اصولا فرایند کمپرس کردن گاز از فشار اواپراتور تا فشار کندانسور را کمپرسورها انجام می دهند و بر اساس نوع عملکرد به دو خانواده بزرگ جابجایی مثبت ودینامیکی تقسیم میگردند.

در کمپرسورهای جابجایی مثبت فرایند افزایش فشار با کاهش حجم همراه بوده وکلیه کمپرسورهای موجود در این خانواده بر این اساس عمل می نمایند.

 

 

 

 

 

 

 

در کمپرسورهای دینامیکی افزایش فشار در اثر افزایش سرعت گاز که در پوسته کمپرسور سرعت تبدیل به فشار میگردد صورت میپذیرد.

در این بخش در باره انواع کمپرسورهای تبرید به اختصار صحبت خواهدشد:

4 نوع کمپرسور بصورت عمده در کارخانجات تولید تجهیزات تبرید تراکمی مورد استفاده قرار می گیرد که عبارتند از:

کمپرسورهای پیستونی، مارپیچی (اسکرال) پیچی (اسکرو) و سانتریفیوژ. کمپرسورهای پیستونی بصورت سنتی چندین دهه است که در صنعت تبرید مورد استفاده قرار می گیرد که شامل: میل لنگ، پیستون ، شاتون ، سیلندر و سوپاپها می باشد گاز سوپر هیت در نقطه مرگ پائین وارد سیلندر شده و در نقطه مرگ بالا با فشار و دمای بالا از سیلندر خارج می گردد.

امروزه کمپرسورهای اسکرال و روتاری اسکرو بسیار معمول گردیده اند زیرا قابلیتها و راندمان بهتری نسبت به کمپرسورهای پیستونی در صنعت تبرید دارند.

کمپرسورهای پیستونی ، اسکرال و اسکرو بر اساس به دام انداختن مبرد در محفظه کمپرسور وسپس کاهش حجم آن مبرد را فشرده می نمایند که بر این اساس به این کپرسور ها کمپرسورهای جابجائی مثبت می گویند.

در مقابل کمپرسورهای سانتریفیوژ با استفاده از اصل فشرده سازی دینامیکی و تبدیل انرژی جنبشی به انرژی پتانسیل برای افزایش فشار بخار مبرد ورودی عمل می نمایند که با استفاده از نیروی گریز ار مرکز که توسط پروانه این کمپرسورها تولید می شود بخار مبرد را ابتدا سرعت داده و سپس این سزعت را به فشار تبدیل می نمایند .

بر اساس نوع عملکرد کمپرسورهای سانتریفیوژ به این کمپرسورها ، کمپرسورهای دینامیکی می گویند.

کمپرسورهای پیستونی

کمپرسورهای پیستونی از سری کمپرسورهایی میباشند که موارد استفاده بسیاری در صنعت تبرید داشته اند کنترل بار در آنها توسط تجهیزاتی بنام UNLOADER انجام شده که توسط اهرمهایی از ورود وخروج گاز به سیلندرهای بی بار شده جلوگیری شده وکمپرسور در توان پایینتری قابل استفاده میگردد این کمپرسورها از لحاظ کنترل دور میل لنگ خوب عمل نمی نمایند و روش بدون بار کردن سیلندرها توسط جلوگیری از ورود گاز به سیلندر روش شناخته شده در کنترل ظرفیت این کمپرسورها میباشد.

از لحاظ تعداد قطعات همانطور که مشاهده می گردد این کمپرسور قطعات زیادی داشته ودر زمان بدون بار شدن سیلندرها مصرف انرژی متناسب با بار تغییر نمی نماید.همچنین این کمپرسورها در ظرفیت بالا ساخته نمیشوند وجهت دستیابی به ظرفیت بالا نیاز به تعداد زیادی کمپرسور میباشد.

در فرآیند فشرده سازی ضربه ای پیستون این کمپرسور متناوبا به بالا و پائین حرکت کرده و مبرد در حرکت به پائین به داخل سیلندر مکیده می شود و با بالا رفتن پیستون مبرد مکیده شده فشرده می گردد و در انتها از طریق سوپاپ دهش به کندانسور تخلیه می گردد.

در واقع در داخل سیلندر به محض اینکه فشار داخلی سیلندر از فشار مکش بیشتر شود سوپاپ مکش بسته خواهد شد و با جابجائی پیشتون به سمت بالا حجم کاهش یافته و فشار و دمای مبرد افزایش می یابد . مبرده به دام افتاده حداکثر فشار را در نقطه مرگ بالای حرکتی پیستون تجربه می نماید و در این نقطه با باز شدن سوپاپ دهش مبرد پر فشار کمپرسور را ترک می نماید.

