کمپرسور اسکرو چگونه کار می‌کند؟

همانطور که می‌دانیم در سیکل تبرید تراکمی چهار جزء اصلی با اعمال تغییر فاز بر مبرد عمل سرمایش یا به عبارت دقیق‌تر عمل دفع حرارت به بیرون را انجام می‌دهند.کمپرسور اسکرو چگونه کار می‌کند؟
این چهار وسیله عبارتند از اواپراتور، کندانسور، شیر انبساط و کمپرسور. کمپرسور را می‌توان قلب سیستم نامید، در هر سیکل ، انرژی لازم برای حرکت مبرد توسط کمپرسور تامین می‌شود. کمپرسورها انواع مختلفی دارند از جمله کمپرسورهای پیستونی، روتاری، اسکرال و اسکرو که هر کدام مزایا و معایب خود را دارند. در این مقاله قصد داریم با کمپرسور اسکرو که یکی از پرکاربردترین نوع است و همچنین نحوه کار ، مزایا و معایب آن آشنا شویم.
با ما همراه باشید.

کمپرسور تبرید

هر کمپرسوری در سیکل تبرید تراکمی دو وظیفه دارد :

• تامین انرژی لازم برای حرکت مبرد در سیکل
• افزایش فشار مبرد به جهت افزایش دمای تقطیر

سیکل تبرید تراکمی از قطعات مختلفی تشکیل شده است که توسط لوله‌هایی به یکدیگر متصل اند. این لوله‌ها و قطعات دارای اصطکاک‌اند، لذا برای حرکت مبرد در طول مسیر نیاز به انرژی می‌باشد که این انرژی را کمپرسور تامین می‌کند.

در کندانسور همانطور که در مقاله سیکل تبرید دیدیم گاز مبرد که در فاز بخار است باید تبدیل به مایع شود. دمای میعان برای مبرد کمتر از دمای محیط است که طبعا عمل میعان نمی‌تواند انجام شود. برای این کار از کمپرسور استفاده می‌شود، چرا که افزایش فشار باعث افزایش دمای میعان خواهد شد. لذا محل نصب کمپرسور قبل از کندانسور است. بدین‌ترتیب هر کمپرسوری می‌تواند عمل فشرده‌سازی را انجام دهد. اما این عمل فشرده‌سازی بر حسب نوع کمپرسور به روش‌های متفاوتی صورت می‌گیرد. در ادامه به نحوه کار کمپرسور اسکرو می‌پردازیم.

آشنایی با کمپرسور اسکرو و نحوه کار آن

کمپرسور اسکرو یا کمپرسور پیچی (screw)، از دو محور مارپیچ برای عمل فشرده‌سازی استفاده می‌کند. دندانه‌های این دو مارپیچ نر و ماده، طوری در لابه‌لای یکدیگر دوران می‌کنند که گاز از یک سمت وارد شده و در طول مسیر به دلیل کوچکتر شدن فضای دندانه‌ها فشرده و از سمت دیگر خارج می‌شود. فاصله بین دندانه‌ها باید کم باشد چرا که اگر این فاصله زیاد باشد باعث بروز نشتی می‌شود که در نهایت باعث کم شدن کارایی و عملکرد کمپرسور شده از طرف دیگر میزان حرارت افزایش می‌یابد. این کمپرسورها در طراحی بسته (هرمتیک)، نیمه‌بسته (سمی هرمتیک) و باز تولید می‌شوند و در سردخانه ها و تهویه مطبوع کاربرد زیادی دارند. میزان نسبت تراکمی به طول روتر و زاویه حلزونی در کمپرسور بستگی دارد.

کمپرسور اسکرو برودتی اولین بار در سال 1878 توسط شرکت SRM طراحی و تولید شد. کمپرسور طراحی شده توسط این شرکت از نوع خشک و دارای دنده زمان‌بندی‌کننده بوده تا باعث چرخش دنده‌ها در زمان یکسان شود. آرایش دنده‌های مارپیچی به صورت 3 برجستگی بوده و در فشار حدود 20-30 پاسکال در تخلیه کار می‌کرد. این طرح باعث ایجاد فضای فشرده‌سازی در کمپرسور شد که سر و صدا را افزایش و راندمان را کاهش می‌داد. به همین جهت واحد تحقیق و توسعه شرکت SRM به منظور رفع این مشکل تغییراتی را در طرح  اولیه ایجاد کردند. مارپیچ نری با گوشواره یا Lobe و مارپیچ مادگی با 6 محفظه مقعر ساخته، فضای فشرده‌سازی حذف و زاویه پیچش حلزونی نیز زیاد شد. این تغییرات در نهایت نسبت تراکم و بازدهی کمپرسور را افزایش می‌داد.

