حلولنا
ضواغط هواء
الحلول
المنتجات
ضواغط هواء
Process gas and air equipment
الصيانة وقطع الغيار
ضواغط هواء
زيادة الكفاءة إلى أقصى حد
الأدوات الصناعية والحلول
الحلول
Power Equipment
الحلول
Products
Power Equipment
Energy Storage Systems
Light construction and demolition equipment
المنتجات والحلول
الحلول
ضواغط الهواء
المنتجات والحلول
الضواغط البحرية
معدات الغاز والهواء للعمليات
الحفارات
مولدات الطاقة
مجموعة التأجير

مبدأين أساسيين للضغط: الضغط بالإزاحة والضغط الديناميكي

أنواع الضواغط الضواغط النظرية الأساسية موقع Wiki الخاص بالهواء المضغوط الهواء المضغوط

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.

أذكر المبدأين الأساسيين للضغط؟

الضغط بالإزاحة والضغط الديناميكي
ثمة مبدآن عامان لضغط الهواء (أو الغاز): الضغط موجب الإزاحة والضغط الديناميكي. يشمل النوع الأول، على سبيل المثال، الضواغط (المكبسية) الترددية والضواغط (اللولبية) المدارية وأنواع مختلفة من الضواغط الدوارة (الضاغط الحلزوني، الضاغط المسنن، الضاغط ذو الريَش). في الضغط موجب الإزاحة، يُسحَب الهواء إلى حجرة ضغط واحدة أو أكثر، ثم تُغلَق بعد ذلك من المدخل. يتناقص حجم الحجرة تدريجيًا ويتم ضغط الهواء داخليًا. عند وصول الضغط إلى نسبة الضغط التكاملية المخصصة، يتم فتح منفذ أو صمام ويتم تفريغ الهواء في نظام المخرج بسبب الانخفاض المستمر في حجم حجرة الضغط.

في الضغط الديناميكي، يتم سحب الهواء بين الشفرات الموجودة في دفاعة ضغط سريعة الدوران ويتسارع ليبلغ سرعة عالية. ثم يتم تفريغ الغاز عبر رذاذة، حيث تتحول الطاقة الحركية إلى ضغط ساكن. معظم الضغط الديناميكي هو ضواغط توربينية ذات نمط تدفق محوري أو شعاعي.

ما المقصود بالضواغط موجبة الإزاحة؟

ضاغط مكبسي
تعد مضخة الدراجة الهوائية أبسط أشكال الضغط موجب الإزاحة، حيث يُسحَب الهواء داخل أسطوانة ويتم ضغطه بواسطة مكبس متحرك. يتبع الضاغط المكبسي مبدأ التشغيل ذاته ويستخدم مكبسًا تتم حركته الأمامية والخلفية بواسطة ذراع توصيل وعمود إدارة دوار. إذا استُخدم جانب واحد فقط من المكبس للضغط، فهذا يسمى ضاغط أحادي الفعل. وإذا استُخدم الجزء العلوي والسفلي من المكبس، فإن الضاغط يكون مزدوج الفعل.

نسبة الضغط هي العلاقة بين الضغط المطلق على جانبي المدخل والمخرج. ومن ثمّ، فإن الآلة التي تسحب هواءً عند الضغط جوي يبلغ (1 بار (مطلق) وتضغطه إلى ضغط زائد يبلغ 7 بار، تعمل بنسبة ضغط تبلغ‎(7 + 1)/1 = 8).

مخطط الضاغط للضواغط موجبة الإزاحة

يوضح الرسمان البيانيان أدناه (على التوالي) العلاقة بين الضغط والحجم لضاغط نظري ومخطط ضاغط أكثر واقعية للضاغط المكبسي. حجم الشوط هو حجم الأسطوانة الذي يقطعه المكبس أثناء مرحلة الامتصاص. حجم الخلوص هو الحجم الموجود مباشرةً أسفل صمامي الدخول والخروج وفوق المكبس، والذي يجب أن يظل في أعلى نقطة دوران في المكبس لأسباب ميكانيكية.

يعود الفرق بين حجم الشوط وحجم الامتصاص إلى تمدد الهواء المتبقي في حجم الخلوص قبل بدء الامتصاص. 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 دون وجود أدنى قدر من التأخير، مما ينتج عنه انخفاض الضغط عند تدفق الغاز عبر القنوات. يتم تسخين الغاز أيضًا عندما يتدفق إلى الأسطوانة نتيجة لهذا التصميم.

