فشردهسازی هوا گرمایی فراتر از تصور تولید میکند و حذف آن برای موفقیت عملیات صنعتی ضروری است. عوامل مختلفی را میتوان باعث تولید این گرما برشمرد:
۱. نسبت فشردهسازی: نسبت فشرده سازی حاصل تقسیم فشار خروجی به فشار ورودی است و هرچه این نسبت بزرگتر باشد، گرمای بیشتری تولید خواهد شد.
۲. سرعت کمپرسور: هرچه کمپرسور سریعتر کار کند گرمای تولیدی آن بیشتر خواهد بود.
۳. دمای هوای ورودی: برخلاف تصور و حدس ذهنی، هوای ورودی سرد از آن رو که هوایی چگالتر است نیازمند انرژی بیشتری برای فشردهسازی است و گرمای بیشتری داخل کمپرسور تولید خواهد شد.
در نتیجهی موارد فوق گرمایی داخل کمپرسور، محیط اطراف و همچنین در هوای فشرده آزاد میشود که در هر حالت مشکلآفرین خواهد بود.
چرا بایستی هوای فشرده را خنک کرد؟
به عنوان مثال، هوا با دمای ۲۱ درجه سانتیگراد وارد سیستم میشود و ممکن است پس از فشردهسازی تا ۹۵ درجه سانتیگراد در کمپرسورهای روغنی و تا ۱۷۵ درجه سانتیگراد در کمپرسورهای بدون روغن و پیستونی افزایش دما داشته باشد. هوای داغ به ابزار و تجهیزات آسیب رسانده، روغن کمپرسور و مواد آب بندی را تخریب میکند و بخار آب موجود در آن باعث خوردگی، رسوب و حتی یخزدگی در آب و هوای سرد خواهد شد.
رطوبت موجود در هوای فشردهی داغ کیفیت محصول نهایی در فرآیندهای رنگکاری خودرو، تولید محصولات نیمهرسانا و تجهیزات پزشکی را پایین خواهد آورد. در یکی از مقالات اخیر موسسهی گاز و هوای فشرده، CAGI، نیز خطرات رطوبت در هوای فشرده از جمله زنگزدگی، خوردگی، یخ زدگی و افزایش اصطکاک برشمرده شده است. بخار آب در جریان هوایی که به اندازهی کافی خنک نشده باقی مانده و مشکلاتی چون رنگپریدگی، چسبندگی ضعیف و زنگزدگی را در کاربردهایی چون رنگکاری ایجاد میکند.
صنعت کمپرسور راهحلهای متعددی را برای خنکسازی هوای فشرده به کار میگیرد که از جملهی آنها میتوان به بکارگیری افترکولر، درایر تبریدی و اینترکولرها اشاره کرد. حذف گرمای هوای فشرده عملکرد و عمر مفید کمپرسور را ارتقا داده و از تجزیهی روغن داخل کمپرسور و کاهش قدرت آن برای محافظت از قطعات متحرک جلوگیری میکند.
راهکارهای خنکسازی کمپرسور
توجه به فضاها و محفظهها
برخی افراد کمپرسورها را در محفظهی جداگانهای قرار میدهند تا جایگاهی بهتر و کنترل بهتری بر روی سر و صدای آن داشته باشند. اگرچه چنین راهحلی برای کاهش صدای محیط مناسب است، ولی در صورتی که طراحی مناسب محفظه رعایت نشود، گرما داخل آن محبوس گردیده و هوای داغ خروجی به داخل سیستم بازمیگردد.
روشهای مقابله با گرمای کمپرسور
مهندسان کمپرسور چندین روش را برای حذف گرما از سیستم هوای فشرده توصیه میکنند:
۱. خنک کاری با روغن
روغن کاربردهای متعددی در کمپرسور هوا دارد، از جملهی آنها پاکسازی برادهها، روانکاری قطعات متحرک و البته خنککاری کمپرسور است. در برخی مدلها روغن خنک در میان مراحل تزریق میشود تا دمای ورودی مرحلهی دوم تثبیت گردد. همچنین فیلم روغن خنک در کاهش دمای هوای مرحلهی دوم نیز به کار گرفته میشود.
۲. خنک کاری با هوای اجباری
در این روش متداول، فن محوری یا گریز از مرکز هوای اطراف را به جریان انداخته و بدنهی کمپرسور یا مبدل حرارتی را خنک میکند. در سریهای مختلف کمپرسور از فنهای متفاوتی استفاده میشود و در مدلهای بزرگتر سرعت فن قابل تنظیم است تا دما ثبات بهتر داشته و چرخههای خنکسازی به حداقل برسد.
۳. خنک کاری با آب
آب برای سیستمهای بزرگتر توصیه میشود. آب قابلیت خنکسازی به مراتب بهتری نسبت به هوا داشته و پمپ آب را در لولههای اطراف بدنهی کمپرسور به چرخش درمیاورد تا گرما گرفته شود. سپس آب به رادیاتور ارسال میشود، خنک شده و مجدد به سیستم بازمیگردد. این روش بیشتر برای واحدهای بزرگ استفاده میشود.
کنترل دمای کمپرسور
۱. به جریان هوا توجه جدی داشته باشید. هوای ورودی بایستی از منبعی سرد و خشک تامین شود. با استفاده از آفتابگیر، شیدر یا لوور در جای مناسب از ورود هوای داغ به داخل کمپرسورخانه و کمپرسور هوا جلوگیری کنید. دریچههای خروجی هوای فشرده از ورودی دور باشند تا هوا دوباره به سیستم بازنگردد.
۲. سیستم خنککاری را به خوبی نگهداری و در صورت ضرورت تعمیر کنید. فیلتر هوای ورودی را مرتب تعویض کنید. طبق توصیهی سازنده، روغن کمپرسور و فیلترهای روغن را تعویض کرده و هر ۲۰۰۰ ساعت آنالیز روغن داشته باشید.
بازیابی گرما، روشی ساده که بسیاری لوکس میپندارند!
با ریکاوری یا بازیابی گرما میتوان مشکل را به مزیت تبدیل کرد. تمام گرمای اضافی خروجی از کمپرسور هوا را میتوان برای گرمایش فضا، پیشگرمایش آب دیگ، گرم کردن آب و حتی گرمایش فرآیندهای دیگر کارخانه به کار گرفت. ۷۰ تا ۸۰ درصد انرژی مصرفی کمپرسور گرمای تلف شده است و ۹۰ تا ۹۵ درصد آن قابل بازیابی است.
خنک کاری بخش مهمی از طراحی و نصب سیستم کمپرسور هواست و دست کم گرفتن آن عواقب خطرناکی در پی دارد. کیفیت هوای فشرده و عمر کمپرسور تحت تاثیر دمای هوای آن است.
