مقایسه کمپرسور هواخنک و آب‌خنک

پیشتر و در مطلب هواخنک یا آب‌خنک به اختصار به معرفی روش‌های مختلف خنک‌کاری پرداختیم و خنک‌کاری با آب را کامل‌تر و در دو حالت بسته و باز بررسی کردیم. حال این دو روش خنک کردن کمپرسور هوا را بیشتر تشریح خواهیم کرد. البته زمانی که از کمپرسور هوا صحبت می‌شود، هوا یک نوع گاز است و اصول پایه‌ی خنک‌کاری را میتوان برای تمامی گاز‌ها نیز مشابه فرض کرد. سیستم خنک کننده از سیستم‌های جانبی کمپرسور است که پیشتر در سیستم‌های جانبی کمپرسور اسکرو و کنترل ظرفیت به آن اشاره شده است.

هدف از خنک کردن کمپرسور چیست؟

چه با آب و چه با هوا، هدف تخلیه حرارت حاصل از تراکم و اصطکاک موجود در کمپرسور است. از مشکلاتی که در صورت عدم خنک‌کاری و یا خنک‌کاری ناکافی با آن روبرو خواهم شد میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• افزایش درجه حرارت و انبساط حرارتی
• کاهش لقی بین قطعات در اثر انبساط
• کاهش کیفیت روانکاری
• کاهش بهره‌وری کمپرسور

برای مثال خنک کاری در کمپرسور پیستونی باعث کاهش دمای جداره داخلی سیلندر و سرسیلندر شده و در نتیجه از عوارض ناشی از گرم شدن گاز ورودی به داخل سیلندر میکاهد. همچنین کاهش دمای هوا یا گاز ورودی توان مصرفی مورد نیاز برای فرآیند فشرده سازی را کم میکند که این مسئله در کمپرسور اسکرو نیز مشاهده میشود. هرچه دمای گاز ورودی کمتر باشد عمر مفید و بهره‌وری کمپرسور افزایش می یابد. کاهش دما کیفیت روانکاری را، همانطور که پیشتر گفته شد افزایش میدهد. در کمپرسورهای پیستونی این اتفاق حاصل کاهش دمای دیواره‌ی داخلی سیلندر و بهبود روانکاری سطح سیلندر است که عمر مفید رینگ و سیلندر را بهبود میبخشد. بحث اصلی ما همواره هوای فشرده است، اما می بایست توجه داشته باشیم حرارت بالا بر روی سایر گازهای فرآیندی که در کمپرسور گاز متراکم میشود اثرات منفی دیگری نیز خواهد داشت که از میان آنها میتوان به تخریب شیمیایی اشاره داشت.

کمپرسور پیستونی یا کمپرسور اسکرو، کدام مدل کمپرسور نیازهای شما را بهتر پاسخگوست؟

خنک کاری با آب – کمپرسور آب‌خنک

آب مورد استفاده در خنک کاری می بایست از ویژگی‌ها و کیفیت موردنظر برخوردار باشد، برای مثال آب شهر تهران سختی بالایی دارد که بهتر است برای بهبود کیفیت آن از کولینگ تاور یا برج خنک کننده در کنار دستگاه استفاده شود تا فرآیند خنک‌کاری بهتر انجام شود. میزان املاح رسوبی همچون کلسیم و منیزیم در آب باید به کمترین میزان ممکن تقلیل یابد تا بر روی سطوح انتقال حرارت رسوب نکرده و مانع از انتقال حرارت مطلوب از جداره‌ها نشود. توجه داشته باشید که کاهش حرارت تا حدی بهینه مدنظر ماست و در صورتی که فراتر از میزان بهینه به خنک‌کاری سیلندر تراکم اقدام کنید میعان رخ داده و رطوبت وارد سیستم میگردد. رطوبت کیفیت روانکاری کمپرسور را کاهش میدهد. همچنین رطوبت حاصل از میعان که، در پی کاهش حرارت بیش از اندازه پدید آمده، آشناترین خطر را برای قطعات کمپرسور به همراه خواهد داشت: زنگ زدگی سیلندر، روتور کمپرسور اسکرو یا پیستون کمپرسور و سایر قطعات.

برای پیشگیری از کاهش بیش از اندازه‌ی دما بهتر است دمای آب خنک کننده حداقل ۶ درجه بالاتر از دمای گاز ورودی به درون سیلندر تراکم باشد.

کتاب کمپرسورها – نوشته‌ی مهندس احمد کاویانی

کاهش بیش از حد دمای هوا یا گاز کمپرسور عوارض نامطلوبی چون افزایش سایش، خراشیدگی سطح داخلی، خرابی رینگ‌ها، زنگ زدگی و خوردگی، خرابی شیرها و سوپاپ‌ها را به همراه خواهد داشت. دبی جریان آب خنک کننده‌ی کمپرسور می بایست به گونه‌ای تنظیم شود که اختلاف دمای بین آب ورودی و خروجی ۶ تا ۱۲ درجه سانتیگراد باشد.

