Kompressorkonkurranse: skruekompressor vs Roots-kompressor
Inntil for ti år siden produserte lavtrykkskompressorer luft til en rekke bransjer ved hjelp av lobe- eller Roots-kompresjonsteknologi. Skruekompressoren er imidlertid i ferd med å bli det foretrukne alternativet på grunn av sine effektivitetsfordeler – spesielt ved sementfabrikker.
Prinsippet bak fortrengningskompressoren var banebrytende da Roots-brødrene oppdaget det i 1854. Når det er sagt, har det bare vært mindre effektivitetsforbedringer i løpet av de siste godt og vel 150 årene.
Det er derfor det er verdt å sammenligne Roots-kompressoren med skruekompressoren.
Hvordan fungerer en Roots-kompressor?
En lobe- eller "Roots"-kompressor er en ventilløs fortrengningskompressor uten intern kompresjon. Den fungerer etter prinsippet om isokorisk kompresjon. Det er her luft kommer inn i kompresjonskammeret, og luftvolumet forblir konstant når de identiske rotorene roterer.
Volumet i kompresjonskammeret reduseres med kontinuerlig rotasjon. Med dette skjer kompresjonen eksternt mot fullt mottrykk på grunn av innkommende luft fra den tilkoblede rørledningen.
Ekstern kompresjon gir lav effektivitet og høye støynivåer. Bruken av lobeteknologi er derfor forbeholdt bruksområder med svært lavt trykk og kompresjon i et enkelt trinn.
Fordeler med skruekompressorteknologi
Skruekompressoren bruker et skruekompresjonselement. Det består av hann- og hunnrotorer som roterer i motsatt retning, mens volumet mellom rotorene og huset reduseres.
Hvert skrueelement har et fast, innebygd trykkforhold og har ingen mekaniske krefter som forårsaker ubalanse. Det betyr at skrueteknologien kan virke med høy akselhastighet og kombinere en stor strømningshastighet med små utvendige dimensjoner.
Isokorisk vs isentropisk kompresjon
Som påpekt ovenfor virker Roots-kompressorer etter prinsippet om isokorisk kompresjon. Til sammenligning virker skruekompressorer etter prinsippet om isentropisk kompresjon. For bedre å forstå forskjellen er det verdt å se på formlene for begge prosessene.
Ideell gass i ideell isokorisk kompresjon: T 2 = T 1 (P 2 / P 1)
Ideell gass i ideell isentropisk kompresjon: T 2 = T 1 (P 2 / P 1) (γ-1)/y
Energiforbruk ved skrue- og lobekompressorer
Basert på informasjonen ovenfor er det klart at temperaturen T2 i en isentropisk kompresjon er lavere enn temperaturen i en isokorisk kompresjon. Det skyldes at det overføres mindre arbeid til varme sammenlignet med lobeelementet der arbeid utstråles som varme
Enklere sagt er skrueelementet mer effektivt enn lobeelementet ved samme trykk.
La oss forstå dette konseptet ved hjelp av et eksempel:
For omgivelsestemperatur på 35 °C
Merkestrøm: 2000 m3/t
Trykk: 0,7 bar(g)
Strøm som forbrukes av en Roots-kompressor, er 60 kW med en luftuttakstemperatur på 125 °C. Medskruekompressoren er strømforbruket 43 kW med en luftuttakstemperatur på 94 °C.
En skruekompressor er derfor langt mer energieffektiv enn en Roots-kompressor.
Trykk/volum-skjema for en lobekompressor
Trykk/volum diagram for en skruekompressor
Last ned vår studie om skrue- og lobekompressorer
Konklusjon
I skruekompressoren er den interne luftstrømbanen optimalisert for å redusere trykkfall og turbulens.
Pakken inkluderer en integrert direktedrevet girkasse i stedet for et reim-/reimskivesystem. Dette reduserer overføringstap.
Kombinasjonen av disse elementene pluss den integrerte frekvensomformeren (VSD) gir en skruekompressor som bruker 30 % mindre energi enn lobekompressorer.
I tillegg kan en integrert Elektronikon-styreenhet overvåke driften 24/7 for å sikre maksimal pålitelighet.
Alle disse fordelene kombinert med energibesparelser gjør skruekompressorer til et foretrukket valg fremfor Roots-kompressorer.