کمپرسور یکی از دستگاه های مکانیکی می باشد که امروزه به دلیل کاربرد فراوان به آنها در اصطلاح اسب بار کش صنایع می گویند. این ماشین پر ارزش در زمینه های مختلف از صنعت گرفته تا پزشکی، لوازم خانگی و غیره کاربرد دارد. در واقع کمپرسور برای فشرده کردن گاز یا مایعات استفاده می شود عملکرد کمپرسورها به این صورت می باشد که با صرف انرژی مکانیکی فراوانی، گاز را با سرعت به درون خود مکیده و سپس آنرا فشرده میسازند. در اثر این عمل، دمای گازی که فشرده میشود نیز افزایش مییابد. معمولاً گاز پر فشار خروجی از کمپرسورها را از یک سیستم خنککننده عبور میدهند تا دمای گاز دوباره به حد معمولی باز گردد. انواع گوناگونی از کمپرسور وجود دارد که برای مصارف صنعتی و عمومی طراحی شدهاند.
کمپرسورها دارای انواع مختلفی هستند. دسته بندیهای گوناگون، کمپرسورها را بر پایه ویژگیهای گوناگون طبقه بندی می کنند. در یکی از رایجترین این طبقه بندی ها، برپایه نحوه انتقال انرژی از کمپرسور به سیال، کمپرسور به دودسته تقسیم می شوند:
1- کمپرسورهای دینامیکی:
در این کمپرسورها انتقال انرژی به سیال به طور دایمی است. انواع کمپرسورهای دینامیکی عبارت اند از:
از کمپرسورهای دینامیکی در فشارهای با نرخ پایین و دبیهای بالاتر استفاده میشود.
2- کمپرسورهای جابجایی مثبت:
در این کمپرسورها انتقال انرژی به سیال به صورت متناوب یا پریودیک صورت می پذیرد. انواع کمپرسورهای جابجایی مثبت عبارت اند از:
قدرت تراکم این کمپرسورها نسبت به نوع دینامیک بیشتر است. البته دبی این کمپرسورها به مراتب کمتر از نوع دینامیک میباشد.
نیروی محرکه کمپرسورها بسته به قدرت آنها میتواند الکتروموتور (برقی) یا موتوردیزلی (Diesel Engine) باشد.
کمپرسورهای دینامیکی:
کمپرسورهای دینامیکی در دو طرح محوری و شعاعی موجود میباشند. طرحهای شعاعی غالباً کمپرسورهای توربینی یا کمپرسورهای توربینی شعاعی نامیده میشوند و طرحهای شعاعی غالباً کمپرسورهای گریز از مرکز نامیده میشوند. برخلاف کمپرسورهای جابجایی که با جریان ثابت کار میکنند، کمپرسورهای دینامیکی با فشار ثابتی کار میکنند. عملکرد کمپرسور دینامیکی تحت تأثیر شرایط بیرونی قرار دارد، از جمله، ایجاد تغییری جزئی در فشار ورودی باعث تغییر زیادی در ظرفیت میشود.
کمپرسور گریز از مرکز:
نسبت فشار هر مرحله، نسبت فشار کلی کمپرسور را مشخص میکند. همچنین بعد از هر پروانه دوار سرعت هوا بطور چشمگیری افزایش مییابد. دمای هوا در قسمت ورودی هر یک از مراحل نقش مهمی در مقتضیات توان کمپرسور دارد و به همین دلیل است که خنک کاری بین مراحل نیاز میشود. کمپرسورهای گریز از مرکز با بیش از ۶ مرحله و فشاری تا ۲۵ بار غیر معمول نیستند. پروانه دوار میتواند دارای طرح باز و یا بسته باشد. طرح باز در کاربردهای هوا رایج تر است. از طرح باز در کمپرسورهای گاز نیز استفاده میشود. پروانه دوار معمولاً از آلیاژ فولاد ضد زنگ و یا آلومینیوم ساخته میشود. سرعت این کمپرسور در مقایسه با کمپرسورهای دیگر خیلی بالا است، حدود ۱۵۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰ دور بر دقیقه کاملاً رایج میباشد.
