انواع کمپرسورهای تبرید

کمپرسور وسیله ای است که نمونه ای را درحالت گازی کمپرس کرده و حجم آن را کاهش می دهد به این ترتیب فشار و دمای نمونه افزایش می یابد. براساس کارکرد کمپرسورها به دو دسته تقسیم بندی می شوند:

1. کمپرسورهایی با جابجایی مثبت Positive displacement، عملکرد این کمپرسورها به این صورت است که افزایش فشار را از طریق کاهش حجم گاز انجام می دهند و بر اساس نوع مکانیزم حرکت به دو دسته رفت و برگشتی ( Reciprocating) و چرخشی ( Rotary) تقسیم بندی می شوند و  شامل: کمپرسورهای پیستونی، تیغه ثابت که از سری کمپرسورهای وین محسوب می شوند و کمپرسورهای اسکرو و اسکرال می باشند.
2. کمپرسورهای دینامیک چرخشی Roto – dynamic، عملکرد این دسته به این صورت است که افزایش فشار را از طریق افزایش سرعت گاز انجام می دهند و شامل کمپرسورهای گریز از مرکز ( Centrifugal) و  جریان محوری ( Axial low) می باشند.

براساس قرارگیری نوع موتور، کمپرسورها به سه دسته تقسیم بندی می شوند:

1. Open یا باز 2. Hermetic  یا بسته        3. Semi Hermetic یا نیمه بسته

در کمرپسورهای باز موتور در محفظه جداگانه قرار دارد و موتور و کمپرسور از طریق کوپلینگ یا تسمه به هم متصل می شوند. در کمپرسورهای نیم بسته، پوسته کاملا بسته نیست و با پیچ و مهره مونتاژ شده و امکان دسترسی به قطعات آن وجود دارد. این نوع کمپرسور از نوع هرمتیک یا بسته گران تر می باشد. در کمپرسورهای بسته هوزینگ شان کاملا بسته بوده و از دو قسمت لوله ای تشکیل شده اند که جوشکاری شدند و امکان تعمیر آسان آنها وجود ندارد.

1. تبرید را براساس کاربرد به سه دسته تقسیم می کنند:
   1. کاربرد دما بالا مثل چیلرهای تراکمی
   2. کاربرد دما متوسط مثل یخچالها
   3. کاربرد دما پایین مثل فریزرها

    

   مبرد ها به دو دسته سنتتیک و طبیعی تقسیم بندی نموده اند:

   • سنتتیک :
   1. Organic compounds R134 a , R22
   2. Zeotropic mixtures R404A , R407C , R410A
   3. Azeotropic mixtures R507
   • طبیعی:
   1. Organic compounds R290, R600 , R600a
   2. In Organic compounds R717 , R744

    

   نقش کمپرسور در سیکل تبرید را مورد بررسی قرار می دهیم. یک سیکل تبرید شامل اجزای اصلی یعنی کمپرسور، اواپراتور، کندانسور و شیر انبساط است و نیز اجزاء فرعی مثل کنترولرها، فیلترها، درایرها، اویل سپراتور و دیگر اجزاء است. یک کمپرسور مهمترین قسمت و با ارزشترین و گران ترین جزء سیکل تبرید می باشد که جریان بخار مبرد را بطور پیوسته از اواپراتور دریافت می کند تا دما و فشار اواپراتور پایین بماند. گاز دیس شارژ کمپرسور در دمای بالا به کندانسور ارسال می شود و کندانسور گرما را به محیط انتقال می دهد. کمپرسورهایی که در تبرید و تهویه مطبوع استفاده می شوند شامل: اسکرو، اسکرال، توربو، روتاری وین یا تیغه لغزنده و سیلندر پیستونی هستند.

