نسبت تراکم (compression ratio)
نسبت تراکم واحدی است که با آن میتوان سیکل فشرده سازی را در سیلندر توضیح داد و این نسبت وابسته به فشار بوده و میتوان با فشار دهش و مکش کمپرسور آن را محاسبه کرد. نسبت کمپرس که یک کمپرسور با آن کار میکند برای طول عمر یک کمپرسور بسیار بحرانی می باشد. خرابیهای مشاهده شده در کمپرسورها نشان می دهد که درصورت داشتن دانش در مورد کارکرد یک کمپرسور توسط اوپراتور، میتوان از نسبت کمپرسور اضافی جلوگیری کرد. و طول عمر کمپرسور را افزایش داد.
بر اساس تعریف، نسبت تراکم، نسبت فشار مطلق دهش کمپرسور (psia) به فشار مطلق مکش (psia) میباشد. فشار مطلق برابر فشار بالای فشار خلا است. بنابراین در هوای اطراف ما، فشار مطلق و فشار اتمسفر برابرند. فشار سنج برای خواندن 0 psig در زمانی که به هیچ منبعی متصل نیست و تحت فشار محیط است، تنظیم شده است. و همچنین فشار زیر 0 psig در اصل فشار منفی خوانده میشود. و معمولا با مقیاس اینچ جیوه خوانده میشود.
فشار در سطح دریا تقریبا برابر 14.7 psi و یا 29.92 inches of mercury (اینچ جیوه) است. بنابراین دو اینچ جیوه بر روی گیج برابر با 1 psi است.
فشار اتمسفر با تغییرات ارتفاع از سطح دریا مرتبط است. و با افزایش ارتفاع از سطح دریا کاهش مییابد. و همچنین اوضاع جوی نیز در این امر تاثیر دارد.
برای وضوح مطلب دو روش محاسبه نسبت تراکم را با مثال بیان میکنیم:
مثال 1:
Suction pressure = 30 psig =44.7 psia
Discharge pressure = 433 psig = 447.7 psia
Compression rasio = 447.7/44.7 = 10 to 1
مثال 2:
Suction pressure = 10 inches of vaccum = 9.7 psia
Discharge pressure = 83 psig = 97.7 psia
Compression ratio = 97.7/9.7 = 10 to 1
ما بایستی بین فشار اضافی و نسبت تراکم اضافی فرق قایل شویم. زیرا که هرکدام تاثیرات متفاوتی دارند.
فشار اضافی، چه فشار دهش و چه فشار مکش باعث افزایش بار بر روی یاتاقانها میشود. که برای این افزایش بار طراحی نگردیدهاند. و باعث آسیب رسیدن به شاتونها، میل لنگ و یاتاقانها میگردد.
با افزایش نسبت تراکم، آسیب رسیدن به دژنگپینها اتفاق میافتد. وقتی گاز در سیلندر فشرده میگردد، دانسیته گاز بالاتر از گاز مکش(suction) میگردد. که وارد سیلندر میشود. زمانی که گاز در سیلندر باقی می ماند و از طریق سوپاپ دهش سیلندر را ترک نمیکند و دوباره در مسیر مکش منبسط میگردد و درنتیجه نسبت تراکم افزایش مییابد، تفاوت بین دو دانسیته بیشتر میگردد.
بیشترین تاثیر مقاومت در برابر نسبت تراکم بالا به یاتاقانها تحمیل میگردد. و تنها راه جلوگیری از آسیب رسیدن به دژنگپینها و یاتاقانها نگه داشتن نسبت تراکم در میزان مجاز است. کمپرسورها توانایی تحمل نیروهای وارده بر دژنگپینها و یاتاقانها را بدون تنش در محدوده مجاز خود دارند. اما راه اندازی کمپرسور با نسبت تراکم بیش از طراحی سبب آسیب رساندن به قطعات مورد نظر می گردد.
آسیب رسیدن به کمپرسور
از بین رفتن کمپرسورهایی که در اثر این مشکل خراب شده اند نشان می دهد خرابی فن کندانسور، کارکرد تحت شارژ کم و یا مواردی که بیشتر مشاهده می گردد. کارکرد طولانی کمپرسور با شارژ کم میتواند باعث این پدیده گردد. در صورتی که اپراتور فشار قطع پایین(cut out) را پایینتر از طراحی کمپرسور تنظیم کرده باشد سبب کارکرد اواپراتور در دمای پایین میگردد. و از طرفی به صورت ناآگاهانه باعث شروع آسیب رسیدن به کمپرسور نیز میگردد.
تغییر در فشار مکش در دماهای پایین اواپراتور تاثیر بیشتری بر روی نسبت تراکم دارد. تا همان تغییرات فشار در دمای اواپراتور بالاتر، بنابراین تغییرات کنترل فشار بسیار مهم بوده و در جدول 1 نشان داده شده است.
این به عنوان یک اصل در بین اپراتورها پذیرفته شده است. که نسبتی تا حدود 1 به10 معقول میباشد. اما همانطوری که در جدول 1 نشان داده شده است نسبتهای تراکم بالاتر نیز به عنوان امری عادی است. که در بسیاری از سوپرمارکتها کارایی دارد. و بایستی برای سیستمهای هوا خنک با دمای سیستم پایین در مناطق بیابانی در نظر گرفته شود.
عوامل مهم در مشخص کردن توانایی کمپرسور
ساختار کمپرسور و زمان کارکرد آن هر دو عوامل مهمی در مشخص کردن توانایی کمپرسور در کارکرد با نسبت تراکم بالا هستند. مثلا کمپرسورهای مدل Copelaweld شرکت کوپلند به صورت طبیعی برای کارکرد در نسبت تراکم 1 به 7.5 طراحی شدهاند. اما مدلهای Coplematic تولیدی همین شرکت توانایی کارکرد در نسبت تراکم 1 به15 وبالاتر از آن را در دوره های زمانی معقول داراست. اما برای طول عمر طولانی نسبت تراکم 1 به 12 و پایینتر معقول است. بنابراین انتخاب کمپرسور بر اساس طراحی آن و شرایط محیطی در کارکرد درست و طول عمر آن موثر است.
جدول 1- تاثیر تغییرات فشار بر روی نسبت تراکم گاز R-502
در مجموع در مواردی که مشکل خوردگی دژنگپین بوجود می آید و نسبت تراکم بالاست این پدیده به صورت مستقیم به دمای بالای دهش(discharge) مربوط است. البته می توان دماهای بالای دهش را با استفاده از شیرهای ضد سوپرهیت(desuperheating valves) و یا با وسایل مشابه کنترل گردد اما مشکلات مکانیکی را میتوان با استفاده از کارکرد کمپرسور در محدوده مجاز آن محدود کرد.