هر کمپرسور گریز از مرکز باید بطور مناسبی آببندی شود تا میزان نشتی را در راستای محور گردنده که از میان محفظه کمپرسور عبور میکند را کاهش دهد. آببندهای مختلفی مورد استفاده قرار میگیرند و پیشرفته ترین آنها را میتوان در کمپرسورهای پر سرعت که تأمین کننده فشارهای بالا میباشند، یافت. رایج ترین انواع آببندهای چهارگانه شامل آببندهای لابیرینتی، آببندها حلقوی (معمولاً آببندهای گرافیتی که خشک کار میکنند، اما آببندهای مایع نیز به کار گرفته میشود)، آببندهای مکانیکی (MECHANICAL SEAL)و آببندهای هیدرواستاتیکی میباشد.
کمپرسور محوری:
یک کمپرسور جابجایی (Displacement compressor) دارای این خصوصیت است که حجم معینی از گاز یا هوا را محصور میکند و سپس با کاهش دادن منطقه حجم محصور شده، فشار را افزایش میدهد.
یک پمپ دوچرخه ساده ترین نوع یک کمپرسور جابجایی است، که در این نوع پمپ، هوا وارد سیلندر میشود و توسط پیستون متحرکی فشرده میشود. کمپرسور پیستونی دارای اصل عملکردی مشابهی است با یک پیستون، این کمپرسور دارای پیستونی است که در آن یک میله اتصال و یک میل لنگ چرخشی باعث عقب و جلو رفتن آن میشود. اگر برای فشردن هوا فقط یک طرف پیستون استفاده شود، پیستون یکطرفه نامیده میشود. اگر هر دو طرف بالا و پایین مورد استفاده قرار گیرد، کمپرسور دو طرفه نامیده میشود. تفاوت بین فشار در قسمت ورودی و قسمت خروجی به عنوان اندازهای از کار کمپرسور است.نسبت فشار، رابطه بین فشار مطلق در قسمتهای ورودی و خروجی است. بنابراین ماشینی که هوایی تحت فشار اتمسفر را تا ۷ bar فشرده میسازد دارای کاری با نسبت فشار ۱=۸ / (۷+۱) است.
کمپرسور پیستونی (Piston compressors) قدیمی ترین و متداولترین انواع کمپرسور است. این کمپرسور در شکلهای دو طرفه یا یکطرفه موجود میباشند که قطعات آنها روغنکاری شونده یا روغن کاری نشونده میباشند که به اشکال متفاوتی دارای تنوع تعداد سیلندر هستند. به استثنای کمپرسورهای واقعاً کوچک که دارای سیلندرهای عمودی هستند، شکل بندی V برای کمپرسورهای کوچک رایج ترین است.
در کمپرسورهای بزرگ دو طرفه، شکل بندی نوع L با سیلندر عمودی فشار پایین و سیلندر افقی فشار بالا مزایای بسیار زیادی داشته و به همین علت است که این نوع طرح نسبت به طرحهای
کمپرسورهایی که روغنکاری میشوند بطور معمول با سیستم روغن کاری پاششی یا روغن کاری فشاری کار میکنند. بیشتر کمپرسورها دارای سوپاپهای خودکار هستند. یک سوپاپ خودکار به هنگام بروز اختلافات فشار در دو سمت بشقابک سوپاپ باز و بسته میشود.