   کمپرسور سیلندر پیستونی یا رفت و برگشتی معمول ترین نوع کمپرسور مورد استفاده در سیستم های تبرید است. اجزاء این کمپرسور سنتی شامل: پیستون، شاتون، میل لنگ، سیلندر و سوپاپ ها بوده که با تبرید کردن مبرد بین پیستون و سوپاپ ها کار می کند. سوپاپ های ساکشن و دیس شارژ بطور اتوماتیک با حرکت پیستون و گاز باز و بسته می شوند. کارکرد این کمپرسورها به این صورت است که با حرکت پیستون به سمت پایین گاز ساکشن از اواپراتور مکیده می شود به داخل سیلندر و با حرکت پیستون به سمت بالا، گاز فشرده شده و به فشار و دمای بالا می رسد و فرستاده می شود به قسمت فشار بالای سیستم یعنی کندانسور، به این ترتیب گرما از کندانسور دفع می شود.  اکثر کمپرسورهای پیستونی دارای چند جفت سیلندر و پیستون متصل به یک میل لنگ می باشند.

    

   همچنین این کمپرسورها در سه نوع بسته، نیمه بسته و باز می باشند.  عمل کنترل بار در کمپرسورهای پیستونی با تجهیزاتی به نام آنلودر انجام می گیرد، در واقع بواسطه اهرمهایی از ورود و خروج گاز به سیلندرهای بی بار شده جلوگیری می گردد در این صورت کمپرسور در توان پایین تر قابل استفاده می باشد. در کمپرسورهای پیستونی بدلیل وجود تعداد زیاد قطعات متحرک همانند رینگ ها و شاتون ها علاوه بر ایجاد صدا و لزرش زیاد ما با استهلاک و سایش شدید قطعات مواجه هستیم از این رو امروزه بیشتر از کمپرسورهای اسکرال و اسکرو و روتاری در صنعت تبرید استفاده می شود که دلیل آن هم راندمان بهتر این کمپرسورها می باشد.

2. 
3. کمپرسورهای اسکرو از نوع جابجایی مثبت بوده و دارای دو مدل تکی Single Screw و دوتایی Double Screw هستند. همچنین دارای طراحی بسته و باز می باشند. در سردخانه ها و تهویه مطبوع کاربرد زیادی دارند. برای کاربردهایی که نیاز به ظرفیت بالایی دارند بهترین گزینه هستند. کمپرسور اسکرو مشابه کمپرسور اسکرال بخار مبرد را در فضای بین اسکروها حبس نموده و کاهش حجم می دهد تا فشار آن افزایش یابد. عمل فشرده سازی توسط یک جفت اسکروی متحرک انجام می شود. عملکرد این کمپرسور براساس حرکت دورانی دو رزوه یا روتور نر و ماده در دو جهت مخالف می باشد. روتور نر تنها توسط الکتروموتور به گردش در می آید و روتور ماده توسط روتور نر به گردش در می آید. روتور نر با برآمدگیهای خود در حفره های روتور ماده قرار گرفته و به این ترتیب دو روتور در خلاف جهت حرکت چرخشی هم حرکت می کنند.

1. زمانیکه دو روتور نری و مادگی به روی هم می چرخند گاز ساکشن فشار پایین در بین دو پیچ تله می شود و با گردش پیچ در بین پروفیل های اسکرو فشرده می شود و به قسمت دیس شارژ فرستاده می شود. روش کنترل بار توسط کنترل جرم در ورودی کمپرسور انجام می گیرد. برای کنترل ظرفیت کمپرسور اسکرو از روش کنترل دبی جرمی گاز در ورودی استفاده می شود.

1. کمپرسورهای سانتریفیوژ که به نام توربو هم شناخته شده هستند بدلیل کارکردشان که دارای جریان ثابتی هستند به این نام نیز مشهورند. آنها دارای صدا و لرزش کمی هستند در نوع های باز و بسته ساخته می شوند و در مدل های سینگل یا تکی و مولتی استیج ( Single and Multi Stage) وجود دارند.
4. 
5. کمپرسور سانتریفیوژ از پرکاربردترین کمپرسورهای دینامیکی در چیلرهای تراکمی بوده و اجزاء اصلی آن شامل ایمپلر ( Imeller)، دیفیوزر ( Diffuser)، کلکتور ( Collector) و ورودی ( Inlet) است. ابتدا بوسیله روتور یا ایمپلر به سیال سرعت داده می شود سپس این انرژی جنبشی در قسمت دیفیوزر به انرژی پتانسیل ( فشار) تبدیل می گردد. راندمان کمپرسور سانتریفیوژ نسبت مستقیم با سرعت آن دارد.