در کمپرسور پیستونی نشان داده شده در تصویر بالا بخار مبرد سرد در ورود به کمپرسور ابتدا با باز شدن سوپاپ مکش از روی سیم پیچ موتور گذشته و از این طریق وارد کمپرسور می گردد با گرفتن گرما از سیم پیچ این بخار قدری فشرده می گردد و پس از فشرده سازی از طریق سوپاپ دهش تخلیه می گردد. اکثر کمپرسورهای پیستونی دارای چند جفت سیلندر و پیستون متصل به یک میل لنگ می باشند .

این کمپرسورها در صنعت تبرید بصورت گسترده ای در انواع مختلف تجهیزات تبرید مورد استفاده قرار گرفته اند ولی همانطور که قبلا ذکر شد در حال جایگزین شدن با کمپرسورهای اسکرول و اسکرو می باشند زیرا این کمپرسورها راندمان بالاتر و قابلیت اطمینان بهتری دارند و همچنین تعداد قطعات آنها نسبت به کمپرسورهای پیستونی قابل مقایسه نمی باشد.

کمپرسورهای اسکرال

دارای یک مارپیچ ثابت ویک مارپیچ متحرک بوده که گاز در محیط وارد شده ودر اثر چرخش مارپیچ متحرک به چشمه با کاهش حجم رانده میشود ساختمان این کمپرسور بسیار ساده بوده که از طریق کنترل سرعت این کمپرسور بصورت معمول میتوان کنترل میزان ظرفیت خروجی کمپرسور را انجام داد ولی این کمپرسور تنها در ظرفیتهای پایین ساخته شده و حجمهای زیاد گاز در چیلرهای بزرگ را نمی توان با آن فشرده نمود.

مشابه کمپرسورهای پیستونی کمپرسورهای اسکرال نیز گاز را در فضای داخلی به دام انداخته و با کاهش حجم گاز فشار گاز را افزایش می دهند. کمپرسورهای اسکرال دارای دو مارپیچ ثابت و متحرک بوده که مطابق اشکال بعد اقدام به فشرده سازی گاز می نماید .

در طول فشرده سازی یک لایه نازک روغن حرکت کرده و در طول حرکت کاملا آببند بود و فرار گاز به سمت مکش ندارد و به نوعی لایه روغن اجازه نشتی گاز به عقب را نمیدهد . مارپیچ بالائی مارپیچ ثابت نامیده شده که خروجی گاز فشرده روی آن قرار دارد . مارپیچ پائینی مارپیچ متحرک بوده که موتور ویاتاقانها و شافت به آن متصل می باشد. بخار مبرد از پیرامون مارپیچ متحرک وارد شده و از مرکز مارپیچ ثابت پس از فشرده سازی خارج می گردد.

شکل شماتیک وبرش خورده کمپرسور اسکرال بالا نشان می دهد :

بخار مبرد از طریق هانه ورودی پس از گذشتن از سیم پیچ موتور و گرفتن دمای آن وارد ورودی اسکرال ها شده و پس از فشرده سازی از طریق قسمت دهش از کمپرسورها خارج می گردد. در صنعت تهویه مطبوع کمپرسورهای اسکرال بصورت گسترده ای در هیت پمپها ، پکیجهای سقفی ، دستگاههای مستقل ، سیستمهای دو و چند پارچه و چیلرهای کوچک (مینی چیلر ) مورد استفاده قرار می گیرند.

شافت اسکرول متحرک مجهز به یاتاقان بوده و باعث می گردد که یاتاقان بصورت ثابت شافت را در محور خود حفظ نماید.

حرکت مارپیچ متحرک باعث می گردد که بخار مبرد از دهانه ورودی با کاهش حجم به دهانه خروجی رانده شود.
شماتیک کارکرد سه مرحله کارکرد کمپرسور اسکرول در شکل بعد نشان داده شده است.

در طول مرحله اول مبرد از طریق لبه ها به داخل دو اسکرال کشیده شده و پس از اتمام این مرحله لبه های مورد ذکر مجددا اینکار را تکرار می نمایند و بسته می شوند .

در طول مرحله دوم حجم بین این دو اسکرال در اثر حرکت کاهش یافته و فشار مبرد افزایش می یابد و در اتمام مرحله دوم فشار به فشار دیسشارژ خواهد رسید در مرحله سوم لبه های داخلی اسکرال مبرد پر فشاررا به دهانه خروجی رانده و از این طریق مبرد از کمپرسور خارج می گردد .

