Før du kan lære om de forskjellige kompressorene og komprimeringsmetodene, må vi først introdusere deg til de to grunnleggende prinsippene for komprimering av gass. Etter det, vil vi sammenligne de to og se på de forskjellige kompressorene i disse kategoriene.
Det er to generelle prinsipper for komprimering av luft (eller gass): Positiv forskyvning komprimering og dynamisk komprimering. Den første omfatter for eksempel stempelkompressorer, omløpskompressorer (Scroll) ogforskjellige typer av rotasjonskompressorer (skrue, tann, vane).
Ved kompresjon med positiv forskyvning trekkes luften inn i ett eller flere kompresjonskamre, som deretter lukkes fra inntaket. Gradvis reduseres volumet av hvert kammer, og luften komprimeres internt. Når trykket har nådd det innebygde trykkforholdet, åpnes en port eller ventil. Luften slippes deretter ut i uttakssystemet på grunn av den fortsatte reduksjonen av komprimeringskammerets volum.
Ved dynamisk kompresjon trekkes luft mellom bladene på en hurtigroterende kompresjonshjul og akselereres til en høy hastighet. Gassen slippes deretter ut gjennom en diffuser, hvor den kinetiske energien blir forvandlet til statisk trykk. De fleste dynamiske kompressorer er turbokompressorer med et aksial- eller radialt strømningsmønster.
En sykkelpumpe er den enkleste formen for en positiv forskyvning komprimering. Luften trekkes inn i en sylinder og komprimeres av et bevegelig stempel. Stempelkompressorer har samme driftsprinsipp. De bruker et stempel som beveger seg forover og bakover ved hjelp av en forbindelsesstang og en roterende veivaksel.
Hvis bare én side av stempelet brukes til komprimering, kalles dette en enkeltvirkende kompressor. Hvis både toppen og undersiden av stempelet brukes, dobbeltvirker kompressoren. Trykkforholdet er forholdet mellom absolutt trykk på inntaks- og uttakssidene.
Følgelig, en maskin som trekker i luft ved atmosfærisk trykk (1 bar(A)) og komprimerer den til 7 bar overtrykk, fungerer ved et trykkforhold på (7 + 1) / 1 = 8.
I de to grafene nedenfor finner du trykkvolumforholdet for en teoretisk kompressor og et realistisk diagram for en stempelkompressor illustrert (henholdsvis).
Slagvolumet er sylindervolumet som stempelet beveger seg under sugetrinnet. Klaringsvolumet er volumet under inntaks- og uttaksventilene og over stempelet. Det må forbli på stempelets øvre vendepunkt av mekaniske årsaker.
Forskjeller mellom slagvolum og sugevolum skyldes utvidelse av luft som er igjen i klaringsvolumet før sugekoppen starter. Den praktiske utformingen av en kompressor, for eksempel en stempelkompressor, resulterer i en forskjell mellom det teoretiske p/V-diagrammet og det faktiske diagrammet.
Ventilene er aldri helt forseglet, og det er alltid en grad av lekkasje mellom stempelskjørtet og sylinderveggen. I tillegg kan ventilene ikke helt åpne og lukke uten minimal forsinkelse. Dette resulterer i et trykkfall når gass strømmer gjennom kanalene. Gassen varmes også opp når den strømmer inn i sylinderen som en konsekvens av denne konstruksjonen.
I en dynamisk kompressor finner trykkøkningen sted mens gassen strømmer. Den flytende gassen akselererer til en høy hastighet ved hjelp av de roterende bladene på en impeller. Gasshastigheten forvandles deretter til statisk trykk når den blir tvunget til å avta under ekspansjon i en diffuser.
Disse kompressorene kalles radiale eller aksiale kompressorer, avhengig av hovedretningen til gassflyten som brukes. Sammenlignet med kompressorer med forskyvning fører en liten endring i arbeidstrykket til dynamiske kompressorer til en stor endring i flytgraden.
Hver impellerhastighet har en øvre og nedre flytgrense. Den øvre grensen betyr at gasstrømningshastigheten når sonisk hastighet. Den nedre grensen betyr at mottrykket blir større enn kompressorens oppbygging av trykk, noe som betyr at returstrømmen inne i kompressoren. Dette resulterer i pulsering, støy og risiko for mekanisk skade.
I teorien kan luft eller gass komprimeres isentropisk (ved konstant entropi) eller isotermalt (ved konstant temperatur). En prosess kan være en del av en teoretisk reversibel syklus. Hvis den komprimerte gassen kunne brukes umiddelbart ved sin endelige temperatur etter kompresjon, vil den isentropiske kompresjonsprosessen ha visse fordeler.
I virkeligheten brukes luft eller gass sjelden direkte etter kompresjon, og kjøles vanligvistil omgivelsestemperatur før bruk. Følgelig foretrekkes den isotermiske kompresjonsprosessen, da den krever mindre arbeid. En vanlig, praktisk tilnærming til å utføre denne isotermiske kompresjonsprosessen innebærer kjøling av gassen under kompresjon. Ved et effektivt arbeidstrykk på 7 bar krever isentropisk kompresjon teoretisk 37 % høyere energi enn isotermisk kompresjon.
En praktisk metode for å redusere oppvarmingen av gassen er å dele kompresjonen i flere trinn. Gassen kjøles ned etter hvert trinn før den komprimeres videre til slutttrykket. Dette øker også energieffektiviteten, og det beste resultatet oppnås når hvert kompresjonsstadium har samme trykkforhold. Ved å øke antall kompresjonsstadier, nærmer hele prosessen isotermisk kompresjon. Det er imidlertid en økonomisk grense for antall stadier utformingen av en ekte installasjon kan bruke.
Kompresjonsarbeid med isotermisk kompresjon:
Kompresjonsarbeid med isentropisk kompresjon:
Disse relasjonene viser at det kreves mer arbeid for isentropisk kompresjon enn for isotermisk kompresjon.
Ved konstant rotasjonshastighet skiller trykk-/strømningskurven for en turbokompressorer seg betydelig fra en tilsvarende kurve for en positiv forskyvningskompressor. Turbokompressorene er en maskin med variabel strømningshastighet og variabel trykkegenskap. På den annen side er en fortrengningskompressor en maskin med en konstant strømningshastighet og et variabelt trykk. En fortrengningskompressor gir et høyere trykkforhold selv ved lav hastighet. Turbokompressorer er konstruert for store luftmengder.
30 June, 2022
Det er mange ting du må vurdere når du velger en luftkompressor for din bedrift. I denne artikkelen vil vi forklare hva kompressoren er best egnet for deg, basert på din søknad og behov.
16 March, 2023
Når du trenger mye hestekrefter, er en dynamisk kompressor det ideelle valget. De er tilgjengelige i både aksial og radial design.
4 August, 2022
Trykkluft er rundt oss, men hva er det egentlig? La oss introdusere deg til en verden av trykkluft og de grunnleggende arbeidsoppgavene til en kompressor.
