کمپرسور گاز (gas compressor) یک دستگاه مکانیکی است که فشار گاز را افزایش و حجم آن را کاهش می‌دهد. کمپرسور هوا (air compressor) نوع خاصی از کمپرسور گاز است.

کمپرسورها شبیه به پمپ‌ها (pumps) هستند: هر دو فشار سیال را افزایش می‌دهند و هر دو می‌توانند را درون یک لوله جابه‌جا کنند. از آن‌جا که گازها تراکم‌پذیر هستند، کمپرسور حجم گاز را نیز کاهش می‌دهد. مایعات نسبتا تراکم ناپذیر هستند و تنها اندکی فشرده می‌شوند، بنابراین کار اصلی یک پمپ فشار دادن و انتقال مایعات است.


کمپرسورهای سانتریفوژ

کمپرسورهای گریز از مرکز یا کمپرسورهای سانتریفوژ (centrifugal compressors) از یک دیسک دوار و یا پروانه یا ایمپلر (impeller) در یک محفظه استفاده می‌کنند تا گاز را به لبه پروانه بفرستند و سرعت گاز را افزایش دهند. یک قطعه دیفیوزر (diffuser) به صورت یک داکت واگرا، انرژی سرعتی را به انرژی فشاری تبدیل می‌کند. کمپرسورهای سانتریفوژ در درجه اول برای سرویس ثابت پیوسته در صنایعی مانند پالایشگاه‌های نفت  (oil refineries)، صنایع شیمیایی و پتروشیمی (petrochemical plants) و پلانت‌های فرآوری گاز طبیعی استفاده می‌شوند. کاربرد آن‌ها می‌تواند از 100 اسب بخار (75 کیلووات) تا هزاران اسب بخار باشد. با مرحله‌بندی‌های مختلف، این کمپرسورها می‌توانند به فشارهای خروجی بسیار بالا تا بیش از 70 مگاپاسکال برسند.

 

 

کمپرسورهای سانتریفوژ در موتورهای درون‌سوز به عنوان سوپر شارژر و توربو شارژر استفاده می‌شوند. کمپرسورهای سانتریفوژ در موتورهای توربین گاز (gas turbine engines) کوچک و یا به عنوان مرحله نهایی تراکم توربین‌های گاز متوسط استفاده می‌شود.


کمپرسور جریان ترکیبی

کمپرسورهای مورب (diagonal compressors) یا کمپرسورهای جریان ترکیبی (mixed-flow compressors) شبیه کمپرسورهای سانتریفوژ هستند، اما در خروج از روتور دارای یک مولفه سرعت شعاعی و محوری می‌باشند. دیفیوزر اغلب جریان قطری را به جای جریان شعاعی به جریان محوری تبدیل می‌کند.

 

 

کمپرسورهای جریان محوری

کمپرسورهای جریان محوری (axial-flow compressors) کمپرسورهای دوار دینامیکی هستند که از آرایه‌هایی از ایرفویل‌های فن مانند برای تراکم تدریجی سیال استفاده می‌کنند. کمپرسورهای جریان محوری زمانی استفاده می‌شوند که نیاز به نرخ جریان بالا و یا یک طراحی جمع و جور وجود داشته باشد.

 

 

آرایه ایرفویل‌ها به صورت ردیفی چیده می‌شوند و معمولا به صورت جفت هستند: یکی دوار و دیگری ثابت. ایرفویل‌های دوار که به عنوان تیغه (blades) و یا روتور (rotors) شناخته می‌شوند، به سیال شتاب می‌دهند. ایرفویل‌های ثابت که به عنوان استاتور (stators) و یا پره (vanes) شناخته می‌شوند، سرعت را کاهش و مسیر جهت جریان سیال را تغییر می‌دهند و آن را برای تیغه‌های روتور مرحله بعد آماده می‌کنند. کمپرسورهای محوری تقریبا همیشه چند مرحله‌ای هستند و در آن‌ها سطح مقطع گاز عبوری در طول کمپرسور کاهش می‌یابد تا عدد ماخ محوری بهینه حفظ شود. برای بیش از حدود 5 مرحله و یا نسبت فشار طراحی 1:4، معمولا برای بهبود عملکرد از هندسه متغیر (variable geometry) استفاده می‌شود.

