تعريف و کاربرد کمپرسور رفت و برگشتي

تعريف و کاربرد کمپرسور رفت و برگشتي:

کمپرسورهاي رفت و برگشتي از نوع کمپرسورهاي جابجايي مثبت هستند که در آنها گاز در سيلندر واز طريق حرکت رفت و برگشتي پيستون انجام ميشود. كمپرسورهاي رفت و برگشتي از جمله قديمي ترين كمپرسورها مي باشند كه در حال حاضر جايگاه مهمي را در ميان كمپرسورهاي كوچك و متوسط بدست آورده اند. اين نوع از كمپرسورها شبيه تلمبه باد دوچرخه  كار ميكنند.کمپرسورهاي رفت و برگشتي از نظر تعداد مورد استفاده در صنايع، نسبت به ديگر انواع کمپرسورها مقام اول را دارند. اين کمپرسورها براي تمام فشارها از خلا تا حدود psi  ۱۰۰۰۰۰ مناسب هستند و نيز براي مقادير جريان از ۵۲ فوت مکعب بردقيقه تا ۱۰۰۰۰ فوت مکعب در دقيقه به ازاي هر سيلندر طراحي و ساخته میشوند.

راندمان آنها از% ۹۰-%  ۸۰  تغيير مي کند و براي نسبت هاي تراکم بالاتر از ۵ بيشترين راندمان را نسبت به  ديگر انواع دارند.

محدودیت ها کمپرسورهای رفت و برگشتی:

علي رغم مزاياي زياد، کمپرسورهاي رفت و برگشتي داراي محدوديتهايي هستند که عبارتند از:

۱- براي سرويسهاي جريان پيوسته با حجم زياد بيش از يک کمپرسور نياز خواهد بود.

۲- غالباً بزرگ و گران بها هستند.

۳- هزينه تعميرات بالايي دارند خصوصاً براي جا به جايي گازهاي داراي ذرات مايع، ذرات

جامد و خورنده.

۴- با توجه به نيروهاي لرزشي بالا، نياز به فونداسيون هاي بزرگ دارند.

در كمپرسورهاي رفت و برگشتي همان گونه كه انتظار ميرود، رفت يا بازگشت پيستون عمل تراكم را انجام مي دهد. در اين حالت موتور تنها در نصف دوره تحت بار قرار گرفته و در نيمه بعدي بدون بار كار مي كند. اين روشكار كردن موتور ميتواند مشكلاتي را براي موتور ايجاد كرده و در كل ميتواند راندمان كاري را پايين آورد. براي رفع اين مشكل معمولا ً در كمپرسورها تراكم هم در عمل رفت و هم در عمل بازگشت انجام ميشود. روش معمول براي اين كار استفاده از دو پيستون در دو جهت مختلف مي باشد. بدين ترتيب هنگامي كه يك پيستون در حال تراكم است پيستون ديگر در حال مكش بوده و درنيم دوره بعد، عمليات هر كمپرسور تعويض مي گردد. اين نوع از كمپرسورها به شكلهاي مختلفي طراحي و ساخته شده اند.

كمپرسورهاي چند مرحلهاي و Double acting در بين كمپرسورهاي رفت و برگشتي داراي بالاترين بازدهي مي باشند. انواع مختلفي از اين كمپرسورها با توانهاي مختلف ساخته شده است.در صورتي که فشار مورد نياز براي گاز خروجي بالا باشد استفاده از يك مرحله تراكم ممكن نيست.

راه حل پيشنهادي در اين مورد، استفاده از دو يا چند كمپرسور پشت سر هم مي باشد كه خروجي متراكم شده در هر كمپرسور وارد كمپرسور بعدي شود. اين روش مقدور بوده و قابل استفاده مي باشد. اما به دليل هزينه بالاي كمپرسورها، طراحان ترجيح مي دهند تا جايي كه ممكن است مراحل تراكم را در تعدادكمتري كمپرسور قرار دهند. به طور مثال زماني كه نياز به دو كمپرسور براي انجام دو مرحله تراكم مي باشد، دو مرحله را در يك كمپرسور قرار داده و به اين ترتيب صرفه جويي قابل ملاحظ هاي در هزينه ساخت كمپرسور صورت ميگيرد.

بايد توجه داشتکه در اثر اعمال فشار به گاز، دماي آن بالا رفته و در صورتي كه همين گاز را بدون تغيير دما وارد مرحله بعدي نماييم، راندمان كاري كمپرسور بسيار كاهش يافته و علاوه بر اين مي تواند مشكلات ديگري را نيز در كمپرسور ايجاد نمايد. به همين دليل لازم است بعد از هر مرحله تراكم و قبل از مرحله بعد دماي گاز را به نحوي كاهش داد.  استفاده از خنك كنندههاي هوايي و مبدل براي اين كار مرسوم بوده و بسيار مورد استفاده قرار مي گيرد. به اين ترتيب گاز متراكم شده در هر مرحله با خنك شدن در اين دستگاه ها قابليت تراكم تا فشارهاي بالاتر را نيز پيدا مي كند.