با توجه به این اشکال متوجه می گردید که این سه مر حله بصورت متوالی در حال انجام می باشد . در حالی که یک جفت از لبه ها در حال دریافت گاز می باشند یک جفت در حال تراکم و یک جفت در حال تخلیه می باشند.

مقایسه فنی سیستم دیجیتال اسکرال با اینورتر اسکرال:

اساس کار کمپرسور دیجیتال اسکرال، تغییر دبی مبرد در چرخه تبرید ، برای ایجاد ظرفیت متغیر و در نتیجه، صرفهجویی قابل توجه در مصرف انرژی است . در سیستم های VRF دیجیتال ، این کمپرسورها در کنار یک سامانه کنترل پیشرفته ، سیستم تهویه فوق هوشمندی را به وجود می آورند .

در این سیستم بر خلاف اینورتور ، از تغییر دامنه حرکت ، اسکرال (مکانیکی ) به جای تغییر فرکانس(الکتریکی) استفاده می شود . که به همین دلیل مزیت هایی بر آن سیستم دارد .

کمپرسورهای اسکرو

شامل دو نوع در ساختار بوده وبا نامهای SINGLE SCREW و DOUBLE SCREW مطابق اشکال ذیل وجود دارند.

 

نحوه فشرده شدن مبرد در کمپرسورهای SINGLE SCREWو TWIN SCREW

 

 

کمپرسورهای اسکرو نیز مشابه کمپرسورهای اسکرال بخار مبرد را در فضای بین اسکروها محبوس نموده و کاهش حجم داده تا افزایش فشار یابد . در این کمپرسورها یک جفت اسکرو متحرک فرآیند فشرده سازی را انجام می دهند.

همانطور که مشاهده میگردد این کمپرسورهای جابجایی مثبت در هر دونوع باعث کاهش حجم گاز در روند فشرده شدن میگردند.
روش کنترل بار در آنها بسیار بهتر از کمپرسورهای پیستونی بوده وتوسط کنترل جرم در ورودی کمپرسور انجام میگردد انواع کنترل بار دیجیتال وآنالوگ آن موجود بوده ودر روند کنترل ظرفیت کمپرسور استفاده از روش کنترل دبی جرمی گاز در ورودی ارجحیت دارد .
تعداد قطعات کمپرسورهای اسکرو بسیار کمتر از کمپرسورهای پیستونی بوده وبالطبع استهلاک پایینتری دارند .حد پایین ظرفیت آنها تا جایی که شیر کاهش دبی بصورت شیر انبساط عمل ننماید میتواند کاهش یابد مثلا تا 12 درصد ظرفیت ماکزیمم ومیزان مصرف انرژی آن در قسمتی از بار حدودا متناسب با درصد بار از بار کل میتواند معرفی گردد.

روتور کار گذاشته شده با تلورانس پائین در داخل کمپرسور تعبیه گردیده است . فاصله بین روتورها با روغن حین کار پر شده تا گاز در حال فشرده سازی مجال فرار به عقب نیابد.
روتور Male تنها توسط الکتروموتور به گردش در می آید و روتور Female توسط روتور Male به گردش درمی آید روتور Male با برآمدگیهای خود در حفره های روتور Female قرار گرفته و بدین دلیل این دو روتور برخلاف جهت حرکت چرخشی هم حرکت می کنند.

نحوه ورود گاز به کمپرسور اسکرو:

بخار مبرد از ورودی کمپرسور وارد محفظه کمپرسور شده وفضای موجود را پر می کند . وقتی روتور می چرخد این حجم گاز را به سمت خروجی با کاهش حجم می راند . مبرد به محفظه ورودی تحت فشار ساکشن وارد شده زیرا محفظه ورودی کمپرسور به بدنه محدود شده است.

کمپرسورهای اسکرو (مارپیچ روتاری):

مشاهده کمپرسور از مقابل نشان می دهد که چرخش مداوم اسکرو همواره بخار مبرد را به سمت خروجی با کاهش حجم هدایت می نماید. در انتها وقتی مبرد به انتهای مسیر می رسد در معبر خروجی کمپرسور با فشار دیس شارژ تخلیه می گردد.
برش کمپرسورهای اسکرو و قطعات آن:

این شکل نشان می دهد که بخار مبرد از طریق دهانه ورودی و از روی سیم پیچ الکتروموتور به داخل کمپرسور کشیده شده و موتور را خنک می نماید بخار مبرد سپس توسط کمپرسور فشرده شده و از طریق پورت خروجی خارج می گردد .

از این کمپرسورها اکثرا در کارخانجات سازنده تجهیزات تهویه مطبوع در چیلرهای آب خنک و هواخنک در ظرفیتهای 70 تا 450 تن تبرید استفاده می شود.