 

 

کمپرسورهای محوری می‌توانند در شرایط طراحی به راندمان‌های بالایی که حدود 90 درصد راندمان پلی‌تروپیک است، برسند. البته کمپرسورهای محوری نسبتا گران هستند و نیاز به تعداد زیادی از قطعات، تلرانس‌های تنگ و مواد با کیفیت بالا دارند. کمپرسورهای جریان محوری را می‌توان در توربین‌های گاز متوسط تا بزرگ، در ایستگاه های پمپاژ گاز طبیعی و در پلانت‌های شیمیایی خاص پیدا کرد.


کمپرسورهای رفت و برگشتی

کمپرسورهای رفت و برگشتی (reciprocating compressors) از پیستون‌هایی که توسط میل لنگ حرکت می‌کنند استفاده می‌کنند. کمپرسورهای رفت و برگشتی می‌توانند ثابت یا قابل حمل و تک مرحله‌ای یا چند مرحله‌ای باشند و می‌توانند توسط موتور الکتریکی (electric motor) یا موتور احتراق داخلی رانده شوند. کمپرسورهای رفت و برگشتی کوچک از 5 تا 30 اسب بخار معمولا در کاربردهای صنعت خودرو دیده می‌شوند و معمولا به صورت متناوب کار می‌کنند. کمپرسورهای رفت و برگشتی بزرگ‌تر با بیش از 1000 اسب بخار (750 کیلووات) به طور معمول در کاربردهای بزرگ صنعتی و نفت استفاده می‌شوند. فشار تخلیه می‌تواند از فشار پایین تا فشار بسیار بالا (بیش از 180 مگاپاسکال) باشد. در کاربردهای خاص مانند تراکم هوا، کمپرسورهای چند مرحله‌ای دو اثره (multi-stage double-acting compressors) به عنوان کارآمدترین کمپرسورهای موجود شناخته می‌شوند و به طور معمول بزرگ‌تر و گران‌تر از دستگاه‌های دوار مشابه می‌باشند. نوع دیگری از کمپرسورهای رفت و برگشتی، کمپرسور‌های صفحه لرزان (swash plate compressor) هستند که پیستون‌ها از یک صفحه لرزان نصب شده بر روی شافت حرکت می‌گیرند.

 

 

کمپرسورهای خانگی و تجاری کوچک‌تر معمولا از نوع رفت و برگشتی با 1.5 اسب بخار یا کم‌تر متصل به یک مخزن گیرنده (receiver tank) هستند.

 

 

کمپرسورهای روتاری اسکرو

کمپرسورهای روتاری اسکرو (rotary screw compressors) از دو مارپیچ دوار جابه‌جایی مثبت درگیر در هم استفاده می‌کنند که گاز را به زور به یک فضای کوچک می‌فرستند. این کمپرسورها معمولا برای کارکرد پیوسته در کاربردهای تجاری و صنعتی استفاده می‌شوند و می‌توانند ثابت و یا قابل حمل باشند. کاربرد کمپرسورهای روتاری اسکرو از 3 اسب بخار (2.2 کیلووات) تا بیش از 1200 اسب بخار (890 کیلووات) و از فشار کم تا فشار متوسط رو به بالا (بیش از 8.3 مگاپاسکال) را شامل می‌شود.

 

 

 

کمپرسورهای اسکرو دوار تجاری به صورت مغروق در روغن، مغروق در آب و نوع خشک می‌باشند.

 

 


کمپرسورهای روتاری پره‌ای

کمپرسورهای روتاری پره‌ای (rotary vane compressors) از یک روتور با تعدادی پره که در شکاف های شعاعی روتور قرار داده شده‌اند تشکیل می‌شوند. روتور با یک فاصله در یک محفظه بزرگ‌تر دایره‌ای یا با شکل پیچیده‌تر نصب می‌شود. زمانی که روتور می‌چرخد، پره‌ها به داخل و خارج شکاف حرکت می‌کنند و تماس خود را با دیواره محفظه حفظ می‌کنند. بنابراین مجموعه‌ای از حجم‌های رو به کاهش به وسیله پره‌های دوار ایجاد می‌شود. کمپرسورهای روتاری پره‌ای به همراه کمپرسورهای پیستونی یکی از قدیمی‌ترین تکنولوژی‌های کمپرسور را تشکیل می‌دهند.

