کمپرسور چیست و چگونه کار می کند؟
کمپرسور چیست و چگونه کار می کند؟ به ماشینی اطلاق می شود که از آن برای افزایش سیالات تراکم پذیر(گازها و بخارات) استفاده می شود.
کمپرسور در رفاه زندگی بشری و گسترش صنایع ازآنچنان اهمیتی برخوردار بوده به نحوی که امروزه اصطلاحاً آن را اسب بارکش (work horse) صنایع می نامند.
شرایط بهره وری از کمپرسورها در صنایع از چنان دامنه وسیعی برخوردار است که امروزه انواع مختلف کمپرسورها در ظرفیت های مختلف و از فشار مکش بسیار کم (خلاء) تا فشار دهش بسیار زیاد (بیش از 6000 بار) بکار گرفته می شود.
هدف از بکارگیری کمپرسورها در صنایع
هرچند که وظیفه کمپرسورها افزایش گازها و یا بخارات می باشد ولی این عمل می تواند بنا به دلایل مختلفی باشد که عمده ترین آنها عبارتند از:
1.غلبه بر از دست رفت انرژی در هنگام انتقال گازها (نظیر خطوط گاز سراسری)
2.صرفه جوئی در حجم مخازن در زمان نگهداری گازها (ذخیره سازی گازها)
3.تغذیه گازها به منابع زیر زمینی جهت افزایش بازیابی منابع نفتی
4.افزایش فشار گاز جهت میعان آن سیستم (سیستم تبرید)
5.تامین نیروی محرکه لازم برای انجام کار مکانیکی
6.افزایش فشار گاز: جهت انجام واکنش شیمیایی و تولید فرآورده های پتروشیمی
درست مانند کامپیوترها، راه‌های زیادی برای خنک کردن کمپرسور وجود دارد. اولین انتخابی که باید انجام دهید، بین یک کمپرسور هوای سرد و یا خنک کردن آب است.
اگر دومی را انتخاب کنید، بدانید که سه روش دیگر برای خنک کردن آب وجود دارد. اجازه دهید نگاهی به این گزینه‌های خنک‌کننده مختلف بیندازیم و یکی از آنها باید در سیستم هوای فشرده شما در نظر گرفته شود.
هر چه هوای فشرده درون یک محفظه بین خنک‌تر و aftercooler خنک شود، کمپرسور کارآمدتر خواهد بود و بخار آب بیشتر متراکم خواهد شد.
نصب کمپرسور با آب سرد، نیاز چندانی به سیستم تهویه اتاق کمپرسور ندارد، زیرا آب سرد شامل حدود ۹۰ ٪ انرژی جذب‌شده توسط موتور الکتریکی است.
سیستم‌های خنک‌کننده آب می‌تواند براساس یکی از سه اصل اصلی باشد:
سیستم‌های باز بدون پخش آب (متصل به منبع آب خارجی)
سیستم‌های باز با گردش آب (کولینگ تاور)
سیستم‌های بسته با جریان آب (از جمله مبدل حرارتی خارجی / رادیاتور)
باز کردن سیستم بدون آب در گردش
در یک سیستم باز بدون گردش آب، آب توسط یک منبع خارجی تامین می‌شود: آب اصلی شهری، دریاچه، جریان، یا چاه و بعد از عبور از کمپرسور، این آب به صورت فاضلاب تخلیه می‌شود.
سیستم باید توسط ترموستات کنترل شود تا دمای هوای مورد نظر و نیز مصرف آب را حفظ کند.
به طور کلی یک سیستم باز ساده و ارزان برای نصب است، اما برای اجرا گران است، به خصوص اگر آب سرد از لوله‌های آب شهری گرفته شود. آب از یک دریاچه یا جریان معمولا رایگان است، اما باید تصفیه و تصفیه شود تا خطر مسدود کردن سیستم خنک‌کننده را محدود کند.
علاوه بر این، آبی که در لیمو غنی است می‌تواند منجر به ایجاد مقیاس دیگ بخار در داخل شود و باعث کاهش تدریجی خنک‌کننده شود.
