مدلهای مختلف کمپرسور تبرید برای استفاده‌های صنعتی و حجیم و درحقیقت پشتیبانی از دستگاه‌های با اندازه و توان زیاد، کاربرد ویژه‌ای دارند. بطوریکه با انتخاب و خرید کمپرسور تبرید مناسب، میتوان به اهداف مهمی همانند:
- افزایش دمای سیالات گازی کم فشار (که معمولاَ به خودی خود دمایشان افزایش پیدا نمیکند!)
- و نابودسازی بخارهای بی استفاده در اواپراتورها،
نایل آمد. این تجهیزات با اعمال فشار و در پی آن فشرده سازی گازهای مبرد، وظیفه‌ی به چرخش درآوردن این گازهای تبرید را بر عهده دارند. درواقع در تمامی مدلهای گوناگون کمپرسورهای تبریدی، این وظایف به صورت یکسان وجود داشته و فقط مکانیزم کلی کار تغییر میکند؛ و یا مثلاَ برای حجم معینی از گازهای تبرید و فشرده سازی آن، توان کمتری را مصرف می‌نمایند. در این مقاله با انواع اصلی کمپرسورهای تبریدی آشنا خواهید شد. پس با ما همراه باشید.
کمپرسور تبرید و کمپرسورهای تهویه مطبوع
کمپرسور های تبرید و تهویه مطبوع، برای تأسیسات و تجهیزات در مقیاس بزرگ استفاده می شوند. این سیستم ها از فرایند فشرده سازی برای بالا بردن دمای یک گاز کم فشار و همچنین حذف بخار از اواپراتور استفاده می کنند. بیشتر کمپرسورهای تبریدی، واحد های مکانیکی و بزرگی هستند که قلب انواع سیستم های:
- سرمایشی،
- گرمایشی و
- تهویه مطبوع صنعتی (HVAC)
را تشکیل می دهند. بسیاری از انواع کمپرسور تهویه مطبوع نیز در دستگاه‌های مکانیکی، در ظرفیتهای بالا مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال، این تجهیزات صنعتی بطور خاص برای سیستم های تهویه مطبوع و دستگاه هواساز طراحی شده‌اند.
انواع کمپرسور بر اساس تغییر حجم
انواع مختلفی از کمپرسورها برای سیستم های تبرید و تهویه مطبوع مورد استفاده قرار می گیرند. موضوع ثبات یا تغییر حجم در عملیات فشرده‌سازی، یکی از پارامترهای دسته بندی انواع کمپرسور به شمار می‌رود.
بدین منظور، این تجهیزات را می توان به دو دسته کلی تقسیم بندی نمود، که عبارت است از:
- کمپرسورهای دینامیکی و
- مدل های جابجایی مثبت.
مجموعاَ میتوان گفت که:
کمپرسورهای جابجایی مثبت دارای محفظه هایی هستند که در حین فشرده سازی، حجم آن ها کاهش می یابد. در حالی که انواع کمپرسور دینامیکی، دارای محفظه هایی با حجم ثابت می باشند.
انواع کمپرسورها بر اساس نحوه فشرده سازی
فراتر از تمایزات پیشین و دسته بندی این تجهیزات در گونه‌های جابجایی مثبت و دینامیکی، انواع کمپرسور ها بر اساس مکانیسم خاص خود برای فشرده سازی سیال، می توانند شامل مدلهای مختلفی شوند. پنج نوع اصلی کمپرسورها شامل:
- پیستونی
- چرخشی
- تجهیزات پیچی
- اسکرول
- و مدلهای سانتریفیوژ یا گریز از مرکز،
می باشند. هریک از مدلهای فوق در یک سیکل تبرید، به شیوه های گوناگونی به فشرده سازی سیال و به چرخش درآوردن گازهای مبرد، اقدام می‌کنند. اما گاهاَ این سوال ذهن مخاطبان را به خود مشغول می‌سازد که سیکل تبرید چیست؟!. به‌بیان ساده، سیکل‌های تبرید یا چرخه پمپ حرارتی، به چرخه ای گفته می شود که گرما را از محیط هایی با دمای پایین، به محیط هایی با دمای بالاتر انتقال می دهد.