 

 

با اتصال مناسب پورت‌ها، کمپرسورهای پره‌ای می‌توانند به عنوان یک کمپرسور یا پمپ خلاء (vacuum pump) کار کنند. کمپرسورهای پره‌ای می‌توانند ثابت یا قابل حمل و یک مرحله‌ای یا چند مرحله‌ای باشند و می‌توانند توسط موتور الکتریکی یا موتور احتراق داخلی رانده شوند. ماشین‌های پره‌ای خشک در فشار نسبتا پایین (در حدود 2 بار) کار می‌کنند در حالی که ماشین‌های روغنی دارای راندمان حجمی لازم برای رسیدن به فشار تا 13 بار در یک مرحله می‌باشند. کمپرسور پره‌ای دوار برای رانش به وسیله موتور الکتریکی مناسب است و در عمل به طور قابل توجهی کم صدا‌تر از کمپرسور پیستونی معادل آن می‌باشد.

کمپرسورهای پره‌ای روتاری می‌توانند راندمان مکانیکی حدود 90 درصد داشته باشند.


کمپرسورهای اسکرال

یک کمپرسور اسکرال (scroll compressor) که به عنوان پمپ اسکرال (scroll pump) و پمپ خلاء اسکرال (scroll vacuum pump) شناخته می‌شود از دو پره مارپیچی لایه‌ای برای پمپ کردن یا تراکم سیالاتی مانند مایعات و گازها استفاده می‌کند. هندسه پره می‌تواند به صورت اینولوت (involute)، مارپیچ ارشمیدس (archimedean spiral) و یا منحنی ترکیبی باشد. کمپرسورهای اسکرال از دیگر انواع کمپرسور نرم‌تر، بی‌صداتر و مطمئن‌تر کار می‌کنند و اندازه کم‌تری دارند.

 

 

 


کمپرسورهای دیافراگمی

کمپرسور دیافراگمی (diaphragm compressor) یا کمپرسور ممبرانی (membrane compressor) نوعی کمپرسور رفت و برگشتی معمولی است. تراکم گاز توسط حرکت یک غشای انعطاف‌پذیر رخ می‌دهد. حرکت به جلو و عقب غشا توسط یک مکانیزم میله و میل‌لنگ انجام می‌شود. تنها ممبران و جعبه کمپرسور در تماس با گاز فشرده قرار می‌گیرد.

 

 

کمپرسورهای دیافراگمی برای هیدروژن و CNG و برخی کاربردهای دیگر استفاده می‌شوند.


تراکم چند مرحله‌ای

در مورد کمپرسورهای سانتریفوژ، طرح‌های تجاری موجود نمی‌توانند به نسبت تراکم بیش از 3.5 به 1 در هر مرحله (برای یک گاز معمولی) برسند. از آن‌جا که تراکم تولید گرما می‌کند، گاز متراکم شده بین مراحل خنک می‌شود و تراکم کم‌تر آدیاباتیک و بیش‌تر دما ثابت می‌شود. کولرهای بین مرحله‌ای به طور معمول باعث اندکی تقطیر می‌شود که در جداکننده‌های مایع از بخار خارج می‌شود.

در مورد کمپرسورهای رفت و برگشتی کوچک، فلای‌ویل کمپرسور ممکن است یک فن خنک کننده را بچرخاند و هوای محیط را از میان اینترکولر (intercooler) یک کمپرسور دو یا چند مرحله‌ای هدایت کند.

از آن‌جا کمپرسورهای روتاری اسکرو می‌توانند از روغن خنک‌کاری برای خارج کردن حرارت تراکم استفاده کنند، این کمپرسورها اغلب به نسبت تراکم بیش از 9 به 1 می‌رسند. به عنوان مثال در یک کمپرسور غواصی معمولی هوا در سه مرحله فشرده می‌شود. اگر هر مرحله دارای نسبت فشرده سازی 7 به 1 باشد، کمپرسور می‌تواند به خروجی 343 برابر فشار اتمسفر (7 × 7 × 7 = 343) برسد.

 

http://www.mechanism.ir

Template Settings

Color

For each color, the params below will give default values
Blue Red Oranges Green Purple Pink

Body

Background Color
Text Color

Header

Background Color

Footer

Select menu
Google Font
Body Font-size
Body Font-family
Direction