کمپرسور (در انگلیسی Compressor) در لغت به معنای متراکم کننده است و کاربرد اصلی آن متراکم سازی و فشرده سازی سیالات تراکم پذیر می باشد. مکانیزم کار کمپرسور اینگونه است که این دستگاه با مصرف انرژی مکانیکی، سیال مورد نظر را به درون محفظه خود می‌کشد و با ادامه این پروسه، سیال یا گاز درون محفظه فشرده می شود. طبق قوانین مکانیک سیالات و ترمودینامیک، طی کمپرس یک سیال با افزایش انرژی جنبشی و پتانسیلی آن و افزایش برخورد مولکولی، دمای سیال افزایش خواهد یافت. جهت متعادل نمودن دمای سیال خروجی یا گاز پس از فشرده سازی، باید آنرا از یک سیستم خنک کننده عبور دهیم .
قطعات کمپرسور را میتوان در انواع اشکال، اندازه‌ها، توان عملیاتی و بخصوص مکانیزم های کارکردی مختلف در بازارهای صنعتی یافت. امروزه این قطعات در تمامی سیستمهای تبریدی، اعم از تجهیزات آشپزخانه صنعتی، برج خنک کننده و سیستمهای تهویه مطبوع، مشاهده میشوند. به‌همین خاطر در قالب بیش از 10 مدل مختلف طراحی و تولید میگردند.
کمپرسور تبرید چیست؟
در تعریف علمی‌تر میتوان گفت کمپرسور دستگاهی است که با ایجاد مکش، سیال موجود در مبرد (گاز) را از اواپراتور وارد محفظه یا سیلندر خود می‌نماید. سپس پس از فشرده سازی و متراکم کردن، آنرا به سمت کندانسور هدایت می کند. معمولاَ کمپرسورهای کوچکتر را میتوان برای سیستمهای خنک کننده کوچک و معمولی و انواع تجهیزات آشپزخانه صنعتی در مقیاس کوچک (همانند فریزرهای کوچک، یخساز صنعتی و…) بکار برد.
درسوی دیگر، انواع کمپرسور تبریدی بمنظور کمک به فرآیند خنکسازی سیستم های تهویه مطبوع بزرگ و ادوات صنعتی با تناژ تبرید بالا، مورد استفاده قرار می‌گیرند. درحقیقت از طریق پروسه‌ی فشرده سازی یا کامپکتینگ، دو اتفاق مهم برای سیستمهای تبرید بزرگ به وقوع می‌پیوندد:
- اول آنکه میزان دمای گاز کم‌فشار، افزایش می‌یابد. (بمنظور آماده سازی گاز برای تغییر حالت یا رفتن به مراحل بعدی تبرید)
- و دوم آنکه این کار به جهت از بین بردن بخارها از اواپراتور (در اینگونه سیستمها)، انجام میشود.
سیستمهای با تناژ تبرید بالا، غالباَ دارای ابعاد ساختاری بزرگی نیز هستند. بنابراین نیاز به کمپرسورهایی با توان کارکرد بالا دارند. (که دارای اندازه بزرگتری نیز هستند)
دسته بندی انواع کمپرسور
در رایج ترین تقسیم بندی، انواع کمپرسور ها به دسته های زیر تقسیم بندی می شوند:
- کمپرسورهای دینامیکی
- گریز از مرکز (جریان شعاعی)
- جریان محوری
- کمپرسورهای جابجایی مثبت
- دوار
- کمپرسور اسکرو
- پره ای
- اسکرول (اسکرال)
- Lobe Compressor
- حلقه مایع
- سیستمهای کمپرس پیستونی
- تک مرحله ای
- دو مرحله ای
- دیافراگمی
- هرمتیک
- نیمه هرمتیک
بیاد داشته باشید که کمپرسور های فوق از جهات مختلفی نظیر: «تغییر حجم»، «میزان فشرده سازی»، «ساختار شکلی و مکانیزم عملکردی» و… قابلیت دسته بندی دارند. درادامه بطور خلاصه، به ویژگیهای مدلهای رایج‌تر خواهیم پرداخت.
تفاوت کمپرسورهای جابجایی مثبت و دینامیکی
درپی استفاده از این دو نوع دستگاه، میتوان رویکردهایی نظیر «ثبات در حجم به هنگام فشرده سازی» و «تغییر حجم مبرد» را پیاده سازی نمود. بدینگونه که هنگام بکارگیری کمپرسور دینامیکی (داینامیکی)، با محفظه‌هایی مواجه میشویم که به مدلهای مکانیکی کمک میکنند تا در هنگام فرآیند فشرده‌نمودن، ثبات در حجم را تضمین کنند. اما محفظه‌های کمپرسورهای جابجایی مثبت، به‌شکلی طراحی شده‌اند که در هنگام فرآیند فشردن، حجم گاز را کاهش میدهند.