نکته: کمپرسورهای تبرید وظیفه گردش مبرد را در سیستم فراهم می کنند. ضمن اینکه برخلاف کمپرسور های گازی، به طور مستقل خارج از سیستم تبرید مورد استفاده قرار نمی گیرند. دسته بندی های فوق به تفاوت کار کمپرسورها در ساختار ماشین های برودتی با شرایط عملکرد مدلهای عمومی، اشاره دارد.
1-مدلهای پیستونی یا رفت و برگشتی
کمپرسور پیستونی که با نام کمپرسورهای رفت و برگشتی نیز نامیده می شود، از:
- آرایش پیستون و
- سیلندر،
برای تامین نیروی فشاری استفاده می کند. دقیقاَ همانند موتور های احتراقی یا پمپ های پیستونی. حرکت رفت و برگشتی پیستون در اثر نیروی خارجی، مبرد داخل سیلندر را فشرده می کند. معمولاَ انواع تجهیزات با مکانیزم پیستون در صنعتی، قدرت فشارآوری و کنترل پذیری مناسب‌تری دارند.
مدلهای کمپرسور پیستونی دارای هزینه اولیه کم و طراحی ساده و آسانی برای نصب می باشند. تجهیزاتی که دارای محدوده توان خروجی زیادی هستند و می توانند به فشار های بسیار بالا برسند. البته از معایب موجود در این تجهیزات غافل نشوید. چراکه مدلهای رفت و برگشتی دارای معایب قابل تأملی همچون:
- هزینه های تعمیر و نگهداری بالا،
- مشکلات احتمالی در رابطه با ارتعاش،
- عدم طراحی برای ظرفیت های کامل
- و عدم توان کار مستمر
می باشند که کارفرمایان گرامی و هوشمند، بایستی به نکات فوق توجه ویژه‌ای داشته باشند. این نوع تجهیزات معمولاً در دستگاه های برودتی مورد استفاده قرار می گیرند. دستگاه های پیستونی را با آمونیاک و فریون محصور می کنند. بطوريکه:
انواع کمپرسور آمونیاکی توسط آب، خنک سازی می شوند. ولی عملیات خنکسازی کمپرسورهای فریونی، توسط هوا صورت می‌پذیرد.
تجهیزات مرتبط: کولینگ تاور
2- مزایای کمپرسورهای پیستونی
اضلی ترین مزایای مدلهای پیستونی یا همان رفت و برگشتی، میتوان به مولفه های زیر اشاره داشت:
- واحد های کاملا پر سرعت
- توان خروجی بسیار عالی و کار در فشارهای بالا
- دستگاه های سبک و فشرده
- نصب آسان
- عمر مفید طولانی
3- کمپرسور روتاری
مدلهای کمپرسور روتاری دارای دو عنصر چرخان مانند چرخ دنده هستند که مبرد بین آن ها فشرده می‌شود. این نوع تجهیزات بسیار کارآمد و کاربردی هستند. چراکه عملیات جذب مبرد و فشرده سازی مبرد به طور هم زمان در آنها انجام می شود. ضمناَ این تجهیزات قطعات متحرک بسیار کمی دارند. در نتیجه هزینه های اولیه به نسبت کمتر و نگهداری پایینی به همراه خواهند داشت و سرعت ساخت نیز به دلیل سادگی ساختاری، شدیداَ افزایش می‌یابد.
