آشنایی با انواع ظرفیت کمپرسور و روش محاسبه آن

ظرفیت کمپرسور مهم ترین کمیتی است که یک کمپرسور را معرفی کرده و مشخص می کند که این کمپرسور، توان انجام کار شما را دارد یا خیر.

بنابراین، محاسبه ظرفیت کمپرسور مهم ترین مراحله ای است که قبل از انتخاب آن باید انجام شود. با وجود اینکه گاز داخل کمپرسور، فرایندهای ترمودینامیکی و سیالاتی را طی می کند که نیاز به محاسبات مهندسی دارند، روابط ساده تری نیز برای یافتن این کمیت وجود دارند.

در این مقاله سعی داریم تا به ساده ترین و عملی ترین روش ممکن، ظرفیت یک کمپرسور را محاسبه کنیم.

ظرفیت کمپرسور

ظرفیت کمپرسور، مقدار دبی گازی است که کمپرسور می تواند در زمان مشخصی تا فشار مشخصی، فشرده کند. معمولا دبی کمپرسورها با واحد لیتر بر دقیقه و فشار آن ها با واحد بار یا کیلوپاسکال مشخص می شود.

همچنین برخی از کمپرسورها از واحدهای معادل انگلیسی یعنی فوت مکعب بر دقیقه و PSI نیز استفاده می کنند. برای تبدیل PSI به کیلوپاسکال، آن را در 6.89 ضرب کنید.

برای تبدیل فوت مکعب بر دقیقه به لیتر بر دقیقه، آن را در 28.31 ضرب کنید. برای تبدیل سریع واحدهای فشار به یکدیگر می توانید از جدول زیر استفاده کنید.

در فروشگاه ها معمولا فروشنده به شما خواهد گفت که ظرفیت این کمپرسور، 250 لیتر است. این بدین معنی است که این کمپرسور، توانایی فشرده سازی 250 لیتر گاز تا فشار مشخص شده (مانند 4 بار) را در مدت زمان یک دقیقه دارد.

محاسبه ظرفیت کمپرسور

ظرفیت کمپرسور به عنوان یکی از مهمترین ویژگی‌های آن، نشان‌دهنده حجم هوایی است که کمپرسور قادر به تولید یا مصرف در واحد زمان می‌باشد.

برای محاسبه ظرفیت کمپرسور، متغیرهای گوناگونی همچون حجم مکش و فشرده‌سازی، فشار کاری، نوع و سایز کمپرسور، دما و محیط کاری و نحوه استفاده مصرف‌کننده  وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند.

در ادامه با انواع ظرفیت کمپرسور آشنا خواهیم شد؛

محاسبه دبی و فشار

دو کمیت فشار و دبی گاز موردنیاز مهم ترین موارد برای انتخاب یک کمپرسور هستند. فشار گاز، کاملا وابسته به کاربرد است. به طور مثال، اگر قرار است کمپرسور برای یک سیستم تبرید انتخاب شود، باید فشار ورودی به کندانسور به عنوان فشار کمپرسور انتخاب شود.

همچنین در صورتی که کمپرسور برای فشرده سازی هوا برای یک مخزن به کار می رود، فشار مناسب برای این کار انتخاب می گردد. برای انتخاب میزان گاز فشرده موردنیاز، مانند مورد قبل به کاربرد خود نگاه کنید.

به طور مثال در صورتی که کمپرسور برای سیستم تبرید به کار می رود، میزان دبی با استفاده از میزان بار چرخه تبرید، قابل محاسبه است. همچنین در صورتی که کمپرسور برای یک دستگاه خاص استفاده می شود، دفترچه دستگاه را بررسی کنید و در صورتی که اطلاعات کافی را یافت نکردید، از سازنده آن کمک بگیرید. ( شما میتوانید برای آگاهی بیشتر درباره سیستم تبرید مقاله سیکل تبرید چیست ؟ آشنایی با انواع آن و نحوه عملکرد را بخوانید. )

توصیه می شود برای ایجاد حاشیه امن در محاسبه ظرفیت کمپرسور، 30 درصد به دبی موردنیاز خود اضافه کنید تا در مواقع بحرانی، کمپرسور بتواند کار خود را بدون مشکل انجام دهد.

محاسبه چرخه کاری

چرخه کاری (duty cycle) میزان زمانی است که کمپرسور روشن بوده و گاز را فشرده می کند. چرخه کاری برابر با میزان زمان روشن بودن کمپرسور بر مجموع میزان زمان روشن بودن و خاموش بودن آن است.

اگر چرخه کاری یک کمپرسور، 50 درصد باشد، بدین معنی است که کمپرسور نصف زمان را روشن و نصف زمان را خاموش خواهد ماند. بدیهی است که هر چقدر چرخه کاری پایین تر باشد، طول عمر، انرژی مصرفی و هزینه نگهداری کمپرسور پایین تر خواهند بود اما در مقابل، برای رسیدن به چرخه کاری پایین به کمپرسوری با ظرفیت بالاتر نیاز خواهد بود.

بنابراین برای یافتن بهترین گزینه به بهینه سازی هزینه های اولیه و هزینه های جاری نیاز خواهد بود.

