کمپرسور سانتریفیوژ (کمپرسور گریز از مرکز) چیست و چه کاربردی دارد؟

کمپرسورها یا متراکم کننده ها، یکی از انواع ابزارهای کاربردی در اکثر صنایع بزرگ هستند که کاربردهای متنوعی دارند. این وسیله به فشرده سازی انواع سیالات مخصوصا هوا می پردازد. در واقع کمپرسورها با کمک انرژی الکتریکی، هوا را به داخل مکیده و پس از فشرده کردن، با فشار زیاد آن را خارج می کنند. انواع مختلفی از کمپرسورهای هوا وجود دارند که هرکدام از قابلیت مختلفی برخوردار هستند. یکی از این انواع، کمپرسور سانتریفیوژ است که با نام کمپرسور گریز از مرکز نیز شناخته می شود و یک پمپ باد صنعتی است.

کمپرسور سانتریفیوژ چیست؟

کمپرسور سانتریفیوژ، نوعی از کمپرسورهای تبرید است که با نام توربو نیز شناخته می شود. این دستگاه با استفاده از نیروی گریز از مرکز، باعث افزایش فشار هوا می شود؛ یعنی گردش پروانه باعث می شود هوا به صورت محوری وارد کمپرسور شده و به وسیله شتاب پروانه فشرده و به بیرون پرتاپ شود.

انواع کمپرسور سانتریفیوژ

کمپرسور سانتریفیوژ بر اساس حالت به دو نوع تک مرحله ای و دو یا چند مرحله ای تقسیم می شود.

کمپرسور تک مرحله ای

در این کمپرسور، تنها از یک پروانه برای فشرده سازی هوا استفاده می شود و از آن ها در فشارهای پایین استفاده می کنند. در کمپرسورهای تک مرحله ای، پروانه در قسمت بالای روتور قرار دارد. ویژگی های این کمپرسور شامل طراحی ساده و عملکرد آسان است.

کمپرسور دو یا چند مرحله ای

در این نوع کمپرسور، با توجه به مراحل کاری، سیلندر با قطره های متفاوت قرار دارد و بین هر مرحله فشرده سازی، یک اینترکولر یا خنک کننده واقع شده است تا دما را کاهش دهند. از مزایای این نوع کمپرسور نسبت به تک مرحله ای می توان به کاهش رطوبت، بهره وری بیشتر و قابل اطمینان بودن اشاره کرد.

همچنین کمپرسور سانتریفیوژ بر اساس روش روغن کاری به دو نوع سانتریفیوژ روغنی و بدون روغن تقسیم می شوند.

اجزای کمپرسور سانتریفیوژ

یک کمپرسور سانتریفیوژ از 4 قسمت اصلی تشکیل شده که شامل موارد زیر است:

• منفذ ورودی: ورودی، لوله ای است که شامل تیغه یا ایرفول، شیر و برخی از ادوات اندازه گیری دما و فشار می شود.
• پروانه: پروانه یکی از قسمت های اصلی کمپرسور است که با حرکت خود انرژی گاز را افزایش می دهد و هرچه شعاع بیشتری داشته باشد، انرژی آن نیز بیشتر می شود.
• دیفیوز: دیفیوز محل فشرده سازی گاز است و دارای انواع مختلفی مانند پره دار، بدون پره و ترکیبی هستند.
• کلکتور: گلکتور، قسمت نهایی سانتریفیوژ محسوب می شود که هدف آن جمع آوری گاز خروجی از دیفیوزر است.

نحوه عملکرد کمپرسور سانتریفیوژ

فشار هوای عبور از یک کمپرسور سانتریفیوژ، به وسیله انرژی حاصل از چرخش پره های نصب شده روی محور کمپرسور افزایش می یابد. این کمپرسور دارای یک پوسته است که درون آن روتور و دیافگرام قرار دارد. هوا از طریق نازل مکیده شده و بعد از عبور از میان دیافگرام و ایمپلرها، به سمت نازل خروجی هدایت می شوند.

با شروع کار این کمپرسور، جریان هوا از میان نازل های ورودی عبور می کند و وارد دریچه ورودی می شود. به دریچه ورودی هوا، پیچ ورودی یا کانال مکش هوا گفته می شود که وظیفه آن توزیع یکنواخت هوا و هدایت به سمت چشم ایمپلر است. داخل این دریچه یک زائده به نام فین قرار دارد که باعث کاهش آشفتگی هوا می شود.

هوا پس از عبور از دریچه ورودی به چشم ایمپلر هدایت شده تا فشار، دما و سرعت آن افزایش یابد. سپس از قسمت انتهایی پروانه خارج می شود.

