احسان کمپرسور

کمپرسور چیست و چه کاربردی دارد

کمپرسور چیست و چه کاربردی دارد

خلاصه

کمپرسور باد دستگاهی است که برای افزایش فشار گازها یا بخارها به کار می‌رود. این دستگاه با کاهش حجم گاز یا بخار، فشار آن را افزایش می‌دهد و در نتیجه انرژی لازم برای انتقال یا استفاده از آن گاز فراهم می‌آورد.

۱۴۰۳ شنبه ۲۸ مهر
140
کمپرسور چیست و چه کاربردی دارد

کمپرسور باد دستگاهی است که برای افزایش فشار گازها یا بخارها به کار می‌رود. این دستگاه با کاهش حجم گاز یا بخار، فشار آن را افزایش می‌دهد و در نتیجه انرژی لازم برای انتقال یا استفاده از آن گاز فراهم می‌آورد. کمپرسورها در صنایع مختلفی از جمله تولید انرژی، صنایع پتروشیمی، سیستم‌های تهویه مطبوع، خودروها و بسیاری دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

انواع کمپرسور

کمپرسورهای دینامیکی

کمپرسور جریان شعاعی (Centrifugal)

کمپرسور جریان محوری (Axial)

کمپرسورهای جابجایی مثبت

کمپرسور رفت و برگشتی (Reciprocating)

کمپرسور دوار (Rotary)

کمپرسور دیافراگمی (Diaphragm)

کمپرسور روتاری پره ای (Rotary Vane Compressor)

کمپرسور اسکرال (Scroll)

 

کمپرسورهای دینامیکی

کمپرسورهای دینامیکی دستگاه‌هایی هستند که از انرژی مکانیکی برای افزایش سرعت و فشار گاز استفاده می‌کنند. این کمپرسورها از اجزای چرخشی مانند impeller (پروانه) یا rotor (رخ‌گیر) بهره می‌برند تا انرژی جنبشی را به گاز منتقل کرده و سپس از طریق دیفرنشال فشار، فشار گاز را افزایش دهند.

کمپرسورهای دینامیکی از نیروهای گشتاور و حرکت چرخشی برای افزایش فشار گاز استفاده می‌کنند.

عملکرد کمپرسورهای دینامیکی بر اساس تبدیل انرژی جنبشی به انرژی فشار است. مراحل اصلی این فرآیند به شرح زیر است:

1. ورود گاز به کمپرسور: گاز یا هوا به سمت پروانه‌های چرخشی کمپرسور هدایت می‌شود.

2. افزایش سرعت گاز: پروانه‌ها با چرخش سریع، انرژی جنبشی به گاز منتقل می‌کنند و سرعت آن افزایش می‌یابد.

3. تبدیل انرژی جنبشی به انرژی فشار: گاز با سرعت بالا وارد دیفیوژر یا محفظه هسته‌ای می‌شود که در آن سرعت گاز کاهش یافته و انرژی جنبشی به انرژی فشار تبدیل می‌شود.

4. خروج گاز فشرده شده: گاز با فشار بالاتر از کمپرسور خارج می‌شود و به سیستم مقصد منتقل می‌گردد.

 

انواع کمپرسورهای دینامیکی

الف. کمپرسورهای گریز از مرکز (Centrifugal Compressors)

تعریف: کمپرسورهای گریز از مرکز یکی از رایج‌ترین انواع کمپرسورهای دینامیکی هستند که از یک یا چند پروانه چرخشی برای افزایش سرعت گاز استفاده می‌کنند.

ساختار و عملکرد:

• پروانه‌ها (Impellers): بخش اصلی کمپرسور که با چرخش، گاز را به سرعت بالا می‌برد.

• دیفیوژر (Diffuser): بخشی که سرعت گاز را کاهش داده و انرژی جنبشی را به انرژی فشار تبدیل می‌کند.

• محفظه هسته‌ای (Volute): جهت‌دهی گاز به خروجی کمپرسور.

مزایا:

• کارایی بالا در جریان‌های بزرگ.

• قابلیت فشرده‌سازی پیوسته.

• سایز کوچک نسبت به سایر انواع با ظرفیت مشابه.

معایب:

• عملکرد کمتر در فشارهای بسیار بالا.

• نیاز به نگهداری دقیق و اجزای چرخشی حساس.