1. کمپرسورهای اسکرال که دارای حرکت دایره وار با جابجایی مثبت هستند. اساس کارکرد این کمپرسورها همانند کمپرسورهای پیستونی است به این معنی که با کاهش حجم گاز فشار آن را افزایش می دهند. اجزاء اصلی این کمپرسور شامل دو مارپیچ حلزونی شکل، میل لنگ، روتور، استاتور، یاتاقان ها، پمپ روغن، لوله مکش و لوله تخلیه می باشد. عمل فشرده سازی از طریق دو مارپیچ حلزونی شکل که یکی مارپیچ متحرک و دیگری مارپیچ ثابت است انجام می شود. مارپیچ بالا مارپیچ ثابت بوده و خروجی گاز فشرده روی آن قرار می گیرد و مارپیچ پایین متحرک بوده و موتور و یاتاقانها و شافت به آن متصل هستند. بخار مبرد از اطراف مارپیچ متحرک وارد شده و از مرکز مارپیچ ثابت خارج می گردد. در واقع حرکت مارپیچ متحرک باعث می شود که بخار مبرد از دهانه ورودی با کاهش حجم به دهانه خروجی رانده شود.

1. به عبارتی طی سه فاز می توان عملکرد هر سیکل کمپرسور اسکرال را تشریح نمود به این صورت که در فاز اول یا فاز مکش، مبرد از طریق لبه ها به داخل دو اسکرال کشیده می شود و در فاز دوم یا فاز فشرده سازی، حجم بین دو اسکرال در اثر حرکت کاهش یافته و فشار مبرد افزایش می یابد و در پایان این فاز فشار به فشار دیس شارژ می رسد و در فاز سوم یا فاز تخلیه، لبه های داخلی اسکرال مبرد پرفشار را به دهانه خروجی می راند تا از کمپرسور خارج گردد.

1. ظرفیت کمپرسورهای اسکرال بین 3 تا 100 کیلو وات بوده و در دسته هرمتیک دسته بندی می شوند. از آنجائیکه این کمپرسور در ظرفیتهای پایین تولید می شود در نتیجه حجم های بالای گاز را در چیلرهای بزرگ نمی توان با استفاده از آن فشرده سازی نمود.

کمپرسورهای روتاری وین  یا کمپرسورهای تیغه لغزنده ( Sliding Vane) از جمله کمپرسورها با جابجایی مثبت می باشند که دارای تیغه های دوار هستند. بدلیل سایزشان برای حمل و نقل ایده آل می باشند و برای رنج وسیعی از مبردها مثل R404A مناسب هستند. این نوع از کمپرسورها به سوپاپ ساکشن یا دیس شارژ نیاز ندارند و از شیر یکطرفه در قسمت دیس شارژ برای جلوگیری از حرکت معکوس موقع خاموش کردن یا بدلیل وجود اختلاف فشار استفاده می شود. در کمپرسور چند تیغه ای محور چرخش منطبق با مرکز استوانه است و این حرکت خارج از مرکز می باشد. روتور شامل شیارهایی است که تیغه ها روی آن قرار می گیرند. در حین کارکرد کمپرسور تیغه ها بدلیل بوجود آمدن نیروی گریز از مرکز به سمت دیواره سیلندر حرکت می کنند. تعداد دفعات کمپرس کردن برابر است با تعداد تیغه ها یعنی کمپرسوری که چهار تیغه دارد در هر بار گردش خود چهار بار عمل کمپرس کردن را انجام می دهد. با گردش شفت گاز بین دو تیغه تله می شود و با گردش خارج از مرکز شفت این گاز فشرده شده به قسمت دیس شارژ فرستاده می شود.