کمپرسور برودتی
کمپرسور compressor یا همان متراکم کننده دستگاهی مکانیکی است که حجم گازها را کاهش
می دهد. با کاهش حجم گازها، فشار ان ها اضافه می شود. در تعدادی از ماشین آلات
کمپرسورها، عمل فشرده سازی هوا را انجام می دهند تا احتراق انجام شود. بطور کلی کمپرسورها برای فشرده سازی گازها استفاده می شوند. کمپرسور انرژی مکانیکی
صرف می کند ، سیال را به درون خود می مکد و ان را فشرده می کند. در این جریان دمای
گاز فشرده شده افزایش پیدا می کند. خروجی کمپرسور گاز پر فشاری است که آن را از یک
سیستم خنک‌کننده عبور می دهند تا دمای آن کاهش یابد.
تاریخچه کمپرسورهای برودتی
بنجامین فرانکلین در سال 1785 یک گام اساسی در این زمینه برداشت. او از یک دمنده و
مقداری الکل استفاده کرد و دمای اجسام را پایین آورد. بنجامین هوای فشرده شده را با
استفاده از دمنده، از روی الکل گذراند. بدین ترتیب او دما را تا حد دمای یخ زدگی
پایین اورد. با این کار او سیستم های خنک سازی با روش های مکانیکی را اختراع کرد.
بعدها آمونیا به عنوان اولین ماده ی مبردی برای پایین آمدن دما استفاده می شد.
اواسط قرن نوزدهم بود که وسیله ای شبیه سیکل های مبرد ابداع شد. این وسیله مایع را
با استفاده از گرما به گاز تبدیل می کرد. در مرحله بعد گاز تولید شده فشرده می شد و
با استفاده از کندانسور دمای آن پایین می آمد و مجددا به مایع تبدیل می گشت. در سال
های بعد کمپرسور پیشرفت های زیادی به خود دید. کمپرسورهایی با ساخت پیچیده تر و
بازدهی بالاتر نسبت به نوع پیستونی وارد بازارشد.
کاربرد کمپرسورها در چیست؟
کاربرد کمپرسورها بسیار وسیع است. از استفاده در منزل تا صنایع مختلف، کاربردهای
فراوانی برای کمپرسورها وجود دارد. در چیلر ها و یخچال ها از کمپرسور استفاده می شود.
دیگر کاربردهای کمپرسورها:
ورود گاز به میدان های نفت
فرآیند تصفیه گاز
برای ذخیره گازهای تولید شده یا تسویه شده در میزان کم، استفاده در پزشکی برای
سیلندرهایی با فشار بالا، مواردی مانند جوشکاری و…
استفاده هایی مانند تایرهای پنوماتیک
در سیلندرهای غواصی برای ذخیره گاز تنفسی و مواردی مانند غواصی اسکوبا، اکسیژن
درمانی هیپرباریک و…
در حمل و نقل جاده ای و ریلی. برای تجهیزاتی مانند گیربکس، کنترل موتور، شیشه های
جلو،درب و…( جهت تهیه هوای فشرده)
استفاده در توربوفن ها و توربوجت ها برای فراهم کردن شرایط احتراق سوخت.
خطوط لوله مخصوص حمل و نقل گاز طبیعی جهت انتقال گاز از مراحل تولید به مراحل نهایی
و مصرف
استفاده در صنعت و تولید مانند صنایع ساختمانی به جهت قوی تر کردن ابزار پنوماتیک
استفاده در چرخه های تبرید مخصوص تجهیزات تبریدی
برای ایجاد فشار بالاتر از محیط برای هواپیماهای تحت فشار
در توربین های گازی جهت فشرده کردن هوای ورودی
سریع تر شدن سرعت واکنش ها در فرآیندهای شیمیایی
کمک به فرآیند احتراق در دیگ های بخار و ماشین های مخصوص احتراق
فشار لازم برای مخازن تحت فشار
فرآیندهای شیمیایی
ذخیره کردن هوای زیردریایی برای موارد بعدی
کاربرد در سوپرشارژر و توربوشارژرها جهت غلظت دادن به اکسیژن و بهبود عملکرد
موتورهای احتراق
انتقال برخی پودرها با استفاده از گاز فشرده
استفاده در سیستم های تهویه
کمپرسورهای برودتی چگونه کار می کنند؟
وقتی کمپرسور شروع به فعالیت می کند ماده مبرد را با فشار پایین از اوپراتور می
گیرد. این ماده مبرد گرما را از سردخانه جذب کرده است. لازم است که انرژی گرفته شده
به شکلی به بیرون انتقال داده شود. وقتی گاز دمای بالاتری نسبت به دمای محیط داشته
باشدعمل تبادل گرما انجام می شود. کمپرسور حجم گاز را کاهش داده و باعث افزایش فشار
ان می شود.
