Før du kan lære om de forskjellige kompressorene og komprimeringsmetodene, må vi først introdusere deg til de to grunnleggende prinsippene for komprimering av gass. Etter det, vil vi sammenligne de to og se på de forskjellige kompressorene i disse kategoriene.
Det finnes to generiske prinsipper for kompresjon av luft (eller gass): fortrengningskompresjon og dynamisk kompresjon. Disse prinsippene er forankret i teorien om hvordan luft komprimeres og slippes ut.
Ved fortrengningskompresjon trekkes luften inn i ett eller flere kompresjonskamre, som deretter lukkes fra inntaket. Gradvis reduseres volumet i hvert kammer, og luften komprimeres internt. Når trykket har nådd det konstruerte innebygde trykkforholdet, åpnes en port eller ventil. Luften slippes deretter ut i uttakssystemet på grunn av den fortsatte reduksjonen av kompresjonskammerets volum.
Ved dynamisk kompresjon trekkes luft mellom bladene på et raskt roterende kompresjonshjul og akselereres til høy hastighet. Gassen blir deretter sluppet ut gjennom en diffusor, der kinetisk energi omdannes til statisk trykk.
Fortrengningskompressorer sikrer jevn luftstrøm, uavhengig av systemtrykket. De komprimerer luften ved å fange et fast volum og komprimerer den mekanisk, for eksempel med stempler eller roterende skruer.
Disse kompressorene leverer høyere trykkforhold selv ved lavere hastigheter og er ideelle for mindre, stabile bruksområder som produksjons- og bilindustrien. Den enkle konstruksjonen sikrer pålitelighet og enkelt vedlikehold.
Dynamiske kompressorer komprimerer store mengder luft ved hjelp av roterende høyhastighetsblader.
Strømningshastigheten og trykket varierer etter driftshastigheten, noe som gjør dem egnet for bruksområder med høyt volum som kraftproduksjon og VVS. Den komplekse konstruksjonen er optimalisert for variable strømningshastigheter og effektive høyhastighetsoperasjoner.
En sykkelpumpe er det enkleste eksempelet på en fortrengningskompresjon. Luft trekkes inn i en sylinder og komprimeres av et bevegelig stempel. Stempelkompressorer har samme driftsprinsipp. De bruker et stempel der bevegelsen fremover og bakover oppnås ved en forbindelsesstang og en roterende veivaksel.
Hvis bare én side av stempelet brukes til komprimering, kalles dette en enkeltvirkende kompressor. Hvis både toppen og undersiden av stempelet brukes, dobbeltvirker kompressoren. Trykkforholdet er forholdet mellom absolutt trykk på inntaks- og uttakssidene.
Følgelig, en maskin som trekker i luft ved atmosfærisk trykk (1 bar(A)) og komprimerer den til 7 bar overtrykk, fungerer ved et trykkforhold på (7 + 1) / 1 = 8.
I de to grafene nedenfor finner du trykkvolumforholdet for en teoretisk kompressor og et realistisk diagram for en stempelkompressor illustrert (henholdsvis).
Slagvolumet er sylindervolumet som stempelet beveger seg under sugetrinnet. Klaringsvolumet er volumet under inntaks- og uttaksventilene og over stempelet. Det må forbli på stempelets øvre vendepunkt av mekaniske årsaker.
Forskjeller mellom slagvolum og sugevolum skyldes utvidelse av luft som er igjen i klaringsvolumet før sugekoppen starter. Den praktiske utformingen av en kompressor, for eksempel en stempelkompressor, resulterer i en forskjell mellom det teoretiske p/V-diagrammet og det faktiske diagrammet.
Ventilene er aldri helt forseglet, og det er alltid en grad av lekkasje mellom stempelskjørtet og sylinderveggen. I tillegg kan ventilene ikke helt åpne og lukke uten minimal forsinkelse. Dette resulterer i et trykkfall når gass strømmer gjennom kanalene. Gassen varmes også opp når den strømmer inn i sylinderen som en konsekvens av denne konstruksjonen.
I en dynamisk kompressor finner trykkøkningen sted mens gassen strømmer. Den flytende gassen akselererer til en høy hastighet ved hjelp av de roterende bladene på en impeller. Gasshastigheten forvandles deretter til statisk trykk når den blir tvunget til å avta under ekspansjon i en diffuser.
Disse kompressorene kalles radiale eller aksiale kompressorer, avhengig av hovedretningen til gassflyten som brukes. Sammenlignet med kompressorer med forskyvning fører en liten endring i arbeidstrykket til dynamiske kompressorer til en stor endring i flytgraden.
Hvert løpehjul har en øvre og nedre strømningsgrense. Den øvre grensen betyr at gasstrømningshastigheten når lydens hastighet. Den nedre grensen betyr at mottrykket blir større enn kompressorens trykkoppbygging, noe som betyr returstrøm inne i kompressoren. Dette fører til pulsering, støy og risiko for mekanisk skade.
For å forstå mer om hvordan dynamiske kompressorer reguleres, og hvordan ytelsen optimaliseres, kan du lese denne veiledningen om regulering av dynamiske kompressorer.
30 juni, 2022
Det er mange ting du må vurdere når du velger en luftkompressor for din bedrift. I denne artikkelen vil vi forklare hva kompressoren er best egnet for deg, basert på din søknad og behov.
16 mars, 2023
Når du trenger mye hestekrefter, er en dynamisk kompressor det ideelle valget. De er tilgjengelige i både aksial og radial design.
4 august, 2022
Trykkluft er rundt oss, men hva er det egentlig? La oss introdusere deg til en verden av trykkluft og de grunnleggende arbeidsoppgavene til en kompressor.