کمپرسور چیست؟
علم مکانیک، امروزه با پیشرفت تکنولوژی توسعه فراوانی پیدا کرده و باعث راحتی و رفاه هر چه بیشتر بشر شده است. از تجهیزات پیشرفته و پرکاربردی که ساخت آنها از پیشرفت علم مکانیک تاثیر گرفته، کمپرسورها هستند. کمپرسور چیست؟ چه کاربردی دارد؟ در ساخت چه دستگاه هایی از آن استفاده می شود؟
کمپرسور تجهیزی مکانیکی است که از آن در صنایع مختلف و در ساخت دستگاه های متفاوتی استفاده می کنند. کار اصلی کمپرسور ایجاد نیروی لازم برای مکش گاز مبرد از اواپراتور و متراکم کردن و فرستادن آن به کندانسور است؛ در واقع این دستگاه مکانیکی با کاهش حجم گاز، فشار آن را افزایش می دهد. کمپرسورها با استفاده از انرژی مکانیکی، هوا را که ترکیبی از انواع گازهاست با سرعت و قدرت بالا به درون خود می مکند و باعث فشرده و متراکم شدن آن می شوند. این عمل باعث افزایش دمای گاز می گردد. برای استفاده از این گاز، ابتدا باید دمای آن را تا حدی پایین آورد که قابل استفاده باشد. این عامل باعث شده در کمپرسور ها از لوله های خنک کننده در مسیر خروج این گازها استفاده شود.
این تجهیزات مهم دارای انواع مختلفی هستند و با توجه به ظرفیت و قدرتی که دارند با یکدیگر متفاوتند. لازم به ذکر است که کمپرسورها دارای مصرف انرژی بالایی هستند، اما به دلیل اهمیتی که در تامین برودت دارند در ساخت بسیاری از سیستم های سرمایشی مورد استفاده قرار می گیرند. در زیر به گروهی از انواع کمپرسورها به همراه کاربردی که دارند اشاره شده است.
انواع کمپرسور، کاربردها و طرز کار آنها
کمپرسور دینامیکی
طرز کار کمپرسور دینامیکی بصورت انتقال مداوم انرژی به سیال می باشد. از این تجهیزات در فشارهای پایین و دبی های بالا استفاده می کنند و در دو طرح محوری و شعاعی هستند. طرح های محوری را کمپرسورهای توربینی و یا کمپرسورهای توربینی شعاعی می نامند. طرح های شعاعی نیز کمپرسورهای گریز از مرکز هستند. این نوع کمپرسورها با فشار ثابت کار می کنند و تحت تاثیر شرایط بیرونی قرار دارند.
کمپرسور جابجایی مثبت
در کمپرسورهای جابجایی مثبت، انرژی به سیال، بصورت متناوب و یا دوره ای انتقال پیدا می کند. قدرت تراکمی که این تجهیزات دارند بیشتر از نوع دینامیکی بوده و دبی به نسبت کمتری دارند. نیروی محرکه در این کمپرسورها با توجه به قدرتی که دارند از نوع الکتروموتور و یا دیزلی است. ویژگی اصلی این کمپرسورها به این صورت است که حجم معینی از گاز و یا هوا را محصور می کنند و با فشردن آن باعث افزایش فشار می شوند. این کمپرسورها خود دارای چندین مدل از قبیل کمپرسور رفت و برگشتی (کمپرسور سیلندر پیستونی)، کمپرسور دوار (کمپرسور روتاری اسکرو) و کمپرسور دیافراگمی هستند. استفاده از این کمپرسورها در کارهای خانگی و مشاغل صنعتی کوچک می باشد.
