کمپرسور که به انگلیسی Compressor نامیده می‌شود، یک متراکم کننده هوا است. این دستگاه در صنایع کوچک، متوسط و بزرگ بسیار کاربرد دارد و با متراکم کردن گازها و کاهش حجم آنها، فشار آنها را افزایش می‌دهد. در صنایع مختلف ساختمانی و صنعتی، کمپرسورها استفاده بسیاری دارند.
این دستگاه با ایجاد نیروی مکش مورد نیاز، گاز را از قسمت اپراتور می‌کشد و پس از متراکم کردن، هوای فشرده را به سمت کندانسور منتقل می‌کند. در قسمت کندانسور، گاز به مایع تبدیل می‌شود. نقش پیستون کمپرسور در انتقال و جابجایی گاز بسیار مهم است و میزان و حجم گاز با جابجایی آن محاسبه می‌شود.
کمپرسور چیست؟
کمپرسور یا متراکم کننده در واقع یک دستگاه است که با کاهش حجم سیالات و فشرده سازی آنها، فشار را افزایش می‌دهد. این دستگاه با استفاده از انرژی مکانیکی، هوا را با سرعت و قدرت بالا جمع می‌کند و آن را فشرده و متراکم می‌کند، سپس به سمت کندانسور منتقل می‌کند.
دمای هوا به شدت بالا می‌رود در حین فرآیند متراکم کردن گاز در کمپرسورها، بنابراین لوله‌های خنک کننده برای خروج گاز استفاده می‌شوند. گازی که توسط کمپرسورها تولید می‌شود، می‌تواند انرژی مورد نیاز برای دستگاه‌های مختلف در صنایع مختلف را تامین کند.
امروزه کمپرسور به عنوان یکی از مهمترین تجهیزات صنعتی و غیرصنعتی شناخته می‌شود و کاربردهای متعددی دارد. اختراع کمپرسور برای اولین بار در سال 1875 صورت پذیرفت و از آن زمان به بعد، به عنوان یکی از تجهیزات اصلی در صنایع مختلف شناخته شده است.
عوامل تاثیزگذار در قیمت کمپرسور
مطالق تقسیم‌بندی‌های صورت گرفته، امروزه بیش از ده‌ها نوع کمپرسور مختلف وجود دارند که هر یک می‌توانند ویژگی‌ها، قابلیت‌ها و کاربردهای متفاوتی دارا باشند. به همین علت قیمت آنها نیز می‌تواند تحت تأثیر فاکتورها و عوامل مختلفی قرار بگیرد. از جمله مهمترین فاکتورهای تعیین کننده قیمت کمپرسور به شرح زیر است:
- زمان گارانتی کمپرسور
- کیفیت تولید کمپرسور
- قیمت و نوسانات ارز بازار
- نوع کمپرسور از نظر عملکرد
- سیستم خنک‌کننده کمپرسور
- برند و شرکت سازنده کمپرسور
- مشخصات فیزیکی کمپرسور مانند میزان قدرت و توان، ظرفیت، میزان فشار، ابعاد و اندازه
معرفی انواع کمپرسور
انواع متعددی از کمپرسورهای گاز وجود دارد. برخی از انواع مهم این دسته از تجهیزات دوار در ادامه مورد مطلب آمده است.
- کمپرسورهای رفت و برگشتی
کمپرسورهای رفت و برگشتی از پیستونی متحرک و میل‌لنگ استفاده می‌کنند. آنها می‌توانند ثابت یا قابل حمل، تک مرحله‌ای یا چند مرحله‌ای و متحرک توسط موتورهای الکتریکی یا موتورهای احتراق داخلی باشند. کمپرسورهای کوچک رفت و برگشتی معمولاً در کاربردهای خودرویی و برای وظایف مختلف استفاده می‌شوند.
کمپرسورهای بزرگ‌تر به طور معمول در صنایع بزرگ یافت می‌شوند، اما در حال حاضر تعداد آنها کاهش یافته و به تدریج توسط کمپرسورهای دیگر جایگزین شده‌اند. فشار خروجی این کمپرسورها می‌تواند از فشار کم تا بسیار بالا باشد. در بعضی موارد خاص، مانند فشرده‌سازی هوا، کمپرسورهای دو عملگر چند مرحله‌ای کارآمدتر و بزرگ‌تر هستند و به طور معمول سروصدا و هزینه‌ی بیشتری نسبت به کمپرسورهای گریز از مرکز دارند.
