کمپرسورهای تبرید و کمپرسورهای تهویه مطبوع

اطلاعات کمپرسورهای تبرید و کمپرسورهای تهویه مطبوع

نمایش تمام سازندگان کمپرسورهای تبرید و کمپرسورهای تهویه مطبوع

کمپرسورهای تبرید و کمپرسورهای تهویه مطبوع تهویه مطبوع، پمپ حرارتی   و تبرید را برای تاسیسات و تجهیزات در مقیاس بزرگ فراهم می کنند. آنها از فشرده سازی برای افزایش دمای گاز کم فشار و همچنین حذف بخار از اواپراتور استفاده می کنند. اکثر کمپرسورهای تبرید (کمپرسورهای مبرد) واحدهای مکانیکی بزرگی هستند که قلب سیستم‌های سرمایش صنعتی، گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) را تشکیل می‌دهند. بسیاری از کمپرسورهای تهویه مطبوع نیز دستگاه های مکانیکی در مقیاس بزرگ هستند. با این حال، این کمپرسورها به طور خاص برای سیستم های تهویه مطبوع طراحی شده اند و عملکرد گرمایش یا تهویه را ارائه نمی دهند.  

کمپرسورهای مبرد با جذب گاز کم فشار در ورودی و فشرده سازی مکانیکی آن کار می کنند. انواع مختلفی از مکانیسم های فشرده سازی چیزی است که کمپرسورها را متمایز می کند (در زیر بحث شده است). این فشرده سازی یک گاز با دمای بالا و فشار بالا ایجاد می کند - یک مرحله ضروری در چرخه تبرید فراگیر.

چرخه تبرید

چرخه تبرید یا چرخه پمپ حرارتی مدلی است که انتقال گرما از مناطق با دمای پایین تر به مناطق با دمای بالاتر را توصیف می کند. این اصول عملکرد یخچال، تهویه مطبوع، بخاری و سایر دستگاه های "پمپ حرارتی" را تعریف می کند.

این نمودار یک نمای کلی از چرخه تبرید ارائه می دهد:

حروف AD اجزای مختلف سیستم را نشان می دهد. اعداد 1-5 حالت های فیزیکی متفاوت سیال مبرد را هنگام حرکت در سیستم نشان می دهد.

• حالت 1 حالت پس از عبور مبرد از یک اواپراتور (D) است که در آن هوای گرم سیال را گرم کرده و آن را کاملاً به بخار تبدیل می کند.

• حالت 2 حالت پس از عبور سیال از کمپرسور (A) است که فشار و دمای سیال را تا سطوح فوق گرم افزایش می دهد.

• حالت های 3 و 4  زمانی است که سیال از یک اواپراتور (B) عبور می کند که گرما را به محیط منتقل می کند و سیال را به مایع متراکم می کند.

• حالت 5 حالت پس از عبور سیال از شیر انبساط یا دستگاه اندازه گیری (C) است که فشار سیال را کاهش می دهد. این مایع را خنک می کند و متعاقباً مایع را به مخلوط مایع/بخار تبدیل می کند.

نمودارهای دما- آنتروپی و فشار- آنتالپی اغلب برای ساخت و توصیف این سیستم ها استفاده می شود. آنها خواص سیال را در مراحل مختلف سیستم تعریف می کنند.

نمودار زیر آنتروپی دما یک چرخه تبرید معمولی را نشان می دهد:

نمودار زیر فشار آنتروپی یک سیکل تبرید معمولی را نشان می دهد:

انواع کمپرسور

انواع مختلفی از کمپرسورها برای تبرید و تهویه مطبوع استفاده می شود. مانند پمپ ها، تمام "پمپ های حرارتی" را می توان ابتدا به عنوان جابجایی مثبت یا جابجایی غیر مثبت (گریز از مرکز) طبقه بندی کرد. کمپرسورهای جابجایی مثبت دارای محفظه هایی هستند که در حین فشرده سازی حجم آنها کاهش می یابد، در حالی که کمپرسورهای جابجایی غیر مثبت دارای محفظه هایی با حجم ثابت هستند. فراتر از این تمایز، هر نوع بر اساس مکانیسم خاص خود برای فشرده سازی سیال متفاوت است. پنج نوع اصلی کمپرسور پیستونی، چرخشی، پیچی، اسکرول و گریز از مرکز هستند.

کمپرسورهای پیستونی

کمپرسورهای پیستونی که کمپرسورهای رفت و برگشتی نیز نامیده می شوند، از آرایش پیستون و سیلندر برای ایجاد نیروی فشاری استفاده می کنند - مانند موتورهای احتراقی یا پمپ های پیستونی. حرکت رفت و برگشتی پیستون در اثر نیروی خارجی باعث فشرده شدن مبرد داخل سیلندر می شود. کمپرسورهای پیستونی هزینه اولیه کم و طراحی ساده و آسان برای نصب دارند. آنها محدوده توان خروجی زیادی دارند و می توانند به فشارهای بسیار بالا برسند. با این حال، هزینه‌های نگهداری بالا، مشکلات احتمالی ارتعاش دارند و معمولاً برای کار مداوم با ظرفیت کامل طراحی نشده‌اند.

