Vrste kompresorjev Zračni kompresorji Osnovna teorija Enciklopedija o stisnjenem zraku Iztiskavanje Stisnjen zrak
Preden se seznanite z različnimi kompresorji in načini stiskanja, vam moramo najprej predstaviti dve osnovni načeli stiskanja plina. Nato ju bomo primerjali in opisali različne kompresorje v teh kategorijah.
Obstajata dve splošni načeli stiskanja zraka (ali plina): pozitivno prostorninsko stiskanje in dinamično stiskanje. Ti načeli temeljita na teoriji o tem, kako se zrak stiska in odvaja.
Pri pozitivnem prostorninskem stiskanju je zrak vsesan v eno ali več kompresijskih komor, ki se nato zaprejo na vhodu. Prostornina vsake komore se postopoma zmanjšuje in zrak v notranjosti se stisne. Ko tlak doseže načrtovano vgrajeno tlačno razmerje, se odprejo vrata ali ventil. Zaradi stalnega zmanjševanja prostornine kompresijske komore se zrak nato odvaja v izhodni sistem.
Pri dinamičnem stiskanju je zrak vsesan med lopatice hitro vrtečega se kompresijskega rotorja in pospeši do visoke hitrosti. Plin je nato odveden skozi difuzor, kjer se kinetična energija pretvori v statični tlak.
Kompresorji s pozitivnim prostorninskim delovanjem zagotavljajo enakomeren pretok zraka ne glede na tlak v sistemu. Zrak stisnejo tako, da zajamejo določeno prostornino in jo mehansko stisnejo, na primer z bati ali rotacijskimi vijaki.
Ti kompresorji zagotavljajo višja tlačna razmerja tudi pri nižjih hitrostih in so idealni za manjše, stabilne vrste uporabe, npr. v proizvodni in avtomobilski industriji. Njihova preprosta zasnova zagotavlja zanesljivost in preprosto vzdrževanje.
Kompresorji z dinamičnim stiskanjem za stiskanje velikih količin zraka uporabljajo hitro vrteče se lopatice.
Njihova hitrost pretoka in tlak se spreminjata glede na hitrost delovanja, zato so primerni za področja uporabe, ki zahtevajo velike količine zraka, kot so proizvodnja električne energije ter sistemi za ogrevanje, prezračevanje in klimatizacijo. Njihova zapletena zasnova je optimizirana za spremenljivo hitrost pretoka in učinkovito delovanje pri visoki hitrosti.
Kolesarska črpalka je najpreprostejši primer pozitivnega prostorninskega delovanja. Zrak je vsesan v valj in stisne ga premikajoči se bat. Batni kompresorji imajo enako načelo delovanja. Uporabljajo bat, katerega gibanje naprej in nazaj omogočata ojnica in vrteča se ročična gred.
Če se za stiskanje uporablja samo ena stran bata, to imenujemo kompresor z enostranskim delovanjem, če pa se uporabljata zgornja in spodnja stran bata, gre za kompresor z dvostranskim delovanjem. Tlačno razmerje je razmerje med absolutnim tlakom na vhodni in izhodni strani.
Tako stroj, ki vsesava zrak pri atmosferskem tlaku (1 bar(a)) in ga stisne do nadtlaka 7 barov, deluje s tlačnim razmerjem (7 + 1)/1 = 8.
V spodnjih dveh grafih sta prikazana razmerje med tlakom in prostornino za teoretični kompresor in realni diagram za batni kompresor.
Prostornina hoda je prostornina valja, ki jo bat prepotuje med sesalno fazo. Zračna prostornina je prostornina pod vhodnimi in izhodnimi ventili ter nad batom. Zaradi mehanskih razlogov mora ostati na zgornji točki vrtenja bata.
Razlike med prostornino hoda in sesalno prostornino so posledica širjenja zraka, ki ostane v zračnem prostoru pred začetkom sesanja. Zaradi praktične zasnove kompresorja, npr. batnega kompresorja, pride do razlike med teoretičnim diagramom p/V in dejanskim diagramom.
Ventili niso nikoli popolnoma zatesnjeni, zato med steno bata in steno valja vedno obstaja določena stopnja puščanja. Poleg tega se ventili ne morejo popolnoma odpreti in zapreti brez minimalne zakasnitve. To povzroči padec tlaka pri pretoku plina skozi kanale. Zaradi te zasnove se plin pri pretoku v jeklenko tudi segreva.
V kompresorju z dinamičnim stiskanjem se med pretokom plina tlak zvišuje. Zaradi vrtečih se lopatic na rotorju pretok plina doseže visoko hitrost. Ko je zaradi ekspanzije v difuzorju hitrost plina nato prisiljena v upočasnitev, se pretvori v statični tlak.
Glede na glavno smer pretoka plina se ti kompresorji imenujejo radialni ali aksialni kompresorji. Zaradi majhne spremembe delovnega tlaka se pri kompresorjih z dinamičnim stiskanjem v primerjavi s prostorninskimi kompresorji znatno spremeni hitrost pretoka.
Vsaka hitrost rotorja ima zgornjo in spodnjo omejitev hitrosti pretoka. Zgornja omejitev pomeni, da hitrost pretoka plina doseže zvočno hitrost, spodnja omejitev pa pomeni, da protitlak postane višji od povečanega tlaka v kompresorju, kar pomeni povratni pretok znotraj kompresorja. To pa povzroča pulziranje, hrup in nevarnost mehanskih poškodb.
Če želite izvedeti več o načinu regulacije kompresorjev z dinamičnim stiskanjem in optimizaciji njihove zmogljivosti, preberite ta vodnik o regulaciji kompresorjev z dinamičnim stiskanjem.
30 junij, 2022
Ko izbirate zračni kompresor za svoje podjetje, morate upoštevati veliko stvari. V tem članku bomo pojasnili, kateri kompresor je najprimernejši za vas glede na vaš način uporabe in vaše potrebe.
16 marec, 2023
Ko potrebujete veliko moči, je kompresor z dinamičnim stiskanjem popolna izbira. Na voljo je v aksialni in radialni zasnovi.
4 avgust, 2022
Stisnjen zrak je povsod okoli nas. Vendar kaj točno je? V nadaljevanju vam predstavljamo svet stisnjenega zraka in osnovno delovanje kompresorja.