کمپرسور کوپلند ( copeland compressor ) 

کمپرسور ( copeland compressor ) وسیله ای مکانیکی است که فشار گاز را با کاهش حجم آن افزایش می دهد. کمپرسور هوا نوع خاصی از کمپرسور گاز است.

این محصولات شبیه پمپ ها هستند: هر دو فشار را روی سیال افزایش می دهند و هر دو می توانند سیال را از طریق لوله انتقال دهند. از آنجایی که گازها قابل تراکم هستند، این محصول حجم گاز را نیز کاهش می دهد.

مایعات در کمپرسور ها نسبتاً تراکم ناپذیر هستند. در حالی که برخی از آنها را می توان فشرده کرد، عملکرد اصلی یک پمپ فشار دادن و انتقال مایعات است. بسیاری از محصولات را می توان مرحله بندی کرد، یعنی سیال را چندین مرحله فشرده کنند تا فشار تخلیه افزایش یابد.

اغلب، مرحله دوم در کمپرسور از نظر فیزیکی کوچکتر از مرحله اولیه است، تا گاز از قبل فشرده شده را بدون کاهش فشار در خود جای دهد. هر مرحله گاز را فشرده تر می کند و فشار و دمای آن را افزایش می دهد (در صورت عدم استفاده از خنک کننده بین مراحل).

کاربردهای کمپرسور کوپلند :

بیشتر کاربردهای این محصولات شامل افزایش فشار داخل ظرف ذخیره‌سازی گاز است، مانند:

• فشرده سازی گازها در پالایشگاه های نفت و کارخانه های شیمیایی

• ذخیره سازی گاز در سیلندرهای فشار قوی

• فشار کابین در هواپیما

• ذخیره سازی هوا برای فعالیت های زیر آب

• پر کردن لاستیک

انواع مختلفی از کمپرسور  ها برای تبرید و تهویه مطبوع استفاده می شود :

• کمپرسور برودتی (compressor Refrigerant)
• کمپرسور هوا (air compressor)

کمپرسور برودتی ( Refrigerant compressor ) و کمپرسور هوا (air compressor) چیست؟

پمپ حرارتی و تبرید را برای تاسیسات و تجهیزات در مقیاس بزرگ فراهم می کنند. کمپرسور برودتی (compressor Refrigerant) و کمپرسور هوا (air compressor) از فشرده سازی برای افزایش دمای گاز کم فشار و همچنین حذف بخار از اواپراتور استفاده می کنند.

اکثر کمپرسور (compressor) های تبرید (کمپرسور های مبرد) واحدهای مکانیکی بزرگی هستند که قلب سیستم‌های سرمایش، گرمایش، و تهویه مطبوع صنعتی (HVAC) را تشکیل می‌دهند.

بسیاری از کمپرسور (compressor) های تهویه مطبوع نیز دستگاه های مکانیکی در مقیاس بزرگ هستند. با این حال، به طور خاص برای سیستم های تهویه مطبوع طراحی شده اند و عملکرد گرمایش یا تهویه را ارائه نمی دهند.

کمپرسور (compressor) های مبرد با جذب گاز کم فشار در ورودی و فشرده سازی مکانیکی آن کار می کنند. انواع مختلفی از مکانیسم های فشرده سازی چیزی است که کمپرسور (compressor) ها را متمایز می کند.

این فشرده سازی یک گاز با دمای بالا و فشار بالا ایجاد می کند – یک مرحله ضروری در چرخه تبرید فراگیر.

اجزای تشکیل دهنده کمپرسور هوا ( air compressor ) :

اجزای اصلی : موتور الکتریکی، پمپ و گیرنده است. گیرنده ها می توانند عمودی یا افقی بوده و اندازه و ظرفیت متفاوتی داشته باشند. یک موتور الکتریکی پمپ را تغذیه می کند.

سپس موتور یک قرقره را از طریق دو تسمه به حرکت در می آورد که به انتقال نیرو از موتورها به پیستون های پمپ از طریق چرخ لنگر و میل لنگ کمک می کند. فن چرخ لنگر به خنک شدن پمپ کمک می کند.