 

ب. کمپرسورهای محوری (Axial Compressors)

تعریف: کمپرسورهای محوری از چندین مرحله پروانه‌ای استفاده می‌کنند که در امتداد محور جریان گاز قرار دارند و برای افزایش فشار در جریان‌های بسیار بزرگ و فشارهای بالا مناسب‌اند.

ساختار و عملکرد:

• پروانه‌های سری (Stages): هر مرحله شامل یک پروانه توربین (Rotor) و یک پروانه ثابت (Stator) است.

• افزایش فشار تدریجی: هر مرحله فشار گاز را به میزان کمی افزایش می‌دهد که در نهایت فشار کلی مطلوب حاصل می‌شود.

مزایا:

• مناسب برای فشارهای بسیار بالا.

• کارایی بالا در جریان‌های بزرگ.

• مناسب برای کاربردهای هواپیما و توربین‌های گاز.

معایب:

• پیچیدگی ساخت و نگهداری.

• حساسیت به تغییرات دما و فشار.

 

ج. کمپرسورهای دیافراگمی (Diaphragm Compressors)

تعریف: کمپرسور باد دیافراگمی از یک دیافراگم انعطاف‌پذیر برای جابجایی گاز استفاده می‌کنند که به صورت دینامیکی حرکت می‌کند.

ساختار و عملکرد:

• دیافراگم: جداکننده‌ای که گاز را از روغن یا سایر مایعات جدا می‌کند.

• مکانیزم حرکت: معمولاً پیستون یا دیگر اجزای چرخشی برای حرکت دیافراگم.

مزایا:

• بدون روغن و مناسب برای گازهای حساس.

• کم‌صدا و کم‌لرزش.

• قابلیت کنترل دقیق فشار.

معایب:

• ظرفیت محدود.

• هزینه تولید و نگهداری بالاتر.

 

کمپرسور جریان شعاعی (Centrifugal)

کمپرسور باد جریان شعاعی یا کمپرسور سانتریفیوژ یکی از انواع اصلی کمپرسورهای گاز است که در صنایع مختلف برای افزایش فشار گازها به کار می‌روند. این نوع کمپرسورها با استفاده از نیروی گریز از مرکز به افزایش فشار و حجم گازها می‌پردازند. کمپرسور جریان شعاعی دستگاهی است که گازها را با استفاده از چرخش سریع یک یا چند پمپ impeller (پره) تحت تأثیر نیروی گریز از مرکز قرار داده و فشار آنها را افزایش می‌دهد. این کمپرسورها معمولاً برای جریان‌های گازی با حجم بالا و افزایش فشار متوسط تا بالا مناسب هستند. عملکرد کمپرسور جریان شعاعی بر اساس اصول دینامیک سیالات و نیروی گریز از مرکز استوار است. در این نوع کمپرسورها، گاز وارد مرکز impeller شده و توسط حرکت دورانی impeller به سمت بیرون پرتله می‌شود. این حرکت باعث افزایش سرعت گاز و تبدیل انرژی جنبشی به انرژی فشار در بخش‌های استاتور (مانند دیفیوزر) می‌گردد. اجزای اصلی این کمپرسورها شامل impeller (پره)، روتور، دیفیوزر، مخزن جذب و تخلیه، محورها و بلبرینگ‌ها هستند. انواع کمپرسورهای جریان شعاعی شامل کمپرسور جریان شعاعی تک مرحله‌ای، چند مرحله‌ای و متغیر هستند. از کاربردهای این نوع کمپرسورها می‌توان به صنایع نفت و گاز، تولید برق، صنایع شیمیایی، صنایع هواپیماسازی و سیستم‌های تهویه مطبوع اشاره کرد. از مزایای کمپرسورهای جریان شعاعی می‌توان به راندمان بالا، اندازه و وزن مناسب، تعدد مراحل و عملکرد پایدار اشاره کرد. در مقابل، معایب آنها شامل حساسیت به تغییرات فشار و دما، هزینه اولیه بالا و نیاز به نگهداری منظم است. در مقایسه با کمپرسورهای پیستونی، کمپرسورهای جریان شعاعی راندمان بالاتر و قابلیت جابجایی برای جریان‌های بزرگتر دارند، اما کمپرسورهای پیستونی برای افزایش فشار بسیار بالا در جریان‌های کوچک‌تر مناسب‌تر هستند. نکات مهم در طراحی و نگهداری این نوع کمپرسورها شامل انتخاب مواد مناسب، تراز دقیق محورها، سیستم‌های خنک‌کننده کارآمد، برنامه‌های نگهداری پیشگیرانه و مانیتورینگ عملکرد است. کمپرسور جریان شعاعی یکی از ابزارهای کلیدی در صنایع مختلف است که با افزایش فشار گازها به بهبود فرآیندهای تولید و انتقال کمک می‌کند. انتخاب صحیح و نگهداری مناسب این نوع کمپرسورها می‌تواند به افزایش کارایی و کاهش هزینه‌های عملیاتی منجر شود.