همین مسأله در مورد آب شور نیز صدق می‌کند که با این حال اگر سیستم به درستی طراحی شده باشد و با توجه به آن ابعاد داشته باشد.
باز کردن سیستم با آب در حال گردش
در یک سیستم باز با گردش آب، سرد کردن آب از کمپرسور دوباره در یک برج خنک‌کننده باز خنک می‌شود.
آب در برج خنک‌کننده خنک می‌شود و به آن اجازه می‌دهد تا به داخل یک محفظه که هوای اطراف آن از بین می‌رود، فرو رود.
در نتیجه بخشی از آب تبخیر می‌شود و آب باقیمانده تا ۲ درجه سانتیگراد زیر دمای محیط سرد می‌شود این می‌تواند بسته به دما و رطوبت نسبی متفاوت باشد.
سیستم‌های باز با آب درحال گردش در ابتدا زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند که در دسترس بودن یک منبع آب خارجی محدود است. عیب این سیستم این است که آب به تدریج با هوای اطراف آلوده می‌شود.
سیستم باید به طورمداوم با استفاده از آب خارجی به علت تبخیر رقیق شود. نمک‌ها بر روی سطوح داغ فلزی رسوب می‌کنند و ظرفیت انتقال حرارت حرارتی برج خنک‌کننده را کاهش می‌دهند.
آب باید به طور منظم مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد و با مواد شیمیایی درمان شود تا از رشد جلبک درآب جلوگیری شود. در طول زمستان، وقتی کمپرسور فعال نیست، برج خنک‌کننده باید تخلیه شود و یا آب باید گرم شود تا از انجماد جلوگیری شود.
سیستم بسته با جریان آب
در یک سیستم برج خنک‌کننده مدار بسته، همان آب به طور مداوم بین کمپرسور و برخی از شکل مبدل حرارتی خارجی جریان می‌یابد.
این مبدل حرارتی به نوبه خود یا با استفاده از یک جریان آب خارجی یا توسط هوای اطراف خنک می‌شود.
هنگامی که آب با استفاده از یک مدار آبی دیگر خنک می‌شود، یک مبدل حرارتی صفحه تخت مورد استفاده قرار می‌گیرد. هنگامی که آب با استفاده از هوای اطراف خنک می‌شود، یک ماتریس خنک‌کننده شامل لوله‌ها و خنک‌کننده استفاده می‌شود.
هوای اطراف مجبور است با استفاده از یک یا چند پنکه از میان لوله‌ها و باله‌ها عبور کند. این روش در صورتی مناسب است که دسترسی به آب سرد محدود شود.
ظرفیت خنک سازی مدارهای باز یا بسته تقریبا یک‌سان است، یعنی آب کمپرسور تا ۵ درجه سانتیگراد بالاتر از دمای خنک‌کننده خنک می‌شود.
اگر آب سرد شده توسط هوای اطراف خنک شود، افزودن یک ضد یخ (به عنوان مثال گلیکول) مورد نیاز است. سیستم خنک‌کننده بسته با آب خالص و نرم پر شده است.
هنگامی که گلیکول اضافه شد، جریان آب سیستم فشار باید مجدداً محاسبه شود چون نوع و غلظت گلیکول بر ظرفیت گرمایی آب و ویسکوزیته تاثیر می‌گذارد.
همچنین مهم است که کل سیستم قبل از پر کردن برای اولین بار کاملاً تمیز شود. یک سیستم آب بسته به درستی اجرا شده نیاز به نظارت بسیار کمی دارد و هزینه‌های تعمیرات پایینی دارد.
برای تأسیسات که در آن آب خنک‌کننده در دسترس به طور بالقوه مضر است، خنک‌تر باید در ماده مقاوم در برابر خوردگی طراحی شود.
اکثر بسته‌های کمپرسورمدرن نیز در یک نسخه سرد به هوا موجود هستند، که در آن تهویه اجباری درون بسته کمپرسورهوا حاوی نزدیک به ۱۰۰ ٪ انرژی مصرف‌شده توسط موتور الکتریکی است.
