معرفی کمپرسور

بازده حجمی نشانگر حجم واقعی بخار مبرد است که توسط کمپرسور جا به جا می‌شود و این نسبت که با درصد بیان می‌شود‌، ۱۰۰ درصد نیست. به‌ عنوان مثال ممکن است حجم یک سیلندر در کمپرسور رفت و آمدی ۱۰ اینچ مکعب باشد و در این صورت انتظار این است که با حرکن پیستون‌، ۱۰ اینچ مکعب بخار مبرد جا به جا می‌شود و این نسبت که با درصد بیان می‌شود، ۱۰۰ درصد نیست. به عنوان مثال ممکن است حجم یک سیلندر در کمپرسور رفت و آمدی ۱۰ اینچ مکعب باشد و در اینصورت انتظار این است که با حرکت پیستون، ۱۰ اینچ مکعب بخار مبرد جا به جا شود‌، اما در عمل چنین نمی‌شود و مثلاً ۶ اینچ مکعب بخار مبرد جا به جا می‌شود. بنابراین بازده چنین کمپرسوری ۶۰ درصد خواهد بود. بالا بودن فشار کندانسور و هم چنین پایین بودن فشار اواپراتور هریک به تنهایی و یا باهم می‌توانند موجب کاهش بازده حجمی کمپرسور شوند.
در این صورت به دلیل نسبت تراکم زیاد و ساختار کمپرسور بخشی از گاز مکش شده قبلی در کمپرسور باقی مانده و بار دیگر انبساط می یابد. بنابراین هرچه فشار دهش کمتر شود، مقدار باز انبساط گاز باقی مانده در کمپرسور بیشتر و برعکس هرچه فشار مکش بیشتر شود‌، باز انبساط بخار باقی مانده کمتر خواهد شد

بنابراین بازده حجمی وابسته به نسبت تراکم است و اختلاف هرچه بیشتر بین فشار دهش و مکش موجب کاهش بازده حجمی کمپرسور می‌شود.
به عنوان مثال چنانچه نسبت تراکم کمپرسوری با مبرد هالوکربن ۳:۱ باشد ، بازده حجمی ۸۲ درصد خواهد بود. بنابراین دبی ۱۲ فوت مکعب در دقیقه‌، تأثیر سرمایشی به اندازه تقریبی ۱۰ فوت مکعب در دقیقه خواهد داشت و یا به عبارت دیگر تنها ۸۲ درصد حجم گردش بوسیله کمپرسور مفید است و در هر بار مکش فقط ۸۲ درصد دبی از اواپراتور مکیده می‌شود و ۱۸ درصد بخار مبرد باقی مانده از دور قبلی مکش است.

سرعت کمپرسور، اختلاف دمای مکش و دهش‌، اختلاف فشار دهش و مکش و هم چنین نوع مبرد دبی آن‌ و کیفیت اجزاء مختلف کمپرسور همگی از مهمترین عوامل تأثیر گذار بر بازده کمپرسور هستند. مطابق استاندارد AR1500-2000 بازده کمپروسور بر اساس نسبت کار ایزنتروپیک یعنی کار بدون تغییر آنتروپی با توان واقعی ورودی تعیین می‌شود که بازده ایزونتروپیک یا آدیاباتیک خوانده می‌شود.