معادلة الضغط ثابت الحرارة

شغل الضغط مع الضغط ثابت الحرارة:

معادلة الضغط ثابت الإنتروبيا

شغل الضغط مع الضغط ثابت الإنتروبيا:


توضح هذه العلاقات أن الضغط ثابت الإنتروبيا يتطلب شغلاً أكثر من الضغط ثابت الحرارة.

ما المقصود بالضواغط الديناميكية؟

في الضاغط الديناميكي، يزيد الضغط عند تدفق الغاز. ويتسارع الغاز المتدفق ليبلغ سرعة عالية عن طريق الشفرات الدوارة على الدفاعة. وتتحول سرعة الغاز لاحقًا إلى ضغط ساكن عندما تدفع إلى التباطؤ بموجب التمدد داخل الرذاذة. ووفق الاتجاه الرئيسي لتدفق الغاز المستخدم، تسمى هذه الضواغط ضواغط محورية أو شعاعية. وبالمقارنة بضواغط الإزاحة، تتسم الضواغط الديناميكية بميزة حيث يؤدي التغيير الطفيف في ضغط التشغيل إلى تغيير كبير في معدل التدفق.

تتضمن سرعة الدفاعة حدًا 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، مما يعني عودة التدفق داخل الضاغط. ويؤدي هذا بدوره إلى حدوث النبض والضوضاء وخطر التلف الميكانيكي.

الضغط في مراحل متعددة

يمكن ضغط الهواء أو الغاز، نظريًا، بشكل ثابت إنتروبيًا (عند إنتروبيا ثابتة) أو ثابت حراريًا (عند درجة حرارة ثابتة). قد تكون كلتا العمليتين جزءًا من دورة يمكن عكسها نظريًا. إذا كان من الممكن استخدام الغاز المضغوط مباشرة عند درجة حرارته النهائية بعد الضغط، فستكون لعملية الضغط ثابت الإنتروبيا بعض المزايا. وفي الواقع، نادرًا ما يستخدم الهواء أو الغاز مباشرة بعد الضغط، وعادة ما يتم تبريدهما إلى درجة الحرارة المحيطة قبل الاستخدام. ومن ثم، فإن عملية الضغط ثابت الحرارة هي الخيار المفضل، حيث إنها تتطلب شغلاً أقل. يتضمن النهج العملي الشائع لتنفيذ عملية الضغط ثابت الحرارة هذه تبريد الغاز أثناء الضغط. عند ضغط التشغيل الفعال البالغ 7 بار، يتطلب الضغط ثابت الإنتروبيا نظريًا طاقة أعلى بنسبة ‎37% من الضغط ثابت الحرارة.


تتمثل الطريقة العملية لتقليل سخونة الغاز في تقسيم الضغط إلى عدة مراحل. يتم تبريد الغاز بعد كل مرحلة تعرضه لمزيد من الضغط ليصل إلى الضغط النهائي. ويزيد هذا أيضًا من كفاءة الطاقة، مع الحصول على أفضل نتيجة عندما تكون نسبة الضغط واحدة في كل مرحلة. تقترب العملية بأكملها من الضغط ثابت الحرارة من خلال زيادة عدد مراحل الضغط. ومع ذلك، يوجد حد اقتصادي لعدد المراحل التي يمكن لتصميم نظام المعدات الفعلي استخدامها.


ما وجه الاختلاف بين الضاغط التوربيني والضاغط موجب الإزاحة؟

عند سرعة دوران ثابتة، يختلف منحنى الضغط/التدفق للضواغط التوربينية بشكل كبير عن المنحنى المكافئ للضاغط موجب الإزاحة. الضواغط التوربينية هي ماكينات ذات معدل تدفق متغير وميزة ضغط متغير. على الجانب الآخر، ضاغط الإزاحة هو ماكينة ذات معدل تدفق ثابت وضغط متغير. يوفر ضاغط الإزاحة نسبة ضغط أعلى حتى عند السرعة المنخفضة. صُممت الضواغط التوربينية لتوفير معدلات تدفق هواء كبيرة.


المقالات ذات الصلة