كيفية اختيار ضاغط الهواء الصناعي الأمثل
30 يونيو, 2022
ثمة الكثير من العوامل يجب مراعاتها عند اختيار ضاغط هواء لأعمالك. سنتناول في هذا المقال الضاغط الأنسب لك، بناءً على استخدامك واحتياجاتك.
الفرق بين الضاغط موجب الإزاحة والضاغط الديناميكي
قبل التعرف على الضواغط وطرق الضغط المختلفة، علينا أولاً أن نعرفك بالمبدأين الأساسيين لضغط الغاز. وبعد ذلك، سنقارن بين الاثنين ونتناول الضواغط المختلفة في هذه الفئات.
هناك مبدآن عامان لضغط الهواء (أو الغاز): الضغط موجب الإزاحة والضغط الديناميكي. ويرتكز هذان المبدآن على نظرية كيفية ضغط الهواء وتفريغه.
في حالة الضغط موجب الإزاحة، يُسحب الهواء إلى حجرة ضغط واحدة أو أكثر، ثم تُغلَق بعد ذلك من المدخل. يتناقص حجم كل حجرة تدريجيًا ويُضغط الهواء داخليًا. عند وصول الضغط إلى نسبة الضغط المصممة المدمجة، يُفتح منفذ أو صمام. ويُفرغ الهواء في نظام المخرج بسبب الانخفاض المستمر في حجم حجرة الضغط.
في حالة الضغط الديناميكي، يُسحب الهواء بين الشفرات على دفَّاعة ضغط سريعة الدوران ويتسارع إلى سرعة عالية. ثم يُفرغ الغاز عبر رذاذة، حيث تتحول الطاقة الحركية إلى ضغط ثابت.
الضواغط موجبة الإزاحة
- معدل تدفق ثابت
- ضغط أعلى
- تشغيل بسرعة منخفضة
- تطبيقات أصغر حجمًا ومستقرة
- تصميم أبسط
توفر الضواغط موجبة الإزاحة تدفق هواء ثابتًا، بغض النظر عن ضغط النظام. فهي تضغط الهواء عن طريق احتجاز حجم ثابت وضغطه ميكانيكيًا، كما هو الحال مع الضواغط المكبسية أو الضواغط الحلزونية الدوّارة.
توفر هذه الضواغط نسب ضغط أعلى حتى عند السرعات المنخفضة وهي مثالية للتطبيقات الأصغر حجمًا والمستقرة مثل الصناعات التحويلية وصناعات السيارات. ويضمن تصميمها البسيط الموثوقية وسهولة الصيانة.
الضواغط الديناميكية (الضواغط التوربينية)
- معدل تدفق متغير
- ضغط متغير
- سرعة أعلى
- تطبيقات ذات حجم كبير
- تصميم متقدم
تستخدم الضواغط الديناميكية شفرات دوارة عالية السرعة لضغط كميات كبيرة من الهواء.
ويختلف معدل تدفقها وضغطها باختلاف سرعة التشغيل، ما يجعلها مناسبة للتطبيقات ذات الحجم الكبير مثل توليد الطاقة والتدفئة والتهوية وتكييف الهواء. وتم تحسين تصميمها المعقد للحصول على معدلات تدفق متغيرة وعمليات تشغيل عالية السرعة فعالة.
ما المقصود بالضواغط موجبة الإزاحة؟
مضخة الدراجة هي أبسط مثال على الضغط موجب الإزاحة، حيث يُسحب الهواء داخل أسطوانة ويضغطه مكبس متحرك. تتبع الضواغط المكبسية مبدأ التشغيل ذاته وتستخدم مكبسًا تتحقق حركته الأمامية والخلفية من خلال ذراع توصيل وعمود إدارة دوار.
إذا استُخدم جانب واحد فقط من المكبس للضغط، فهذا يسمى ضاغطًا أحادي الفعل، وإذا استُخدم كلا الجزأين العلوي والسفلي من المكبس، فإن الضاغط يكون مزدوج الفعل. نسبة الضغط هي العلاقة بين الضغط المطلق على جانبي المدخل والمخرج.
ومن ثَم، فإن الماكينة التي تسحب هواءً عند ضغط جوي يبلغ (1 بار (مطلق)) وتضغطه إلى ضغط زائد يبلغ 7 بار تعمل بنسبة ضغط تبلغ (7 + 1)/1 = 8.
أنواع الضواغط موجبة الإزاحة
- الضواغط الترددية (المكبسية): الضواغط التي تستخدم مكابس مدفوعة بعمود إدارة لضغط الهواء في أسطوانة.