 

کمپرسور جریان محوری (Axial)

کمپرسور جریان محوری یا Axial Compressor دستگاهی است که گاز یا هوا را به صورت موازی با محور کمپرسور وارد کرده و از طریق پره‌های دوار (روتور) و ثابت (استاتور) به‌صورت چند مرحله‌ای فشرده می‌کند. هوا پس از عبور از روتور، انرژی جنبشی گرفته و استاتور این انرژی را به فشار تبدیل می‌کند. این کمپرسورها در موتورهای جت، توربین‌های گاز، صنایع پتروشیمی و سیستم‌های تهویه کاربرد دارند. از مزایای آن می‌توان به راندمان بالا در جریان‌های گازی با حجم زیاد، ساختار فشرده و توانایی تولید فشار بالا اشاره کرد. معایب آن شامل پیچیدگی ساخت، حساسیت به شرایط عملیاتی و هزینه بالاست. در مقایسه با کمپرسورهای شعاعی، کمپرسورهای محوری برای جریان‌های بزرگ و مداوم مناسب‌تر هستند. نگهداری این کمپرسورها نیازمند توجه به تراز محورها، استفاده از مواد مقاوم و مانیتورینگ دقیق است.

 

کمپرسورهای جابجایی مثبت

کمپرسورهای جابجایی مثبت (Positive Displacement Compressors) نوعی از کمپرسورها هستند که با کاهش حجم یک محفظه، فشار گاز یا هوا را افزایش می‌دهند. این کمپرسورها بر اساس اصل جابجایی مکانیکی کار می‌کنند، به‌طوری که یک حجم مشخص از گاز وارد محفظه شده و سپس با کاهش حجم محفظه، گاز فشرده می‌شود.

۱. اصول عملکرد

در کمپرسور جابجایی مثبت، یک فضای بسته پر از گاز یا هوا به صورت مکانیکی کاهش حجم داده می‌شود. این فرآیند باعث افزایش فشار گاز می‌گردد. این کمپرسورها شامل دو نوع اصلی هستند:

1. کمپرسورهای رفت و برگشتی (کمپرسور پیستونی): پیستون درون یک سیلندر حرکت می‌کند و با جابجایی پیستون، هوا یا گاز فشرده می‌شود.

2. کمپرسورهای دورانی (روتاری): شامل انواعی مثل روتاری وین (پره‌ای)، اسکرو (مارپیچی) و لوب (دوار) هستند که در آنها با چرخش روتور، حجم محفظه کاهش یافته و گاز فشرده می‌شود.

انواع کمپرسور جابجایی مثبت

• کمپرسورهای پیستونی: در این نوع، یک پیستون درون سیلندر حرکت می‌کند و گاز را فشرده می‌کند. این کمپرسورها برای فشارهای بالا مناسب هستند.

کمپرسور اسکرو: دارای دو روتور مارپیچی هستند که با چرخش، هوا را فشرده می‌کنند. این کمپرسورها برای جریان‌های بزرگ و فشار متوسط استفاده می‌شوند.

• کمپرسورهای روتاری وین: دارای یک روتور با پره‌های متحرک هستند که با چرخش، حجم هوا را کاهش و آن را فشرده می‌کنند.

 

کمپرسور رفت و برگشتی (Reciprocating)