• پمپ :

پمپ هوا را فشرده می کند و آن را به گیرنده تخلیه می کند. کمپرسور (compressor) های هوای دو مرحله ای حداقل دارای دو سیلندر پمپ هستند. با دوبار فشرده کردن هوا، ابتدا در یک سیلندر بزرگتر و کم فشار، سپس در یک سیلندر کوچکتر و فشار قوی، دو مرحله ای می توانند فشار ایجاد کنند.

• پیستون :

با حرکت پیستون در سیلندر و پمپ به سمت پایین، هوا با فشار اتمسفر از طریق فیلتر و دریچه های ورودی هوا وارد سیلندر بزرگ می شود. در حرکت بالا، پیستون در سیلندر بزرگ، هوا را تا حدود 50 psi فشرده می کند و از طریق سیلندر کوچکتر از طریق لوله اینترکولر آن را تخلیه می کند.

• گیرنده :

در گیرنده این محصول هوا با استفاده از یک فن فلایویل خنک می شود که از داخل خنک کننده عبور می کند و به سیلندر کوچکتر می رود. در سیلندر کوچکتر، فشار بالا برای فشرده سازی بیشتر به حالت نهایی استفاده می شود. همانطور که پیستون به سمت بالا حرکت می کند، هوا را فشرده می کند و آن را از طریق یک شیر برگشت به گیرنده تخلیه می کند.

6 جزء اصلی یک کمپرسور  برودتی ( Refrigerant compressor ) :

• دریچه انبساط ترموستاتیک (TXV)

قبل از اواپراتور، این در انتهای خط مایع قرار دارد. TXV وسیله ای است که مقدار مبردی را که به اواپراتور می ریزد را کنترل می کند. در آنجا سیل برگشتی را خواهید یافت که برای به حداکثر رساندن بهره وری اواپراتور ضروری است و در عین حال از بازگشت مایع مبرد اضافی به این قسمت جلوگیری می کند.

این دستگاه همچنین به جداسازی دو طرف فشار قوی و فشار کم یک سیستم تهویه مطبوع کمک می کند. از طریق خط مایع سیستم، مبرد مایع با فشار بالا وارد شیر می شود، اما با حضور TVX، مقدار مبرد مایع ورودی به اواپراتور خلاصه می شود.

• اواپراتور

تنها هدف اواپراتور حذف گرمای ناخواسته از محصول از طریق مبردهای مایع است. مبرد مایع باید در فشار کم باشد. این فشار کم را می توان با دو عامل تعیین کرد: یکی گرمای جذب شده از محصول به مبرد مایع و دیگری حذف بخار کم فشار توسط کمپرسور.

• سیستم کنترل ظرفیت

همانطور که از نام آن پیداست، سیستم کنترل ظرفیت، مصرف برق و انرژی را تنظیم می کند، اگرچه می تواند رطوبت زدایی را نیز مدیریت کند یا چرخه کمپرسور را کاهش دهد. چرخه روشن/خاموش کمپرسور ساده ترین شکل کنترل ظرفیت است.

• کمپرسور

بخار و فشار کم را از اواپراتور از طریق خط مکش می کشد. بخار پس از منحرف شدن به طور خودکار فشرده می شود – همچنین اگر بخار فشرده شود، دما افزایش می یابد. به زبان ساده، این محصول می تواند دمای پایین را به دمای بالا تبدیل کند که می تواند عامل افزایش فشار باشد. از طریق کمپرسور گرما به راحتی آزاد می شود.

• کندانسور

این دستگاه می تواند گرما را از مبرد خارج کند. فن هایی که در بالای واحد کندانسور قرار گرفته اند هوا را روی سیم پیچ های کندانسور می کشند. دمای میعان باید از حدود -12 درجه سانتیگراد تا -1 درجه سانتیگراد باشد. بخار خنک می شود تا زمانی که دوباره تبدیل به مبرد مایع شود و در نتیجه مقداری گرما را حفظ می کند.

