کمپرسور چیست؟

انواع کمپرسورهای متداول سیستم تبرید

1. کمپرسور گریز از مرکز
2. کمپرسور اسکرو
3. کمپرسور اسکرال (طوماری)
4.  کمپرسور پیستونی
5. کمپرسور روتاری

در این نوع کمپرسور همان طور که از نام آن مشخص است ارتفاع نظیر فشار از نیروی گریز از مرکز ناشی می‌شود. روتورهای گردنده با سرعت زیاد با پره هایی که به گونه خاصی طراحی شده اند تا ماده سرمازا را از واحد تبخیر می‌گیرند (مکش) و مولکول های آن را با سرعت بسیار زیاد از محیط روتور به خارج از آن می‌رانند. تعدادی از مبردهای رایج در کمپرسورهای گریز از مرکز، مبردهای 11ــ R ، 12ــ R ، 13ــ R ، 500  ــ R و آمونیاک می‌باشند .

مواد سرمازای مورد استفاده در کمپرسورهای سانتریفوژ دارای چگالی بخار کم و حجم مخصوص زیاد هستند زیرا کمپرسورهای گریز از مرکز برای انتقال حجم بسیار زیادی از ماده سرمازایی که چگالی بخار کمی دارد بسیار مناسب اند. گاهی لازم است که تراکم در دو یا چند مرحله صورت گیرد و سرعت چرخش باید بسیار زیاد باشد تا نیروی گریز از مرکز لازم برای تولید ارتفاع نظیر فشار مورد نیاز حاصل شود. سرعت چرخش کمپرسورهای گریز از مرکز از 4000 دور در دقیقه برای ماشین هایی که ظرفیت آنها بسیار بالاست (1000 تا 2000 تن) تا 8000RPM برای ماشین‌های کم ظرفیت (50 تا 100 تن) متغیر است. امتیاز اصلی کمپرسورهای گریز از مرکز ظرفیت زیاد آنها می باشد .

• کمپرسورهای پیچی (اسکرو):

دو طرح مختلف برای کمپرسورهای پیچی در نظر گرفته شده است .

1. کمپرسور پیچی جفت (دوبل)
2. کمپرسور پیچی منفردر کمپرسورهای پیچی جفت عمل تراکم توسط دو رتور مارپیچ انجام می گیرد. در اثر گردش رتورها ماده سرمازا به داخل شیارهای مارپیچ رتور مکیده می شود و با توجه به جهت چرخش رتور به سمت جلو فشرده می شود و در انتهای دنده های مارپیچ به علت اینکه فضای بین دنده های رتور به حداقل رسیده ماده سرمازا کاملا متراکم شده و با فشار از انتهای شبکه مارپیچ خارج می شود.

اما در کمپرسورهای پیچی منفرد عمل تراکم توسط یک رتور مارپیچ و دو چرخ ستاره ای صورت می گیرد. در اثر چرخش سریع رتور و چرخ ستاره ای گاز مبرد به داخل شیارهای رتور مارپیچ مکیده شده و در اثرکاهش حجم فضای مارپیچ رتور فشار مبرد افزایش یافته و در انتها با فشار زیاد خارج می شود.

مزایای این نوع کمپرسورها عبارتند از:

1. عملکرد آرام این نوع کمپرسورها که ناشی از تراکم چرخشی محورهای کمپرسور است
2. به علت حرکت دورانی حلزون های کمپرسور لرزش آن بسیار کم می باشد
3. به علت هم پوشانی سیکل مکش و دهش کمپرسورهای پیچی، جریان مبرد یکنواخت و مستمر می باشد
4. کمپرسورهای پیچی حدود یک دهم کمپرسورهای تناوبی قطعه متحرک دارند لذا خرابی کمپرسور پیچی نسبت به کمپرسورهای تناوبی کمتر بوده و تعمیرات آن راحت تر می باشد
5. در کمپرسورهای پیچی فضای مرده وجود ندارد لذا راندمان حجمی این نوع کمپرسورها بالا می باشد

 از معایب کمپرسورهای پیچی می‌توان به دو مورد اشاره نمود:

1. سرعت گردش بالای محور کمپرسور
2. نیاز این نوع کمپرسورها به روغن کاری مخصوص

• کمپرسورهای طوماری (اسکرول):

کمپرسور اسکرول از دو قطعه اصلی اسکرول ثابت و اسکرول متحرک تشکیل شده است.

این دو قطعه در داخل یکدیگر قرار گرفته اند، اسکرول متحرک در داخل اسکرول ثابت حرکت کرده و با توجه به فاصله لبه های هر دو قطعه گاز مبرد از قسمت سمت چپ مکیده شده و با فشار از مرکز اسکرول با فشار زیاد خارج می شود. این قسمت به لوله سمت راست که لوله دهش می باشد متصل شده است.