در نتیجه این عمل، دمای گاز اضافه می شود. دمای ماده مبرد افزایش پیدا کرده و
کمپرسور نقش پمپ را به خود می گیرد. کمپرسور گاز گرم را به کندانسور می فرستد تا
دمای آن کم شود. به بیان دیگر می توان گفت در حقیقت کاری که کمپرسور می کند این است
که نیروی مکش را ایجاد می کند تا گاز مبرد از اوپراتور کشیده شود.
سپس گاز را متراکم می کند و بعد گاز به کندانسور فرستاده می شود. در نهایت گاز به
مایع تبدیل می گردد. مکندگی کمپرسور باعث می شود گاز از سمت راست فشار قوی منتقل
شود. حجم گازی که متراکم می شود بستگی دارد به این که پیستون کمپرسور چه قدر جا به
جا شده است. به عنوان مثالی برای کمپرسورها می توان گفت که پمپ آکواریوم یک نوع
کمپرسور به شمار می رود.
انواع کمپرسورهای برودتی:
کمپرسور پیستونی
در این نوع کمپرسور مانند موتور ماشین از سیلندر و پیستون استفاده
می شود. با یک عامل محرک خارجی، حرکت رفت و برگشتی پیستون انجام می گیرد. این
کار باعث می شود ماده مبرد فشرده شود. این کمپرسورها ممکن است یک یا چندین
سیلندری باشند.
کمپرسورهای اسکرال یا حلزونی
این کمپرسورها برای اولین بار در سال ۱۹۸۷ در آمریکا در تهویه و تبرید مورد استفاده
قرار گرفت و در چیلرهای تراکمی تا ۶۰ تن تبرید با قدرت ۱ تا ۲۵ تن به صورت تکی مورد
استفاده قرار گرفت. در حالت دو تایی و سه تایی در قدرت های بالاتر نیز مورد استفاده
قرار می گیرد.
کمپرسورهای چرخشی (حلزونی) یا اسکرال فاقد سوپاپ مکش و دهش می باشد و از دو صفحه
چرخشی متحرک و ثابت تشکیل شده و پس از ورود گاز از دو طرف صفحات به مرکز آن هدایت
شده و متراکم گردیده و از وسط صفحه خارج می گردد.
کمپرسور های گریز از مرکز
در این کمپرسور دو پروانه یا دمنده داریم. این پروانه ها قابلیت فشرده سازی حجم
زیادی گاز را دارند. این کمپرسور از نوع دینامیکی استزیرا پایه کار آن، تغییر انرژی
جنبشی گاز است. در مرجله بعد دیفیوز، انرژی جنبشی را به فشار استاتیکی یا انرژی
پتانسیل تبدیل می کند.
کمپرسورهای اسکرو ( پیچی )
این کمپرسورها جزو کمپرسور های دوار هستند و دارای توان تبرید ۲۰ تا ۳۰۰ تن می باشد
که بیشتر در ظرفیت های ۵۰ تا ۳۵۰ تن مورد استفاده قرار می گیرند. بازدهی انرژی آن
ها از کمپرسور های پیستونی (رفت و برگشتی) بیشتر و از کمپرسورهای گریز از مرکز کمتر
است. در کمپرسورهای اسکرو، روتور نر دارای ۶ یا ۷ پره و روتور ماده دارای ۵ پره می
باشد.
مشخصات کمپرسورهای اسکرو پیچی
برای مبرد های مختلف از قبیل R-134a – R404a – R507a – R-407c – R-22 ساخته شده اند
یاطاقان های محوری پشت سر هم دارد
در هنگام راه اندازی بدون بار کار می کند
کنترل ظرفیت به واسطه تغییر دادن نقطه مکش در چهار مرحله ۲۵، ۵۰، ۷۵ و ۱۰۰ درصد
توسط عامل لغزنده
(اسلاید) توسط عمل هیدرولیکی توسط روغن انجام می گیرد
محافظت در برابر ضربه زنی مایع و فشردگی بیش از اندازه مبرد در لوله مکش.
دارای محافظ PTC سیم پیچ و دمای رانش به صورت جداگانه
کنترل جهت چرخش و نارسایی فازی
معایب کمپرسورهای اسکرو:
سرعت بسیار زیاد که باعث پایین آمدن کارایی سیستم می شود
مزایای کمپرسور پیچی در مقایسه با انواع دیگر کمپرسورها
صدا و لرزش کم و جریان یکنواخت مبرد
ضریب اطمینان بالا و عمر طولانی
کنترل ظرفیت
به علت تزریق روغن درجه حرارت تخلیه را میتوان در حد مطلوب نگه داری کرد
راندمان حجمی بالا چون فضای مرده در کمپرسورهای پیچی (اسکرو) وجود ندارد
کمپرسور ها از نظر ساخت به سه گروه تقسیم می‌شود :
کمپرسورهای باز(Open)
کمپرسورهای نیمه بسته (Semi Hermetic)
کمپرسورهای بسته (Hermetic)