Pre nego što naučite o različitim kompresorima i metodama kompresije, prvo moramo da vas upoznamo sa dva osnovna principa kompresije gasa. Nakon toga ćemo ih uporediti i pogledati različite kompresore u ovim kategorijama.
Postoje dva opšta principa za kompresiju vazduha (gasa): zapreminska kompresija i dinamička kompresija. Prva uključuje, na primer, recipročni (klipni) kompresori, orbitalni (spiralni) kompresori i različite vrste rotacionih kompresora (vijčani, zupčasti, krilni kompresor).
Kod zapreminske kompresije, vazduh se uvlači u jednu ili više kompresijskih komora, koje se zatim zatvaraju sa ulazne strane. Postepeno se zapremina svake komore smanjuje, a vazduh se komprimuje iznutra. Kada pritisak dostigne projektovani ugrađeni odnos pritisaka, otvara se priključak ili ventil. Vazduh se zatim ispušta u izlazni sistem zbog kontinuiranog smanjenja zapremine kompresione komore.
Kod dinamičke kompresije, vazduh se uvlači između lopatica na brzo rotirajućem kompresionom kolu i ubrzava se do velike brzine. Gas se zatim ispušta kroz difuzor, gde se kinetička energija pretvara u statički pritisak. Većina dinamičkih kompresora su turbokompresori sa aksijalnim ili radijalnim protokom.
Pumpa za bicikl je najjednostavniji oblik zapreminske kompresije. Vazduh se uvlači u cilindar i komprimuje pokretnim klipom. Klipni kompresori imaju isti princip rada. Oni koriste klip čije se kretanje napred i nazad ostvaruje pomoću klipnjače i rotirajuće radilice.
Ako se samo jedna strana klipa koristi za kompresiju, onda se to naziva kompresor sa jednostrukim dejstvom. Ako se koriste i gornja i donja strana klipa, kompresor ima dvostruko dejstvo. Odnos pritiska je odnos između apsolutnog pritiska na ulaznoj i izlaznoj strani.
U skladu s tim, mašina koja uvlači vazduh pod atmosferskim pritiskom (1 bar(a)) i komprimuje ga na nadpritisak od 7 bara, radi pri odnosu pritiska (7 + 1)/1 = 8.
U dva grafika prikazana ispod, vidi se odnos pritiska i zapremine za teoretski kompresor i dijagram za stvaran klipni kompresor (respektivno).
Radna zapremina je zapremina cilindra koju klip pređe tokom faze usisavanja. Štetni prostor je zapremina ispod ulaznog i izlaznog ventila a iznad klipa. Iz mehaničkih razloga mora nastati u gornjoj tački promene smera klipa.
Razlike između radne i usisne zapremine su posledica širenja vazduha koji je ostao u štetnom prostoru pre početka usisavanja. Praktičan dizajn kompresora, npr. klipnog kompresora, dovodi do razlike između teoretskog p/V dijagrama i stvarnog dijagrama.
Ventili nikada nisu potpuno zaptiveni i uvek postoji određeni stepen curenja između košuljice klipa i zida cilindra. Osim toga, ventili se ne mogu potpuno otvoriti i zatvoriti bez minimalnog kašnjenja. Ovo dovodi do pada pritiska kada gas protiče kroz kanale. Gas se takođe zagreva kada ulazi u cilindar zbog savlađivanja lokalnih otpora.
U dinamičkom kompresoru, povećanje pritiska se dešava dok gas teče. Brzina protoka gasa raste do velikih vrednosti zahvaljujući rotiranju lopatica na impeleru. Brzina gasa se zatim pretvara u statički pritisak kada biva primoran da uspori zbog širenja u difuzoru.
U zavisnosti od vrste glavnog pravca strujanja gasa, ovi kompresori se nazivaju radijalni ili aksijalni kompresori. U poređenju sa kompresorima pomeranja, mala promena radnog pritiska dinamičkih kompresora rezultira velikom promenom protoka.
Svaka brzina impelera ima gornju i donju granicu protoka. Gornja granica znači da brzina strujanja gasa dostiže brzinu zvuka. Donja granica znači da protivpritisak postaje veći od povećanja pritiska kompresora, što znači povratni tok unutar kompresora. Ovo, zauzvrat, dovodi do pulsiranja, buke i rizika od mehaničkog oštećenja.
U teoriji, vazduh ili gas se mogu komprimovati izentropski (pri konstantnoj entropiji) ili izotermno (pri konstantnoj temperaturi). Oba procesa mogu biti deo teoretski reverzibilnog ciklusa. Ako bi se komprimovani gas mogao koristiti odmah na svojoj krajnjoj temperaturi nakon kompresije, izentropski proces kompresije bi imao određene prednosti.
U stvarnosti, vazduh ili gas se retko koriste neposredno nakon kompresije, i obično se hlade na temperaturu okoline pre upotrebe. Zbog toga se češće koristi proces izotermne kompresije, jer zahteva manje rada. Uobičajen, praktičan pristup izvođenju ovog procesa izotermne kompresije uključuje hlađenje gasa tokom kompresije. Pri efektivnom radnom pritisku od 7 bara, izentropska kompresija teoretski zahteva 37% veću energiju od izotermne kompresije.
Praktičan metod za smanjenje zagrevanja gasa je podela kompresije u nekoliko faza. Gas se hladi nakon svake faze pre nego što se dalje komprimuje do konačnog pritiska. Na taj način se povećava energetsku efikasnost, pri čemu se najbolji rezultat postiže kada svaki stepen kompresije ima isti odnos pritiska. Povećanjem broja faza kompresije, ceo proces se približava izotermnoj kompresiji. Međutim, postoji ekonomsko ograničenje za broj faza koje se u projektovanju prave instalacije može koristiti.
Kompresijski rad sa izotermnom kompresijom :
Rad pri izentropskoj kompresiji:
Ove relacije pokazuju da je potrebno više rada za izentropsku kompresiju nego za izotermnu kompresiju.
Pri konstantnoj brzini rotacije, kriva pritisak/protok za turbokompresor se značajno razlikuje od ekvivalentne krive za zapreminski kompresor. Turbokompresor je mašina sa promenljivim protokom i promenljivom karakteristikom pritiska. S druge strane, zapreminski kompresor je mašina sa konstantnim protokom i promenljivim pritiskom. Zapreminski kompresor obezbeđuje veći odnos pritisaka čak i pri maloj brzini. Turbokompresori su dizajnirani za velike brzine protoka vazduha.
30 јун, 2022
Postoji mnogo stvari koje morate uzeti u obzir kada birate vazdušni kompresor za svoj posao. U ovom članku ćemo objasniti koji kompresor je najprikladniji za vas, na osnovu vaše primene i potreba.
16 март, 2023
Kada vam treba mnogo konjskih snaga, dinamički kompresor je idealan izbor. Dostupni su u obliku aksijalnih i radijalnih.
4 август, 2022
Komprimovani vazduh je svuda oko nas, ali šta je on u stvari? Dozvolite da vas upoznamo sa svetom komprimovanog vazduha i osnovnim radom kompresora.