مزایای کمپرسور اسکرول:

1. بازده کمپرسورهای اسکرول 10 تا 15 درصد بیشتر از کمپرسورهای پیستونی است.
2. تخلیه گاز به صورت پیوسته و مدام و به طور یکنواخت انجام می شود.
3. قطعات متحرک کمپرسور اسکرول بسیار کم بوده و امکان خرابی این نوع کمپرسورها نسبت به کمپرسورهای پیستونی بسیار کمتر می‌باشد.
4. ارتعاش و سر و صدای این نوع کمپرسورها کمتر از کمپرسورهای پیستونی است. یک کمپرسور اسکرول را نشان می‌دهد.

• کمپرسورهای رفت و برگشتی

برای جابه جا کردن مواد سرمازایی که چگالی بخار آنها بسیار زیاد است و همچنین مواد سرمازایی که فشار چگالش آنها نسبتا بالاست، کمپرسور رفت و برگشتی (پیستونی) مناسب ترین دستگاه محسوب می شود.
آمونیاک، 12ــ R ، a134ــ R ، 410ــ R ، 407ــ R ، 22ــ R ، 500ــ R و 502 ــ R جزء مواد سرمازایی هستند که برای تراکم آنها کمپرسور رفت و برگشتی بهترین راندمان را خواهند داشت.

بیشتر بخوانید: کمپرسور اسکرو بیتزر

 این کمپرسورها براساس متغیرهای زیر طبقه بندی می شوند:

• نوع محرک (وسیله چرخاننده یا گرداننده)
• آرایش سیلندر و پیستون
• سیستم های خنک کننده و روغن کاری

نوع محرک: کمپرسورها به کمک الکتروموتور کار می کنند اما در سیستم های تهویه مطبوع وسایل حمل و نقل عمومی مانند اتومبیل ها، قطارها، هواپیماها و کشتی ها نیرو یا توان محرک، به وسیله موتورهای درون سوز تأمین می شود.

کمپرسورهای مجهز به ماشین بخار نیز موجود است ولی این نوع کمپرسورها فقط در جاهایی به کار می رود که از بخار آب برای مصارف دیگر نیز استفاده می شود. کمپرسور را می توان به وسیله موتور هم محور (کوپلینگ مستقیم) یا موتوری که محور آن جداست (با استفاده از فلکه و تسمه) چرخاند .

این نوع کمپرسورها را نوع باز می نامند. ممکن است موتور محرک مستقیما کمپرسور را بگرداند و موتور درون کمپرسور قرار گیرد و با آن یکپارچه شده است.این نوع کمپرسورها از نوع بسته و نیمه بسته می باشند. کمپرسورهای بسته از لحاظ جاگیری بسیار مناسب اند و فضای اندکی را اشغال می کنند و در صورت خراب شدن اجزای داخل کمپرسور قابل تعمیر نمی باشند اما کمپرسورهای نیمه بسته قابل تعمیر می باشند.

امتیاز مشخص کمپرسورهای بسته و نیمه بسته مصونیت از نشت ماده سرمازا و فراغت از دردسرهای مربوط به فلکه و تسمه است.

• کاستی های کمپرسورهای بسته:

•  محدودیت ظرفیت
• لزوم چرخیدن کمپرسور با همان سرعت گردش موتور
• عدم دسترسی برای تعمیر و نگهداری
• انتقال گرمای حاصل از کار موتور به سیکل تبری

آرایش سیلندر و پیستون

بیشتر کمپرسورهای رفت و برگشتی که امروزه در سیستم های تهویه مطبوع به کار می روند از نوع یک طرفه اند یعنی فقط با یک بار حرکت پیستون به طرف بالا گاز متراکم می شود. ممکن است سیلندر عمود قرار گیرد یا به شکل V (خورجینی) یا v/w  باشد سرعت چرخشی 600 تا 1800RPM  متداول است و گاهی از ماشین های با سرعت 3600RPM نیز استفاده می شود .

کمپرسور پیستونی

خنک کردن و روغن کاری

سیلندر و سرسیلندر کمپرسور را می توان با آب یا هوا خنک کرد. معمولا واحدهای خیلی بزرگ را با آب خنک می کنند. آب در بدنه دو جداره سیلندر و سرسیلندر جریان دارد و بیشتر کمپرسورهای متداول در سیستم های تهویه مطبوع با هوا خنک می شوند. جدار سیلندر و سرسیلندر را پره دار می سازند تا سطح زیادی داشته باشند و گرما را به خوبی منتقل کنند. کمپرسورهای بسته به وسیله بخار مکش خنک می شوند. کمپرسورها را با استفاده از سیستم پاشش ساده و سیستم های تغذیه اجباری به کمک پمپ روغن کاری می کنند. در کمپرسورهای کوچک منحصرا از سیستم روغن کاری پاششی استفاده می شود اما در کمپرسورهای نیمه بسته و باز روغن کاری توسط پمپ روغن انجام می گیرد.

بدلیل اهمیت روغن کاری می بایستی از وجود روغن کافی در کمپرسور مطمئن شد به همین منظور بر روی بدنه کمپرسور شیشه ای قرار دارد تا بتوان سطح روغن داخل کمپرسور را کنترل نمود و در صورت پایین آمدن سطح روغن از اندازه تعیین شده نسبت به شارژ روغن اقدام نمود.