کمپرسورهای روتاری

کمپرسورهای دوار دارای دو عنصر دوار مانند چرخ دنده هستند که مبرد بین آنها فشرده می شود. این کمپرسورها بسیار کارآمد هستند زیرا عملیات جذب مبرد و فشرده سازی مبرد به طور همزمان انجام می شود. قطعات متحرک بسیار کمی دارند، سرعت چرخش پایین، هزینه های اولیه و نگهداری پایینی دارند و در محیط های کثیف بخشنده هستند. با این حال، آنها به حجم کمتری از گاز محدود می شوند و فشار کمتری نسبت به سایر انواع کمپرسور تولید می کنند. 

نمودار زیر عملکرد کمپرسور پره دوار را نشان می دهد.

کمپرسورهای اسکرو

کمپرسورهای اسکرو از یک جفت روتور یا پیچ مارپیچ استفاده می کنند که به هم متصل می شوند تا مبرد بین آنها فشرده شود. آنها می توانند فشار بالا را برای مقدار کمی گاز تولید کنند و نسبت به کمپرسورهای رفت و برگشتی انرژی کمتری مصرف کنند. آنها هزینه های اولیه و نگهداری کم تا متوسط ​​و قطعات متحرک کمی دارند. با این حال، آنها در محیط های کثیف، سرعت چرخش بالا و طول عمر کمتری نسبت به سایر طرح ها دارند.

کمپرسورهای اسکرول

کمپرسورهای اسکرول از دو دیسک مارپیچ افست که در کنار هم قرار گرفته اند برای فشرده سازی مبرد استفاده می کنند. دیسک بالایی ثابت است در حالی که دیسک پایینی به صورت مداری حرکت می کند. کمپرسورهای اسکرول واحدهای آرام و نرمی هستند که قطعات متحرک کمی دارند و بالاترین نسبت راندمان را در بین انواع کمپرسور دارند. آنها همچنین برای جابجایی مبردها در مایع انعطاف پذیرتر هستند. با این حال، کمپرسورهای اسکرول به عنوان طرح های کاملاً هرمتیک، به راحتی قابل تعمیر نیستند. آنها همچنین معمولاً نمی توانند در هر دو جهت بچرخند. کمپرسورهای اسکرول معمولا در سیستم های تهویه مطبوع خودرو و چیلرهای تجاری استفاده می شوند.

کمپرسورهای گریز از مرکز 

کمپرسورهای گریز از مرکز از عمل چرخشی چرخ پروانه برای اعمال نیروی گریز از مرکز بر روی مبرد در داخل یک محفظه گرد استفاده می کنند. برخلاف طرح های دیگر، کمپرسورهای گریز از مرکز بر اساس اصل جابجایی مثبت کار نمی کنند، بلکه دارای محفظه های حجم ثابت هستند. آنها برای فشرده سازی حجم زیادی از مبرد به فشارهای نسبتا کم مناسب هستند. نیروی فشاری ایجاد شده توسط یک چرخ پروانه کوچک است، بنابراین سیستم هایی که از کمپرسورهای گریز از مرکز استفاده می کنند معمولاً از دو یا چند مرحله (چرخ پروانه) به صورت سری برای ایجاد نیروهای فشاری بالا استفاده می کنند. کمپرسورهای گریز از مرکز به دلیل طراحی ساده، قطعات متحرک کم، و کارایی انرژی در هنگام کار با چند مرحله، مطلوب هستند.

مبردها

معمولاً کمپرسورها برای کار با نوع خاصی از مبرد طراحی می شوند. انتخاب یک کمپرسور تبرید مناسب یا کمپرسور تهویه مطبوع مستلزم یافتن کمپرسوری است که برای مبرد مورد نظر برای کاربرد درجه بندی شده باشد. مبردها از انجمن مهندسین گرمایش، تبرید و تهویه مطبوع آمریکا (ASHRAE) نام‌هایی مانند R-13 یا  R-134a دارند. مبردهای ایده آل خواص ترمودینامیکی مطلوبی دارند و از نظر شیمیایی بی اثر (غیر خورنده)، سازگار با محیط زیست (تجزیه پذیر) و ایمن (غیر سمی، غیر قابل اشتعال) هستند. سیال مورد نظر باید دارای نقطه جوش کمی کمتر از دمای مورد نظر، گرمای تبخیر بالا، چگالی مایع متوسط، چگالی گاز بالا و دمای بحرانی بالا باشد.

مشخصات

هنگام انتخاب کمپرسور باید به تعدادی مشخصات توجه کرد. اینها شامل ظرفیت، دمای چگالش، دمای تبخیر، سرعت جریان و توان است.

