Farklı kompresörler ve sıkıştırma yöntemleri hakkında daha fazla bilgi almadan önce size gaz sıkıştırmak için kullanılan iki temel ilkeyi anlatmamız gereklidir. Ardından bu ikisini karşılaştıracağız ve bu kategorilerdeki farklı kompresörleri inceleyeceğiz.
Havanın (veya gazın) sıkıştırılması için iki genel ilke vardır: pozitif deplasmanlı sıkıştırma ve dinamik sıkıştırma. Bu ilkeler, havanın sıkıştırılma ve tahliye edilme şekliyle ilgili teorik çalışmalara dayanır.
Pozitif deplasmanlı sıkıştırma işleminde hava bir veya daha fazla sıkıştırma odasına alınır ve bu odaların girişleri kapatılır. Kademeli olarak tüm odaların hacmi azalır ve hava içeride sıkıştırılır. Basınç makine tasarımı ile belirlenen basınç oranına ulaştığında bir port veya valf açılır. Ardından, sıkıştırma odasının hacmi sürekli olarak azaldığı için hava çıkış sistemine gönderilir.
Dinamik sıkıştırma işleminde hava hızla dönen bir sıkıştırma türbininin kanatları arasına çekilir ve yüksek hıza çıkar. Ardından gaz, kinetik enerjinin statik basınca dönüştürüldüğü difüzör üzerinden dışarı atılır.
Pozitif deplasmanlı kompresörler, sistem basıncından bağımsız olarak tutarlı bir hava akışı sağlar. Havayı sıkıştırmak için sabit bir hacmi hapsedip piston veya vida gibi yöntemlerle mekanik olarak sıkıştırırlar.
Bu kompresörler, düşük devirlerde bile daha yüksek basınç oranları sağlar; üretim ve otomotiv sektörleri gibi daha küçük, dengeli uygulamalar için idealdir. Basit tasarımları güvenilirlik ve kolay bakım imkanı sağlar.
Dinamik kompresörler, yüksek hacimde havayı sıkıştırmak için yüksek hızlı döner kanatlardan yararlanır.
Debi ve basınçları çalışma devrine göre değişiklik gösterir, bu da onları güç üretimi ve HVAC gibi yüksek hacimli uygulamalar için uygun hale getirir. Karmaşık tasarımları, değişken debiler ve verimli yüksek devirli işlemler için optimize edilmiştir.
Pozitif deplasmanlı sıkıştırmanın en basit örneği, bisiklet lastiği pompalarıdır. Bu cihazlarda hava bir silindire alınır ve hareketli bir piston ile sıkıştırılır. Pistonlu kompresörlerin çalışma ilkesi de aynıdır. Bunlarda bir biyel ve dönen bir krank mili sayesinde ileri ve geriye hareket edebilen bir piston kullanılır.
Sıkıştırma için pistonun yalnızca bir tarafı kullanılıyorsa buna tek hareketli kompresör adı verilir. Kompresörün üst ve alt kısımları birlikte kullanılıyorsa bu çift hareketli bir kompresördür. Basınç oranı, giriş ve çıkış taraflarındaki mutlak basınç arasındaki ilişkidir.
Dolayısıyla, atmosferik basınçta (1 bar (a)) hava çeken ve 7 bar aşırı basınç ile sıkıştıran bir makine, (7+1)/1=8 basınç oranı ile çalışmaktadır.
Aşağıdaki iki grafikte (sırayla) teorik bir kompresör ile daha gerçekçi bir pistonlu kompresörün basınç-hacim ilişkisi gösterilmektedir.
Hareket hacmi, pistonun emme işlemi sırasında hareket ettiği silindir hacmidir. Mesafe hacmi, giriş ve çıkış valflerinin altında ve pistonun üzerindeki hacimdir. Bu değer mekanik nedenlerden dolayı pistonun üst ölü noktasında kalmalıdır.
Hareket hacmi ile emme hacmi arasındaki farkın nedeni, emme başlamadan önce mesafe hacminde kalan havanın genleşmesidir. Kompresörün (ör. pistonlu kompresör) pratik tasarımı, teorik p/V şeması ile gerçek durumu gösteren şema arasındaki farka neden olmaktadır.
Valfler hiçbir zaman tam sızdırmazlık sağlamaz, piston eteği ve silindir duvarı arasında daima bir sızdırma söz konusudur ve valfler çok küçük bir gecikme olmadan tam olarak açılıp kapanamaz. Bu nedenle gaz kanallardan geçtiğinde basınç kaybı oluşur. Ayrıca bu tasarımdan dolayı gaz, silindirin içine girerken de ısınır.
Dinamik kompresörlerde, gaz aktıkça basınç da artar. Hareket eden gaz bir türbinin dönen bıçakları ile yüksek bir hıza çıkar. Gazın hızı da bir difüzörde genleşerek yavaşlamaya zorlandığında statik basınca dönüşür.
Kullanılan gaz akışının ana yönüne bağlı olarak, bu kompresörlere radyal veya eksenel kompresör adı verilir. Dinamik kompresörler, deplasmanlı kompresörler ile karşılaştırıldığında farklı bir özelliğe sahiptir. Çalışma basıncındaki küçük bir değişiklik, debide büyük bir değişime neden olur.
Tüm türbin devirlerinde bir üst ve alt debi sınırı vardır. Üst sınır, gaz akış hızının ses hızına ulaşması anlamına gelir. Alt sınır, karşı basıncın kompresörün oluşturduğu basınçtan fazla olması, bu nedenle kompresör içinde ters yönde akış olması anlamına gelir. Bu da darbeli çalışma, gürültü ve mekanik hasar riskine neden olur.
Dinamik kompresörlerin nasıl kontrol edildiğini ve performansın nasıl optimize edildiğini daha iyi anlamak için dinamik kompresörlerin regülasyonu ile ilgili bu kılavuzu okuyun.
30 Haziran, 2022
İşletmeniz için bir hava kompresörü seçerken dikkate almanız gereken birçok nokta vardır. Bu makalede uygulamanıza ve ihtiyaçlarınıza dayalı olarak size en uygun kompresörün hangisi olduğunu açıklıyoruz.
16 Mart, 2023
Çok yüksek beygir gücüne ihtiyacınız olduğunda dinamik kompresörler ideal seçimdir. Bunlar hem eksenel hem de radyal tasarımlarda mevcuttur.
4 Ağustos, 2022
Basınçlı hava her yerdedir ama tam olarak nedir? Gelin sizi basınçlı hava dünyasıyla tanıştıralım ve bir kompresörün temel çalışma ilkelerini açıklayalım.