کمپرسورهای سیلندر – پیستونی

از رایج‌ترین انواع کمپرسور هایی هستند در چیلرهای تراکمی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع کمپرسور‌ها ساختار مشابهی با موتور‌های احتراقی درون سوز دارند با این اختلاف که خود محرک نبوده و فاقد سیستم جرقه هستند. عمل تراکم در سیلندر و بوسیله جا به جایی منظم پیستون که خود بوسیله شاتون به میل لنگ متصل شده است‌، انجام می‌گیرد. نیروی الکتروموتور به عنوان عامل محرک میل لنگ وارد می‌شود. میل لنگ حرکت دورانی را به حرکت خطی رفت و برگشت تبدیل کرده و این حرکت از طریق شاتون به پیستون منتقل می‌شود. هنگامی که پیستون به سمت پایین حرکت می‌کند با ایجاد خلاء نسبی در محفظه سیلندر کشانده می‌شود و با حرکت مجدد پیستون به بالا عمل تراکم‌، آغاز گشته و سوپاپ مکش بسته می‌شود.
با رسیدن پیستون به بالا نقطه خود که نقطه مرگ خوانده می‌شود‌، سوپاپ دهش باز شده و گاز متراکم که این که دارای دمای بیشتری نیز شده است از فضای سیلندر خارج می‌گردد. به هنگام بالا رفتن پیستون‌، اوقاتی وجود دارد که طی آن هر دو سوپاپ مکش و دهش بسته هستند تا به این وسیله فضای سیلندر تبدیل به محفظه‌ای کاملاً بسته و مناسب برای کم تراکم شود. برای ایجاد چنین فضایی باید که جدار بیرونی پیستون به به جدار داخلی سیلندر بسیار نزدیک باشد تا گاز راه فراری از میان این دو جداره نداشته باشد. از این رو جدار خارجی پیستون دارای شیارهایی برای جایی گیری واشرهای حلقوی هستند. وجود واشرها و تماس تنگاتنگ آن‌ها با بدنه سیلندر ضمن کاهش اصطکاک امکان فرار گاز یا بخار میرد را از میان دو جدار استوانه‌ای شکل پیستون و سیلندر از بین می‌برد.

جنس سیلندر معمولاً از چدن و جنس پیستون از آلیاژ های آلومینیوم یا چدن است. در صورتی که جنس پیستون آلومینیوم باشد از دو واشر حلقوی استفاده می‌شود که واشر فوقانی‌، واشر تراکم و واشر تحتانی واشر روغن خوانده می‌شود. این واشر از ورود روغن به محفظه جلوگیری می‌کند.

کمپرسور‌های سیلندر پیستونی در هر سه نوع باز‌، نیمه بسته و بسته مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ اما استفاده از کمپرسور‌های باز بدلیل‌، وزن و هزینه بیشتر و هم چنین احتمال نشت مبرد از محل خروج شفت و سختی هم محور کردن دو شفت کمپرسور و الکتروموتور و نیز عمر کوتاه تسمه‌ها در کمپرسور‌هایی که به صورت غیر مستقیم و پولی به الکتروموتور مرتبط می‌شوند‌، بسیار محدود است. اما باید توجه داشت که در کمپرسور‌های باز بار گرمایی ناشی ازکارکرد الکترو موتور به سیستم خنک کن تحمیل نمی‌شود.
برای چیلر‌های پرظرفیت به طور معمول از کمپرسور‌های نیم بسته استفاده می‌شود تا ضمن کم حجم شدن کمپرسور و خنک شدن الکتروموتور به وسیله بخار میرد‌، امکان دسترسی محدود و در حد لزوم به قطعات به منطور تعمیر و نگهداری سهل تر وجود داشته باشد.

کمپرسور‌های بسته سیلندر پیستونی در چیلر‌های تراکمی مورد استفاده چندانی ندارند مگر این که چیلر دارای چند کمپرسور کم ظرفیت باشد. در هر حال کمپسور‌های بسته بیشتر برای واحد‌های خنک کن تراکمی کم ظرفیت مانند کولر پنجره‌ای یا یخچال‌های خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

کمپرسور‌های سیلندر پیستونی ممکن است عمودی‌، خرجنینی V شکل یا W شکل‌، یک سیلندر یا چند سیلندر باشند. در کمپرسور‌های عمودی که اغلب برای سیستم‌های کوچک و کم ظرفیت به کار گرفته می‌شوند‌، در اثر گردش یک دور میرلنگ‌، تنها یک بار عمل تراکم انجام می شود حال آن که در نوعی از کمپرسور‌های خرجینی در مقابل گردش یک دور میل لنگ‌، دو بار عمل تراکم ایجاد می‌شود.