آشنایی با کمپرسورها

0
3

کمپرسور وسیله­­ ای است که برای افزایش فشار سیالات تراکم ­پذیر مورد استفاده قرار گرفته و  هدف از آن انتقال هوا و یا سایر گازها از مکانی به مکان دیگر است. فشار ورودی کمپرسور می­ تواند خلأ یا فشار مثبت باشد. فشار خروجی نیز می­ تواند از فشار زیر اتمسفر تا فشارهای خیلی بالا باشد. با توجه به نوع کمپرسورها و ساختار آنها، فشار ورودی و خروجی به هم مرتبط می­ شوند. گازها برخلاف مایعات تراکم­ پذیر بوده و به دستگاه ­های فشرده­ سازی نیاز دارند. این دستگاه­ها شبیه پمپ ­ها بوده ولی اساس کار آنها متفاوت است. کمپرسورها، دمنده ­ها و فن­ ها نمونه­ هایی از دستگاه­ های فشرد­ه سازی می ­باشند.

  • کمپرسورها: بیشترین اختلاف فشار را ایجاد می­ کنند که مقدار آن از psi 35 تا psi 65000 می­باشد.
  • دمنده ­ها: حجم زیادی از گاز را جابجا کرده و بیشترین فشاری که ایجاد می­ کنند psi 50 است.
  • فن ­ها: گازها را به گونه ­ای جابجا می­ کند که فقط به نیروی استاتیک غلبه کند. فشار خروجی از چند اینچ آب تا psi 1 متغیر است.

قوانین پایه گازها

قبل از آشنایی با انواع کمپرسورها و نحوه کار آنها بهتر است با بعضی از قوانین گازها و تأثیر آنها بر کمپرسورها آشنا شویم. طبق تعریف، گاز سیالی است که شکل و فرم خاصی نداشته و به راحتی منبسط می­شود.

قانون اول ترمودینامیک

این قانون بیان می­کند که در طول فرآیند، انرژی نه به وجود می­ آید و نه از بین می­ رود. به عبارت دیگر، زمانی که مقدار مشخصی از انرژی ناپدید می ­شود، دقیقا معادل همان مقدار انرژی، انواع دیگری از انرژی باید تولید شود.

فیلم ها و کتاب های آموزش ترمودینامیک

قانون دوم ترمودینامیک

این قانون را به شکل­ های مختلفی می­توان بیان کرد:

  1. گرما به تنهایی نمی­تواند از محیط سرد به محیط گرم منتقل شود.
  2. در صورتیکه کار خارجی انجام شود، می­توان گرما را محیطی با دمای سرد به محیطی با دمای گرم انتقال داد.
  3. در فرآیندهای واقعی، انرژی موجود در سیستم ­های ایزوله کاهش می­یابد.
  4. گرما یا انرژی به تنهایی فقط می­ تواند از محیط گرم به محیط سرد منتقل شود.

قانون گازهای ایده ­آل

گاز ایده ­آل یا گاز کامل گازی است که از یکی از قوانین بویل، چارلز یا آمونتون پیروی کند. گاز کامل در واقعیت وجود ندارند اما با استفاده از ضرایب تراکم با کمک داده­ های تجربی بدست آمده­اند، می­ توان از این قوانین استفاده کرد.

قانون بویل بیان می­ کند که در دمای ثابت، با افزایش فشار، حجم گاز ایده ­آل کاهش می­ یابد. به عنوان مثال اگر در دمای ثابت، حجم گاز نصف شود، فشار آن دو برابر می­ شود.

V2/V1 =P1/P2              or             P2 V2=P1 V1=constant

قانون چارلز بیان می­ کند که در فشار ثابت، با افزایش دما، حجم گاز ایده ­آل افزایش می­ یابد. اگر به گاز گرما داده شود، حجم آن افزایش پیدا کرده و فشار ثابت می­ ماند. در این قانون فرض می­ شود که اصطکاک و یا نیروی خارجی وجود ندارد.

V2/V1 =T2/T1                 or                V2/T2 =V1/T1

قانون آمونتون بیان می­ کند که در حجم ثابت، با افزایش دما، فشار گاز ایده ­آل افزایش می­ یابد.

P2/P1 =T2/T1                   or               P2/T2 =P1/T1

کمپرسورها چگونه کار می کنند؟

برای فهم بهتر گازها و ترکیبات گازی باید بدانیم که گازها شامل مولکول­ های منفردی از ترکیبات گازی مختلف هستند که در مقایسه با اندازه­ای که دارند، با فاصله زیادی از هم قرار گرفته ­اند. این مولکول­های همواره با سرعت زیادی در حال حرکت بوده و به دیواره ظرف برخورد کرده و باعث ایجاد فشار می­ شوند (شکل ۱).

دما به سرعت متوسط مولکول­ ها اثر می­ گذارد. زمانی که به حجم ثابتی از گاز گرما داده شود، مولکول­ ها سریع­تر حرکت کرده و دفعات برخورد آنها با دیواره ظرف بیشتر شده و همچنین با شدت بیشتری برخورد می­ کنند (شکل ۲). که این امر موجب ایجاد فشار بیشتر می­ شود. این حالت با قانون آمونتون همخوانی دارد.

اگر ظرف حاوی گاز، دارای پیستون باشد، گاز فشرده شده و فضای کمتری اشغال می­کند که در این حالت حرکت مولکول­­ ها محدود می­شود. مولکول­ ها نیز دفعات بیشتری با دیواره برخورد کرده و در نتیجه فشار افزایش می­یابد، که این نیز با قانون بویل همخوانی دارد (شکل ۳).

هر چند که با حرکت پیستون انرژی بیشتری به مولکول­ ها رسیده و باعث حرکت آنها با سرعت بیشتری می­ شود. اگر به ظرف گرما داده شود، دما افزایش می ­یابد. علاوه بر این مولکو ل­ها نیز در فضای کوچک­تری محدود شده اند که باعث افزایش دفعات برخورد آنها با واحد سطح دیوار می­ شود. در نتیجه فشار افزایش پیدا می­کند.

آشنایی با کمپرسورها
شکل ۱: گاز محبوس قبل از حرارت دهی

آشنایی با کمپرسورها
شکل ۲: حجم ثابت گاز باعث افزایش فشار در اثر حرارت می شود

 

آشنایی با کمپرسورها
شکل ۳: فرآیند فشرده سازی حجم را کاهش و فشار را افزایش می دهد

ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید