Vrste kompresora Kompresori zraka Osnovna teorija Wiki za komprimirani zrak Zapremnina Komprimirani zrak
Prije učenja o različitim kompresorima i metodama kompresije, prvo vas moramo uvesti u dva osnovna načela kompresije plina. Nakon toga usporedit ćemo ih i pregledati različite kompresore u tim kategorijama.
Dva su osnovna načela kompresije zraka (ili plina): volumetrijska kompresija i dinamička kompresija. Ova načela utemeljena su u teoriji komprimiranja i ispuštanja zraka.
Pri volumetrijskoj kompresiji zrak se uvlači u jednu ili više komora, koje se potom zatvaraju na ulazu. Zapremnina pojedinih komora postupno se smanjuje i zrak u unutrašnjosti se komprimira. Po postizanju tlaka koji odgovara dizajniranom ugrađenom omjeru tlaka, otvara se otvor ili ventil. Uslijed kontinuiranog smanjenja zapremnine kompresijske komore zrak se zatim ispušta u izlazni sustav.
Pri dinamičkoj kompresiji zrak se uvlači među lopatice brzo rotirajućeg kompresijskog rotora te ubrzava na veliku brzinu. Plin se potom ispušta kroz difuzor u kojem se kinetička energija pretvara u statički tlak.
Volumetrijski kompresori osiguravaju dosljedan protok zraka, neovisno o tlaku u sustavu. Zrak komprimiraju zahvaćanjem fiksne zapremnine i njenim mehaničkim komprimiranjem, primjerice s klipovima ili rotirajućim vijcima.
Ovi kompresori daju visoke omjere tlaka čak i pri nižim brzinama te su idealni za manje, stabilne primjene poput proizvodnje i automobilske industrije. Njihov jednostavan dizajn osigurava pouzdanost i lako održavanje.
Dinamički kompresori komprimiraju velike zapremnine zraka uz pomoć vrlo brzih rotirajućih lopatica.
Njihova brzina protoka i tlak mijenjaju se s radnom brzinom, zbog čega su prikladni za primjene s velikim zapremninama poput proizvodnje energije i klimatizacijske sustave. Njihov složen dizajn optimiran je za promjenjive brzine protoka i učinkovite operacije s velikim brzinama.
Biciklistička pumpa najjednostavniji je primjer volumetrijske kompresije. Zrak se uvlači u cilindar i komprimira pokretnim klipom. Isto načelo rada imaju i klipni kompresori. U njima se primjenjuje klip koji se naprijed i natrag pomiče uz pomoć klipnjače i rotirajućeg koljenastog vratila.
Ako se za komprimira samo s jednom stranom klipa, riječ je o jednoradnom kompresoru. Ako se primjenjuju gornja i donja strana klipa, dvoradni je. Omjer tlaka je veza apsolutnog tlaka na ulaznim i izlaznim stranama.
Sukladno tome, stroj koji uvlači zrak pri atmosferskom tlaku (1 bar(a)) i komprimira ga na nadtlak od 7 bar radi na omjeru tlaka od (7 + 1)/1 = 8.
Na dva grafikona u nastavku prikazan je odnos tlak-zapremnina teoretskog kompresora i stvarnog klipnog kompresora.
Zapremnina hoda je zapremnina cilindra koju klip prolaz tijekom faze usisa. Zapremnina zazora je zapremnina ispod ulaznih i izlaznih ventila i iznad klipa. Iz mehaničkih razloga mora preostati u vršnoj točki okretanja klipa.
Razlika teoretskog dijagrama p/v i stvarnog dijagrama rezultat je razlike između zapremnine hoda i zapremnine usisa koju uzrokuje ekspanzija zraka preostalog u zapremnini zazora prije početka usisa.
Ventili nikada nisu potpuno zabrtvljeni i uvijek postoji određena razina propuštanja između plašta klipa i stjenke cilindra. Uz to, potpuno otvaranje i zatvaranje ventila bez minimalne odgode nije moguće. To rezultira padom tlaka kada plin protječe kroz kanale. Posljedica dizajna je i zagrijavanje plina pri protjecanju u cilindar.
U dinamičkom kompresoru do porasta tlaka dolazi tijekom protjecanja plina. Rotirajućim lopaticama na rotoru protočni plin ubrzava se na veliku brzinu. Kada se plin prisilno uspori ekspanzijom u difuzoru, brzina plina pretvara se u statički tlak.
Ovisno o glavnom smjeru protoka plina, ovi kompresori nazivaju se radijalni ili aksijalni kompresori. U usporedbi s potisnim kompresorima, malena promjena radnog tlaka dinamičkog kompresora rezultira velikom promjenom brzine protoka.
Svaka brzina rotora ima gornju i donju granicu brzine protoka. Na gornjoj granici brzina protoka plina dostiže brzinu zvuka. Na donjoj granici protutlak postaje veći od nakupljanja tlaka u kompresoru pa u kompresoru nastaje povratni tok. To pak uzrokuje pulsiranje, buku i opasnost od mehaničkog oštećenja.
Kako biste bolje razumjeli reguliranje i optimiranje performansi dinamičkih kompresora pročitajte ovaj vodič za reguliranje dinamičkom kompresora.
30 lipnja, 2022
There are a lot of things you have to consider when choosing an air compressor for your business. In this article we will explain what compressor is best suited for you, based on your application and needs.
16 ožujka, 2023
When you need a lot of horsepower, a dynamic compressor is the ideal choice. They are available in both axial and radial designs.
10 listopada, 2024
Compressed air is all around us, but what is it exactly? Let us introduce you to the world of compressed air and the basic workings of a compressor.
