شناخت واحدهای فیزیکی مورد استفاده در کار با کمپرسور کاربردی خواهد بود. در مطلب اخیر اصول کلی اندازه‌گیری کار، توان و دبی هوای فشرده را تشریح می کنیم.
کار مکانیکی چیست؟ چگونه آن را اندازه میگیریم؟
کار مکانیکی را میتوان مضروب یک نیرو در مسافتی که آن نیرو بر یک جسم وارد می شود دانست. دقیقا مشابه با حرارت، کار انرژی ای است که از یک جسم به جسم دیگر منتقل می شود، با این تفاوت که در اینجا به جای دما بحث از نیرو است. می توان این پدیده را در گازی که داخل یک سیلندر توسط پیستون فشرده می شود تجسم کرد. فشرده‌سازی محصول نیرویی است که پیستون را حرکت می دهد و در نتیجه انرژی از پیستون به گاز محبوس منتقل می گردد.
این انتقال انرژی در زبان ترمودینامیک کار شناخته می شود. نتیجه‌ی کار ممکن است در اشکال گوناگونی چون تغییر در انرژی پتانسیل، انرژی جنبشی یا انرژي دمایی پدیدار شود. کار مکانیکی مربوط به تغییرات حجم مخلوطی گازی یکی از مهمترین فرآیندهای ترمودینامیک مهندسی است. واحد سیستم بین‌المللی (SI) برای کار ژول است: ۱ ژول = ۱ نیوتن‌متر = یک وات ثانیه.
توان را چگونه اندازه میگیریم؟
فشار کاری مورد نیاز خود را نمیدانید؟ کلیک کنید.
توان کاری است که در واحد زمان انجام می شود و مقیاسی است که کار به چه سرعتی قابل انجام است.
واحد SI توان وات است: ۱ وات = ۱ ژول بر ثانیه. برای مثال توان یا جریان انرژی لازم برای حرکت یک شافت در یک کمپرسور از نظر عددی یکسان با مجموع حرارت خروجی از سیستم و حرارت وارد بر گاز فشرده است.
در کمپرسور اسکرو توان مورد نیاز توسط موتور دیزلی و یا الکتروموتور تامین میگردد. کمپانی‌های سازنده کمپرسور دیزلی از موتورهای برندهای شناخته شده و معتبر برای تامین توان کمپرسور خود بهره میبرند که در میان آنها میتوان به کاترپیلار، دویتز، جان دیر، کوبوتا ژاپن، مرسدس بنز و کامینز اشاره کرد. این کمپانی‌ها بر روی کمپرسور اسکرو برقی خود عموما از موتورهای الکتریکی زیمنس بهره میبرند، همچنین از دیگر برندهای معتبر آلمانی میتوان به schorch اشاره کرد.
چند مدل کمپرسور دیزلی موتور کاترپیلار: XAVS 307 اطلس کوپکو – XATS 456 اطلس کوپکو – XAS 1600 اطلس کوپکو – XP 900 اینگرسولرند
نرخ حجمی جریان (دبی) چگونه اندازه‌گیری می شود؟
نرخ حجمی جریان یا همان دبی یک سیستم سنجه‌ای از حجم جریان سیال بر هر واحد زمان است؛ میتوان آن را از ضرب سطح مقطع جریان در سرعت متوسط جریان محاسبه نمود. واحد SI برای دبی جریان مترمکعب بر ثانیه است، هرچند واحد لیتر بر ثانیه نیز برای دبی (ظرفیت هوای خروجی) کمپرسور متداول استفاده می شود. این واحد یا به صورت لیتر بر ثانیه نرمال (Nl/s) و یا خروجی هوای آزاد (l/s) بیان می گردد. واحد لیتر بر ثانیه نرمال عموما در زمان اشاره به یک جریان جرمی کاربرد دارد.
اطلس کوپکو از قدیمی‌ترین و معتبرترین سازندگان کمپرسور هوای اسکرو است. برای آشنایی با مدل‌های کمپرسور اسکرو از این کمپانی کلیک کنید.
برای محاسبه‌ی خروجی هوای آزاد (FAD) نرخ دبی خروجی کمپرسور در شرایط استاندارد هوای ورودی، فشار ورودی یک بار (اتمسفر) و دمای ورودی ۲۰ درجه سانتیگراد، مدنظر قرار میگیرد.
خروجی هوای آزاد چیست؟ *FAD*
این عبارت را با بهره‌گیری از یک مثال بهتر می توان توضیح داد: FAD=39l/s برای کمپرسوری که در فشار ۱۳ بار مشغول به کار است چه معنایی دارد؟ چه مدت زمان لازم است تا این کمپرسور یک مخزن ۳۹۰ لیتری تحت ۱۳ بار فشار را پر میکند؟ برای پاسخ باید به سراغ شرایط ورودی برویم که فشاری برابر با یک بار داشت.