- کمپرسورهای پیچی
کمپرسورهای دوار پیچی از دو مارپیچه حلقوی برای جابجایی گاز در فضای کوچکتر استفاده می‌کنند. آنها اغلب در کاربردهای تجاری و صنعتی برای جریان پیوسته استفاده می‌شوند و ممکن است ثابت یا قابل حمل باشند. کاربردهای آنها می‌تواند از 3 اسب بخار (2.24 کیلووات) تا بیش از 500 اسب بخار (375 کیلووات) و از فشار کم تا فشار بسیار بالا (psi1200 یا Mpa 8.3) متغیر باشد.
همچنین پیشنهاد می‌شود کابل مفتولی چیست؟ کاربرد و مزایای آن مطالعه نمایید.
به طور معمول از این تجهیزات برای تأمین هوای تجهیزات ابزار دقیق استفاده می‌شود. همچنین، این نوع کمپرسور برای بسیاری از سوپرشارژرهای موتور خودرو استفاده می‌شود؛ چرا که به آسانی با ظرفیت القایی یک موتور پیستونی سازگار خواهد بود.
- کمپرسورهای گریز از مرکز
کمپرسورهای سانتریفیوژ از یک دیسک چرخشی یا یک پروانه در یک محفظه استفاده می‌کنند تا گاز را به لبه پروانه هدایت کرده و سرعت آن را افزایش بخشد. دیفیوزر یا کانال واگرا، انرژی ناشی از سرعت را به انرژی فشاری تبدیل می‌نماید. این نوع کمپرسورها، به عنوان پیمانکاران پیوسته در صنایعی مانند پالایشگاه‌های نفتی، کارخانه‌های شیمیایی و پتروشیمی‌های فرآیندی ارائه می‌شوند.
دامنه استفاده از کمپرسورهای گریز از مرکز می‌تواند بسیار وسیع باشد، از 100 اسب بخار (75 کیلووات) تا هزار اسب بخار. کمپرسورهای چند مرحله‌ای قادرند فشار خروجی بسیار بالا را برای هدایت سیال ایجاد کنند، بیش از 10،000 پوند در هر اینچ مربع. در برخی دستگاه‌های برف ساز بزرگ مانند استراحتگاه اسکی‌بازان، از این نوع کمپرسورها استفاده می‌شود.
این تجهیزات همچنین در موتورهای احتراق داخلی به عنوان سوپرشارژرها و توربوشارژرها استفاده می‌شوند. در موتورهای کوچک توربین گاز یا به عنوان آخرین مرحله فشرده‌سازی توربین‌های گازی متوسط، کمپرسورهای سانتریفیوژ استفاده می‌شوند.
- کمپرسورهای مارپیچ
کمپرسور اسکرول (scroll compressor)، یا همان پمپ اسکرول (scroll pump) یا پمپ خلأ اسکرول (scroll vacuum pump)، از دو تیغه شفت مارپیچی مشابه استفاده می‌کند تا به فشرده‌سازی مایعات و گازها کمک نماید. هندسه تیغه می‌تواند «اینولوت» (involute)، «مارپیچی ارشمیدس» (archimedean spiral) یا منحنی‌های ترکیبی باشد.
این نوع از کمپرسورها آسان‌تر، بی سروصداتر و قابل اطمینان‌تر از انواع دیگر کمپرسورها عمل می‌کنند. به طور معمول یکی از تیغه‌های اسکرول ثابت است و در عین حال دیگری به طور غیر هم مرکز حرکت می‌کند؛ ازین طریق سیال بین دو تیغه پمپ یا کمپرس می‌شود.
- کمپرسورهای جریان محوری
کمپرسورهای جریان محوری (Axial-flow compressors) از تیغه‌های چرخان فن مانند جهت فشرده‌سازی جریان گاز استفاده می‌کنند. تیغه‌های ثابت به بدنه متصل هستند و بعد از هر پره متحرک، جریان را به پره‌های متحرک بعدی هدایت می‌کنند. سطح گاز عبوری در طول کمپرسور کاهش می‌یابد تا عدد ماخ ثابت بماند.
کمپرسورهای جریان محوری به طور معمول در کاربردهایی با دبی‌های بالا مانند موتورهای توربو گاز متوسط و بزرگ استفاده می‌شود. این تجهیزات معمولاً چند مرحله‌ای هستند و در نسبت فشارهای طراحی بالاتر از 1 به 4، اغلب از هندسه متغیر برای بهبود عملکرد استفاده می‌شود.
