.jpg "logo"){kind=logo}
بعد از مقاله انواع کمپرسور تبرید، بر آن شدیم تا کمپرسور های تبرید را به صورت خلاصه و تک به تک بررسی کنیم. بعد از بررسی کمپرسور سیلندر پیستونی اکنون به بررسی کمپرسور اسکرال رسیده است. کمپرسور اسکرال اکنون از محبوب ترین کمپرسور های مورد استفاده در صنایع برودتی است. در این مقاله به بررسی کمپرسور اسکرال، مزایا و معایب کمپرسور اسکرال، اجزای کمپرسور اسکرال، راندمان، کارایی و کاربرد کمپرسور اسکرال می‌پردازیم.
تاریخچه
ایده کمپرسور اسکرال، ایده جدیدی نیست. در سال 1905 مهندس فرانسوی لئون کروکس ( Léon Creux) اولین پتنت و طرح کمپرسور اسکرال را ارائه داد. ایده ی او به معنای واقعی کلمه فراتر از زمان خود بود. تا اوایل دهه 1970 فناوری های ماشین کاری و ساخت آنقدر پیشرفت نکرده بود تا استفاده و تولید نمونه اولیه را ممکن کند. توسعه و رشد این کمپرسور در ژاپن و آمریکا با سرعت زیادی پیش می‌رفت. یک انگیزه اساسی وجود داشت. حرکت متعادل چرخشی حلزونی ها، موجب کاهش نویز و لرزش می‌شد و هیچ سوپاپی برای سر و صدا و شکستن وجود نداشت. البته بازدهی مناسب و قطعات کمتر کمپرسور اسکرال نیز انگیزه های مناسبی به شمار می‌روند.
اولین کاربرد های کمپرسور اسکرو در تبرید به دهه 1980 بر می‌گردد. در اوایل دهه 1990 فناوری های ماشین کاری چنان پیشرفت کرد که کمپرسور اسکرال بدون روغن نیز در سال 1992 ساخته شد.
مطابق تعریف اشری، کمپرسورهای اسکرال ماشین هایی با حرکت مداری و جابه جایی مثبت هستند که گاز را با استفاده از دو عضو مارپیچ شکل متراکم می‌کنند (ASHRAE Handbook 2016-HVAC System and Equipment). اندازه و محدوده کاربرد کمپرسور اسکرال نشان دهنده پتانسیل کمپرسور اسکرال برای کاربرد های جدید است.
همانطور که در شکل می‌بینید یک کمپرسور اسکرال از دو حلزونی تشکیل شده است. حلزونی پایین دوار و حلزونی بالایی ثابت است. اگر چه حلزونی بالایی نیز می‌تواند جهت آب بندی بیشتر، حرکت کوچکی داشته باشد. این دو حلزونی طوری در هم فرو رفته اند، که یک محفظه ی هلالی شکل را بین بکدیگر تشکیل دهند. همانطور که گفته شد یک حلزونی ثابت و دیگری در یک مسیر مداری نسبت به حلزونی ثابت حرکت میکند. با حرکت این حلزونی، محفظه ی هلالی شکلی که اکنون از گاز برد پر شده است، به صورت پیوسته، کاهش حجم پیدا میکند. هر چه به سمت داخل حلزونی پیش برویم، کاهش حجم بیشتر می‌شود. با کاهش حجم بیشتر گاز نیز متراکم تر شده و از وسط حلزونی ها خارج می‌شود. حرکت مداری حلزونی متحرک توسط مکانیزم اولدهام (OLDham)، یک زاویه نسبی را بین دو حلزونی حفظ میکند.
در کمپرسور اسکرال، فرایند تراکم تقریبا پیوسته است. در کمپرسور های اسکرال بلافاصله بعد از خروج یک حجم از گاز محبوس شده بین دو حلزونی، حجم محبوس شده بعدی خارج می‌شود. در هر مدار از چرخش حلزونی ها، سه جفت محفظه از گاز محبوس شده وجود دارد. دو محفظه گاز فشار پایین، دو فشار متوسط و دو محفظه فشار بالا.
عملکرد کمپرسور اسکرال مستقیما با نشت گاز از بین پره ها انطباق دارد. به طور کلی نشتی باعث کاهش راندمان، کاهش ظرفیت و در نهایت افزایش مصرف انرژی می‌شود.
نشت گاز از دو طریق صورت می‌گیرد. نشت شعاعی و نشت محوری. نشت شعاعی، بین دو پره حلزونی رخ می‌دهد. وقتی که یک محفظه گاز پر فشار تشکیل شده باشد، محفظه ای با فشار پایین تر دقیقا قبل از این محفظه وجود دارد. گاز پر فشار، تمایل به نشت به محفظه کم فشار تر را پیدا میکند. در نوع دیگر نشت گاز در کمپرسور اسکرال، گاز از بین لبه بالایی حلزونی و صفحه پایه حلزونی دیگر، نشت میکند. نشت محوری بسیار بحرانی تر از نشت محوری شمرده می‌شود. شکل زیر، نشتی های کمپرسور اسکرال را نمایش می‌دهد.