4- کمپرسور اسکرو
ویژگی اصلی کمپرسور اسکرو اینست که از یک جفت روتور استفاده می کنند. روتورهای جفتی که برای فشرده سازی مبرد بین خود، به یکدیگر متصل می شوند. دیگر ویژگی مدلهای اسکرو اینست که می توانند فشار بالایی را برای مقدار کمی گاز تولید کنند و نسبت به کمپرسورهای رفت و برگشتی، توان کم تری مصرف کنند. بیاد داشته باشید که این قطعات، هزینه های اولیه و تعمیر و نگهداری کم تا متوسط و قطعات متحرک کمی دارند.
کمپرسورهای اسکرو به طور گسترده ای در ماشین های تبرید مورد استفاده قرار می گیرند. اینها ماشین های یک یا دو روتور با اثر حجمی با درجه هندسی ثابت فشرده هستند. انواع کمپرسور اسکرو به دو نوع خشک و روغنی تقسیم می شوند. مقدار زیادی روغن به داخل مخزن دستگاه تزریق می شود تا شکاف ها، روانکاری و خنک سازی کمپرسورهای روغنی، افزایش پیدا نماید. تزریق روغن اجازه می دهد تا سطح سر و صدا را به طور قابل توجهی کاهش دهید.
مزیت های کمپرسور اسکرو
- سرعت بالا
- وزن سبک
- عملکرد در حالت های متغیر با تغییر جزئی در راندمان
- پایداری کامل از لحاظ ساختاری
- عملکرد بدون لرزش
- توانایی کار در محیط های مرطوب
- قابلیت اطمینان بالا و طول عمر قابل توجه
- سرویس آسان
- دارای اتوماسیون و کنترل از راه دور
توجه: ظرفیت خنک کنندگی کمپرسور های اسکرو با حرکت لغزشی که در امتداد محور روتور حرکت می کند، تنظیم می شود.
5- کمپرسور اسکرول
پمپاژ در این نوع کمپرسورها توسط دو روتور انجام می شود که:
- یکی متحرک
- و دیگری ثابت
است. روتور ثابت در داخل محفظه کمپرسور ثابت می شود و روتور متحرک بر روی مرکز آن نصب می شود. باتوجه به مشخصات انتخاب شده، محفظه هایی بین این روتور ها تشکیل می شود که گاز در امتداد آن ها حرکت می کند. بدین ترتیب شکل آنها به گونه ای محاسبه می شود که حرکت نکنند و همین امر، میزان سایش آن ها را بسیار کاهش می دهد. از این نوع تجهیزات بیشتر برای فشرده سازی گاز های بدون روغن استفاده می شود. با توجه به ویژگی های سازنده آن ها، دارای مزایایی نسبت به سایر انواع تجهیزات کمپرسور هستند.
مدلهای اسکرول واحد های آرام و روانی هستند که قطعات متحرک کمی دارند و بالا ترین راندمان را در بین انواع کمپرسورها دارند. سیستمهای اسکرول معمولاً در تکنولوژی های تهویه مطبوع اتومبیلها و چیلرهای صنعتی استفاده می شوند.
مزیت کمپرسورهای اسکرول
- کاهش بار روی موتور الکتریکی به ویژه در لحظه راه اندازی آن
- سیستم خنک کننده موثر و کارآمد برای موتور5
- اطمینان از یکنواختی عرضه گاز
- دارای سطح بالایی از قابلیت اطمینان
- سطح نویز بسیار پایین
در کنار تعدادی از مزایای کمپرسور های اسکرول، معایبی نیز دارند که مانع از اجرای فعال تر آن ها می شود. دو مورد از بارز ترین معایب آن ها عبارت است از:
- تکنولوژی ساخت پیچیده
- بهره وری نسبتا کم
6- کمپرسورهای گریز از مرکز یا سانتریفیوژ
تجهیزات سانتریفیوژی بر خلاف سایر کمپرسورها، بر اساس اصل جابجایی مثبت کار نمی کند. بلکه دارای محفظه های با حجم ثابت هستند. سیستمهایی که برای فشرده سازی حجم زیادی از مبرد با فشار های نسبتا کم، مناسب هستند.
