کمپرسور روتاری چیست؟ | نحوه عملکرد کمپرسور روتاری
کمپرسور روتاری چرخشی
همواره محیط پاک و بدون آلودگی شاخصی از پاکیزگی و محیطی مورد تایید عموم مردم است به همین دلیل تهویه مطبوع یکی از اختراعاتی است که به طور چشمگیری به بخشی از زندگی ما تبدیل شده است.
شاید تا به حال برایتان پیش آمده باشد که زخم خود را با الکل ضدعفونی کنید و متوجه این شده‌اید که وقتی زخم را باز می‌کنید هوایی که بر رویش می‌وزد، حس خنکی را به شما منتقل میکند. باید اشاره کنم که تهویه مطبوع هم بر این اصل کار میکند.
هر تهویه مطبوع شامل چهار عنصر کلیدی است:
- بخارگیر (اواپراتور)
- مبدل حرارتی (کاندنسور)
- کمپرسور
- شیر تنظیم
این عناصر به کارکرد صحیح یک تهویه مطبوع کمک میکند و جز اساسی ترین اجزا برای عملکرد آن هستند. تهویه مطبوع، همانند یخچال‌ها، نیاز به یک کمپرسور برای عملکرد دارد. درواقع هر دستگاهی که دارای عملکرد تهویه مطبوع باشد مسلما از کمپرسور استفاده می کند. که روتاری کمپرسور، کمپرسوری است که بیشترین استفاده را در تهویه مطبوع خانگی دارد.
در این مقاله، قصد داریم درباره هرآنچه روتاری کمپرسور را به عنوان بهترین کمپرسور در تهویه مطبوع خانگی شناخته میکند، عملکرد، مزایا و معایب آن آشنا شویم. در ابتدا می‌پردازیم به اینکه روتاری کمپرسور چیست و چه کاربردی در تهویه مطبوع دارد.
کمپرسور روتاری چیست؟
کمپرسور روتاری یا چرخشی یکی از انواع کمپرسور است که نقش موثری در فشرده‌سازی گازها یا سیالات گازی دارد. در این نوع کمپرسور معمولا برای اینکه بتواند فشار گاز را افزایش دهد از یک قطعه چرخان، که به طور معمول روتور است، استفاده میکند.
درواقع این نوع کمپرسورهای روتاری(چرخشی) از یک مکانیزم پیشرانش مثبت با حرکت چرخشی استفاده می‌کنند. قطعات تعبیه شده همچون قطعه چرخان، معمولاً یک روتور که در این نوع کمپرسور برای چرخش به منظور فشرده‌سازی سیال خنک‌کننده استفاده می‌شود.
کمپرسور دوار(روتاری) مناسب آب و هوای با فشار هوایی بالا می باشد به این دلیل کمپرسور در تهویه مطبوع و یخچال‌ها استفاده می‌شود. در تهویه مطبوع خانگی، کمپرسور نحوه کارکرد یک کمپرسور روتاری به منظور جمع‌آوری گاز فشرده شده و ایجاد فشار بالا برای انتقال حرارت استفاده می‌شود. این کمپرسورها عموماً با موتورهای الکتریکی کار می‌کنند و قادر به تولید فشار بالا و حجم گاز فشرده شده هستند.
اگر با کمی دقت به داخل کمپرسور روتاری(چرخشی) نگاه کنیم مشاهده خواهید کرد که برخلاف کمپرسور پیچی، به جز بدنه کمپرسور، یک مخزن استوانه‌ای نیز وجود دارد. اجزای تشکیل دهنده این کمپرسور چرخشی از یک بدنه و یک مخزن است. به طور کلی بدنه را میتوان به دو بخش تقسیم کرد: بخش الکتریکی که در آن موتور قرار دارد، و بخش مکانیکی که در آن کمپرسور قرار دارد.
اجزای یک کمپرسور روتاری
اجزای یک کمپرسور روتاری(چرخشی) شامل بدنه، مخزن، روتور، شفت و صمام‌ها است. این اجزا به همراه موتور کمک می‌کنند تا کمپرسور چرخشی بتواند گاز را فشرده کرده و عملکرد تهویه مطبوع یا دیگر سیستم‌های مرتبط را انجام دهد.
چرا کمپرسورهای روتاری(چرخشی) مخزن (آکومولاتور) دارند؟
کمپرسور روتاری به عمل فشرده‌سازی می‌پردازد، در این حین گاز خنک‌کننده با دمای پایین و فشار کم را که از طریق مبدل حرارتی (اواپراتور) عبور کرده است و هوای سرد مورد نیاز را تولید کرده، به گازی با دمای بالا و فشار بالا تبدیل میکند.
نکته ای که درباره گاز خنک‌کننده باید به آن اشاره کرد این است، از آنجایی گاز خنک‌کننده از طریق مبدل حرارتی عبور کرده است، باید در حالت گازی و با دمای پایین باشد. اما در برخی شرایط، خنک‌کننده به صورت مایع نمی‌تواند بخار شود و ممکن است در حالت مایع به کمپرسور برسد.