کمپرسور رفت و برگشتی یا Reciprocating Compressor نوعی کمپرسور جابجایی مثبت است که با حرکت رفت و برگشتی یک یا چند پیستون در داخل سیلندر، گاز یا هوا را فشرده می‌کند. در این کمپرسورها، پیستون در مرحله مکش به پایین حرکت کرده و گاز وارد سیلندر می‌شود و سپس در مرحله تراکم، پیستون به سمت بالا حرکت کرده و گاز فشرده شده و از طریق سوپاپ تخلیه خارج می‌شود. اجزای اصلی این کمپرسور شامل پیستون، سیلندر، سوپاپ‌های مکش و تخلیه، میل‌لنگ و شاتون و خنک‌کننده است. این کمپرسورها به دو نوع تک مرحله‌ای و چند مرحله‌ای تقسیم می‌شوند که نوع تک مرحله‌ای برای فشارهای کم تا متوسط و نوع چند مرحله‌ای برای فشارهای بالا استفاده می‌شود. از مزایای کمپرسورهای رفت و برگشتی می‌توان به تولید فشارهای بسیار بالا، کاربردهای متنوع در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی و سیستم‌های تبرید، و قابلیت فشرده‌سازی انواع گازها اشاره کرد. معایب آنها شامل تولید ارتعاشات و نویز، نیاز به نگهداری منظم به دلیل قطعات متحرک زیاد و هزینه بالای تعمیرات است. این کمپرسورها در صنایعی مانند نفت و گاز، پتروشیمی، تبرید و تولید برق برای فشرده‌سازی گازهای مختلف و تأمین هوای فشرده استفاده می‌شوند.

 

کمپرسور دوار (Rotary)

کمپرسور دوار یا Rotary Compressor نوعی کمپرسور جابجایی مثبت است که با حرکت چرخشی روتورهای دوار، هوا یا گاز را فشرده می‌کند. برخلاف کمپرسورهای رفت و برگشتی که از حرکت پیستون استفاده می‌کنند، این کمپرسورها با کاهش حجم بین روتورها و دیواره محفظه، گاز را فشرده می‌سازند. انواع کمپرسور دوار شامل روتاری وین (Vane)، اسکرو (Screw) و لوب (Lobe) هستند. کمپرسورهای دوار به دلیل عملکرد پایدار، کم‌لرزش، سازگاری با جریان‌های پیوسته و نیاز به نگهداری کمتر، محبوب هستند. مزایای این کمپرسورها شامل لرزش و نویز کمتر، طراحی فشرده و نیاز کم به سرویس و نگهداری است، اما معایب آنها شامل فشار خروجی کمتر، حساسیت به آلودگی و راندمان پایین‌تر در فشارهای بالا می‌باشد. این کمپرسورها در صنایع نفت و گاز، سیستم‌های تهویه مطبوع و کارخانه‌های صنعتی برای فشرده‌سازی گازها و تأمین هوای فشرده استفاده می‌شوند.

 

کمپرسور دیافراگمی (Diaphragm)

کمپرسور دیافراگمی (Diaphragm Compressor) نوعی کمپرسور جابجایی مثبت است که از یک دیافراگم انعطاف‌پذیر برای فشرده‌سازی گازها استفاده می‌کند. در این کمپرسور، دیافراگم به وسیله حرکت مکانیکی پیستون یا میل‌لنگ به جلو و عقب حرکت می‌کند و باعث کشش و فشرده‌سازی گاز می‌گردد. این طراحی باعث می‌شود که گاز فشرده‌شده هیچ‌گونه تماسی با قطعات متحرک نداشته باشد و در نتیجه خطر آلودگی کاهش یابد.

اجزای اصلی کمپرسور دیافراگمی شامل دیافراگم، پیستون یا میل‌لنگ، محفظه گاز و سوپاپ‌های مکش و تخلیه هستند. از مزایای این کمپرسورها می‌توان به عدم آلودگی گاز، قابلیت فشرده‌سازی گازهای سمی و خورنده، و کارایی در فشارهای بالا اشاره کرد. در عوض، معایب آنها شامل ظرفیت محدود، هزینه بالای ساخت و نگهداری و عمر محدود دیافراگم است. کمپرسورهای دیافراگمی در صنایع داروسازی و غذایی، پتروشیمی، تحقیقاتی و انتقال گاز طبیعی و هیدروژن کاربرد دارند. به طور کلی، این کمپرسورها به دلیل قابلیت فشرده‌سازی گازهای حساس و استریل، در صنایعی که نیاز به گازهای بدون آلودگی و فشارهای بالا دارند، بسیار مناسب و کاربردی هستند.

 

کمپرسور روتاری پره ای (Rotary Vane Compressor)

کمپرسور روتاری پره‌ای (Rotary Vane Compressor) نوعی کمپرسور دوار است که با استفاده از پره‌های متحرک برای فشرده‌سازی گازها عمل می‌کند. در این نوع کمپرسور، یک روتور به شکل بیضوی درون یک محفظه دایره‌ای یا بیضوی می‌چرخد و پره‌های متحرکی که درون شیارهای روتور قرار دارند، با چرخش روتور، حجم محفظه را کاهش داده و گاز را فشرده می‌کنند. عملکرد کمپرسور به این شکل است که در طول چرخش روتور، فضای بیشتری برای مکش گاز ایجاد می‌شود و سپس با ادامه چرخش، پره‌ها گاز را فشرده کرده و آن را به سمت خروجی هدایت می‌کنند.

