کمپرسور اسکرال
کمپرسور اسکرال چیست؟
کمپرسور اسکرال Scroll compressor از نوع کمپرسورهای جابجایی مثبت می باشد که عمل فشار سازی و تراکم بخار مبرد در آن با حرکت چرخشی و به وسیله دو مارپیچ داخلی (Scrolls) انجام می گیرد.
تاریخچه کمپرسور اسکرال
یکی از انواع کمپرسور که در سیکل های برودتی مورد استفاده قرار می گیرد کمپرسور اسکرال (Scroll compressor) است.
تاریخچه پیدایش کمپرسور اسکرال به سال 1905 میلادی باز می گردد که توسط یک مهندس فرانسوی طرح اولیه آن ارائه گردید. این طرح تا حدودی فراتر از دوره خود بوده و با تکنولوژی آن روز امکان ساخت همچنین ماشینی وجود نداشت تا اینکه از سال 1970 به بعد نمونه های اولیه آن عرضه و با مطالعات گسترده ای که در ژاپن و آمریکا بر روی آن انجام گرفت از اواسط سال 1980 استفاده از آن در سیستم های تهویه مطبوع و تبرید آغاز گردید.
کمپرسور اسکرال امروزی
متناسب با کاربری های مختلف در صنعت تهویه مطبوع و تیرید، کمپرسورهای اسکرال در مدل های متنوعی ارائه می گردند. بطور کلی هرجا صحبت از قابلیت اطمینان و کارایی سیستم برودتی می شود، کمپرسور اسکرال یکی از بهترین گزینه ها جهت استفاده در کاربردهای مسکونی، تجاری و صنعتی می باشد. زیرا کمپرسور اسکرال Scroll compressor مدرن امروزی به فن آوری هایی مجهز شده است که این امکان را به کمپرسور می دهند تا در شرایط مختلف تمام باری و میان باری، راندمان بالاتر و انعطاف پذیری بیشتری داشته باشد.
کمپرسور اسکرال چگونه کار می کند؟
کمپرسور اسکرال از دو مارپیچ، یکی ثابت (Fixed-stationary scroll) که به بدنه کمپرسور جوش شده است و دیگری متحرک (Orbiting scroll) تشکیل شده است. بخار مبرد از اتصال مکش کمپرسور (Suction port) وارد فضای بین دو مارپیچ گردیده و به وسیله چرخش مارپیچ متحرک در حالیکه پیوسته فشار و دمای آن افزایش پیدا می کند به سمت مرکز کمپرسور و اتصال دیسشارژ (Discharge port) هدایت می گردد و با رسیدن به فشار دیسشارژ مورد نظر از کمپرسور خارج می گردد.
ساختار کمپرسور اسکرال
کمپرسور اسکرال Scroll compressor ساختاری کاملا بسته دارد که معمولا از جنس فولاد و بصورت یک پوسته استوانه ای جوش شده می باشد. اکثر کمپرسورهای اسکرال مورد استفاده در تهویه مطبوع و تبرید، بصورت عمودی ساخته می گردند و مارپیچ ها (Scrolls) در قسمت بالای موتور قرار دارند.
عموما این کمپرسورها نیازی به نصب شیرهای ساکشن و دیسشارژ ندارند. البته در برخی مواقع و در نسبت تراکم های بالا (مثلا در کاربری تبرید یا چیلر زیر صفر) نصب یک شیر دیسشارژ (Discharge valve) کارایی کمپرسور را افزایش می دهد. ولی در سایر کاربردها مانند تهویه مطبوع نصب شیر دیسشارژ در خروجی کمپرسور سبب افت فشار و کاهش راندمان سیستم برودتی می شود و لذا توصیه نمی گردد.
انواع کمپرسور اسکرال
این نوع کمپرسور معمولا در دو دسته طراحی و تولید می گردد:
کمپرسور اسکرال دارای انطباق شعاعی
در تطابق شعاعی، مارپیچ متحرک در مسیری حرکت می کند که از تماس آن با مارپیچ ثابت اطمینان حاصل گردد. در این حالت دو اسکرال یا مارپیچ بطور دائمی و در شرایط کاری نرمال با یکدیگر در تماس بوده و نیروی ما بین آنها در راستای شعاعی می باشد. از مزایای این روش می توان به کاهش و یا حتی حذف احتمال نشتی در کمپرسور اشاره نمود.