از این جهت باید توجه داشت که مایعات تقریباً قابل فشرده سازی نیستند. به عبارت دیگر، در کمپرسور، خنک‌کننده در حالت مایع فشرده نمی‌شود؛ اگر کمپرسور سعی در فشرده سازی خنک‌کننده مایع داشته باشد، این باعث آسیب رساندن به سیستم می‌شود.
به منظور جلوگیری از آسیب به کمپرسور، در تولید و طراحی یک کمپرسور روتاری، یک مخزن با ظرفیت مناسب انتخاب می‌شود.
و عمل فشرده ساز تا زمانی که مایع خنک‌کننده به گاز تبدیل نشود انجام نمی شود، در این صورت خنک‌کننده از اواپراتور به صورت مستقیم به داخل محفظه فشرده‌سازی کمپرسور مکش نمی‌شود؛ و در پی آن، ابتدا از طریق مخزن عبور میکند. مخزن به خنک‌کننده مایع کمک میکند تا قبل از ورود به محفظه فشرده‌سازی، تبخیر شود.
همچنین از دیگر عملکردهای مخزن وجود فیلتر است، باتوجه به اینکه محفظه فشرده‌سازی کمپرسور با جزئیات بسیار ظریفی تجمیع می‌شود؛ مخزن با استفاده از فیلتر از ورود اشیاء خارجی به محفظه فشرده‌سازی جلوگیری میکند. می‌توانید آن را مانند یک صافی برای کمپرسور تصور کنید.
به طور کلی، مخزن خنک‌کننده، خنک‌کننده مایعی که از طریق اواپراتور عبور کرده است را به یک گاز با دما و فشار پایین تبدیل میکند.
کمپرسور روتاری(چرخشی) چگونه کار میکند؟
همانطور که در مباحث قبل یاد گرفتیم، محفظه فشرده‌سازی گاز خنک‌کننده با دما و فشار پایین که از مخزن عبور کرده است را به گاز خنک‌کننده با دما و فشار بالا فشرده میکند.
کمپرسور چرخشی، خنک‌کننده را با تغییر حجم آن فشرده میکند.
برای درک عملکرد یک کمپرسور روتاری(چرخشی)، نگاهی به تصاویر زیر بیندازیم.
در تصویر اول، دو دایره متمرکز هستند، در حالی که در تصویر دوم، دو دایره همزمان هستند.
در تصویر اول، حتی اگر دایره داخلی چرخش کند، حجم فضای A تغییر نمی‌کند.
در تصویر دوم، چون که دایره داخلی و دایره بیرونی همزمان نیستند، هنگامی که دایره داخلی چرخش میکند، حجم از فضای A به فضای A’ کاهش می‌یابد و فشار افزایش پیدا میکند.
یک نمونه بسیار رایج و ملموس از این عملکرد در زندگی روزمره‌مان تجربه کردیم؛ زمانی که ما روی یک ماده بسته‌بندی شده از فروشگاه فشار اعمال می‌کنیم، فشار داخل بسته افزایش می‌یابد و بسته تا زمانی که فشار به یک سطح معینی یعنی بالاتر از حد تحمل می‌رسد، بسته‌بندی پاره می‌شود.
اجزای محفظه فشرده‌سازی شامل موارد زیر است:
۱. سیلندر: یکی از قطعات مهم که به شکل استوانه‌ای است که در آن فشرده‌سازی انجام می‌شود. سیلندر نقش محفظه اصلی را ایفا میکند و در آن جریان گاز خنک‌کننده صورت می‌گیرد.
۲. بلبرینگ اصلی و بلبرینگ فرعی: این بلبرینگ‌ها سیلندر را از بالا و پایین تنگ می‌کنند همچنین این قطعات از نشت گاز جلوگیری می‌کنند. آنها به عنوان تراکم کننده سیلندر عمل می‌کنند و از دسترسی گاز بین فضای فشرده و فضای باز محفظه جلوگیری می‌کنند.
۳. شفت کرنک: این شفت الکتریکی است که انرژی مکانیکی را از موتور یا منبع قدرت به محفظه فشرده‌سازی منتقل میکند. شفت کرنک با چرخش خود رولر را متحرک میکند.
۴. رولر: رولر در مسیر غیرمرکزی شفت قرار دارد و با چرخش شفت، حجم محفظه فشرده‌سازی را تغییر می‌دهد. به طور کلی، رولر باعث کاهش حجم فضای فشرده و افزایش فشار درون آن می‌شود.
۵. وین: وین یک پره است که فضای با فشار پایین را از فضای با فشار بالا در محفظه جدا میکند. این پره به عنوان یک صمام عمل میکند و جریان گاز را از فضای فشرده به فضای باز منتقل میکند.
در نگاهی کلی‌تر به اجزا متوجه خواهیم شد که با کنار یکدیگر قرار گرفتن این اجزا میتوان انتظار داشت که فشرده‌سازی گاز خنک‌کننده را در محفظه فشرده‌سازی انجام دهند و کاربرد صحیح خود را نشان دهند.