کمپرسور روتاری پره ای
این نوع کمپرسور از پره هایی تشکیل شده که در شکاف های شعاعی روتور قرار دارند و درون یک محفظه بزرگ دایره ای نصب می شوند. زمانی که روتور شروع به چرخش می کند، پره ها با حرکت به داخل و خارج شکاف، باعث حفظ تماس خود با دیواره محفظه می شوند. این عمل باعث ایجاد حجم های رو به کاهش می شود. این نوع کمپرسورها از قدیمی ترین سری کمپرسورها هستند. در صورتی که پورت ها اتصال مناسبی داشته باشند، کمپرسورهای پره ای به عنوان پمپ خلاء می توانند کار کنند.
کمپرسور اسکرال
این کمپرسورها به عنوان پمپ اسکرال و یا پمپ خلاء شناخته شده اند. در این سیستم ها از دو پره مارپیچی لایه ای جهت پمپ و یا متراکم کردن سیالاتی همچون گاز و مایعات استفاده می کنند. هندسه پره در این کمپرسورها می تواند بصورت اینولت، مارپیچ، ارشمیدس و یا منحنی ترکیبی باشد. صدای کم، نرمی و عملکرد مطمئن از ویژگی های اصلی این کمپرسورها می باشند.
کمپرسور پیستونی
از قدیمی ترین و رایج ترین نوع کمپرسورها، کمپرسورهای پیستونی هستند که در دو حالت رفت و برگشتی می باشند. در این سیستم ها تعداد سیلندرها و نحوه قرار گیری آنها مشخص کننده عملکرد و کارایی کمپرسور می باشد و تعداد آن را با توجه به کارکردی که کمپرسور دارد مشخص می کنند. کمپرسورهای پیستونی که دارای ابعاد کوچکی هستند، بصورت عمودی و دارای حالت V شکل بوده و در صنعت بیشترین استفاده را دارند. کمپرسورهایی که دارای حالت رفت و برگشتی هستند، شکل L دارند.
کمپرسورهای کمکی
طرز کار کمپرسور کمکی بگونه ای است که منجر به متراکم شدن هوایی می شود که از قبل فشرده شده است. استفاده از این تجهیز مهم در خطوط لوله هایی که بصورت طولانی کشیده شده اند به منظور جبران فشار می باشد. این کمپرسورها می توانند از نوع دینامیکی و یا جابجایی باشند.
موارد استفاده از کمپرسورها
- صنایع پتروشیمی
- نیروگاه های تولید برق
- موتور جت
- ماشین آلات سنگین
- لوازم تعمیرگاهی
- موتور خودرو
- ابزارهای پنوماتیکی
توضیحی در مورد نوع و طرز کار کمپرسور در صنایع مختلف
حالا به بخشی از مقاله رسیدیم که می توانیم در مورد کاربردهای کمپرسورها توضیحاتی ارائه کنیم. این تجهیزات استفاده های وسیعی در صنایع مختلف دارند که به بخشی از آنها در ادامه اشاره شده است:
صنایع یخچال سازی و تاسیسات
در ساخت یخچال و یا تجهیزات برودتی که به سیکل های تبرید تراکمی و جذبی نیاز دارند از کمپرسور استفاده می کنند. در این سیستم ها کمپرسورها فشار لازم در اواپراتورها را تامین می کنند تا در شرایطی که دما بالا باشد مبرد را در داخل سیکل بکار بیندازد. ابعادی که این کمپرسورها دارند کوچک بوده و از نوع محوری هستند.
نیروگاه ها
در نیروگاه های بخار، انرژی حرارتی که بخار آب دارد در توربین های بخار به توان تبدیل می گردد و فشار و دمایی که دارد افت می کند. این عمل در مورد سیکل های گازی نیز صادق است. تامین کننده حرارتی در این سیستم ها بر عهده بویلرها است که نیاز به کار در فشار بالاتر را دارند و این فشار با استفاده از کمپرسور تامین می گردد. کمپرسورهایی که در این صنایع بکار برده می شوند، از نوع محوری بوده و ابعاد بسیار بزرگی دارند.