محاسبه توان کمپرسور

در بسیاری از موارد، به جای ظرفیت کمپرسور که به صورت حجمی بیان می شود، از توان کمپرسور برای نشان دادن قابلیت آن استفاده می شود. به طور مثال، گفته می شود که توان یک کمپرسور خاص پیستونی، یک کیلووات یا یک اسب بخار است.

با وجود این که توان نیز کمیت مهمی برای انتخاب یک کمپرسور است، نمی تواند به معیاری برای محاسبه ظرفیت کمپرسور تبدیل شود. دلیل آن هم متفاوت بودن بازده کمپرسورها است.

همچنین بخوانید: نکات طلایی نگهداری کمپرسور

بنابراین ممکن است یک کمپرسور، توان بیشتری از یک کمپرسور دیگر مصرف کند اما دبی حجمی پایین تری را تولید کند. علاوه بر این، در محاسبه توان یک کمپرسور، میزان فشار تاثیر زیادی در مقدار به دست آمده خواهد داشت.

به طور نمونه ممکن است یک کمپرسور توان بسیار بالایی داشته باشد اما این توان تنها به دلیل فشار بالای خروجی آن بوده و دبی بالایی تولید نشود.

به همین دلیل استفاده از تنها توان برای انتخاب یک کمپرسور، کار منطقی نخواهد بود و سایر کمیت ها نیز باید بررسی شوند. رابطه زیر، توان مصرفی را برای یک کمپرسور نشان می دهد. توجه کنید که این رابطه برای تمام کمپرسورها صادق است:

در رابطه بالا، کمیت ها به شرح زیر هستند:

توان بر حسب کیلووات

دمای ورودی کمپرسور

دمای خروجی کمپرسور

جرم مولی گاز

ضریب آیزنتروپیک گاز

دبی حجمی با واحد تن بر ساعت

محاسبه ظرفیت کمپرسور هوا

هوا رایج ترین گازی است که در کمپرسورهای مختلف فشرده شده و استفاده می شود. به غیر از هوا، از مبرد نیز در سیستم های تبرید استفاده می شود که خواص متفاوتی از هوا دارد.

منظور از محاسبه ظرفیت کمپرسور هوا، محاسبه کمیت ها برای شرایط نامی کمپرسور است. بدین معنی که کمپرسور با حداکثر توان کار کرده و تمام دبی حجمی و فشار ذکرشده را تامین می کند.

در برخی از موارد، ظرفیت کمپرسور هوا به شرایط متوسط اطلاق می شود که به شرایط FAD یا تولید هوای آزاد نیز معروف است. در شرایط و مناطق مختلف، به دلیل افت فشار هوای ورودی و تغییرات دما و سایر پارامترهای هوا، ممکن است عملکرد کمپرسور با مقداری افت مواجه شود که کمیت FAD همین مسئله را بیان می کند.

همچنین کمپرسورها با گذشت زمان یا وجود ایراد، با کاهش عملکرد مواجه می شوند که این مسئله را می توان با استفاده از FAD مشخص کرد. در این بخش، محاسبه ظرفیت کمپرسور از نوع FAD را بررسی می کنیم. این مسئله به یک تست عملی نیاز دارد.

برای انجام تست محاسبه ظرفیت کمپرسور FAD، کمپرسور را از سیستم جدا کرده و تمام کمپرسور را روشن کنید. همزمان با روشن کردن کمپرسور، زمان سنج را روشن کرده و زمان رسیدن به فشار نامی را یادداشت کنید.

میزان زمانی که طول می کشد کمپرسور به فشار نامی خود برسد، مشخص می کند که عملکرد آن با حالت ایده آل چقدر فاصله دارد.

محاسبه ظرفیت کمپرسور پیستونی

کمپرسورهای پیستونی جزو اولین انتخاب ها برای سیستم های متوسط و کوچک هستند و به همین دلیل در این بخش به صورت جداگانه، نحوه محاسبه ظرفیت آن ها را بررسی می کنیم.

ظرفیت این نوع از کمپرسورها وابسته به حجمی گازی است که توسط پیستون جابجا می شود. حجمی که هر بار توسط یک پیستون جابجا می شود، با استفاده از رابطه زیر محاسبه می شود:

در رابطه بالا، حجم گاز جابجاشده بر حسب لیتر، طول حرکت پیستون بر حسب سانتی متر و قطر پیستون بر حسب سانتی متر است. بنابراین محاسبه ظرفیت کمپرسور پیستونی از رابطه امکان پذیر است.

در رابطه بالا، حجم یا ظرفیت حجمی پیستون با واحد لیتر بر دقیقه، تعداد جابجایی پیستون در ثانیه و بازده کمپرسور پیستونی است. میزان بازده در شکل زیر برای نسبت تراکم های مختلف، نشان داده شده است.

سخن آخر

در این مقاله، روش ها و نکات مربوط به محاسبه ظرفیت کمپرسور بیان شد. روابطی که ذکر شد، روابط ساده و کاربردی بودند که برای تخمین عملکرد کمپرسور به کار می روند و هیچ گاه جایگزین روابط مهندسی این زمنیه نخواهند شد.

بنابراین اگر شما قصد انتخاب بهترین گزینه برای کاربرد خود را دارید، با کارشناسان فراسرد در ارتباط باشید تا بهترین گزینه ممکن برای شما انتخاب گردد.