کمپرسور اسکرال دارای انطباق محوری
در تطابق محوری، دو مارپیچ ثابت و متحرک این امکان را دارند تا هنگام حضور مبرد مایع، از یکدیگر جدا شوند که این امر به مایع اجازه عبور داده و از خسارت های مربوط به برگشت مایع به کمپرسور جلوگیری می کند و قابلیت اطمینان و دوام کمپرسور افزایش می یابد. ترکیبی از انطباق های شعاعی و محوری در طراحی کمپرسور اسکرال، منجر به افزایش راندمان و عمر کاری کمپرسور می گردد.
علاوه بر تقسیم بندی ساختاری فوق، کمپرسور اسکرال از لحاظ دور موتور به دو دسته طبقه بندی می گردد:
کمپرسور اسکرال دور یا ظرفیت ثابت (Fixed speed scroll compressor)
کمپرسور اسکرال دور ثابت دارای قابلیت کارکرد تنها در یک سرعت مشخص می باشد و این بدان معناست که حجم ثابت و معینی از مبرد را می تواند متراکم کند. این نوع کمپرسور که به آن کمپرسور اسکرال تک مرحله ای (Single stage) نیز گفته می شود، ساده ترین و ارزان ترین نوع کمپرسور اسکرال می باشد.
کمپرسور اسکرال دور متغیر (Variable speed scroll compressor)
در کمپرسور اسکرال مجهز به تکنولوژی دور متغیر، ظرفیت کمپرسور در گام یا استپ های کوچک و در یک رنج گسترده به طور پیوسته با تغییر دور موتور، کنترل می گردد. بکارگیری تکنولوژی دور متغیر علاوه بر افزایش راندمان سیستم برودتی، سبب کاهش میزان اتلاف انرژی نیز می گردد.
مزایای کمپرسور اسکرال
استفاده از کمپرسور اسکرال Scroll compressor در صنایع برودتی به دلیل مزایای متعدد، در سالیان اخیر به شدت مورد توجه قرار گرفته است. از جمله این مزیت ها می توان به موارد ذیل اشاره نمود:
سبک و کامپکت
طراحی ساده، ابعاد فوق العاده کامپکت و وزن کم کمپرسور اسکرال، آن را به عنوان بهترین گزینه به منظور استفاده در سیستم های برودتی که دارای محدودیت های فضایی و وزنی هستند مطرح نموده است.
عملکرد کم صدا
از آنجائیکه کمپرسور اسکرال دارای قطعات متحرک کمتری است (در مجموع 3 قطعه) در ظرفیت های مشابه و در مقایسه با کمپرسورهای اسکرو و رفت و برگشتی، سر و صدای کمپرسور اسکرال به مراتب کمتر می باشد. به طور کلی دسی بل صدای کمپرسور اسکرال به میزان 5 تا 15 دسی بل در مقایسه با دیگر انواع کمپرسور پایین تر است.
راندمان بالا در حالت Part-load و Full-load
بر خلاف کمپرسورهای سیلندر-پیستونی در این کمپرسورها خبری از شیر مکش و پیستون نیست. لذا تلفات انرژی ناشی از شیر و پیستون در این نوع کمپرسور حذف می گردد تا جائیکه در برخی انواع کمپرسور اسکرال راندمان حجمی تا میزان 100% نیز افزایش می یابد که این امر موجب افزایش بازدهی کمپرسور اسکرال می گردد.
لرزش بسیار کم
قابلیت اطمینان و دوام بالا
طراحی ساده کمپرسور اسکرال، کارکرد نرم و سطح پایین گشتاور و لرزش را موجب می گردد. گشتاور پایین و لرزش کمتر می تواند از بروز یک سری مشکلات مکانیکی که به طور رایج سبب آسیب رسیدن به کمپرسور می گردد جلوگیری نماید.
مقاومت نسبی بالاتر
کمپرسور اسکرال به نسبت کمپرسور اسکرو و سیلندر-پیستونی در مقابل برگشت مایع مقاوم تر می باشد.
معایب کمپرسور اسکرال
شاید ویژگی بسته بودن کامل این نوع کمپرسور (Fully hermetic) و در نتیجه عدم امکان دمونتاژ و تعمیر آن، بزرگترین عیب استفاده از آن باشد. از دیگر معایب می توان به افزایش تعداد مراحل کنترل ظرفیت در سیستم هایی با تعدد کمپرسور بالا اشاره نمود.
سازندگان و برندهای کمپرسور اسکرال
کمپانی های کوپلند-امرسان، بیتزر، دانفوس و هیتاچی از مشهورترین سازندگان کمپرسور اسکرال در دنیا می باشند.
- کمپرسور اسکرال کوپلند Copeland
- کمپرسور اسکرال دانفوس Danfoss
- کمپرسور اسکرال بیتزر Bitzer
