Než si něco povíme o různých kompresorech a metodách komprese, musíme nejprve představit dva základní principy stlačování plynu. Poté tyto dva typy porovnáme a podíváme se na různé kompresory v těchto kategoriích.
Existují dva obecné principy komprese vzduchu (nebo plynu): objemová komprese a dynamická komprese. Tyto principy jsou založeny na teorii, jak se vzduch stlačuje a vypouští.
Při objemové kompresi je vzduch nasáván do jedné nebo více kompresních komor, které jsou poté uzavřeny od vstupu. Postupně se objem každé komory zmenšuje a vzduch uvnitř se stlačuje. Když tlak dosáhne navrženého vestavěného kompresního poměru, otevře se otvor nebo ventil. Vzduch je pak vypouštěn do výstupního systému v důsledku pokračujícího snižování objemu kompresní komory.
Při dynamické kompresi je vzduch nasáván mezi lopatky na rychle rotujícím kompresním oběžném kole, kde dochází k jeho zrychlení na vysokou rychlost. Plyn se pak vypouští přes difuzor, kde se kinetická energie transformuje na statický tlak.
Kompresory s objemovou kompresí zajišťují konzistentní proudění vzduchu bez ohledu na tlak systému. Stlačují vzduch zachycením pevného objemu a mechanickým stlačením, například písty nebo rotačními šrouby.
Tyto kompresory poskytují vyšší kompresní poměry i při nižších rychlostech a jsou ideální pro menší a stabilní aplikace, jako je výroba a automobilový průmysl. Jejich jednoduchá konstrukce zajišťuje spolehlivost a snadnou údržbu.
Kompresory s dynamickou kompresí používají vysokorychlostní otočné lopatky ke stlačování velkých objemů vzduchu.
Jejich průtok a tlak se liší podle provozních otáček, takže jsou vhodné pro velkoobjemové aplikace, jako je výroba energie a systémy HVAC. Jejich komplexní konstrukce je optimalizována pro proměnlivé průtoky a provoz za vysokých otáček.
Nejjednodušším příkladem objemové komprese je hustilka na kolo. Vzduch je nasáván do válce a stlačován pohyblivým pístem. Pístové kompresory mají stejný provozní princip. Používají píst, jehož pohyb vpřed a vzad se uskutečňuje pomocí ojnice a rotujícího klikového hřídele.
Používá-li se ke kompresi pouze jedna strana pístu, takové zařízení se nazývá jednočinný kompresor. Pokud se používá vrchní i spodní strana, kompresor je dvojčinný. Kompresní poměr je vztah mezi absolutním tlakem na vstupní a výstupní straně.
Proto stroj, který nasává vzduch při atmosférickém tlaku (1 bar(a)) a stlačuje jej na přetlak 7 bar, pracuje při kompresním poměru (7 + 1)/1 = 8.
Ve dvou grafech níže naleznete znázorněný vztah tlaku a objemu pro teoretický kompresor a reálný diagram pro pístový kompresor.
Zdvihový objem je objem válce, ve kterém se píst během fáze sání pohybuje. Kompresní prostor (nebo objem) je objem pod vstupními a výstupními ventily a nad pístem. Z mechanických důvodů musí zůstat v horním bodě otáčení pístu.
Rozdíly mezi zdvihovým objemem a sacím objemem jsou způsobeny expanzí vzduchu zbývajícího v kompresním prostoru před zahájením sání. Praktická konstrukce kompresoru, např. pístového kompresoru, vede k rozdílu mezi teoretickým diagramem p/V a skutečným diagramem.
Ventily nejsou nikdy zcela utěsněny a mezi pláštěm pístu a stěnou válce je vždy určitý stupeň netěsnosti. Kromě toho nelze ventily zcela otevřít a zavřít bez minimální prodlevy. To vede k úbytku tlaku, když plyn proudí kanály. V důsledku tohoto konstrukčního provedení se plyn také zahřívá, když proudí do válce.
U dynamického kompresoru dochází ke zvýšení tlaku během průtoku plynu. Proudící plyn zrychluje na vysokou rychlost pomocí rotujících lopatek na oběžném kole (rotoru). Rychlost plynu je následně přeměněna na statický tlak, když je vzduch nucen zpomalit pod expanzí v difuzoru.
V závislosti na hlavním směru použitého průtoku plynu se tyto kompresory nazývají radiální nebo axiální. V porovnání s objemovými kompresory vede malá změna pracovního tlaku dynamických kompresorů k velké změně průtoku.
Otáčky každého oběžného kola mají horní a dolní mez průtoku. Horní mez znamená, že rychlost průtoku plynu dosáhne zvukové rychlosti. Dolní mez znamená, že protitlak je vyšší než akumulace tlaku kompresoru, což vytvoří zpětný průtok uvnitř kompresoru. To vede k pulzaci, hluku a riziku mechanického poškození.
Chcete-li se dozvědět více o tom, jak jsou dynamické kompresory regulovány a jak se optimalizuje výkon, přečtěte si tuto příručku o dynamické regulaci kompresorů.
30 června, 2022
Existuje mnoho věcí, které musíte vzít v úvahu při výběru kompresoru vzduchu pro vaše podnikání. V tomto článku vysvětlíme, který kompresor je pro vás nejvhodnější, na základě vaší aplikace a potřeb.
16 března, 2023
Když potřebujete vysoký výkon, je ideální volbou dynamický kompresor. Jsou k dispozici v axiálních i radiálních provedeních.
4 srpna, 2022
Stlačený vzduch je všude kolem nás, ale co je to přesně? Představme vám svět stlačeného vzduchu a základní fungování kompresoru.