صنایع هوا و فضا
جهت ایجاد فشار در کابین هواپیما و هلی کوپترها از کمپرسور استفاده می کنند. در صنایع دریایی در زیردریایی ها که فشار هوا دارای اهمیت بسیار بالایی است از این تجهیزات استفاده می شود. طرز کار کمپرسور در زیردریایی ها بگونه ای است که از سیکل اتوماتیک استفاده می شود و هوایی که در داخلشان وجود دارد بیش از چند ماه مورد استفاده قرار می گیرد.
مصارف پزشکی
به دلیل اهمیت و حساسیتی که در صنعت پزشکی وجود دارد، از کمپرسورهایی استفاده می شود که دارای دقت و ظرافت بالایی هستند. در دندانپزشکی ها استفاده از این تجهیزات بیشتر بوده و از حالت مکشی آنها استفاده می شود. توجه داشته باشید که در کپسول های اکسیژن بیمارستان ها از کمپرسور استفاده می کنند.
تهویه ها
در دستگاه های تهویه هوا، چه در سیستم های قدیمی و چه در سیستم های جدید HAVC از کمپرسور استفاده می کنند. در صورت عدم استفاده از کمپرسور در این دستگاه ها، امکان ایجاد چرخه برای فعالیتشان وجود نخواهد داشت؛ در واقع طرز کار کمپرسور بدین صورت است که هوای گرم و سرد را با درصد رطوبت بالا و پایین در این سیستم ها تامین می کند.
پرکردن باد تایرها
از ساده ترین کاربردهای کمپرسورها، می توان به پر کردن باد لاستیک ها اشاره کرد. کمپرسورها دارای محفظه ای برای نگهداری هوا هستند. درجه فشار روی کمپرسور برای تنظیم باد داخل لاستیک ها کاربرد دارد.
توربوشارژرها
در صنایع ماشین سازی استفاده از توربوشارژرها و یا سوپرشارژها بیشتر است. در این صنعت از کمپرسورها به منظور افزایش میزان انتقال جرم به داخل سیلندرها استفاده می کنند. همچنین جهت تامین انرژی بیشتر در مواقع ضروری، کمپرسورها کاربرد بالایی دارند.
ماشین آلات سنگین
در ساخت بسیاری از ماشین آلات سنگین از کمپرسور به منظور ایجاد هوای فشرده استفاده می کنند؛ برای مثال در خودروهایی مانند کامیون ها، تریلی ها، اتوبوس ها و … به منظور ترمز گرفتن از این تجهیز مهم استفاده می کنند. در واقع می توان گفت که در ترمزهای پنوماتیکی از کمپرسور استفاده می شود. در جرثقیل ها نیز از کمپروسور جهت تنظیم ارتفاع استفاده می کنند.
توان عملکردی در کمپرسورها
از مهم ترین فاکتورها در طراحی کمپرسورها، قدرت اسب بخار موتور و مقدار هوایی می باشد که کمپرسور قادر است در یک فشار مشخص آن را دریافت کند. میزان هوای دریافتی توسط کمپرسور در یک دقیقه را با واحد استاندارد CFM (فوت مکعب بر دقیقه) نشان می دهند. از آنجا که فشار اتمسفر در میزان هوای دریافتی نقش مهمی دارد، بنابراین CFM نیز با فشار اتمسفر تغییر می کند. با توضیحاتی که داده شد، می توان گفت که عملکرد کمپرسور را با توجه به دو پارامتر توان مصرفی اسب بخار و استاندارد دریافت هوا تعیین می کنند.
سیستم های برودتی کمپرسور دار هیمورا
گروه ماشین سازی هیمورا از تولید کنندگان ماشین آلات صنعتی در کشور است و با سابقه ای طولانی توانسته تجهیزات برودتی متنوعی را طراحی، تولید و راهی بازار کند. مهندسین هیمورا به منظور افزایش قدرت و توان سیستم های برودتی از قطعات استاندارد و درجه یک در ساختار آنها استفاده کرده اند. از مهم ترین بخش های دستگاه های سرمایشی، سیستم برودتی آنهاست که باید قدرت بالایی در تولید سرمایش لازم داشته باشند.