• گیرنده

گیرنده به عنوان یک ذخیره موقت و یک مخزن موج برای مبرد مایع، به عنوان آب بند بخار عمل می کند. با هدف اصلی حفظ بخار در حال حرکت به سمت پایین خط مایع و به سمت شیر ​​انبساط، گیرنده هایی را می توان برای نصب افقی و عمودی ساخت.

در کمپرسور تبرید ، چرخه تبرید به این گونه میباشد:

چرخه تبرید یا چرخه پمپ حرارتی مدلی است که انتقال گرما از مناطق با دمای پایین تر به مناطق با دمای بالاتر را توصیف می کند. این اصول عملکرد یخچال، تهویه مطبوع، بخاری و سایر دستگاه های “پمپ حرارتی” را تعریف می کند.

این نمودار یک نمای کلی از چرخه تبرید را ارائه می دهد:

حروف A-D اجزای مختلف سیستم  را نشان می دهد. اعداد 1-5 حالت های فیزیکی متفاوت سیال مبرد را هنگام حرکت در کمپرسور(compressor) نشان می دهد.

• حالت 1 حالت پس از عبور مبرد از یک اواپراتور (D) است که در آن هوای گرم سیال را گرم کرده و آن را کاملاً به بخار تبدیل می کند.

• حالت 2 حالت پس از عبور سیال از (A) است که فشار و دمای سیال را تا سطوح فوق گرم افزایش می دهد.

• حالت های 3 و 4 زمانی است که سیال از یک اواپراتور (B) عبور می کند که گرما را به محیط منتقل می کند و سیال را به مایع متراکم تبدیل می کند.

• حالت 5 حالت پس از عبور سیال از شیر انبساط یا دستگاه اندازه گیری (C) است که فشار سیال را کاهش می دهد. و مایع را در این محصول خنک می کند و متعاقباً مایع را به مخلوط مایع/بخار تبدیل می کند.

نمودارهای دما- آنتروپی و فشار- آنتالپی اغلب برای ساخت و توصیف این سیستم ها استفاده می شود. آنها خواص سیال را در مراحل مختلف سیستم تعریف می کنند.

نمودار زیر آنتروپی دما یک چرخه تبرید معمولی را نشان می دهد:

نمودار زیر فشار آنتروپی یک سیکل تبرید معمولی را نشان می دهد:

انواع کمپرسور(compressor) ها:

پنج نوع اصلی کمپرسور(compressor) ها عبارتند؛ از پیستونی، چرخشی، پیچی، اسکرال و سانتریفیوژ .

• پیستونی:

کمپرسور(compressor) های پیستونی که کمپرسور(compressor) های رفت و برگشتی نیز نامیده می شوند، از طبقه بندی پیستون و سیلندر برای ایجاد نیروی فشاری استفاده می کنند – مانند موتورهای احتراقی یا پمپ های پیستونی.

حرکت رفت و برگشتی پیستون در اثر نیروی خارجی باعث فشرده شدن مبرد داخل سیلندر می شود.

کمپرسور (compressor) های پیستونی هزینه اولیه کم و طراحی ساده و آسان برای نصب دارند. محدوده توان خروجی زیادی دارند و می توانند به فشارهای بسیار بالا برسند.

با این حال، هزینه‌های نگهداری بالا، مشکلات احتمالی ارتعاش دارند و معمولاً برای کار مداوم با ظرفیت کامل طراحی نشده‌اند.

• روتاری یا چرخشی:

کمپرسور(compressor) های دوار دارای دو عنصر دوار مانند چرخ دنده هستند که مبرد بین آنها فشرده می شود. بسیار کارآمد هستند زیرا عملیات جذب مبرد و فشرده سازی مبرد به طور همزمان انجام می شود.

این محصولات قطعات متحرک بسیار کمی دارند، سرعت چرخش پایین و هزینه های اولیه و نگهداری پایینی دارند.

با این حال، به حجم کمتری از گاز محدود می شوند و فشار کمتری نسبت به سایر انواع محصولات تولید می کنند.

نمودار زیر عملکرد پره دوار را نشان می دهد:

• اسکرو یا پیچی:

کمپرسور(compressor) های اسکرو از یک جفت روتور یا پیچ مارپیچ استفاده می کنند که به هم متصل می شوند تا مبرد بین آنها فشرده شود.

