완벽한 산업용 공기압축기를 선택하는 방법
30 6월, 2022
비즈니스에 맞는 공기압축기를 선택할 때 많은 사항을 고려해야 합니다. 이 문서에서는 응용 분야와 요구 사항에 따라 가장 적합한 공기압축기에 대해 설명합니다.
정변위와 다이나믹형 컴프레서의 차이점
다른 검프레서와 압축 방법에 대해 알아보기 전에 기체 압축의 두 가지 기본 원리를 소개하겠습니다. 그런 다음 두 방법을 비교하고 해당 범주의 다른 검프레서에 대해 살펴보겠습니다.
공기(또는 기체)의 압축에는 다음과 같은 두 가지 일반적인 원리가 있습니다. 바로 정변위 압축과 다이나믹형 압축입니다. 이러한 원칙은 공기가 압축되고 배출되는 방식에 대한 이론에 근거합니다.
정변위 압축에서 공기는 하나 이상의 압축 챔버로 흡입된 다음 흡입구에서 닫힙니다. 각 챔버의 부피는 점진적으로 감소하고 공기는 내부적으로 압축됩니다. 압력이 설계된 기본 압력 비율에 도달하면 포트 또는 밸브가 열립니다. 그런 다음, 압축 챔버의 부피가 지속적으로 감소하기 때문에 공기가 배출 시스템으로 배출됩니다.
다이나믹형 압축에서는 공기가 빠르게 회전하는 압축 임펠러의 블레이드 사이에서 흡입되어 고속으로 가속됩니다. 그런 다음 기체는 디퓨저를 통해 방출되며 운동 에너지가 정압으로 변환됩니다.
정변위 컴프레서
- 일정한 유량
- 더 높은 압력
- 저속 작동
- 더 작고 안정적인 응용 분야
- 더욱 단순해진 디자인
정변위 컴프레서는 시스템 압력과 상관없이 일정한 공기 흐름을 제공합니다. 고정된 부피를 가두어 공기를 압축하고, 피스톤 또는 로터리 스크류 등을 이용하여 기계적으로 압축합니다.
이러한 컴프레서는 낮은 속도에서도 높은 압력비를 제공하며 제조 및 자동차 산업과 같이 작은 용량의 안정적인 응용 분야에 이상적입니다. 단순한 설계로 신뢰성과 쉬운 유지보수를 보장합니다.
다이나믹형 컴프레서(터보 컴프레서)
- 가변 유량
- 가변 압력
- 높은 속도
- 대용량 응용 분야
- 첨단 설계
다이나믹형 컴프레서는 고속 회전 블레이드를 사용하여 대량의 공기를 압축합니다.
유량 및 압력은 작동 속도에 따라 달라지므로, 발전 및 HVAC와 같은 대용량 응용 분야에 적합합니다. 복잡한 설계는 가변 유속과 효율적인 고속 작동에 최적화되어 있습니다.
정변위 검프레서란?
자전거 펌프는 정변위 압축의 가장 간단한 예입니다. 공기가 실린더로 흡입되고 움직이는 피스톤에 의해 압축됩니다. 피스톤 컴프레서는 작동 원리가 동일합니다. 이들 피스톤은 커넥팅 로드 및 회전 크랭크축을 통해 전진 및 후진 이동이 가능한 피스톤을 사용합니다.
피스톤의 한쪽만 압축에 사용되는 경우, 이를 단동식 컴프레서라고 합니다. 피스톤의 상단과 하부를 모두 사용할 경우 컴프레서가 이중 작동을 수행합니다. 압력 비율은 입구와 출구 쪽 절대 압력 사이의 관계입니다.
따라서, 대기 압력(1bar(a))에서 공기를 흡입하여 7bar 초과 압력까지 압축하는 기계는 (7+1)/1=8의 압력 비율로 작동합니다.
정변위 컴프레서의 유형
- 왕복(피스톤) 컴프레서: 크랭크축에 의해 구동되는 피스톤을 사용하여 실린더의 공기를 압축하는 컴프레서.
- 오비탈(스크롤) 컴프레서: 공기를 부드럽게 압축하기 위해 두 개의 상호 배치된 나선형 스크롤을 사용하는 컴프레서.
- 로터리 스크류 컴프레서: 2개의 회전 나선형 스크류를 사용하여 공기를 지속적으로 압축하는 컴프레서.
- 로터리 투스 컴프레서: 두 개의 역회전 비접촉식 톱니형 로터를 사용하여 공기를 압축하는 컴프레서.
- 로터리 베인 컴프레서: 베인이 들어가고 나가는 로터를 사용하여 원통형 캐비티 내부의 공기를 압축하는 컴프레서.
아래 두 그래프에서는 이론적인 컴프레서의 압력 부피 관계와 피스톤 컴프레서의 실제 다이어그램을 확인할 수 있습니다(각각).
행정 부피는 흡입 단계 중에 피스톤이 이동하는 실린더 부피입니다. 간극 부피는 입구 및 출구 밸브 아래 및 피스톤 위에 있는 부피입니다. 기계적인 이유로 피스톤의 상단 회전 지점에 있어야 합니다.
행정 부피와 흡입 부피 간의 차이는 흡입이 시작되기 전에 간극 부피에 남아 있는 공기의 팽창으로 인한 것입니다. 피스톤 컴프레서와 같은 컴프레서의 실제 설계는 이론적 p/V 다이어그램과 실제 다이어그램 간의 차이를 가져옵니다.
밸브는 완전히 밀봉되지 않으며 피스톤 스커트와 실린더 벽 사이에 항상 어느 정도의 누설이 있습니다. 또한 밸브는 최소한의 지연 없이 완전히 열리고 닫힐 수 없습니다. 이로 인해 가스가 채널을 통해 흐르면 압력이 떨어집니다. 이 설계의 결과로 실린더로 흐르는 가스도 가열됩니다.
다이나믹형 컴프레서란?
다이나믹형 컴프레서에서는 기체가 흐르는 동안 압력이 증가합니다. 유동 기체는 임펠러의 회전 블레이드를 통해 높은 속도로 가속됩니다. 그런 다음 디퓨저에서 팽창 중에 강제로 감속되면서 기체의 속도가 정압으로 변환됩니다.
사용되는 기체의 주 흐름 방향에 따라 이 컴프레서를 방사류 컴프레서 또는 축류 컴프레서라고 합니다. 체적형 컴프레서에 비해 다이나믹형 컴프레서에서는 작동 압력의 작은 변화에도 유량이 크게 변경됩니다.
각 임펠러 속도에는 유량 상한과 하한이 있습니다. 상한은 가스 유량이 음속에 도달한다는 것을 의미합니다. 하한은 카운터 압력이 컴프레서의 압력 증가보다 크다는 것을 의미합니다. 즉, 컴프레서 내부의 반환 유량을 의미합니다. 결과적으로 맥동, 소음 및 기계적 손상 위험이 발생합니다.
다이나믹형 컴프레서의 관리 방법과 성능 최적화 방법에 대해 자세히 알아보려면 다이나믹형 컴프레서 관리에 대한 이 가이드를 읽어 보십시오.
다이나믹형 컴프레서의 유형
- 원심 컴프레서: 회전 임펠러를 사용하여 디퓨저를 통해 공기 속도를 올리고 압력으로 변환하는 컴프레서.
- 축류 컴프레서: 공기가 회전축과 평행하게 흐를 때 압축하는 컴프레서로, 일반적으로 제트 엔진 및 고속 응용 분야에서 사용됩니다.
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