کمپرسور اسکرال (اسکرول)
عرضه گاز توسط کمپرسور اسکرول بوسیله‌ی 2 روتور صورت می‌پذیرد. تفاوت این 2 روتور در این است که یکی بطور ثابت و روتور دیگر بصورت چرخشی (متحرک) فعالیت میکند. به‌همین دلیل گازها بطور همسان و یکنواختی از مدلهای اسکرال عرضه میگردند.
گونه‌های مختلف کمپرسور اسکرال غالباَ بمنظور فشرده ساختن گازهای بی‌روغن (خشک) بکار میروند. بنابراین در سیستمهای خنک‌کننده خودروها نصب میشوند. همچنین این قطعات در درازمدت، مقرون بصرفگی مناسبی ارائه میدهند. چراکه اجزای متحرک در این دستگاه‌ها در قیاس با مدلهای دیگر، کمتر خواهد بود. میزان نویز این قطعه‌ها نیز پایین می‌باشد و ایمنی بالایی دارند. البته پیچیدگی ساختاری آنها موجب میشود تا قیمت مدلهای اسکرول مقداری بیشتر باشد.
کمپرسور روتاری
مهمترین بخش کمپرسور روتاری، 2 ریزقطعه‌ی چرخنده است که کارکردی شبیه به تیغه یا چرخدنده دارند. این دو قطعه که از چرخش 360 درجه‌ای بهره می‌برند، دو کار مهم را انجام میدهند:
- هم جاذب مبرد هستند که از دریچه‌ها به مدلهای روتاری وارد میشود؛
- و هم فرآیند فشرده‌کردن گاز را با سرعت زیادی انجام میدهند.
نهایتاَ پس از تماس گازها با تیغه‌ها، گاز مبرد کامپکت میشود و سپس به لوله‌های دمنده منتقل میشود. بخاطر داشته باشید که اگرچه کمپرسور روتاری هزینه ساخت و خرید ابتدایی بالایی دارد. ولی باتوجه به ساختار قوی آنها، هزینه‌های سرویس و نگهداری بسیار کمتری خواهند داشت. ضمناَ سرعت انجام کار در این قطعات به دو دلیل بالاست:
- چرخش سریع پره‌ها و ساختار قدرتمند آنها؛ و
- انجام توأمان فرآیندهای جذب و کامپکت مبرد.
Lobe compressor
پیش از هرچیز بایستی بدانید که:
انواع کمپرسور روتاری لوب را بایستی در زیرمجموعه‌ی مدلهای جابجایی مثبت جای داد. درنتیجه طی فرآیند فشرده سازی، قادر به کاهش‌دادن حجم می‌باشند.
هنگامی‌که فشارهای تخلیه بیشتری نسبت‌به فشار اتمسفر داشته باشیم، استفاده از کمپرسورهای rotary lobe در ارجحیت قرار میگیرد. چراکه این سیستمها در نقش قطعات دمنده‌ی تقویت خلأ، بکار گرفته میشوند.
Lobe screw compressor
شرکت معتبر جهانی «Delta Hybrid» نسل جدیدی از کمپرسور لوب روتاری پیشگامانه را به بازار ارائه داده است که نتیجه هم افزایی بین:
- فن آوری های دمنده لوب چرخشی و
- کمپرسورهای پیچی
است و با ترکیب مزایای فنی هر دو مفهوم، امکانات کاملا جدیدی را برای ایجاد فشار مثبت یا خلاء ارائه می‌دهد. درحالی که کاربردهای فشار پایین به اصل ریشه فشرده سازی ایزوکوریک نیاز دارند، کمپرسور اسکرو با تراکم داخلی خود به انتخاب ارجح برای بهره وری انرژی در محدوده های فشار بالاتر تبدیل میشود. این مفهوم نیز به طور سیستماتیک در این مدلها ارتقا یافته است. باتوجه به کاهش مصرف انرژی و ارتقای عملکرد، به‌نوعی میتوان گفت که این سیستمهای کمپرس دارای طراحی آینده نگرانه‌ای هستند.
کمپرسور سانتریفیوژ
دستگاه‌های کمپرسور سانتریفیوژ، گونه‌ای دیگر از سیستمهای صنعتی هستند که بر مبنای اصل ایجاد نیروی فرار از مرکز کار میکنند. اگرچه تجهیزات سانتریفیوژی قادرند که مقادیر قابل توجهی از گاز مبرد را فشرده‌سازی کنند. ولی فشار بسیار پایینی تولید خواهند کرد. درنتیجه اگر میخواهید از کمپرسور های سانترفیوژ برای عملیاتهای با تولید فشار بالا استفاده نمایید، بایستی یک سیستم چندمرحله ای را در نظر داشته باشید.