کمپرسور 3پ کاکا :
مشخصات: همان طور که از اسمش پیداست این کمپرسور سه مرحلهای، پیستونی و برای فشرده کردن اکسیژن به کار میرود (۳:سه مرحلهای/ پ:پیستونی/ کا:کمپرسور/ کا:کیسلاروت (به زبان روسی یعنی اکسیژن)) ساخت کشور روسیه (شوروی سابق) اجزا کمپرسور: ۱-الکتروموتور ۲-ژنراتور ۳-بافر یا تجهیزات حجمی ۴-پیستون ۵-سردکن گاز ۶-پمپ روغن ۷-سردکن روغن ۸-لوله و اتصالات گازی ۹-لوله و اتصالات آبی ۱۰-لوله و اتصالات روغنی ۱۱-سوپاپهای گازی ۱۲-کارتر ۱۳-سیلندرطریقه کارکرد: کارکرد آن به این صورت است که ابتدا اکسیژن با فشاری در حدود ۰٫۵اتمسفر به طریقه مکش وارد بافر شده سپس وارد سیلندر میشود پس فشرده شدن در حدود ۲اتمسفر وارد بافر دوم شده وپس از تعدیل فشار وارد سردکن اول میشود پس از خنک شدن در سردکن وارد مرحله دوم شده وپس از فشرده شدن در حدود ۱۵تا۱۷اتمسفر وارد بافر سوم و سردکن دوم میشود و دوباره پس از خنک شدن وارد مرحله سوم شده وتا فشار بیش از ۲۵اتمسفر فشرده شده وارد بافر چهارم و سردکن گاز سوم میشود وپس از خنک شدن نهایی برای مصرف فرستاده میشود.حفاظتها: برای حفظ ایمنی و جلوگیری از آسیب دیدن تجهیزات به کار میرود به طور مثال اگر درجه حرارت یاتاقانها تا۷۰دزجه سانتیگراد بالا رود سیستم سیگنالیزاسیون فعال شده وسیگنال به صورت نوری یا صوتی و یا هر دو ظاهر میشود.
کمپرسور پیستونی روغنکاری نشونده :
کمپرسورهای پیستونی روغنکاری نشونده (Oil-free piston compressors) دارای رینگهای پیستونی از جنس پلی اتیلنی یا کربنی میباشند و یا اینکه دیواره پیستون و سیلندر آنها میتواند همانند کمپرسورهای مارپیچی شیاردار باشد. کمپرسورهای بزرگتر دارای یک یاتاقان متحرک و واشرهای درزگیری هستند که بر روی پینهای انگشتی پیستون قرار دارند و دارای قطعه میانی تهویه کنندهای است که از انتقال روغن از محفظه کارتل روغن به محفظه تراکم ممانعت میکند. کمپرسورهای کوچکتر غالباً دارای یک کارتل روغن به همراه آببندی جهت افزایش عمر یاتاقانها هست.
کمپرسورهای دیافراگمی (Diaphragm compressors) گروه دیگری را تشکیل میدهند. دیافراگم بطور مکانیکی یا هیدرولیکی به کار انداخته میشود. کمپرسورهای دیفراگمی مکانیکی با جریان اندک و فشار پایین یا به عنوان پمپهای خلاء مورد استفاده قرار میگیرند. کمپرسورهای دیافراگمی هیدرولیکی برای فشار بالا مورد استفاده قرار میگیرند.
کمپرسور مارپیچی :
کمپرسورهای مارپیچی روغن کاری نشونده:
کمپرسور مارپیچی مایع تزریقی:
در این نوع کمپرسور تزریقی، مایعی با هدف روغن کاری و خنک کاری به محفظه تراکم و غالباً به یاتاقانهای کمپرسور تزریق میشود. نقش این مایع خنک کاری و روغن کاری کمپرسور و کاهش نشت برگشتی به قسمت ورودی هوا است.امروزه، روغن، به دلیل خواص خوب روانسازی رایج ترین مایع مورد استفاده در روانکاری است. با توجه به این از مایعات دیگری نیز استفاده میشود، از جمله آب. کمپرسورهای مارپیچ مایع تزریقی میتوانند برای نسبتهای فشار بالا ساخته شوند، زیرا که با یک مرحله تراکم هوا فشاری معادل ۱۳ بار ایجاد مینماید.