کمپرسورهای پيستونی در فشارها و وزن های مولکولی متغير به راحتی کار می کنند. اما نياز به تعميرات بيشتر و زيرساختهای بزرگ و پر هزينه استفاده از اين ماشين ها را محدود می کند. اين کمپرسورها قادرند فشارهای فوق العاده را با مقدار جريان اندک تامين کنند. بنابراين کاربرد اصلی اين کمپرسورها برای ايجاد فشارهای خيلی بالاست.به طور معمول بالاترين راندمان كمپرسورهاي رفت و برگشتي از راندمان كمپرسورهاي سانتريفوژي و پيچشي كمتر است. مكش گاز، تخليه گاز متراكم شده از طريق شيرهاي تخليه  و اصطكاك هاي ايجاد شده از جمله عوامل موثر در كاهش بازدهي در اين نوع از كمپرسورها مي باشند. يكي ديگر از عوامل مؤثر در پايين بودن بازدهي اين نوع از كمپرسورها كوچك بودن اندازه اين كمپرسورها است. در كمپرسورهاي كوچكتر نسبت بيشتري از انرژي ورودي به كمپرسور، صرف اصطكاك ايجاد شده در آن ميگردد. به طور كلي اين نوع از كمپرسورها قابل استفاده براي انواع سيستمهاي تبريد بوده كه يكي از دلايل عمده آن،قابليت كار اين نوع از كمپرسورها در فشارهاي متوسط و بالا مي باشد  .به طور كلي كمپرسورهاي چند مرحلهاي كاربرد بسيار بيشتري نسبت به كمپرسورهاي يك مرحلهاي دارند. بحث ايجاد حرارت در اثر تراكم از اهميت خاصي برخوردار است كه براي رساندن بازدهي كمپرسور به حد قابل قبولي بايد به آن توجه كافي نمود.

محدوديتها:

براي سرويسهاي جريان پيوسته با حجم زياد بيش از يک کمپرسور نياز خواهد بود غالبًا بزرگ و گران بها هستند هزينه تعميرات بالايي دارند خصوصاً براي جا به جايي گازهاي داراي ذرات مايع، ذرات جامد و خورنده با توجه به نيروهاي لرزشي بالا، نياز به فونداسيون هاي بزرگ دارند./.

تعاريف و اصطلاحات:

برای آشنايی با کمپرسور رفت و برگشتی و عملکرد آن داشتن اطلاعاتی راجع به اصطلاحات مهم وکاربردی در صنعت مفيد و ضروری می باشد. در اين بخش به تعريف اهم اين اصطلاحات پرداخته می شود:

ظرفيت:

ظرفيت يك كمپرسور حجم كلي جريان گازي استكه در دما و فشار معين، متراكم و منتقل میشود.برخي اوقات به معناي ميزان جريان حقيقي مي باشد.

ظرفيت واقعی :

مقدار گازي كه در حالت واقعي و تحت شرايط عملياتی معين متراكم و به سيستم تخليه منتقل می شود.

تريپ:

توقف خودكار دستگاهها در شرايط نامطلوب

نشتی :

خروج گاز يا مايع بصورت ناخواسته و ورود آن به هوا از طريق سوراخها و شكافهاي موجود

منحنی عملکرد :

نموداري از خصوصيات عملياتي مورد نظر مثل فشار بر حسب ظرفيت ورودي يا كار شفت بر حسب ظرفيت

کارتريج :

يك ساختار مكانيكي از قطعات مختلف به صورت يكجا كه به عنوان يك قطعه قابل جابجايي است

آژير:

صدايی که برای هشدار دادن به كاربر بدون توقف عمليات ايجاد میشود.

سرعت:

تعداد گردش دور شفت کمپرسور در واحد زمان مي باشد.

سرعت تريپ:

سرعتي كه در صورت رسيدن به آن کمپرسور خود به خود خاموش مي شود.

مرحله :

به گام هايي كه در يك كمپرسور براي متراكم سازي گاز استفاده مي شود مراحل متراكم سازي مي گويند. براي مثال در كمپرسور رفت و برگشتي هر سيلندر و در کمپرسور سانتريفوژ هر پروانه يك مرحله می باشند.

نسبت تراکم:

نسبت فشار مطلق خروجي به فشار مطلق ورودي در كمپرسور

ونت :

محل خروج گازهای اضافی

Drain :

خروج ميعانات در کمپرسورها

Volumetric efficiency :

در کمپرسورهای رفت و برگشتی عبارت است ازحجمی از گاز که در هر بار رفت و برگشت پيستون جابجا میشود. معمولا ً اين حجم ازکل حجم سيلندر خالی کمتر است؛ مثلا اگر حجم گاز جابجا شده در حالت تئوری m^۳۱۴۲۰۰ در هر بار جابجائی پيستون بوده و Volumetric efficiency  آ ن ۹۰ % باشد حجم گاز جابجاشده در شرايط عملياتی موجود در سيلندر  m^۳ ۱۲۸۰۰ می باشد.

تراكم آدياباتيك :

نوعي از تراكم است كه طي آن هيچ گونه انتقال گرمايي صورت نمي گيرد……………………………..