To grunnleggende kompresjonsprinsipper: Slagvolum og dynamisk komprimering - Atlas Copco Norway
Atlas Copco Norway - Kompressorer
Our solutions
Industriverktøy og monteringssystemer
Solutions
Bransjer som betjenes
Industriverktøy og monteringssystemer
Luftfart
Energiteknikk
Solutions
Produkter
Energiteknikk
Energilagringssystemer
Kompressorer
Solutions
Products
Kompressorer
Products and solutions
Solutions
Drills
Products and solutions
Rental fleet
Products and solutions
Energy Storage Systems
Products and solutions

To grunnleggende kompresjonsprinsipper: Slagvolum og dynamisk komprimering

Compressor Types Compressors Basic Theory Compressed Air Wiki Compressed Air

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.

Hva er de to grunnleggende prinsippene for komprimering?

forskyvning og dynamisk komprimering
Det er to generelle prinsipper for komprimering av luft (eller gass): Positiv forskyvning komprimering og dynamisk komprimering. Den første omfatter for eksempel stempelkompressorer, omløpskompressorer (Scroll) og forskjellige typer av roterende kompressorer (skrue, tann, vane). Ved kompresjon med positiv forskyvning trekkes luften inn i ett eller flere kompresjonskamre, som deretter lukkes fra inntaket. Gradvis reduseres volumet av hvert kammer, og luften komprimeres internt. Når trykket har nådd det utformede innbygget trykkforholdet, åpnes en port eller ventil, og luften slippes ut i uttakssystemet på grunn av fortsatt reduksjon av kompresjonskammerets volum.Ved dynamisk kompresjon trekkes luft mellom bladene på en hurtigroterende kompresjonshjul og akselererer til en høy hastighet. Gassen slippes deretter ut gjennom en diffuser, hvor den kinetiske energien blir forvandlet til statisk trykk. De fleste dynamiske kompresjoner er turbokompressorer med et aksial- eller radialt strømningsmønster.

Hva er positive kompressorer?

Stempelkompressor
En sykkelpumpe er den enkleste formen for en positiv slagvolum kompresjon, hvor luft trekkes inn i en sylinder og komprimeres av et bevegelig stempel. Stempelkompressoren har samme driftsprinsipp og bruker et stempel som beveger seg forover og bakover ved hjelp av 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 fungerer en maskin som trekker i luft ved atmosfærisk trykk (1 bar(A) og komprimerer den til 7 bar overtrykk ved et trykkforhold på (7 + 1) / 1 = 8).

Kompressordiagrammet for positive kompressorer

De to grafene nedenfor illustrerer (henholdsvis) trykkvolumforholdet for en teoretisk kompressor og et mer realistisk kompressordiagram for en stempelkompressor. Slagvolumet er sylindervolumet som stempelet beveger seg under sugetrinnet. Klaringsvolumet er volumet like under inntaks- og uttaksventilene og over stempelet, som må forbli på stempelets øvre vendepunkt av mekaniske årsaker.

Forskjellen mellom slagvolumet og sugevolumet skyldes at luften som er igjen i klaringsvolumet, blir utvidet før sugeeffekten kan starte. Forskjellen mellom det teoretiske p/V-diagrammet og det faktiske diagrammet skyldes den praktiske utformingen av en kompressor, for eksempel en stempelkompressor. Ventilene er aldri helt forseglet, og det er alltid en grad av lekkasje mellom stempelskjørtet og sylinderveggen. I tillegg kan ventilene ikke åpnes helt og lukkes uten minimal forsinkelse, noe som resulterer i et trykkfall når gassen strømmer gjennom kanalene. Gassen varmes også opp når den strømmer inn i sylinderen som en konsekvens av denne konstruksjonen.

Formel isotermisk kompresjon

Kompresjonsarbeid med isotermisk kompresjon:

Formel isentropisk komprimering

Kompresjonsarbeid med isentropisk kompresjon:

Disse relasjonene viser at det kreves mer arbeid for isentropisk kompresjon enn for isotermisk kompresjon.

Hva er dynamiske kompressorer?

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 slagvolum har dynamiske kompressorer en egenskap der en liten endring i arbeidstrykket fører til en stor endring i flytgraden.Hver impellerhastighet har en øvre og nedre flytgrense. Den øvre grensen betyr at gasstrømningshastigheten når sonisk hastighet. Den nedre grensen betyr at mottrykket blir større enn kompressorens oppbygging av trykk, noe som betyr at returstrømmen inne i kompressoren. Dette fører igjen til pulsering, støy og risiko for mekanisk skade.

Kompresjon i flere trinn

I teorien kan luft eller gass komprimeres isentropisk (ved konstant entropi) eller isotermalt (ved konstant temperatur). En prosess kan være en del av en teoretisk reversibel syklus. Hvis den komprimerte gassen kunne brukes umiddelbart ved sin endelige temperatur etter kompresjon, vil den isentropiske kompresjonsprosessen ha visse fordeler. I virkeligheten brukes luft eller gass sjelden direkte etter kompresjon, og kjøles vanligvis til omgivelsestemperatur før bruk. Følgelig foretrekkes den isotermiske kompresjonsprosessen, da den krever mindre arbeid. En vanlig, praktisk tilnærming til å utføre denne isotermiske kompresjonsprosessen innebærer kjøling av gassen under kompresjon. Ved et effektivt arbeidstrykk på 7 bar krever isentropisk kompresjon teoretisk 37 % høyere energi enn isotermisk kompresjon.

En praktisk metode for å redusere oppvarmingen av gassen er å dele kompresjonen i flere trinn. Gassen kjøles ned etter hvert trinn før den komprimeres videre til slutttrykket. Dette øker også energieffektiviteten, og det beste resultatet oppnås når hvert kompresjonsstadium har samme trykkforhold. Ved å øke antall kompresjonsstadier, nærmer hele prosessen isotermisk kompresjon. Det er imidlertid en økonomisk grense for antall stadier utformingen av en ekte installasjon kan bruke.

Hva er forskjellen mellom en turbokompressor og en positiv kompressor?

Ved konstant rotasjonshastighet skiller trykk-/strømningskurven for en turbokompressorer seg betydelig fra en tilsvarende kurve for en positiv forskyvningskompressor. Turbokompressorene er en maskin med variabel strømningshastighet og variabel trykkegenskap. På den annen side er en fortrengningskompressor en maskin med en konstant strømningshastighet og et variabelt trykk. En fortrengningskompressor gir et høyere trykkforhold selv ved lav hastighet. Turbokompressorer er konstruert for store luftmengder.

Relaterte artikler

an illustration about compressed air in the atlas copco air wiki.

What is Compressed Air?

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.

Check out our wide range of reliable, energy-efficient and cost-effective air compressors. For all your low, medium and high pressure applications.