Our solutions
Atlas Copco Rental
Solutions
Uthyrningspark
Atlas Copco Rental
Kvävgasgeneratorer
Uthyrningspark
Oljefria luftkompressorer
Uthyrningspark
Oljefria luftkompressorer
Oljefria luftkompressorer
Oljesmorda luftkompressorer
Uthyrningspark
Oljesmorda luftkompressorer
Oljesmorda luftkompressorer
Tillbehör
Betjänade branscher
Atlas Copco Rental
Betjänade branscher
Betjänade branscher
Betjänade branscher
Industriverktyg och monteringssystem
Solutions
Industrier
Industriverktyg och monteringssystem
Flygindustri
Industrier
Flygindustri
Flygindustri
Flygindustri
Flygindustri
Flygindustri
Tung utrustning och maskiner
Industrier
Produkter
Industriverktyg och monteringssystem
Bearbetande verktyg
Produkter
Bearbetande verktyg
Bearbetande verktyg
Bearbetande verktyg
Bearbetande verktyg
Bearbetande verktyg
Borrningslösningar
Tryckluftstillbehör
Produkter
Tryckluftstillbehör
Tryckluftstillbehör
Tryckluftstillbehör
Service
Industriverktyg och monteringssystem
Atlas Copcos servicelösningar
Service
Atlas Copcos servicelösningar
Atlas Copcos servicelösningar
Atlas Copcos servicelösningar
Kompressorteknik
Solutions
Produkter
Kompressorteknik
Process Gas and Air Equipment
Sortiment för industriella kondensatbehandlinglösningar
Produkter
Sortiment för industriella kondensatbehandlinglösningar
Sortiment för industriella kondensatbehandlinglösningar
Sortiment för industriella kondensatbehandlinglösningar
Sortiment för industriella kondensatbehandlinglösningar
Reservdelar och service
Kompressorteknik

Två grundprinciper för kompression av luft och gas: deplacementprincipen och dynamisk kompression

Compressor Types Compressors Basic Theory Compressed Air Wiki Compressed Air

Innan du kan lära dig mer om olika kompressorer och komprimeringsmetoder måste vi först redogöra för de två grundläggande principerna för komprimering av gas. Därefter jämför vi de två och tittar närmare på olika kompressorer i dessa kategorier.

Vilka är de två grundläggande principerna för kompression?

deplacementprincipen och dynamisk kompression

Det finns två grundprinciper för komprimering av luft (eller gas): deplacementprincipen och dynamisk kompression. Bland deppacementkompressorerna finns exempelvis oscillerande (kolv-) kompressorer, orbitala (scroll-) kompressorer och olika typer av rotationskompressorer (skruv, tand, lamell). Vid komprimering med positivt deplacement sugs luft in i en (eller flera) kompressionskammare, som sedan stängs av från inloppet. Volymen på kammaren minskas gradvis och luften i den komprimeras. När trycket har nått samma nivå som trycket i utloppsledningen öppnas en ventil och luften släpps ut med konstant tryck under fortsatt minskning av komressionskammarens volym.

Vid dynamisk komprimering sugs luft in mellan bladen på ett snabbt roterande kompressorhjul och accelereras till hög hastighet. Gasen släpps sedan ut via en diffusor, där rörelseenergin omvandlas till statiskt tryck. De flesta dynamiska kompressorer är turbokompressorer med axiellt eller radiellt flöde.

Vilka olika typer av deplacementkompressorer finns det?

kolvkompressor

Cykelpumpen är den enklaste deplacementkompressorn, där luft sugs in i en cylinder och komprimeras av en rörlig kolv. Kolvkompressorerna har samma funktionsprincip, med en kolv vars framåt- och bakåtrörelse åstadkoms av en vevstake och en roterande vevaxel. Om endast den ena sidan av kolven används för kompressionsarbetet kallas kompressorn för en enkelverkande kompressor. Om både kolvens över- och undersida används kallas kompressorn för en dubbelverkande kompressor.

Tryckförhållandet är förhållandet mellan det absoluta trycket på insugnings- och utblåsningssidan. Följaktligen har en maskin som suger in luft vid atmosfäriskt tryck 1 bar(a) och komprimerar den till 7 bar övertryck ett tryckförhållande på (7 + 1)/1 = 8.