کمپرسور دندانه دار:
واحد هواساز در کمپرسور دندانه دار (Tooth compressor) از دو روتور تشکیل میشود که در محفظه تراکم به طرف یکدیگر حرکت میکنند. فرایند فشرده سازی از سه مرحله مکش، تراکم و رانش تشکیل میشود. در مرحله مکش، هوا وارد محفظه تراکم میشود، که با حرکت روتورها بتدریج کوچک و کوچکتر میگردد. خروجی هوا در مرحله تراکم به وسیله یکی از روتورها مسدود میباشد، در حالیکه ورودی برای مکش هوای تازه در قسمت دیگر محفظه تراکم باز است. عمل تخلیه هنگامی صورت میگیرد که یکی از روتورها کانال را باز کند و بدین ترتیب هوای متراکم شده با نیروی زیادی به بیرون از محفظه تراکم فرستاده شود. مراحل مکش و رانش هوا در محفظه تراکم بصورت شعاعی صورت میپذیرند، که این امکان را فراهم میآورد از طرحهای سادهتر یاتاقان استفاده شود و همچنین ویژگیهای پر کردن هوا را بهبود بخشد. هر دو این روتورها از طریق چرخ دندهای هماهنگ شده و بطور همزمان میچرخند. حداکثر نسبت فشاری که توسط کمپرسور دندانه دار روغنکاری نشونده بدست میآید، ۵/۴ است. در نتیجه برای فشارهای بالاتر چندین مرحله دیگر مورد نیاز است.
کمپرسور فرفرهای:
کمپرسور پرهای :
اصول کار کمپرسور پرهای (Vane compressor) همانند بسیاری از موتورهای هوای فشرده دیگر است. پرهها معمولاً از آلیاژهای ریختگی مخصوص ساخته میشوند و بیشتر کمپرسورها از نوع روغن روغنکاری شونده میباشند. یک روتور که دارای پرههای متحرک شعاعی است به صورت خارج از مرکز در محفظه استاتور نصب میشود. وقتیکه روتور میچرخد، پرهها به واسطه نیروی گریز از مرکز با دیوارههای استاتور تماس برقرار مینماید وقتیکه فاصله بین روتور و استاتور افزایش مییابد، هوا به داخل فرستاده میشود. هوا در محفظههای مختلف کمپرسور حبس شده و حجم این محفظهها همزمان با چرخش کاهش مییابد. وقتیکه پرهها از مقابل مجرای خروجی میگذرند، هوا تخلیه میشود.
کمپرسور حلقه روغنی:
کمپرسور حلقه روغنی (Liquid-ring compressor) یکی از انواع کمپرسورهای جابجایی است که دارای نسبت فشار درونی میباشد. روتور این کمپرسور دارای پرههای ثابتی است که به صورت خارج از مرکز در یک محفظه قرار گرفته که بخشی ازآن با مایعی پر میشود. چرخ پره، مایع را به اطراف محفظه کمپرسور منتقل نموده و به واسطه نیروی گریز از مرکز حلقهای از مایع در اطراف محفظه کمپرسور تشکیل میشود. از آنجائیکه محفظه کمپرسور بیضوی شکل است، حلقه مایع به صورت خارج از مرکز در اطراف روتور قرار میگیرد. حجم بین چرخ پره بطور متناوب تغییر میکند. این کمپرسور معمولاً دارای دو محفظه تراکم متقارن رو به روی هم است تا بدین ترتیب از اعمال نیروهای شعاعی بر روی یاتاقانها ممانعت به عمل آید.فرایند خنک کاری در این کمپرسور بصورت مستقیم است و به تماس بین مایع و هوا بستگی دارد، به این معنی است که افزایش درجه حرارت بر روی هوای تراکم یافته خیلی کم است. با این وجود، اتلاف از طریق اصطکاک گرانروی مایع بین محفظه و تیغهها بالا است. هوا توسط مایع کمپرسور اشباع میشود، که بطور معمول آب است. گاهی اوقات به منظور جذب عنصر تشکیل دهنده معینی از گاز و یا حفاظت کردن کمپرسور در مقابل فرسودگی و خوردگی در مواقعی که گازهای تهاجمی تحت فشار قرار میگیرند، میتوان از مایعات دیگری نیز استفاده کرد.