پره‌های تعبیه‌شده در مدلهای گریز از مرکز، کمک میکنند تا با زیادتر شدن انرژی جنبشی مبرد، دما/و فشار مبرد افزایش یابد. نهایتاَ بازهم به لطف همان پره‌ها، گازهای واردشده به محفظه ثابت دستگاه، با سرعت زیادی می‌چرخند. همچنین محفظه ثابت کمپرسورهای سانتریفیوژی موجب میشود تا حجم گاز کاهش پیدا نکند. ساختار این سیستمها نسبتاَ غیرپیچیده است؛ و همچنین اجزای متحرک نسبتاَ کمی دارند. دیگر مزیت این سیستمهای کمپرس، وجود مدلهای زیرمجموعه ای متعدد (برای نیازهای عملکردی مختلف) است.
کمپرسور اسکرو
برخلاف مدلهای سانتریفیوژی، کمپرسور اسکرو برای عملیاتهای با تولید فشار بالا، مورد استفاده قرار میگیرد. البته حجم فشرده‌نمودن مبرد در این مدلها کمتر است. به‌لطف وجود قطعات متحرک کم و تعبیه روتورهای جفتی، مبالغ سرویس کمپرسور اسکرو چندان بالا نیست. قیمت آنها نیز نسبتاَ مقرون بصرفه می‌باشد؛ ولی بسته به پیچیدگی ساختار، قیمت برخی از مدلهای اسکرو کمی بالاتر خواهد بود.
بهره گیری از این کمپرسورها بسیار رایج است. زیرا دارای وزن کم، نصب سریع و سرعت زیادی در هنگام کار هستند. ضمناَ به دلیل لرزش کمتر نسبت به بسیاری از مدلها، آلودگی صوتی کمتری ایجاد میکنند. یکی دیگر از مزایای ویژه سیستم های اسکرو، امکان تنظیم و هدایت آنها از راه دور می‌باشد. بسته به نوع سیستم تبرید، کمپرسورهای screw در 2 مدل:
- روغنی (که حجم روغن بالایی به مخزن ریخته میشود)؛
- خشک
قابل تهیه می‌باشند.
سیستم های کمپرس پیستونی (Piston compressor)
قیمت ابتدایی دستگاه کمپرس پیستونی یا رفت و برگشتی، بسیار اقتصادی است. اما از لحاظ نگهداری و سرویس و در مواقع نیاز به تعمیرات، ممکنست فشار مالی بیشتری را به صاحبان صنایع وارد آورند. بازدهی بالای کمپرسور پیستونی، میتواند برای صنایع سنگین بسیار مثمرثمر باشد. البته دیگر عیب آنها اینست که نمیتوانند به شکل پشت سرهم، عملکرد موثری از خود ارائه دهند. ضمن اینکه میزان لرزش نسبتاَ زیادی نیز دارند!!
به لحاظ مکانیزم، انواع کمپرسور پیستونی با بهره گیری از نیروهای خارجی و طی فعالیت رفت و برگشتی پیستونها، گاز مبرد را فشرده خواهند کرد. بنابراین نحوه چیدمان پیستونها و قدرت سیلندر، میتواند بر عملکرد این دستگاه‌ها تأثیر بگذارد. برخلاف تصور عمومی، استراکچر مدلهای پیستونی چندان سخت و پیچیده نمی‌باشد.
نکته: وزن پایین دستگاه و وجود واحدهای با عملکرد بسیار سریع، موجب جلب نظر کارفرمایان برای خرید سیستم های کمپرس پیستونی یا رفت و برگشتی شده است.
کمپرسور تبرید هرمتیک
بطور کلی انواع کمپرسور تبرید هرمتیک دارای مزایا و معایب زیر می‌باشند که پیش از هرگونه انتخاب و خرید، بایستی بطور جدی مورد توجه قرار بگیرند:
- قیمت این نوع سیستم های کمپرس، «بسیار بسیار مقرون بصرفه» خواهد بود.
- دارای ساختار نسبتاَ کوچک و فشرده‌ای می‌باشند.
- دارای محفظه‌ای به همراه الکتروموتور هستند.
- مایع تبریدی در درون کمپرسور هرمتیک در جریان است که طی فرآیندهایی فشرده میگردد.
- عایق بندی آب قدرتمندی دارند که به کمک اتصالات مربوطه، از هرگونه نشت جلوگیری میکنند.
- این سیستمها برای ظرفیتهای بالای فشرده‌سازی و تبرید، مناسب نیستند. بلکه تنها برای تناژهای تبرید تا 35-40 KW عملکردی مطلوب ارائه میدهند.