نمودارهایی مانند این توسط سازنده کمپرسور ارائه شده است که به مهندسان اجازه می دهد تا این تنظیمات را یک بار در سیستم به درستی انجام دهند:

• ظرفیت (Btu/hr) توانایی کمپرسور مبرد در حذف گرما از گاز مبرد را اندازه گیری می کند. رتبه بندی ظرفیت اسمی بر اساس مجموعه ای از شرایط استاندارد است که شامل دمای متراکم (CT)، دمای تبخیر (ET)، مبرد و دور موتور در دقیقه (rpm) می شود. به طور معمول، کمپرسورهای تبرید و کمپرسورهای تهویه مطبوع می توانند در مقادیر مختلف برای این پارامترها کار کنند، با تغییرات مربوطه در ظرفیت خنک کنندگی آنها. پس از استفاده، کمپرسورها را می توان بهینه سازی کرد و با ظرفیت و شرایط کاری مورد نظر تنظیم کرد.

• دمای چگالش محدوده ای از دماهای چگالشی است که کمپرسور در آن درجه بندی شده است تا کار کند.

• دمای تبخیر محدوده ای از دمای تبخیر است که کمپرسور در آن درجه بندی شده است تا کار کند.

• دبی سرعتی است (بر حسب جرم) که در آن سیال از کمپرسور عبور می کند که بر حسب پوند در ساعت (lb/hr) یا کیلوگرم در ساعت (kg/hr) اندازه گیری می شود.

• توان (W)  توان ورودی مورد نیاز برای راه اندازی موتور کمپرسور در یک نقطه عملیاتی خاص است.

کمپرسورهای تبرید و کمپرسورهای تهویه مطبوع نیز دارای مشخصات منبع تغذیه هستند که توسط ولتاژ / فرکانس / فاز تعریف شده است. انتخاب های رایج شامل 12 VDC و 24 VDC، و همچنین 115/60/1، 230/50/1، 208-230/60/1، 208-230/60/3، 380/50/3، 460/60/ 3 و 575/60/3.

ویژگی ها

کمپرسورهای تبرید و کمپرسورهای تهویه مطبوع می توانند تعدادی ویژگی را در خود جای دهند که ممکن است برای کاربردهای خاصی مهم باشد.

• خاموش شدن حرارتی - کمپرسور دارای کنترل هایی است که کمپرسور را در دمای بالا خاموش می کند تا از گرم شدن بیش از حد آن جلوگیری کند. آنها همچنین می توانند پس از خنک شدن کمپرسور زیر دمای معین، راه اندازی مجدد را ارائه دهند.

• آب بندی - نحوه قرارگیری کمپرسور و محرک موتور در رابطه با گاز یا بخار فشرده شده را توضیح می دهد. کمپرسورهای آب بندی شده اجازه نشت گاز از سیستم را نمی دهند. کمپرسورها ممکن است یکی از سه نوع باز، هرمتیک و نیمه هرمتیک باشند.

  • انواع باز دارای محفظه مجزا برای کمپرسور و موتور هستند. آنها برای پاشیدن به اجزای پمپ و مهر و موم به روان کننده در سیستم متکی هستند. در صورت عدم استفاده مکرر، سیستم می تواند گازهای عملیاتی خود را نشت کند. کمپرسورهای باز را می توان توسط منابع نیروی غیر الکتریکی مانند موتورهای احتراقی هدایت کرد.

  • انواع هرمتیک کمپرسور و موتور را در یک محفظه به هم آب بندی می کنند. این کمپرسورها بدون نشتی هستند و می توانند برای مدت طولانی بدون استفاده بمانند، اما قابل نگهداری یا تعمیر نیستند.

  • انواع نیمه هرمتیک نیز شامل موتور و کمپرسور در یک محفظه هستند، اما به جای یک محفظه یک تکه، از پوشش های واشر/پیچ شده استفاده می کنند. اینها را می توان برای تعمیر و نگهداری کمپرسور یا موتور حذف کرد.

• کم نویز - عملکرد کمپرسور برای برنامه هایی که محیطی آرام مورد نظر است، نویز کمتری تولید می کند.

• وزن سبک - کمپرسور به طور فشرده با مواد کم چگالی برای سیستم های خنک کننده که به قطعات وزن کم نیاز دارند ساخته یا ساخته شده است.

• سرعت متغیر - کمپرسور دارای تنظیم سرعت برای کار در دبی‌ها و شرایط مختلف است.

استانداردها

استانداردهای مربوط به کمپرسورهای تبرید و تهویه مطبوع عبارتند از:

BS EN 13771-1 -- کمپرسور و واحدهای متراکم برای تبرید - تست عملکرد و روش‌های آزمایش - قسمت 1: کمپرسورهای مبرد

DIN 51503-2 -- تست روان کننده های مورد استفاده برای کمپرسورهای تبرید

GOST 22502  -- واحدهای چگالش با کمپرسورهای تبرید هرمتیک برای تجهیزات تبرید تجاری

منبع

globalspec.com