همچنین برای اطمینان از کار صحیح پمپ روغن از کلید کنترل فشار استفاده می شود تا در صورت خراب شدن پمپ روغن و نبودن فشار مناسب جهت روغن کاری اجزاء کمپرسور، توسط کنترل فشار روغن کمپرسور خاموش می شود.

روش‌های کنترل

ظرفیت سیستم های سردسازی 10 تنی و بزرگتر، اغلب به وسایلی برای کنترل ظرفیت کمپرسور نیاز دارد. امروزه چهار روش برای این کار متداول است:

1.  استفاده از چند کمپرسور
2. بی بار کردن سیلندر
3. کنترل جریان ماده سرمازا، مانند هدایت گاز داغ از مسیر کنار گذر یا تنظیم فشار واحد تبخیر
4. کنترل سرعت دوران کمپرسور (RPM)

استفاده از چند کمپرسور:

در کمپرسورهای چند واحدی باید وسایلی برای کنترل ظرفیت و تغییرات توان نصب کرد. معمولا یک یا چند کمپرسور کار می کنند و یکی از این واحدها در مواقع لازم روشن یا خاموش می شوند تا با نوسان های بار مقابله کنند. برای متوقف کردن یک یا چند واحد معمولا از فشار واحد تبخیر استفاده می شود. هرازگاه واحد در حال کار را تغییر می دهند تا فقط یک واحد فرسوده نشود. در چنین سیستمی باید آرایش مداربندی واحد تبخیر دقیق باشد و ظرفیت کندانسر کنترل شود تا بتوان بین بقیه اجزای سیستم و ظرفیت کاهش یافته کمپرسور موازنه برقرار کرد.

بی بار کردن سیلندر:

در کمپرسورهای چند سیلندر (4 سیلندر یا بیشتر) ظرفیت کمپرسور به جابجایی حجمی گاز مبرد توسط سیلندرها کمپرسور بستگی دارد لذا می توان ظرفیت هر کمپرسور را به آسانی با بای پاس کردن گاز خروجی از هر سیلندر کاهش داد .

یک نمونه از شیر بی بار کننده سیلندر کمپرسور را نشان دهد. همان طور که دیده می شود کمپرسور در حال کار معمول خود می باشد. گاز خروجی از سیلندر کمپرسور با هل دادن شیر یک طرفه از سمت راست تخلیه می شود. با کاهش ظرفیت سیستم برودتی و به منظور خارج نمودن این سیلندر از چرخه تراکم گاز شیر برقی مغناطیس می شود. در این حالت مسیر گاز دهش به پشت شیر بی بار کننده باز شده و آن را به سمت راست حرکت می دهد. در این وضعیت مسیر برگشت گاز که در سمت چپ بی بار کننده قرار دارد باز شده و گاز از این مسیر به قسمت مکش کمپرسور برگشت داده می شود. بر روی تمامی سیلندرهای کمپرسور یک نمونه از این شیر بی بار کننده نصب می شود تا در صورت کاهش تدریجی بار به تدریج سیلندرهای کمپرسور از مدار خارج شوند.

وظیفه کنترل عملکرد شیرهای بی بارکننده که بر روی هریک از سیلندرها کمپرسور نصب شده بر عهده ترموستات چند مرحله ای می باشد. این ترموستات به گونه ای طراحی شده است که با کاهش دمای سردخانه در هر مرحله یکی از شیرهای بی بارکننده را مغناطیس می کند تا توسط آن سیلندر کمپرسور از مدار تراکم گاز خارج شود.

کنترل جریان ماده سرمازا: با کنترل جریان ماده سرمازا به دو روش می توان ظرفیت دستگاه را کنترل کرد. در روش اول از رگولاتور تنظیم کننده فشار واحد تبخیر برای کاهش فشار واحد تبخیر به کمترین مقدار ممکن در هنگام کاهش بار واحد تبخیر استفاده می شود.

در روش دوم گاز گرم از سمت تخلیه کمپرسور از طریق کنار گذر به نقطه ای بین ورودی واحد تبخیر ــ واحد توزیع و شیر انبساط جریان پیدا می کند. گاز گرم باری جزیی برای واحد تبخیر است که پمپ می شود شیر انبساط از جریان مایع بکاهد و در نتیجه ظرفیت واحد تبخیر را کم کند. فشار مکش کمپرسور حفظ می شود ولی ظرفیت خالص واحد تبخیر یا سیستم تهویه مطبوع کاهش می یابد.

کنترل سرعت کمپرسور:

امروزه می توان توسط اینورمتر سرعت گردش محور کمپرسور را کنترل نمود و در صورت کاهش بار با کم کردن سرعت کمپرسور، حجم جابه جایی مبرد را کاهش داد .

تعیین قدرت کمپرسور برای تعیین قدرت کمپرسور یخچال و یخچال فریزر استفاده می شود. ابتدا می بایستی 3 مشخصه یخچال یا یخچال فریزر مشخص گردد .

1. نوع یخچال یا یخچال فریزر
2. نوع عایق به کار رفته در بدنه یخچال
3. حجم داخل یخچال