نیروی فشاری تولیدشده توسط این تجهیزات کم است. بنابراین سیستم هایی که از کمپرسور های گریز از مرکز استفاده می کنند؛ معمولاً از دو یا چند مرحله به صورت سری برای ایجاد نیروهای فشاری بالا استفاده می کنند. مدل های کمپرسورهای گریز از مرکز یا همان سانتریفیوژ، به دلایلی نظیر:
- طراحی ساده،
- قطعات متحرک کم
- و کارایی انرژی در هنگام کار با چند مرحله،
بسیار مورد استفاده قرار می گیرند.
مدل های مختلف کمپرسورهای هرمتیک، نیمه هرمتیک و باز
کمپرسورهای تبرید در ساخت دستگاه های هرمتیک، نیمه هرمتیک و باز متفاوت هستند. هریک از این مدلها برای شرایط کاری و تجهیزاتی مختلفی قابل استفاده می‌باشند. بعنوان مثال قطعات هرماتیک توان کارکردی بالایی دارند. ولی در مباحث خنکسازی، تا حدودی ضعیف‌تر از مدلهای سمی هرماتیک عمل می‌کنند. در ادامه به بررسی دقیقتر این تجهیزات خواهیم پرداخت.
1- کمپرسور تبرید هرمتیک
کمپرسورهای هرمتیک در یک محفظه با یک موتور الکتریکی قرار گرفته اند که مستقیماً توسط مایع خنک‌کننده، خنک می شوند. اصلی‌ترین مزایای این تجهیزات عبارتست از:
- کمپرسورهای کاملا اقتصادی
- سیستم های فشرده
- دیگر مزیت اصلی مدلهای هرمتیک، سیستم آب بندی آن است که توسط پوشش محصور تضمین می شود. بدین شکل که به وضعیت یک یا چند اتصال (مثلاً مهر و موم محور چرخان) بستگی ندارد.
مدلهای مختلف کمپرسور تبرید هرمتیک، دارای ظرفیت نسبتاً کمی تا 35 کیلو وات می باشند. در این تجهیزات، موتور الکتریکی و قسمت کمپرسور در یک پاکت با جوش هرمتیک محصور شده اند. بخاطر داشته باشید که خنک شدن موتور توسط مایع مبردی که داخل بدنه را حمام می کند، تضمین می شود که سیال را گرم می کند و برای چرخه تبرید مضر است. یعنی در اصل، ظرفیت خنک کننده را نمی توان تنظیم کرد؛ مگر با تغییر فرکانس جریان تغذیه.
یکی دیگر از معایب اینست که باز کردن پاکت بسته برای انجام هرگونه تعمیر غیرممکن است. به‌همین دلیل اگر چیزی از کار افتاد، کل بخشهای کمپرسورهای تبریدی باید تعویض شود. البته نکته‌ی قابل توجه برای بسیاری از کارفرمایان اینست که این سیستم‌ها، نسبتاً مقرون به صرفه هستند. کمپرسورهای تبرید هرمتیک برای نیازهای توان کم و متوسط در نظر گرفته شده است.
2- کمپرسور تبرید نیمه هرمتیک
انواع کمپرسور نیمه هرمتیک، در واحد هایی که به تجهیزات فشرده با ظرفیت بالا نیاز دارند، استفاده می‌شوند. این نوع تجهیزات می توانند تا 350 کیلو وات قدرت را توسعه دهند و اغلب در مدل های پیستونی و پیچی وجود دارند. اجزا و الکتروموتور این دستگاه در محفظه جداشدنی قرار دارند که باعث می شود کمپرسور تعمیر پذیر شود. بنابراین صرفه‌ی اقتصادی بیشتری در درازمدت داشته و حتی باید گفت که به می به راحتی قابل جداسازی و تعمیر می‌باشند. (پاکت جوشی بکار نرفته و موتور الکتریکی نیز قابلیت جدا سازی دارد).