برای گاز بندی شعاعی کمپرسور اسکرال، هندسه حلزونی ها باید بسیار دقیق طراحی شوند. طراحی و ساخت دقیق حلزونی اسکرال، باید تا حد میکرون دقیق باشد. تلرانس ها باید به مدری دقیق محاسبه شوند که حلزونی ها بدون برخورد با یکدیگر، با استفاده از فیلم نازکی از روغن در بین حلزونی ها، گاز بندی را انجام دهند.
همانطور که گفته شد گاز فشار بالا از لبه حلزونی و صفحه حلزونی مقابل نیز می‌تواند نشت کند. برخی از سازندگان کمپرسور اسکرال از فشار گاز متراکم شده برای فشار دادن محوری دو حلزونی به هم استفاده می‌کنند. نیروهای این تماس بسیار کم هستند. نیروی زیاد تماس موجب افزایش تلفات اصطکاک شده و راندمان کمپرسور اسکرال را کاهش می‌دهد. همچنین از یک شیار ماشین کاری شده برای نگهداری عناصر آب بندی روی لبه حلزونی استفاده می‌شود.
کمپرسور های اسکرال در دو نوع هرمتیک و سمی هرمتیک ساخته می‌شوند. اکثر کمپرسور های اسکرال به کار رفته در صنعت تبرید از نوع هرمتیک هستند. کمپرسور های اسکرال هرمتیک در دو نوع افقی و عمودی ساخته می‌شوند. استفاده و ساخت کمپرسور اسکرال عمودی هرمتیک بسیار معمول تر است.
کمپرسور اسکرال از اجزای مختلفی تشکیل شده است. بدنه، حلزونی ثابت، حلزونی متحرک، روتور، استاتور، محفظه روغن و یاتاقان ها از اجزای اصلی کمپرسور اسکرال هستند. در ادامه به معرفی مختصر هر یک از اجزای کمپرسور اسکرال می‌پردازیم.
پوسته کمپرسور اسکرال یک محفظه استوانه ای شکل است که از دو قسمت کم فشار و پر فششار تشکیل شده است. بیشترین حجم پوسته را قسمت فشار پایین کمپرسور اسکرال تشکیل می‌دهد. این قسمت شامل کمپرسور پمپ روغن، اجزای متحرک مجموعه حلزونی ها و الکترو موترو است. یک قسمت کوچک در بالای مجموعه حلزونی های کمپرسور اسکرال، بخش پر فشار کمپرسور را تشکیل می‌دهد. این محفظه همچنین به عنوان یک صدا خفه کن تخلیه عمل میکند و صدا و لرزش گاز دیسشارژ را کاهش می‌دهد. سرعت گاز به میزان قابل توجهی در این قسمت کاهش پیدا کرده و باعث جدا شدن روغن از مبرد می‌شود.
یک موتور القایی قفس سنجابی که به صورت کامل با گاز برگشت خنک می‌شود، روتور را به حرکت در می‌آورد. در کمپرسور اسکرال، موتور یخشی از مبرد مایعی که وارد کمپرسور شده است را تبخیر خواهد کرد. این امر به محافظت از کمپرسور و افزایش راندمان کمپرسور اسکرال می‌انجامد.
شفت موتور که به آن میل لنگ نیز می‌گویند، حرکت چرخشی موتور را به حرکت دورانی غیر هم مرکز حلزونی متحرک تبدیل میکند. میل لنگ دارای وزنه تعادل بوده و با وزنه های تعادل، چرخش بدون لرزشی را ایجاد میکند.
دو یاتاقان محوری برای میل لنگ وجود دارد. یکی از این یاتاقان ها در زیر موتور و دیگری در بالای موتور قرار دارد. یاتاقان زیری، بار کمتری را تحمل کرده و عمده فشار روی یاتاقان بالایی است. در تصویر یر یاتاقان های میل لنگ و مسیر های روغن کاری نمایش داده شده است.
حلزونی کمپرسور اسکرال به صورت جداگانه با فولاد ریخته گری می‌شوند. بعد از آن این حلزونی ها توسط فرز های سی ان سی ماشین کاری شده و دقت و زبری سطحی لازم برای ایجاد حلزونی های یکسان را ایجاد می‌کنند (زبری زیر 0.7RA). یک یاتاقان تراست هیدرودینامیکی از حلزونی متحرک در برابر نیروهای محوری فشار گاز محافظت میکند. طراحی صحیح یاتاقان ها و انتخا روغن برودتی مناسب، از نکات مهم در طراحی کمپرسور اسکرال است.