Kompressordiagram för deplacementkompressorer

De två diagrammen nedan visar relationen mellan tryck (p) och volym (V) i ett teoretiskt kompressordiagram och ett mer realistiskt kompressordiagram för kolvkompressorer. Slagvolymen är den cylindervolym som kolven genomlöper under insugningsslaget. Det ”skadliga rummet” är det utrymme som av mekaniska skäl måste finnas kvar vid kolvens vändläge, tillsammans med det utrymme som krävs för ventiler etc.


Skillnaden mellan slagvolymen och insugen volym beror på att den luft som finns kvar i det ”skadliga rummet” expanderar innan insugningen börjar. Skillnaden mellan det teoretiska p/V-diagrammet och det realistiska diagrammet beror på den praktiska konstruktionen för kompressorn, till exempel en kolvkompressor. Ventilerna blir aldrig helt täta och ett visst läckage finns alltid mellan kolven och cylinderväggen. Dessutom kan inte ventilerna öppnas och stängas utan en minimal fördröjning vilket leder till tryckfall när gasen strömmar genom kanalerna. Av konstruktionsmässiga skäl värms gasen också upp när den strömmar i cylindern.


Formel för isoterm kompression

Kompressionsarbetet vid isoterm kompression blir:

Formel för isentrop kompression

Kompressionsarbetet vid isentrop kompression blir:


Dessa samband visar att det krävs större arbete vid isentrop kompression än vid isoterm kompression.

Vilka olika typer av dynamiska kompressorer finns det?

En dynamisk kompressor är en strömningsmaskin där tryckhöjningen sker samtidigt som gasen strömmar. Den strömmande gasen accelereras till hög hastighet med hjälp av roterande blad eller ett kompressorhjul, varefter gasens hastighets omsätts till tryckenergi när den tvingas retardera under expansion i en diffusor. Beroende på strömningens riktning talar man om radial- eller axialkompressorer. Jämfört med deplacementkompressorer har dynamiska kompressorer egenheten att en liten förändring i arbetstryck ger en stor förändring i kapaciteten.

För varje varvtal finns en övre och en nedre gräns för kapaciteten. Den övre gränsen innebär att gasens strömningshastighet når ljudets hastighet. Den undre gränsen innebär att mottrycket är större än kompressorns uppbyggda tryck, vilket innebär återströmning i kompressorn. Detta leder i sin tur till pulsationer buller och risk för mekaniska skador.

Kompression i flera steg

I teorin kan luft eller gas komprimeras isentropiskt eller isotermt. Detta kan ske som en del i en reversibel process. Om den komprimerade gasen kunde användas direkt, vid sin sluttemperatur efter kompressionen, skulle den isentropiska processen ha vissa fördelar. I verkligheten kan luft eller gas sällan användas direkt efter kompressionen utan kyls före användningen. Därför är den isoterma processen att föredra, då den är mindre arbetskrävande. I praktiken försöker man förverkliga den isoterma processen genom att kyla gasen under kompressionen. Vid ett effektivt arbetstryck på 7 bar kräver isentropisk kompression i teorin 37 % mer energi än isoterm kompression.


En praktisk metod för att minska uppvärmningen av gasen är att dela in komprimeringen i flera steg. Gasen kyls efter varje steg innan den komprimeras vidare till sluttrycket. På detta sätt ökar också energieffektiviteten och det bästa resultatet erhålls när varje komprimeringssteg har samma tryckförhållande. Genom att öka antalet komprimeringssteg närmar sig hela processen den isoterma komprimeringen. Det finns dock en ekonomisk gräns för hur många steg man kan använda i en installation.


Vad är skillnaden mellan en deplacementkompressor och en turbokompressor?

Vid konstant rotationshastighet skiljer sig kapacitetskurvan för en turbokompressor väsentligt från motsvarande kurva för en deplacementkompressor. En turbokompressor är en maskin med variabel kapacitet och konstant tryck. Deplacementkompressorn däremot är en maskin med ett konstant kapacitet och variabelt tryck. Deplacementskompressorerna ger höga tryckförhållanden även vid låga varvtal. Turbokompressorerna lämpar sig väl för stora luftflöden.


Relaterade artiklar

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

Vad är tryckluft?

Tryckluft finns överallt runt omkring oss, men vad är det egentligen? Låt oss presentera tryckluftens värld och den grundläggande funktionen hos en kompressor.