سرعت هوا پس از خروج از ایمپلر افزایش یافته و به قسمت دیفیوزر هدایت می شود. بخشی از سرعت هوا در دیفیوزر کاهش پیدا می کند. در انتهای دیفیوزر، یک کانال برگشتی وجود دارد که باعث هدایت هوا به چشم ایمپلر بعدی می شود. هوا بعد از خروج از آخرین دیفیوزر به سمت نازل خروجی هدایت می شود. در قسمت حجم تخلیه نیز، یک زائده به نام فین قرار دارد که وظیفه خود را در این قسمت تکرار کند.

کاربرد کمپرسور سانتریفیوژ

کمپرسورهای سانتریفیوژ، کاربردهای متعددی در انواع صنایع دارند که از مهمترین آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

استفاده در صنایع نیروگاهی

یکی از مهمترین کاربردهای سانتریفیوژ، استفاده در صنعت برق است. همچنین این کمپرسورها در صنایعی مانند گاز، برق آبی، هسته ای، خورشیدی و زمین گرمایی کاربرد دارند. منبع تولید نیروگاه ها گاز طبیعی است و برای انجام احتراق ابتدایی، باید هوا فشرده شود. بنابراین نقش کمپرسور گریز از مرکز در این صنایع پر رنگ است.

استفاده در صنایع هوایی

موتور هواپیماهای کوچک به صورت دورانی است و یکی از مهمترین قطعات در هواپیما، نیروی پیشران جهت به حرکت درآوردن آن است. به همین علت از موتور جت استفاده می شود. این موتور هوا را به داخل می کشد و با استفاده از تزریق سوخت آن را با هوا مخلوط می کند که باعث احتراق آن می شود. این عمل مانند کمپرسور سانتریفیوژ است. انتهای این محصول (نازل) نیروی پیشران لازم برای هواپیما را تامین می کند و توربین کوچک توسط مخلوط سوخت و هوا به حرکت در می آید. این نیرو قادر است شفت را در کمپرسور به حرکت درآورد و کمپرسور سانتریفیوژ در جلوی آن قرار بگیرد.

استفاده در صنایع خودرو

اگر هوای وارد شده به موتور خودرو فشرده باشد، می تواند نیروی لازم را افزایش دهد. برای فشرده سازی از توربو شارژر و سوپرضشارژر استفاده می شود که عملکر آن ها مشابه کمپرسور گریز از مرکز است و مانند آن نیروی خود را از گازهای خروجی می گیرند.

مزایای کمپرسور سانتریفیوژ

مزایای کمپرسور گریز از مرکز به شرح زیر است:

• این کمپرسور هوای فشرده کاملا خشک و بدون روغن تولید می کند.
• کمپرسور سانتریفیوژ به تعمیر و نگهداری کمتری نیاز دارد و زمان بین هر مرحله تعمیر و نگهداری، طولانی است.
• این کمپرسور در مقایسه با کمپرسور اسکرو، هزینه کمتری دارد.
• میزان سروصدای این کمپرسور پایین است.
• این کمپرسور به دلیل حرکت یکنواخت گاز، لرزش کمتری دارد.
• کمپرسور گریز از مرکز، برای صنایعی که به حجم هوای زیاد احتیاج دارند گزینه مناسبی است.

معایب کمپرسور سانتریفیوژ

این کمپرسور در کنار مزایا، معایبی دارد که به شرج زیر است:

• نیاز به مواد با کیفیت با ماشین کاری دقیق
• نیاز به سیم پیچی و فیوزهای بزرگ در ظرفیت بالا
• قابل طراحی نبودن برای ظرفیت های پایین تر از 70 کیلو به دلیل نیاز به سرعت بالای پره ها
• عدم پایداری در برابر تغییرات جریان

سخن پایانی

کمپرسور سانتریفیوژ هوا، جزو کمپرسورهای دینامیکی است که جریان شعاعی دارد و با استفاده از پره های شعاعی، هوا را وارد مرکز پروانه کرده و با نیروی گریز از مرکز، به خارج از پروانه هدایت می کند. این کمپرسور ها انواع مختلف و قابلیت های متعددی دارند. برای خرید این کمپرسور، می توانید از ایران پمپ اقدام کنید.

حسین موسوی نیا

من متخصص و پژوهشگر در زمینه هوای فشرده و انواع کمپرسور باد هستم و سعی می کنم تا جدیدترین و کارامدترین اطلاعات را در خصوص صنعت هوای فشرده با شما به اشتراک بگذارم.