موتور چگونه عمل میکند؟
حالا که با اجزا و موارد مدنظرمان از یک کمپرسور آشنا شدیم می‌خواهم که توجه شما را به یک بخش مهم دیگر یعنی موتور در کمپرسور جلب کنم. سیم پیچی موتور کولر گازی
موتور در کمپرسور روتاری نقش کلیدی در عملکرد دستگاه دارد. این موتور به منظور ایجاد جنبش و چرخش روتور استفاده می‌شود. همچنین عملکرد موتور به انرژی الکتریکی ورودی وابسته است.
موتور در کمپرسور روتاری شامل دو بخش استاتور و روتور است. بخش اول یعنی استاتور به همراه دیگر قطعات الکتریکی ثابت کننده آن نصب شده‌اند و در محل ثابتی قرار می‌گیرند. بخش دوم یا روتور به صورت متحرک درون استاتور قرار می‌گیرد و به وسیله محور چرخان قابل چرخش است. روتور به وسیله انرژی الکتریکی که از منبع خارجی دریافت میکند، با سرعت به چرخش درمی‌آید. این چرخش روتور باعث ایجاد جنبش و جابجایی گاز خنک‌کننده درون محفظه فشرده‌سازی می‌شود.
درواقع موتور در کمپرسور روتاری متشکل از قطعات الکتریکی، استاتور، روتور و محور چرخان است. با تأمین انرژی الکتریکی به موتور، جنبشی دورانی در روتور ایجاد می‌شود که تأثیر مستقیمی بر فشرده‌سازی گاز خنک‌کننده در کمپرسور دارد.
مزایای کمپرسور روتاری
کمپرسور روتاری به دلایل زیر بازدهی و راندمان بالاتری نسبت به سایر انواع کمپرسورهای برودتی دارد:
۱. اتلاف کمتر: کمپرسور روتاری به دلیل کمتر بودن اتلاف شیر تخلیه و اتلاف ناشی از فضای کلیرانس پیستون، بازدهی بالاتری دارد.
۲. ابعاد کوچکتر: کمپرسور روتاری از حجم و وزن کمتری نسبت به ظرفیت خود برخوردار است. این ویژگی باعث می‌شود که کمپرسور روتاری تا حدود ۴۰٪ سبکتر و کوچکتر باشد.
۳. صدا و لرزش کمتر: کمپرسور روتاری با تولید صدا و لرزش کمتر، مناسب برای استفاده در تهویه مسکونی و آپارتمانی است.
۴. تعداد قطعات کمتر: کمپرسور روتاری نیاز به تعداد کمتری قطعه نسبت به سایر کمپرسورهای برودتی دارد.
۵. قابلیت اطمینان بالا: به دلیل عدم نیاز به قطعاتی برای تبدیل حرکت دورانی به خطی، کمپرسور روتاری قابلیت اطمینان بالاتری دارد.
۶. جریان مداوم: کمپرسور روتاری باعث ایجاد جریان مداوم و خطی در حرکت مبرد می‌شود که به تعادل سیستم تهویه مطبوع تابستانی کمک زیادی میکند.
معایب کمپرسور روتاری
هرچند کمپرسور روتاری برای برخی کاربردها مزیت‌هایی دارد، اما برخی معایب و محدودیت‌ها نیز وجود دارد که در زیر به برخی از آنها اشاره شده است:
۱. ظرفیت برودتی محدود: به دلیل ساختار خاص کمپرسور روتاری، ظرفیت برودتی آن معمولاً کمتر است و برای برودت‌های با ظرفیت بالا مناسب نیست.
۲. قابلیت تعمیر و تعویض محدود: برخی از کمپرسورهای روتاری قطعات قابل تعمیر و تعویض ندارند و در صورت بروز مشکل، ممکن است نیاز به تعویض کمپرسور کامل داشته باشند.
۳. محدودیت در فشار و حجم مبرد: کمپرسورهای روتاری عموماً در فشارهای متوسط و حجم جابجایی پایین مبرد استفاده می‌شوند و برای سیستم‌های برودتی زیر صفری مناسب نیستند.
به طور خلاصه، هرچند کمپرسورهای روتاری برای برخی کاربردها مناسب هستند، اما باید توجه داشت که ظرفیت برودتی آنها محدود است و قابلیت تعمیر و تعویض قطعات نیز محدود است. همچنین، برای استفاده در سیستم‌های برودتی با فشار و حجم بالا، بهتر است از انواع دیگر کمپرسورها استفاده شود.
نتیجه گیری:
در این مقاله سعی شد تا درباره همه ابعاد و مبانی کمپرسور روتاری(چرخشی) که در تهویه مطبوع مسکن به طور گسترده استفاده می‌شود، بحث شود. کمپرسور استفاده شده در این مقاله، یک کمپرسور چرخشی تک‌اسطوانه با یک محفظه فشرده‌سازی بود که با استفاده از همه اجزایی ک بررسی کردیم عمل فشرده‌سازی گازخنک‌کننده و در نهایت تبدیل آن به هوا با شدت بالا در دستگاه می شود.
خیلی عالی