طراحی کمپرسور اسکرال و به ویژه طراحی حلزونی کمپرسور اسکرال برای هر مبرد به طور خاص انجام می‌شود. نسبت قطر و ارتفاع حلزونی برای هر مبرد متفاوت است. در ظرفیت های بیشتر، این ابعاد هندسی به طور یکنواخت بزرگتر می‌شوند. ظرفیت عملی کمپرسور های اسکارل هر روز افزایش پیدا میکند. در حال حاضر ظرفیت عملی برای حلزونی کمپرسور اسکرال 25 تن است.
در کمپرسور اسکرال دو نوع سیل استفاده می‌شود. این سیل همانطور که قبلا به آن شاشاره شد وظیفه گاز بندی محوری را ایفا میکند. نوع اول سیل، یک نوار گرافیتی قرار داده شده در شیار بالای حلزونی است. در نوع دوم از نوار های متعدد نازک فلزی برای گاز بندی استفاده می‌شود.
.jpg)
کنترل ظرفیت کمپرسور اسکرال
در این جا به طور خلاصه به کنترل ظرفیت کمپرسور اسکرال می‌پردازیم. قبلا در مقاله کنترل ظرفیت سیستم های برودتی به تفصیل به این موضوع پرداخته ایم.
کنترل ظرفیت در کمپرسور اسکرال به سه روش صورت می‌گیرد. روش های کنترل ظرفیت عبارتند از سرعت متغیر، جابه جایی متغیر (مانند کمپرسور های اسکرال دیجیتال) و تزریق گاز.
معمول دو روش برای اندازه گیری راندمان این تجهیز وجود دارد. بررسی راندمان کمپرسور به تنهایی و بررسی راندمان کمپرسور در سیستم تبرید. در این مقاله به روش اول پرداخته می‌شود. کمپرسور اسکرال معمولا راندمان های خوبی را ارائه می‌دهد. پورت های بزرگ مکش و دیسشارژ، جدا بودن فیزیکی فرایند های مکش و دیسشارژ و کاهش انتقال حرارت بین این دو بخش، از عوامل راندمان بالای کمپرسور اسکرال می‌باشند. معمولا راندمان ایزنتروپیک کمپرسور های اسکرال در محدوده 75 درصد است. فرایند پیوسته تراکم را می‌توان از دیگر عوامل راندمان بالا در کمپرسورر اسکرال بر شمرد. همچنین همانطور که گفته شد، کاهش انتقال حرارت بین گاز مکش و دیسشارژ، موجب افزایش راندمان حجمی کمپرسور می‌شود.
کمپرسور اسکرال پتانسیل ذاتی پایینی برای لرزش و ایجاد صدا و نویز دارد. کمپرسور های اسکرال شامل حداقل قطعات متحرک نسبت به سایر کمپرسور های تبرید هستند. فرآیند تراکم مداوم و همچنین پالسی نبودن دیسشارژ به پایین نگه داشتن نویز و لرزش سیستم کمک میکند. تعادل دینامیکی تقریبا کامل به خصوص در مدل های دارای وزنه تعادل، موجب کارکرد بدون لرزش کمپرسور می‌شود.
از دیگر علل لزرش و صدای پایین، ماشین کاری دقیق و ساخت ظریف حلزونی ها است. حلزونی های کمپرسور اسکرال، با ظرافت ساخته شده و به دلیل اصطکاک پایین آنها با یکدیگر، کارکرد کمپرسور بدون ظربه و صدای اضافی است.
کمپرسور های اسکرال امروز از محبوبیت ویژه ای برخوردارند. از کمپرسور اسکرال در کانتینر های دریایی، مصارف تهویه مطبوع، چیلر تراکمی، چیلر های صنعتی مانند چیلر لیزر، چیلر تزریق پلاستیک و ... و همچنین در کامیون های یخچالی استفاده می‌شود. البته که از کمپرسور اسکرال در کاربرد های هوای فشرده نیز استفاده می‌شود.
در این بخش به مزایا و معایب کمپرسور اسکرال به صورت موردی می‌پردازیم.
بستن *به اين نظر امتياز دهيد *نام و نام خانوادگي * پست الکترونيک * متن پيام |
Iranfreon@gmail.com
ساعت فعالیت 9 صبح الی 7 بعد از ظهر
.png)
شرکت سلامت گستران نوآور کاسپین فعالیت خود را در سال 97 در راستای افزایش کیفیت مارکت محصولات برودتی آغاز نمود. اکنون فعالیت اصلی این مجموعه واردات و فروش کمپرسور های کوپلند تایلند، کمپرسور های سری منیروپ دانفوس، گاز های مبرد، و محصولات برودتی شرکت دانفوس است.