اجزای اصلی این کمپرسور شامل روتور، پره‌ها، محفظه و سوپاپ‌های مکش و تخلیه است. از مزایای کمپرسور روتاری پره‌ای می‌توان به عملکرد پایدار و بی‌صدا، حجم و وزن کم و پایداری در جریان‌های متغیر اشاره کرد. اما معایب آن شامل فشار خروجی محدود، فرسودگی پره‌ها و حساسیت به آلودگی است. این کمپرسورها در صنایع تهویه مطبوع، کارخانه‌های صنعتی و خودروسازی برای فشرده‌سازی گازها و تأمین هوای فشرده استفاده می‌شوند. به‌طور کلی، کمپرسور روتاری پره‌ای به‌عنوان گزینه‌ای مناسب برای کاربردهای صنعتی و تجاری شناخته می‌شود و با وجود فشار خروجی محدود، مزایای قابل توجهی در عملکرد و نصب دارد.

 

کمپرسور اسکرال (Scroll)

کمپرسور اسکرال (Scroll Compressor) یکی از انواع کمپرسورهای جابجایی مثبت است که برای فشرده‌سازی گازها از دو اسکرال حلزونی شکل استفاده می‌کند. در این کمپرسور، یک اسکرال ثابت و یک اسکرال متحرک وجود دارد. گاز از طریق محفظه ورودی وارد کمپرسور شده و با چرخش اسکرال متحرک به دور اسکرال ثابت، حجم گاز کاهش و فشار آن افزایش می‌یابد. در نهایت، گاز فشرده‌شده از طریق سوپاپ تخلیه خارج می‌شود.

اجزای اصلی کمپرسور اسکرال شامل اسکرال‌های ثابت و متحرک، محفظه و سوپاپ تخلیه است. این کمپرسورها دارای مزایای قابل توجهی از جمله راندمان بالا، عملکرد بی‌صدا، کمترین نیاز به نگهداری و فشرده‌سازی مداوم هستند. اما معایب آنها شامل قیمت بالا، حساسیت به بار و ظرفیت محدود می‌باشد. کمپرسورهای اسکرال در سیستم‌های تهویه مطبوع، یخچال‌ها و فریزرها و سیستم‌های گرمایش و سرمایش کاربرد دارند.

به‌طور کلی، کمپرسور اسکرال به‌عنوان گزینه‌ای مناسب برای فشرده‌سازی گازها در کاربردهای مختلف شناخته می‌شود و به دلیل مزایای خود، به‌ویژه در سیستم‌های تهویه مطبوع و یخچال‌ها بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

کاربرد کمپرسور باد

1. صنعت خودروسازی: تأمین انرژی برای ابزارهای پنوماتیکی مانند دریل‌ها و رنگ‌آمیزی خودروها.

2. کارگاه‌های ساختمانی و صنعتی: تأمین انرژی برای ابزارهای پنوماتیکی نظیر چکش‌های بادی و میخ‌کوب‌ها، همچنین در سیستم‌های انتقال مصالح.

3. کشاورزی: استفاده در سیستم‌های آبیاری برای تأمین فشار لازم و سم‌پاش‌ها.

4. سیستم‌های تهویه مطبوع و سرمایش: به‌عنوان منبع هوا برای کمپرسورهای یخچالی و در سیستم‌های تصفیه و تهویه هوا.

5. صنایع غذایی و دارویی: در فرآیند بسته‌بندی و تمیز کردن تجهیزات.

6. تولید انرژی و نیروگاه‌ها: در آزمون و نگهداری تجهیزات و در برخی نیروگاه‌ها.

7. کاربردهای خانگی: برای راه‌اندازی ابزارهای باغبانی و پر کردن تایرهای خودرو و دوچرخه.

به‌طور کلی، کمپرسور باد به دلیل توانایی‌های متعدد خود، در افزایش بهره‌وری و کیفیت کار در صنایع و زمینه‌های مختلف نقش مهمی ایفا می‌کند.

 

سایر مقالات مرتبط

رگلاتور کمپرسور باد

بهترین برند پمپ باد