کمپرسور در گروه قطعات برودتی این دستگاه ها قرار دارد و با توجه به ظرفیتی که این سیستم ها دارند، توان آن مشخص می گردد. از جمله محصولات هیمورا که مجهز به کمپرسور هستد می توان به سردخانه های جسد، انواع فریزرهای ایستاده، بشکه ای و صندوقی، آیس بانک ها، دستگاه های آب سردکن، شیر سردکن ها، انواع یخچال های رستورانی، یخسازها و ده ها دستگاه دیگر اشاره کرد. کمپرسور این دستگاه ها با کارایی بالا جهت تامین برودت مورد استفاده قرار می گیرد و از بهترین برندها در انتخاب آنها استفاده شده است.
اجزای کلی کمپرسورها
کمپرسورها با وجود تنوع و مدل های متنوعی که دارند، مجهز به بخش های مشابهی هستند و در تمامی آنها از قطعاتی استفاده شده است که در ادامه بصورت مختصر در مورد آنها توضیح داده شده است:
مخزن
مخزن که به آن مخزن هوای فشرده نیز گفته می شود، جهت ذخیره هوای خروجی کمپرسور باد استفاده می شود. میزان فشار موجود در داخل مخزن با توجه به فشار کاری متفاوت و بین 8 تا 13 بار است.
میکروفیلترها
از میکروفیلترها به منظور جذب ذرات غبار و ناخالصی های موجود در هوای فشرده استفاده می کنند. انواع مختلفی از میکروفیلترها وجود دارند که شامل: پری فیلتر، میکروفیلتر اولیه و ثانویه و همچنین میکروفیلتر سیلیکونی است.
درایر جذبی
این بخش خود شامل دو برج فولادی به همراه مواد جاذب و همچنین شیرهای تخلیه است که با استفاده از انرژی الکتریکی کار می کنند. مواد جذب کننده، بخار آب موجود در مسیر هوای فشرده را جذب می کند.
درایر تبریدی – خشک کن
این قطعه هوا را سرد کرده و ذرات بخار موجود در هوا را به آب تبدیل و آن را از راه شیرهای تخلیه خارج می کند.
اواپراتور و کندانسور
در سیستم های سرمایشی تراکمی گاها به همراه کمپرسور از کندانسور و اواپراتور استفاده می شود. کندانسور بخش چگالنده سیستم بوده و موجب تغییر فاز مبرد حرارتی می شود.
کلام آخر
کمپرسورها از اجزای جدا نشدنی در صنعت بوده و از قطعات مکانیکی هستند که در صنایع بزرگ و کوچک در ساخت دستگاه های مختلف استفاده می شوند. این قطعات پرکاربرد در چندین مدل متفاوت ساخته می شوند و با توجه به نوع دستگاه می توان از کمپرسور مخصوص آن استفاده کرد. در صنایع مختلف مانند صنعت پزشکی، صنایع دریایی، صنایع یخچال سازی، ساخت تهویه ها و دیگر صنایع از کمپرسورها به صورت گسترده ای استفاده می کنند. گروه ماشین سازی هیمورا نیز از کمپرسورها در ساخت بسیاری از دستگاه های برودتی خود استفاده کرده و این امر باعث افزایش توان و قدرت سرمایشی در آنها شده است.
خارج از بحث این مقاله، کمپرسورهای دیگری نیز وجود دارند که هر یک در صنایع مختلف استفاده می شوند و قطعات استفاده شده در آنها تا حدودی با یکدیگر متفاوت است. متداول ترین نوع از کمپرسورهایی که ما با آنها آشنا هستیم مربوط به یخچال و فریزرها هستند که برودت لازم در این دستگاه ها را تامین می کنند.