- الضواغط المدارية (اللولبية): الضواغط التي تستخدم لولبين حلزونيين متشابكين لضغط الهواء بسلاسة.
- الضواغط الحلزونية الدوارة: الضواغط التي تستخدم جزأين حلزونيين دوارين لضغط الهواء بشكل مستمر.
- الضواغط المزودة بأسنان دوارة: الضواغط التي تستخدم اثنين من الدوارات المسننة عكسية الدوران وغير المتصلة لضغط الهواء.
- الضواغط ذات الريش الدوارة: الضواغط التي تستخدم دوارًا بريش تنزلق للداخل والخارج لضغط الهواء داخل تجويف أسطواني.
في الرسمين البيانيين أدناه، ستجد العلاقة بين الضغط والحجم لضاغط نظري ومخططًا واقعيًا لضاغط مكبسي كما هو موضح (على التوالي).
إن حجم الشوط هو حجم الأسطوانة الذي يقطعه المكبس في أثناء مرحلة الشفط. وحجم الخلوص هو الحجم الموجود أسفل صمامي المدخل والمخرج وفوق المكبس، والذي يجب أن يظل في أعلى نقطة دوران في المكبس لأسباب ميكانيكية.
يعود الفرق بين حجم الشوط وحجم الشفط إلى تمدد الهواء المتبقي في حجم الخلوص قبل بدء الشفط. ويعود الفرق بين مخطط الضغط والحجم النظري والمخطط الفعلي إلى التصميم العملي للضاغط، مثل الضاغط المكبسي.
لا يتم إغلاق الصمامات بالكامل مطلقًا، ويوجد دائمًا قدر من التسرب بين قميص المكبس وجدار الأسطوانة. وبالإضافة إلى ذلك، لا يمكن فتح الصمامات وإغلاقها تمامًا من دون وجود أدنى قدر من التأخير، ما ينتج عنه انخفاض في الضغط عند تدفق الغاز عبر القنوات. يتم تسخين الغاز أيضًا عندما يتدفق إلى الأسطوانة نتيجة لهذا التصميم.
ما المقصود بالضواغط الديناميكية؟
في الضاغط الديناميكي، يزيد الضغط عندما يتدفق الغاز. ويتسارع الغاز المتدفق ليبلغ سرعة عالية عن طريق الشفرات الدوارة على الدفّاعة. وتتحول سرعة الغاز بعد ذلك إلى ضغط ساكن عندما تُدفع إلى التباطؤ بفعل التمدد داخل الرذاذة.
ووفق الاتجاه الرئيسي لتدفق الغاز المستخدم، تسمى هذه الضواغط ضواغط محورية أو قطرية. وبالمقارنة بضواغط الإزاحة، فإن التغيير الطفيف في ضغط التشغيل في الضواغط الديناميكية يؤدي إلى تغيير كبير في معدل التدفق.
لكل سرعة دفَّاعة حد أعلى وأدنى لمعدل التدفق. يعني الحد الأعلى أن سرعة تدفق الغاز تبلغ سرعة الصوت. ويعني الحد الأدنى أن الضغط المضاد يصبح أكبر من تزايد ضغط الضاغط، ما يعني عودة التدفق داخل الضاغط. ويؤدي هذا بدوره إلى حدوث نبض وضوضاء وخطر تلف ميكانيكي.
لفهم المزيد حول كيفية تنظيم الضواغط الديناميكية وكيفية تحسين الأداء، اقرأ هذا الدليل حول تنظيم الضاغط الديناميكي.
أنواع الضواغط الديناميكية
- ضواغط الطرد المركزي: الضواغط التي تستخدم دفَّاعة دوارة لتسريع سرعة الهواء وتحويلها إلى ضغط من خلال رذاذة.
- الضواغط المحورية: الضواغط التي تضغط الهواء في أثناء تدفقه بالتوازي مع محور الدوران، وتُستخدم عادة في المحركات النفاثة والتطبيقات عالية السرعة.
المقالات ذات الصلة
دليل أنواع الضواغط الديناميكية: الضواغط التي تعمل بالطرد المركزي والمحورية
16 مارس, 2023
عندما تحتاج إلى الكثير من القدرة الحصانية، فإن الضاغط الديناميكي هو الخيار الأمثل. وهو متوفر بالتصميم المحوري والشعاعي.
ما المقصود بالهواء المضغوط؟
4 أغسطس, 2022
يوجد الهواء المضغوط في كل مكان من حولنا، ولكن ما المقصود به تحديدًا؟ دعنا نعرّفك على عالم الهواء المضغوط وطرق العمل الأساسية للضاغط.