- کمپرسورهای دیافراگمی
کمپرسور دیافراگمی (membrane compressor) یک نوع کمپرسور رفت و برگشتی است که به عنوان کمپرسور غشایی نیز شناخته می‌شود. این نوع کمپرسور با استفاده از حرکت دیافراگم انعطاف‌پذیر، گاز را فشرده می‌کند. حرکت دیافراگم به وسیله یک میله و مکانیسم میل‌لنگ انجام می‌شود. تنها دیافراگم و جعبه کمپرسور با گاز فشرده در تماس هستند.
کمپرسورهای دیافراگمی برای فشرده‌سازی هیدروژن و گاز طبیعی فشرده (CNG) نیز استفاده می‌شوند. عکسی که در اینجا آمده است، یک کمپرسور سه مرحله‌ای دیافراگمی را نشان می‌دهد. این کمپرسور برای فشرده‌سازی گاز هیدروژن تا فشار 6000 PSI یا 41 مگاپاسکال برای استفاده در یک ایستگاه سوخت‌گیری هیدروژن و CNG در مرکز شهر فونیکس، آریزونا، توسط شرکت خدمات عمومی آریزونا ساخته شده است.
برای ایستگاه سوخت‌گیری نمونه اولیه، از کمپرسورهای رفت و برگشتی برای فشرده‌سازی گاز طبیعی استفاده شده است. ایستگاه سوخت‌گیری جدید، مطابق با قوانین ایمنی، زیست محیطی و ساختمانی در فینیکس ساخته شده است تا نشان دهد که ایستگاه‌های سوخت‌گیری امن می‌توانند در مناطق شهری ایجاد شوند.
معرفی کاربردهای کمپرسورها
کمپرسورهای گاز کاربردهای متعددی دارند که در آنها فشار بالا یا حجم کمتری از گاز همچون موارد زیر مورد نیاز خواهد بود:
- خط لوله حمل‌ونقل گاز طبیعی پالایش یافته جهت انتقال گاز از تولید به مصرف
- در تجهیزات تبریدی و تهویه مطبوع برای انتقال حرارت از مکانی به مکان دیگر در چرخه‌های تبرید
- در سیستم‌های توربین گاز برای فشرده‌سازی هوای ورودی احتراق
- در ذخیره‌سازی گازهای تسویه یا تولید شده در حجم کوچک، سیلندرهای فشار بالا برای استفاده در پزشکی، جوشکاری و دیگر موارد
- در صنایع مختلف، صنایع تولیدی و فرایندهای ساختمانی برای قدرت بخشیدن به هر نوع ابزار پنوماتیکی
- در هواپیمای تحت فشار، جهت فراهم نمودن فشاری بالاتر از فشار محیط
- برخی از موتورهای جت مانند توربوجت‌ها (turbojets) و توربو فن‌ها (turbofans) برای تهیه هوای مورد نیاز جهت احتراق سوخت موتور. نیروی مورد نیاز کمپرسور هوای احتراق از توربین جت سیستم تامین می‌شود
- ذخیره‌سازی هوای زیردریایی برای استفاده‌های بعدی جهت شناوری
- توربوشارژرها و سوپر شارژرها جهت بالا بردن عملکرد موتورهای احتراق داخلی با تغلیظ اکسیژن
- حمل‌ونقل ریلی و جاده‌ای جهت تهیه هوای فشرده برای استفاده از وسایل ترمزی یا ترمزهای جاده‌ای و سیستم‌های مختلف دیگر (درها، شیشه جلو اتومبیل، کنترل موتور / گیربکس و غیره)
- استفاده‌های مختلفی اعم از تهیه هوای فشرده برای پر کردن تایرهای پنوماتیک
- پالایشگاه‌های نفت، پالایشگاه‌های گاز، پتروشیمی‌ها و شرکت‌های شیمیایی و موارد صنعتی بزرگ جهت فشرده‌سازی گازهای خروجی
سخن پایانی
کمپرسور Compressor یا متراکم کننده نوعی دستگاه مکانیکی محسوب می‌شود که با کاهش حجم گازها فشار آن را زیاد می‌نماید. برخی از دستگاه‌های کمپرسور با فشار هوا، آن را به قسمت احتراق منتقل می‌کنند. کاربرد کمپرسور جهت فشرده نمود حجم گاز می باشد. کمپرسور توسط انرژی مکانیکی، سیال را به درون خود کشیده و آن را فشرده می‌کند. با این کار دمای هوا یالا می‌رود.