این محصولات می توانند فشار بالا را برای مقدار کمی گاز تولید کنند و نسبت به کمپرسور(compressor) های رفت و برگشتی انرژی کمتری مصرف کنند. هزینه های اولیه و نگهداری کم تا متوسط و قطعات متحرک کمی دارند. با این حال، در محیط های کثیف، سرعت چرخش بالا و طول عمر کمتری نسبت به سایر طرح ها دارند.

• اسکرال:

کمپرسور (compressor) های اسکرال از دو دیسک مارپیچ افست تو در تو برای فشرده سازی مبرد استفاده می کنند. دیسک بالایی ثابت است در حالی که دیسک پایینی به صورت مداری حرکت می کند.

اسکرول ها واحدهای بی صدا و روان با قطعات متحرک کم و بالاترین نسبت راندمان در بین انواع این محصولات هستند. آنها همچنین برای جابجایی مبردها در مایع انعطاف پذیرتر هستند.

با این حال، اسکرول ها به عنوان طرح های کاملاً هرمتیک، به راحتی قابل تعمیر نیستند. آنها همچنین معمولاً نمی توانند در هر دو جهت بچرخند. معمولا در سیستم های تهویه مطبوع خودرو و چیلرهای تجاری استفاده می شوند.

• گریز از مرکز یا سانتریفیوژ:

کمپرسور (compressor) های گریز از مرکز از عملکرد چرخشی چرخ پروانه، برای اعمال نیروی گریز از مرکز بر روی مبرد در داخل یک محفظه گرد استفاده می کنند. برخلاف طرح های دیگر، این محصول بر اساس اصل جابجایی مثبت کار نمی کنند، بلکه دارای محفظه های حجم ثابت هستند.

آنها برای فشرده سازی حجم زیادی از مبرد به فشارهای نسبتا کم مناسب هستند. نیروی فشاری تولید شده توسط یک چرخ پروانه کوچک است، بنابراین سیستم هایی که از کمپرسور (compressor) های گریز از مرکز استفاده می کنند معمولاً از دو یا چند مرحله (چرخ های پروانه) به صورت سری برای ایجاد نیروهای فشاری بالا استفاده می کنند.

و همچنین این محصولات به دلیل طراحی ساده، قطعات متحرک کم و کارایی انرژی در هنگام کار با چند مرحله مطلوب هستند.

کمپرسور های تبرید:

معمولاً کمپرسور ها برای کار با نوع خاصی از مبرد طراحی می شوند. انتخاب یک کمپرسور تبرید مناسب یا تهویه مطبوع مستلزم یافتن محصولی است که برای مبرد مورد نظر درجه بندی شده باشد.

مبردها از انجمن مهندسین گرمایش، تبرید و تهویه مطبوع آمریکا (ASHRAE) نام‌هایی مانند R-13 یا R-134a دارند. مبردهای ایده آل خواص ترمودینامیکی مطلوبی دارند 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 دارای نقطه جوش کمتر از دمای مورد نظر، گرمای تبخیر بالا، چگالی مایع متوسط، چگالی گاز بالا و دمای بحرانی بالا باشد.

مشخصات فنی کمپرسور ها:

هنگام انتخاب این محصولات باید به تعدادی مشخصات توجه کرد. اینها شامل ظرفیت، دمای چگالش، دمای تبخیر، سرعت جریان و توان است.

نمودارهایی مانند این توسط سازنده این محصولات ارائه شده است که به مهندسان این امکان را می دهد که یک بار در سیستم این تنظیمات را به درستی انجام دهند:

اعتبار جدول شرکت کمپرسور (compressor) کارلایل

ظرفیت (Btu/hr) توانایی کمپرسور (compressor) مبرد در حذف گرما از گاز مبرد را اندازه گیری می کند. رتبه بندی ظرفیت اسمی بر اساس مجموعه ای از شرایط استاندارد است که شامل دمای متراکم (CT)، دمای تبخیر (ET)، مبرد و دور موتور در دقیقه (rpm) می شود.