- بدلیل پاکت کاملاَ مهر شده‌ی مدلهای هرمتیک، اینگونه کمپرسورها در صورت خرابی، قابلیت هیچگونه تعمیری نخواهند داشت. درنتیجه بطور کامل بایستی تعویض گردند!!
- ظرفیت تبرید اینگونه تجهیزات، قابلیت کنترل و تعویض ندارد. (بغیر از حالت تغییر فرکانسهای جریانهای تغذیه)
کمپرسور نیمه هرمتیک
اساس استفاده و خرید انواع کمپرسور نیمه هرمتیک، بر مبنای چندین اصل استوار است:
- محفظه و پاکت آنها قابل جداشدن و هرگونه تعمیری می‌باشد. (برخلاف مدلهای هرمتیک)
- برای ظرفیت های گسترده تا 350 KW عملکردی عالی خواهند داشت.
- فشردگی ساختاری بالایی دارند. (ابعاد مناسب؛ با کیفیت عملکردی بالا)
- قابلیت تنظیم حالت و ظرفیت کارکردی را خواهند داشت.
- سرعت عملکرد فشرده سازی کمپرسور نیمه هرمتیک بسیار بالاست.
اگرچه که قیمت مدلهای نیمه هرمتیک بسیار بیشتر از سیستمهای کمپرس هرمتیک بوده و برخی از متقاضیان به همین دلیل به انتخاب آنها اقدام نمیکنند. اما نمیتوان از نوع طراحی جذاب آنها که ترکیبی از عملکرد سیستمهای هرمتیک و باز است، چشم پوشی نمود. بهره گیری از این دستگاه‌ها در ساخت سردخانه‌های تجاری، بسیار رایج است.
قیمت کمپرسور
باتوجه به تنوع بالای کمپرسورها، بسیاری از کارفرمایان علاقه دارند تا با پارامترهای موثر بر قیمت کمپرسور، آشنا شوند. اگرچه بسته به نوع مدل دستگاه، عوامل موثر میتواند متفاوت و دارای کاهش/افزایش اهمیت باشد. اما بطورکلی عوامل زیر در فرآیند قیمت گذاری کمپرسور ها تأثیرگذارند:
- مدل دستگاه. (جابجایی مثبت، داینامیکی، سانتریفیوژ، روتاری لوب، روتاری، یک‌مرحله‌ای و…)
- مدلهای تبریدی با توان و حجم بالا؛ یا مدلهای کوچکتر
- محفظه ثابت/یا محفظه‌های کاهش دهنده حجم
- نوع مبرد
- قابلت تعمیر/یا عدم تعمیر. (مثلاَ مدلهای هرمتیک، امکان تعمیرات ندارند!)
- کنترل از راه دور یا دستی
- وجود مدلهای زیرمجموعه‌ای
- دوام
- اعتبار مارک تولید کننده
- میزان پخش نویز
- توان عملکردی
- سایز و ابعاد قطعه
- جنس بدنه
- درجه ایمنی
- میزان یکنواختی عرضه گاز توسط کمپرسورها
- مقدار بهره‌وری
- سادگی/پیچیدگی ساختار قطعه
نهایتاَ پیشنهاد میشود قبل از هرگونه خرید نهایی، با کارشناسان مجرب گروه صنعتی ناب زیست تماس گرفته و سوالات تخصصی خود را با آنها در میان بگذارید. ضمن اینکه از آخرین قیمت انواع کمپرسور ها اطلاعات کافی را کسب نمایید.
انتخاب گاز مبرد مناسب
برای کارکرد عالی و ایمن هر کمپرسور، بایستی به سراغ گازهای مبردی بروید که هم متناسب با نوع کمپرسورها باشند؛ و هم به نوبه‌ی خود دارای استانداردهای ایمنی و عدم مغایرت با محیط زیست باشند. بطورکلی انواع گاز مبرد:
- R-134a
- R-410a
- R-141b
- R-22
- R-507
- R-404a
- BMP-407c
- R-407a
و… در زمره‌ی پراستفاده ترین گازهای مبرد مورد استفاده در کمپرسور و سیستم های تبریدی قرار دارند. ضمن اینکه برای انتخاب هریک از انواع گاز مبرد بایستی به مواردی همچون:
- عدم حریق پذیری،
- همسویی با طبیعت و محیط زیست،
- غیرسمی بودن و عدم آسیب به انسانها؛ و
- عدم خورندگی شیمیایی آنها
توجه داشت. چراکه در غیر اینصورت و در پی نشت مبردها، ممکنست خسارات جبران ناپذیری به انسانها و محیط وارد آید.