همچنین می توان قطعات آن را تعویض نمود. با بستن بخشی از دریچه های مکش، امکان تنظیم حالت کار این سیستم ها مهیا است. از دیگر مزیت های این تجهیزات می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- توان بالا
- فشردگی سیستم
- سهولت در تعمیر و نگهداری
نکته حائز اهمیت اینجاست که:
کمپرسور برودتی نیمه هرمتیک، سازشی بین کمپرسورهای سردخانه صنعتی باز و هرمتیک می‌باشد. سیستم آب بندی بهتری نیز از مدلهای خنک کننده باز دارند. زیرا هیچ مهر و موم چرخشی روی شفت انتقال وجود ندارد. البته هنوز مهر و موم های استاتیکی روی قطعات قابل جابجایی وجود دارد و بنابراین آب بندی به اندازه کمپرسورهای تبرید هرمتیک، کامل نیست.
قطعات تبرید نیمه هرمتیک، برای نیازهای توان متوسط استفاده می شوند و قیمت آنها به طور قابل توجهی بیشتر از کمپرسورهای تبرید هرمتیک است.
کمپرسورهای تبرید باز
ویژگی اصلی یک کمپرسور باز، وجود یک موتور خارجی است. تجهیزاتی که به لحاظ کاربردهای صنعتی، دارای مزایای بسیار فراوانی هستند. اغلب کمپرسورهای باز در کارخانه های صنعتی بزرگ و جایی که نیاز به بیشترین کارایی ممکن را دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. ازجمله مزایای سیستم های تبرید باز، می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- امکان استارت از راه دور جهت کاهش بار موتور
- قابلیت اطمینان بالا
- نگهداری آسان و راحت
- عملکرد بهینه با استفاده از سیستم های اینورتر
انتخاب یک کمپرسور تبرید مناسب
- هنگام انتخاب کمپرسور تبرید، اولین عنصری که باید در نظر بگیرید ظرفیت تبریدی مورد نیاز شما است. زیرا انواع مختلف کمپرسورها، محدوده عملکرد یکسانی ندارند. درصورت نیاز به قدرت کم یا زیاد، انتخاب یک فناوری آسان خواهد بود.
- برای خرید یک کمپرسور با ظرفیت متوسط، انتخاب دشوارتر خواهد بود. زیرا چندین نوع سیستم مختلف می توانند مناسب باشند.
- هنگام خرید یخساز صنعتی، به کیفیت و توان کمپرسورها توجه ویژه ای داشته باشید.
- همچنین مهم است که عامل اقتصادی را در نظر بگیرید. به‌عنوان مثال انتخاب بین یک hermetic compressor ارزان قیمت که قابل تعمیر نیست؛ و یا یک کمپرسور نیمه هرمتیک یا باز گرانتر که قابل تعمیر باشد. برای نیازهای قدرت بالا، می توانید بین مدلهای پیستونی ارزان قیمت یا مدلهای پیچی گرانتر اما کم مصرف تر، انتخاب کنید.
- معیارهای دیگری که می تواند بر انتخاب شما تأثیر بگذارد، عبارتند از: سطح نویز و فضای مورد نیاز.
مبرد های مورد استفاده در compressor
معمولاً کمپرسورها برای کار با نوع خاصی از مبرد ها طراحی شده اند. انتخاب یک کمپرسور تبرید یا تهویه مطبوع مناسب، مستلزم یافتن مبردی متناسب است. مبردهای ایده آل دارای خواص ترمودینامیکی مطلوبی هستند و از نظر شیمیایی:
- بی اثر (غیر خورنده)،
- سازگار با محیط زیست (تجزیه پذیر) و
- ایمن (غیر سمی، غیر قابل اشتعال)
هستند. سیال مورد نظر باید نقطه جوش کمی کمتر از دمای هدف، گرمای تبخیر زیاد، چگالی مایع متوسط، چگالی گاز بالا و دمای بحرانی بالا داشته باشد.