به طور معمول، کمپرسور (compressor) های تبرید و تهویه مطبوع می توانند در مقادیر مختلف برای این پارامترها کار کنند، با تغییرات مربوطه در ظرفیت خنک کنندگی آنها. پس از استفاده، این محصولات را می توان بهینه سازی کرد و با ظرفیت و شرایط کاری مورد نظر تنظیم کرد.

دمای چگالش محدوده ای، از دماهای چگالشی است که کمپرسور در آن درجه بندی شده تا کار کند.

دمای تبخیر محدوده ای، از دمای تبخیر است که کمپرسور در آن درجه بندی شده  تا کار کند.

دبی سرعتی است (بر حسب جرم) که در آن سیال از این محصول عبور می کند که بر حسب پوند در ساعت (lb/hr) یا کیلوگرم در ساعت (kg/hr) اندازه گیری می شود.

توان (W) توان ورودی مورد نیاز برای راه اندازی موتور کمپرسور در یک نقطه عملیاتی خاص است.

کمپرسورهای تبرید و تهویه مطبوع نیز دارای مشخصات منبع تغذیه هستند که توسط ولتاژ / فرکانس / فاز تعریف شده است. انتخاب های رایج شامل 12 VDC و 24 VDC، و همچنین 115/60/1، 230/50/1، 208-230/60/1، 208-230/60/3، 380/50/3، 460/60/ 3 و 575/60/3

ویژگی های کمپرسور هوا و کمپرسور تبرید:

کمپرسور (compressor) های تبرید و تهویه مطبوع می توانند تعدادی ویژگی را در خود جای دهند که ممکن است برای کاربردهای خاصی مهم باشد.

خاموش شدن حرارتی، دارای کنترل هایی است که آن را در دمای بالا خاموش می کند تا از گرم شدن بیش از حد آن جلوگیری کند. آنها همچنین می توانند هنگامی که کمپرسور کمتر از دمای معینی خنک شد، راه اندازی مجدد را ارائه دهند.

آب بندی – نحوه قرارگیری کمپرسور و محرک موتور در رابطه با گاز یا بخار فشرده شده را توضیح می دهد. کمپرسور (compressor) های آب بندی شده اجازه نشت گاز از سیستم را نمی دهند. این محصول ممکن است یکی از سه نوع باز، هرمتیک و نیمه هرمتیک باشند.

انواع باز دارای محفظه مجزا برای کمپرسور (compressor) و موتور هستند. آنها برای پاشیدن به اجزای پمپ و مهر و موم به روان کننده در سیستم متکی هستند. در صورت عدم استفاده مکرر، سیستم می تواند گازهای عملیاتی خود را نشت کند. کمپرسورهای باز را می توان توسط منابع نیروی غیر الکتریکی مانند موتورهای احتراقی هدایت کرد.

انواع هرمتیک کمپرسور (compressor) موتور را در یک محفظه به هم آب بندی می کنند. این محصولات بدون نشتی هستند و می توانند برای مدت طولانی بدون استفاده بمانند، اما قابل نگهداری یا تعمیر نیستند.

انواع نیمه هرمتیک نیز شامل موتور و کمپرسور (compressor) در یک محفظه هستند، اما به جای محفظه یک تکه از پوشش های واشر/پیچ شده استفاده می کنند. اینها را می توان برای نگهداری و تعمیر این محصول یا موتور حذف کرد.

کم نویز – عملکرد این محصول برای برنامه هایی که محیطی آرام مورد نظر است نویز کمتری تولید می کند.

وزن سبک – به طور فشرده با مواد کم چگالی برای سیستم های خنک کننده که به قطعات با وزن کم نیاز دارند ساخته شده است.

سرعت متغیر – دارای تنظیم سرعت برای کارکرد در دبی‌ها و شرایط مختلف است.

تفاوت کمپرسور هوا و کمپرسور برید :

از کمپرسور (compressor) ها برای فشرده سازی گازهایی مانند نیتروژن، مبرد و هوا و غیره استفاده می شود. هنگامی که گازها فشرده می شوند، فشار افزایش می یابد. سپس این گازهای پرفشار برای کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.