کنترل ظرفیت در کمپرسور اسکرو توسط یک پیستون و یک اسلاید والو صورت می‌گیرد؛ که با به حرکت درآمدن پیستون و جلو و عقب رفتن اسلاید میزان ظرفیت کمپرسور تغییر می‌کند. اسلاید والو انرژی لازم خود را از یک پیستون دریافت می‌کند. حرکت پیستون توسط فشار روغن و نیروی فنر جهت بازگشت پیستون و فشار روغن پیستون خود توسط چهار شیر برقی که روی بدنه کمپرسور اسکرو نصب شده تامین می‌شود.

در سیستم‌های برودتی که در آنها از نوع کمپرسور اسکرو استفاده شده است، حتی‌الامکان باید جهت بالا بردن کارایی و کاهش ضریب خطای سیستم از شیرهای انبساط الکترونیکی استفاده شود.

توجه داشته باشید که روغن در کمپرسورهای اسکرو از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است و عدم استفاده از روغن استاندارد و توصیه شده توسط کمپانی موجب خسارات شدیدی به کمپرسور می‌شود. روغن کمپرسور اسکرو با توجه به نوع سیال مبرد و همچنین جایگاه روغن در کمپرسور متفاوت می‌باشد. جایگاه روغن در کمپرسور در دو قسمت مکش و تخلیه می‌باشد. عموما روغن در کمپرسورهای اسکرو در قسمت تخلیه می‌باشد. به همین دلیل روغن باید ویسکوزیته یا گران روی مناسبی داشته باشد، و استاندارد توصیه شده توسط کمپانی تولید را داشته باشد. اطلاعات روغن مورد تایید کمپانی را می‌توانید در مدارک کمپرسور بیابید.

کمپرسور اسکرو

کمپرسور اسکرو چگونه کار می‌کند؟

مزایای کمپرسور اسکرو

نسبت به کمپرسورهای پیستونی، کمپرسورهای اسکرو در مصرف انرژی 25 الی 30 درصد راندمان بالاتری دارند.
کمپرسورهای اسکرو جریان مبرد یکنواخت داشته و ارتعاشات و صدای بسیار کمتری دارند و همچنین فضای کمتری را اشغال می‌کند.
در کمپرسورهای اسکرو از قطعات متحرک کمتری استفاده شده است و بیشتر قطعات بصورت استاتیک هستند. به همین جهت استهلاک بسیار پایین است.
در این نوع کمپرسور سیستم کنترل ظرفیت به شکل خطی است، بر خلاف کمپرسورهای پیستونی که به شکل پله‌ای بوده یا حتی در بعضی موارد فقط حالت روشن خاموش است.
کمپرسورهای اسکرو می‌توانند با استفاده از تزریق روغن دمای گاز خروجی را کنترل کنند.

معایب کمپرسور اسکرو

کمپرسورهای اسکرو نسبت به کمپرسورهای پیستونی قیمت بالاتری دارند و تعمیرات آنها تخصصی‌تر بوده لذا هزینه نگهداری آنها نیز بیشتر است. در ظرفیت‌های برودتی پایین‌تر کمپسورهای پیستونی از اقبال بیشتری برخوردارند؛ چرا که کمپرسور اسکرو برای ظرفیت‌های کمتر از 20 تن تبرید غیر قابل طراحی و ساخت می‌باشند.

جمع‌بندی

در این مقاله ضمن مروری بر سیکل تبرید تراکمی و آشنایی با نقش کمپرسور در آن، به معرفی کمپرسور اسکرو پرداخته شد. کمپرسورهای اسکرو در سیستم‌های برودتی با ظرفیت‌های بالا به علت مزایایی که صحبت شد از محبوبیت بالایی برخوردارند. امیدواریم از این مقاله استفاده کرده باشید.