پیشتر و در سه پُست، به تفصیل روش‌های رطوبت‌زدایی از گازها را بررسی کرده ایم، در صورت تمایل به لینک‌های زیر مراجعه کنید:

رطوبت زدایی از گازها  – – – چرایی رطوبت زدایی و روش‌ها – – – رطوبت زدایی با جذب فیزیکی

کاهش بیش از حد دبی آب خنک کننده افزایش دمای سیلندر تراکم و آب خنک کننده را در پی دارد که نهایتا به رسوب بر روی دیواره میگردد. در صورت تشکیل رسوب در جداره داخلی ژاکت یا مبدل حرارتی اطراف سیلندر تراکم باید سریعا نسبت به رسوب زدایی اقدام کنید. رسوب زدایی معمولا با شستشوی محل رسوب و با بکارگیری محلول‌های مناسب انجام میشود. محلول‌های مناسب رسوب زدایی که در صنایع به کار میرود عموما اسید کلریدریک ۵ درصد با درجه دمای ۶۰ تا ۷۰ درجه سانتیگراد است که گاه مواد افزودنی مناسب نیز به آن اضافه میشود.

برای قطعات ساخته شده از فولاد ضدزنگ هرگز از اسیدکلریدریک استفاده نکنید. برای جلوگیری از بروز مشکلات در فرایند خنک کاری کمپرسور ابتدا سختی آب ورودی به سیستم خنک کننده را بکاهید و در صورت امکان به آن مواد ضدزنگ بیفزایید.

در برخی از کمپرسورها جریان آب خنک کننده مجهز به شیر ترموستاتیکی است که به طور خودکار و بر حسب دمای آب خروجی از جداره سیلندر تراکم، دبی آب را تنظیم میکند. بعضی از کمپرسورها مجهز به کلیدی برای جریان آب خنک کننده است که ممکن است پیش از جریان آب در جداره سیلندر کمپرسور روشن نشود.

فرآیند خنک کاری و کیفیت آن از اهمیت بسزایی در عملکرد، عمر مفید و به طور کلی در نگهداری کمپرسور اسکرو و پیستونی و همچنین سایر مدل‌های کمپرسور برخوردار است. در صورتی که از سیستمی آب خنک برای این مهم استفاده میکنید حتما به صورت دوره‌ای تشکیل رسوب و خوردگی بر سطوح انتقال حرارت را بررسی نموده و اقدامات مقتضی را پیاده سازید. کنترل کیفیت آب ورودی و کاهش سختی آن نیز از مهمترین نکات نگهداری سیستم کمپرسور آب خنک است.

خنک کاری با هوا – کمپرسور هواخنک

عملیات خنک‌کاری بسیاری از کمپرسورهای صنعتی با هوا صورت میگیرد. این دسته از کمپرسورها اصطلاحا هواخنک نامید میشود. از آنجایی که خنک‌کاری با آب مزایایی چون افزایش طول عمر مفید کمپرسور هوا دارد، سوال این است که چرا اغلب کمپرسورها هواخنک است:

• تامین آب مناسب دشوار است.
• هزینه تامین آب مناسب بالاست.
• کمپرسور آب‌خنک گرانتر است.
• کمپرسورهای هواخنک کوچکتر است.
• کمپرسور هواخنک ساده‌تر بوده و قطعات مصرفی کمتری دارد.

هرچند که خنک‌کاری با هوا مزایای گفته شده را دارد، اما همگی مزایای فوق از جنس آسان‌سازی خرید و نگهداری کمپرسور است. در نتیجه می بایست معایبی را نیز در ازای این آسان و ارزان‌سازی پذیرفت: مصرف انرژی در کمپرسورهای هواخنک بیشتر است. همچنین کاهش عمر مفید قطعات متحرک به افزایش هزینه‌های نگهداری و تعمیرات می‌انجامد. در برخی از کمپرسورهای هواخنک و با هدف افزایش سطح انتقال حرارت، بدنه‌ی سیلندر تراکم پره‌دار شده است. برای کیفیت مناسب خنک‌سازی در این کمپرسورها تمیز بودن بدنه‌ی کمپرسور به ویژه‌ در سیلندر و سرسیلندر ضروری است. هوای محیط کار کمپرسور خنک بوده و جریان هوای مناسبی برقرار باشد. اگر کمپرسور در کمپرسورخانه یا هرگونه محیط بسته‌ی دیگری به کار گرفته شده است بکارگیری سیستم تهویه‌ی مناسب اهمیت زیادی دارد. با توجه به خنک‌کننده کمتر هوا نسبت به آب، کمپرسورهایی که مداوم کار نمیکنند یا نسبت تراکم پایین‌تری دارد برای بکارگیری این سیستم مناسبتر است. همچنین علاوه بر نسبت تراکم پایین، کمپرسورهایی که ظرفیت یا هوادهی پایینتری دارد نیز ممکن است با سیستم خنک کننده‌ی هوا به خوبی کار کند.

میزان حرارت دفع شده از کمپرسور به محیط بر اساس درصدی از توان کمپرسور برای سیستم‌های مختلف خنک کننده به شرح زیر است:

ملاحظه میکنید که تفاوت‌ها جدی است و بکارگیری آب برای خنک‌سازی، چه در سیستم کمپرسور آب‌خنک گنجانده شده باشد و چه به شکل رادیاتوری در دل کمپرسور هواخنک باشد، برای جلوگیری از هدررفت حرارتی ضروری است.