دمندهها:
راندمان سیستمهای کمپرسور :
کمپرسورها بعد از پمپها، دومین تجهیزات مصرف کننده انرژی در صنایع مختلف میباشند (با مصرف ۱۶ درصد برق موتورهای صنعتی توسط کمپرسورهای هوا و ۷ درصد آن توسط کمپرسورهای سیستمهای تبرید) و نیز دومین جایگاه در پتانسیل کاهش مصرف انرژی را نیز به خود اختصاص میدهند (به طور متوسط ۱۷٫۱ درصد) .
کمپرسورهای دیگر:
پمپهای خلاء:
خلاء به معنی فشار پایینتر نسبت به فشار آتمسفر است. یک پمپ خلاء، کمپرسوری است که در این دامنه فشار کار میکند از جمله ویژگی خاص پمپ خلاء این است که آنها با نسبت فشار خیلی بالا کار میکنند، با این وجود، علیرغم این موضوع، کمپرسورهای متراکم کننده چند مرحلهای میتوانند برای محدوده فشارهای ۱ بار تا ۱/. بار مورد استفاده قرار گیرند.
کمپرسورهای کمکی:
کمپرسور کمکی (Booster compressor)، کمپرسوری است که هوای فشرده شده از قبل را تا فشار بالاتری متراکم میسازد. این کمپرسور برای جبران فشارهایی که در طول خطوط لولههای طویل افت کردهاست مورد استفاده قرار میگیرد و یا در مواردی که به فشارهای بالاتری در فرایند نیاز است، استفاده میشود. تراکم ممکن است که یک یا چند مرحلهای باشد و کمپرسور نیز میتواند از نوع دینامیکی یا جابجایی باشد، اما در این مواقع کمپرسورهای پیستونی رایج ترین هستند. توان مورد نیاز برای کمپرسور کمکی با افزایش نسبت فشار، افزایش مییابد، درحالیکه جرم در حال حرکت افت مینماید. منحنی مقتضیات توان که تابعی از فشار ورودی میباشد از نظر شکل کلی با منحنی پمپ خلاء مشابهاست.
تشدید کنندههای فشار:
تشدید کنندههای فشار (Pressure intensifiers)، فشار را در سیال افزایش میدهند به عنوان مثال برای تستهای آزمایشگاهی بر روی شیر، لولهها و شیلنگها. فشاری حدود ۷ بار را میتوان با یک مرحله تا ۲۰۰ بار یا حتی تا فشار ۱۷۰۰ بار در تجهیزات چند مرحلهای افزایش داد. تشدید کننده فشار فقط برای جریانهای خیلی کم موجود میباشند. وقتی که محفظه پر فشار از هوا پر میشود، پیستون کم فشار بالا برده میشود. وقتی که سیال مولد فشار وارد محفظه میشود پیستون به طرف پایین رانده میشود، و تحت فشار بالایی سیال را به بیرون میراند. تشدید کننده فشار میتواند در یک فرایند تناوبی تا دامنه سطح فشار از پیش تنظیم شدهای کار کند. تمامی گازهای خنثی میتوانند به این طریق فشرده شوند. هوا را نیز میتوان در یک تشدید کننده فشار متراکم ساخت، اما باید کاملاً عاری از روغن باشد تا از احتراق خود به خود آن ممانعت شود.
انواع کمپرسورهای پیستونی هرچند كه تمامی كمپرسورهای پیستونی بر مبنای اصول ذكر شده در بالا…
کمپرسورهای پیستونی هوا كمپرسورهای پیستونی عموما برای دبی كم و فشارهای زیاد مورد استفاده قرار می…
کمپرسورهای گریز از مرکز كمپرسورهای گریز از مركز بعداز كمپرسورهای پیستونی پرمصرف ترین كمپرسورها در…
اساس کار کمپرسورهای گریز از مرکز اصول کار این کمپرسورها و اساس کار کمپرسورهای…
8 فایده شگفت انگیز زندگی مینیمالیستی 8 فایده شگفت انگیز زندگی مینیمالیستی مینیمالیسم راهی…
زندگی مینیمال یعنی چه؟ زندگی مینیمال یعنی چه؟ در این پست از تجربهی سفر مینیمال…