کمپرسور چیست؟ آشنایی کامل با عملکرد و انواع دستگاه‌های فشرده‌ساز گاز
کمپرسور یکی از اجزای مهم در بسیاری از سیستم‌های صنعتی و خانگی است که وظیفه‌ی اصلی آن افزایش فشار گاز و کاهش حجم آن است. این دستگاه مکانیکی با ایجاد تراکم در گاز، امکان استفاده از آن را در سیستم‌های مختلفی از جمله تبرید، تهویه مطبوع، خطوط انتقال گاز، صنایع نفت و گاز و… فراهم می‌سازد. در حقیقت، این وسیله را می‌توان قلب تپنده‌ی چرخه‌ی سرمایش تراکمی دانست. چرا که با مکش گاز مبرد از بخش فشار پایین و فشرده‌سازی آن، امکان گردش مبرد در کل مدار سرمایش فراهم می‌شود.
عملکرد این دستگاه چگونه است؟
کمپرسور با مکش گاز کم‌فشار از یک سمت و رانش آن از سمت دیگر، گاز را در مسیر موردنظر به گردش درمی‌آورد. این عملیات باعث می‌شود فشار گاز افزایش یافته و به‌صورت فشرده به سایر بخش‌ها منتقل شود. در سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع، این گردش مداوم گاز نقش مهمی در ایجاد سرمایش ایفا می‌کند.
تفاوت دستگاه فشرده‌ساز گاز با پمپ
کمپرسورها از نظر عملکرد شباهت‌هایی با پمپ‌ها دارند؛ هر دو برای افزایش فشار و جابه‌جایی سیال طراحی شده‌اند. اما تفاوت اصلی آنها در نوع سیالی است که انتقال می‌دهند:
پمپ‌ها معمولاً برای مایعات به‌کار می‌روند.
کمپرسورها برای گازها طراحی شده‌اند.
گازها برخلاف مایعات، قابلیت فشرده‌سازی بیشتری دارند. در حالی که مایعات تراکم‌ناپذیر هستند یا بسیار سخت فشرده می‌شوند. این دستگاه با کاهش حجم گاز، فشار آن را بالا می‌برند. این ویژگی کلیدی‌ترین تفاوت بین کمپرسور و پمپ محسوب می‌شود.
انواع تجهیزات فشرده‌سازی گاز
این ابزار بسته به ساختار و نحوه‌ی عملکرد به دو گروه اصلی تقسیم می‌شود:
-
نوع دینامیکی (Dynamic)
-
مدل جابجایی مثبت (Positive Displacement)
در ادامه، هر یک از این دسته‌ها را معرفی می‌کنیم:
1. نوع دینامیکی
در این گروه، افزایش فشار از طریق افزایش سرعت گاز و تبدیل آن به انرژی فشاری انجام می‌شود. این مدل‌ها معمولاً در ظرفیت‌های بالا و فشارهای متوسط کاربرد دارند و به شرایط محیطی حساس هستند.
دو زیرگروه رایج این دسته عبارت‌اند از:
-
گریز از مرکز (Centrifugal): گاز توسط نیروی گریز از مرکز از مرکز به بیرون رانده شده و هم‌زمان فشار آن افزایش می‌یابد. در نیروگاه‌ها و توربوماشین‌ها کاربرد دارند.
-
جریان محوری (Axial Flow): گاز به‌صورت موازی با محور حرکت کرده و با عبور از پره‌های متوالی، به تدریج فشرده می‌شود. معمولاً در موتورهای جت استفاده می‌شود.
2. جابجایی مثبت
در این نوع کمپرسور، گاز در یک فضای بسته محبوس می‌شود و با کاهش تدریجی حجم آن، فشار افزایش می‌یابد. برخلاف کمپرسورهای دینامیکی، این کمپرسورها با دبی (جریان) ثابت کار می‌کنند. قدرت تراکم این نوع بسیار بالا بوده ولی ظرفیت آن نسبت به نوع دینامیکی محدودتر است.
دو نوع اصلی عبارت‌اند از:
الف) نوع دورانی (Rotary)
در این مدل‌ها از اجزایی مانند تیغه، پیچ یا اسکرول برای فشرده‌سازی گاز استفاده می‌شود. زیرگروه‌های رایج شامل:
-
لوبی (Lobe)
-
پیچی (Screw)
-
حلقه مایع (Liquid Ring)
-
اسکرول (Scroll)
-
تیغه‌ای (Vane)
این مدل‌ها معمولاً در سامانه‌هایی با جریان پیوسته و فشار متوسط کاربرد دارند و به دلیل ساختار ساده‌تر، نگهداری آسان‌تری دارند.
ب) رفت‌وبرگشتی (Reciprocating)
این مدل مشابه موتورهای پیستونی عمل می‌کنند و با حرکت رفت و برگشتی پیستون در سیلندر، گاز را فشرده می‌کنند. انواع مختلف آنها شامل موارد زیر است:
تک‌اثره (Single Acting)
دو‌اثره (Double Acting)
دیافراگمی (Diaphragm)
کمپرسورهای رفت‌وبرگشتی معمولاً در فشارهای بالا و ظرفیت‌های پایین‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند و دقت و کنترل‌پذیری بالایی دارند.
جمع‌بندی
کمپرسورها از مهم‌ترین تجهیزات در صنعت به شمار می‌روند که نقش حیاتی در انتقال و فشرده‌سازی گازها ایفا می‌کنند. انتخاب نوع کمپرسور به عواملی مانند فشار موردنیاز، ظرفیت، نوع گاز و شرایط عملیاتی بستگی دارد. با شناخت صحیح از انواع آنها شامل دینامیک و جابجایی مثبت و زیرشاخه‌های آنها، می‌توان انتخاب بهتری برای سیستم‌های صنعتی، تبرید یا تهویه مطبوع داشت.