به عنوان مثال، هوای فشرده را می توان در عملکرد ابزارهای الکترونیکی یا ماشین های پنوماتیک استفاده کرد. همچنین می توان از آن برای تمیز کردن و یا در لوله های اتومبیل و موارد دیگر استفاده کرد. هیدروژن با فشار بالا معمولاً در سیلندرهایی پر می شود تا برای اهداف مختلف مورد استفاده قرار گیرد. وقتی در مورد مبرد فشرده صحبت می کنیم، این ماده جزء چرخه تبرید است.

مبرد موجود در سیستم های تهویه مطبوع و تبرید نیز گاز است. با این حال، تفاوت قابل توجهی بین کمپرسور (compressor) های تبرید و هوا وجود دارد. ما قصد داریم تفاوت های کلیدی موجود بین این دو نوع دستگاه را توضیح دهیم:

کمپرسور (compressor) های هوا معمولاً اقلام جداگانه ای هستند. این بدان معناست که این محصول صرفاً برای فشرده سازی هوا یا گاز استفاده می شود و به دنبال آن می توان از هوا برای هر منظوری استفاده کرد. این محصولات معمولاً به هیچ نوع ماشین خاصی متصل نیستند. با این حال، باید در نظر داشت که ماشین‌ها و تجهیزات مختلف برای انجام وظایف خود به این محصولات متکی هستند.

از سوی دیگر، کمپرسور (compressor) های تبرید بخشی از یک چرخه کامل هستند که در آن موارد دیگری مانند کندانسور، اواپراتور و شیر انبساط نیز نقش مهمی دارند. چرخه تبرید برای چرخه ای که اگر شروع به کار کند، ارزش زیادی دارد. چرخه متوقف خواهد شد.

نحوه عملکرد کمپرسور هوا و کمپرسور تبرید :

هدف از کمپرسور (compressor) هوا صرفاً فشرده سازی هوا است. از سوی دیگر، در کمپرسور تبرید فشرده سازی هوا بیشتر می باشد.

این نه تنها مبرد را فشرده می کند، بلکه فشار مناسب با فشار اشباع را فشرده می کند و مطمئن می شود که دمای آن بالاتر از دمای آب یا هوای طبیعی است. این تضمین می کند که مبرد در کندانسور به طور مناسب توسط آب یا هوای اتمسفر خنک می شود.

علاوه بر این، وظیفه کمپرسور (compressor) مبرد است که مبرد را در چرخه به گردش درآورد. هنگامی که مبرد از این دستگاه خارج می شود، با فشار وارد کندانسور و سایر اجزای سیکل می شود و در نهایت برای فشرده سازی بیشتر به داخل دستگاه مکیده می شود و کل چرخه مجدداً راه اندازی می شود.

اکنون به توضیحات جامع تر راجع به کمپرسور هوا و کمپرسور تبرید میپردازیم:

ظرفیت سیستم تهویه مطبوع یا سیستم برودتی به کمپرسور (compressor) یخچال بستگی دارد. این در مورد کمپرسورهای هوا صدق نمی کند، زیرا بر عملکرد سایر اجزای سیستم تأثیر نمی گذارد. ابزار پنوماتیک را به عنوان مثال در نظر بگیرید. در حالی که درست است بدون کمپرسور هوا نمی تواند کار کند، ولی ظرفیت ابزار پنوماتیک تحت تأثیر این محصول قرار نمی گیرد.

کمپرسور (compressor) تبرید جزء حیاتی چرخه ای است که سایر اقلام در آن نقش به همان اندازه مهم دارند. در صورت عدم وجود هر یک از این قسمت ها، سیستم خراب می شود. برای عملکرد روان، بسیار مهم است که همه اجزا به عملکرد بهینه خود ادامه دهند. اگر به هر بخشی از جمله این محصول آسیب وارد شود، سیستم از بین می‌رود.

در مورد کمپرسور (compressor) هوا اینطور نیست. تحت تأثیر عملکرد سایر موارد نیست. در صورت خرابی این محصول، می توان از گزینه آماده به کار به راحتی استفاده کرد بدون اینکه عملکرد کل واحد تحت تأثیر قرار گیرد.