وضعیت نرمال، وضعیت مرجع
پس از یک ثانیه از زمانی که دستگاهی خالی را استارت می کنیم ۳۹ لیتر با فشار یک بار در آن جاری است. ۱۰ ثانیه بعد فشار داخل دستگاه همچنان یک بار خواهد بود. ۲۰ ثانیه بعد فشار ۲ بار بوده و به همین منوال پس از ۱۳۰ ثانیه با فشار ۱۳ بار پر شده است. سپس باید تفاوت میان وضعیت مرجع و وضعیت نرمال را مدنظر قرار دهیم. وضعیت مرجع با فشار ۱ بار، دمای ۲۰ درجه سانتیگراد و صفر درصد رطوبت نسبی (RH) شناخته می شود. این در حالی است که وضعیت نرمال با یک اتمسفر = ۱/۰۱۳۲۵ بار، دمای صفر درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی صفردرصد شناخته می شود. مفهوم بعدی که باید با آن آشنا باشیم SER یا انرژي موردنیاز ویژه است. این عبارت به معنای آن است که چه مقدار انرژی برای تحویل ۱ لیتر FAD در فشاری مشخص لازم است.
طراحی شبکه توزیع هوای فشرده از اهمیت وحشتناکی برخوردار است. هرگز لوله‌کشی کمپرسور را ساده نگیرید. دقت کرده و جز به جز موارد را بررسی کنید. برای درک بهتر این سیستم توزیع کلیک کنید.
محاسبه ظرفیت هوادهی یا دبی هوای فشرده خروجی کمپرسور
ویلیام فورستهوفر نگارنده‌ی هندبوک کمپرسورها در قسمت کمپرسور اسکرو به روابط عملکردی مختلفی اشاره دارد. در میان این روابط برخی با احتساب طول و قطر روتور اصلی (روتور نر)، چرخش روتور بر دقیقه که با آگاهی از دور الکتروموتور یا موتور دیزلی و همچنین نسبت دنده‌های دو سوی شافت و ثابت پروفایل روتور که با توجه به تعداد برآمدگی‌های روتورهای نامتقارن نر و ماده تعیین میشود ظرفیت هوادهی یا دبی هوای فشرده خروجی کمپرسور اسکرو را تعیین میکند. توجه داشته باشید که دنده‌ی بزرگتر سمت موتور و دنده‌ی کوچکتر سمت کمپرسور بسته میشود و در نتیجه‌ی این شکل‌بندی به ازای هر چرخش سمت موتور، چند دور روتور کمپرسور خواهد چرخید. در ادامه فرمول مذکور خواهد آمد.
همانطور که در شکل بالا مشاهده میکنید هرکدام از چینش‌ها و ساختارهای متفاوت روتورهای نر و ماده در کمپرسور اسکرو نتایج و مصارف خاص خود را به همراه دارد. برای مثال عموم طراحی‌ها نامتقارن است به جز پروفایل متقارن ۴+۶ که مناسب کمپرسور اویل فری است. در میان شکل‌بندی‌های نامتقارن پروفایل نامتقارن ۴+۶ مناسب کمپرسور روغن پاششی سایز کوچک است.
از مدل‌های کمپرسور اویل فری اطلس کوپکو به مدل‌های ZT 37، ZT 15 و ZT 1 میتوان اشاره کرد؛ با کلیک بر روی هرکدام سری به معرفی فنی آنها بزنید.
فرمول ظرفیت هوادهی
بدیهی است که تعداد کمتر لوب یا برجستگی‌های روتورها سهولت عبور جریان را فراهم آورده و به دبی هوادهی بالاتر می انجامد، مزیتی که به قیمت تراکم کمتر حاصل میشود. برای مثال چینش پروفایل نامتقارن ۳+۴ از این نمونه است. در سوی دیگر پروفیل روتور نامتقارن ۶+۸ کمپرسور اسکرو تراکم یا فشرده سازی بالاتر را به همراه دارد و از ظرفیت هوادهی دستگاه میکاهد.
در فرمول فوق CFM ظرفیت هوادهی یا دبی هوای فشرده خروجی کمپرسور اسکروست. RPM تعداد دوران روتورها بر دقیقه، DM قطر روتور اصلی یا روتور نر و L طول روتور اصلی است. Co که با عنوان ثابت پروفایل روتور شناخته میشود در حقیقت به ساختار روتورها و شکل چینش آنها در کنار یکدیگر اشاره دارد. این عدد برای روتورهای ۳+۴ برابر با ۱۸/۰۸۲ و برای روتورهای ۴+۶ برابر با ۱۵/۸۵۳ است. هر چه تعداد لوب (Lobe) یا پیچ‌های روتورها افزایش یابد این عدد کاهش می یابد، به طوری که در روتورهای ۶+۸ نامتقارن این عدد به ۱۰/۳۶۴ میرسد. این رقم با ظرفیت هوادهی کمپرسور اسکرو رابطه مستقیم دارد و طبیعی است که در کمپرسورهای با تعداد پیچ روتور بالاتر هوای فشرده خروجی با فشار بالاتر و دبی پایینتری خارج خواهد شد.
تنها با کلیک بر روی یکی از لینک‌های زیر، به ما در ارائه‌ی خدمات گسترده‌تر کمک کنید:
