حجم زیادی از گاز در یک فشار پایین به کار می روند زیرا نیروی فشاری ایجاد شده توسط پروانه ها کوچک است.
به همین دلیل چیلرهایی که از کمپر سور سانتریفوژ استفاده می کنند بیش از یک پروانه در آن ها تعبیه می شود. این کمپر سورها به دلیل طراحی ساده و قطعات متحرک محدود و نگه داری آسان و کم هزینه، مطلوب می باشند.
امروزه کاربرد این کمپر سورها بیشتر در هواپیماهای نظامی و مسافربری که با موتورهای توربین گازی کار می کنند که به آنها موتور جت نیز می گویند می باشد.
چندین نوع موتور جت وجود دارد ولی همه آن ها یک بخش مشترک دارند و آن بخش کمپر سور است. کمپر سور فشار هوای ورودی را قبل از وارد شدن به محفظه احتراق بالا می برد. عملکرد کمپر سور اثر به سزایی روی سرعت و قدرت موتور می گذارد.
در کمپرسورهای محوری، هوا به موازات محور گردنده جریان دارد. کمپر سور از چندین ردیف آبشاری تشکیل شده که برخی از این ردیف ها روتور نام دارد که به شفت مرکزی متصل شده و با سرعت بالا گردش می کند.
باقی ردیف ها استاتور است که در جای خود ثابت است و گردش نمی کند. وظیفه استاتور افزایش فشار و بازگرداندن جریان از حالت مارپیچ به موازات محور است.
گاز از درون کمپر سور عبور کرده سرعت آن متناوبا زیاد و کم شده. با هر افزایش سرعت انرژی جنبشی گاز زیاد شده و با هر کاهشی ، انرژی جنبشی آن تبدیل به افزایش فشار می شود. این کمپر سورها جریان پیوسته دارند و در حجم زیاد، گاز متراکم ایجاد می کنند و راندمان بالایی دارند.
کمپر سوری که در آن سیال وارد شده و در جهت محوری گردش کند، کمپر سور جریان محوری است. همانند کمپر سورهای سانتریفوژ هر تیغه استاتور ایجاد فشار می کند. و این تیغه ها مدام جریان ناپایدار ایجاد می کنند.
عمل فشرده سازی به طور کامل بر اساس انتشار سیال در مسیر جریان صورت می گیرد. استاتور انرژی جنبشی مطلق سیال را به افزایش فشار در سیال تبدیل می کند. ترم دیگر انرژی جنبشی در سیستم مربوط به گردش روتور است.
روتور انرژی جنبشی نسبی سیال را کاهش داده و انرژی جنبشی مطلق آن را افزایش می دهد، یعنی اثر روتور روی سیال، افزایش سرعت مولکول های سیال است و در نتیجه سرعت نسبی میان سیال با روتور کم می شود.
طراحی مسیر عبور سیال در روتور با قابلیت انتشار بالا می تواند عملکرد خوبی در افزایش فشار داشته باشد. اگر در یک مرحله %50 افزایش فشار در روتور داشته باشیم گفته می شود بازده دستگاه %50 می باشد.
کمپرسورهای محوری درموارد زیر کاربرد فراوان دارند:
