Dugattyús kompresszorok tömörítési aránya
2023. október 5. | Lantos Tivadar | 910 |
Egy tipikus, nagy teljesítményű dugattyús kompresszor körülbelül négyes kompressziós aránnyal dolgozik. Ez lehetővé teszi, hogy az ipari berendezések nagyon hosszú ideig működjenek, pusztán egyszerű, éves karbantartás mellett.
A kompresszor kompressziós aránya olyan érték, amely leírja az abszolút kisülés és az abszolút szívónyomás arányát. Fontos megjegyezni, hogy a tömörítési arány kiszámításakor abszolút mértékegységeket kell használni. A számítás egyszerű és meglehetősen könnyen elvégezhető. Önmagában ez az arányszám közvetlenül kevésbé érdekes, de hatással van a kompresszor egyéb teljesítményjellemzőire, például a térfogati hatékonyságra.
A dugattyús kompresszorban a hűtőközeg egy munkahengerbe szívódik, amikor a dugattyú lefelé mozog. Amikor a dugattyú felfelé mozog, a hűtőközeg összenyomódik. Nyilvánvaló, a dugattyút nem lehet úgy megmunkálni a jelenleg rendelkezésre álló fémtechnikai módszerekkel, hogy elérje a henger tetejét, így mindig van egy kis mennyiségű sűrített hűtőközeg, amely újra kitágul, amikor a dugattyú megkezdi a következő szívólöketét. A szívószelep nem nyitható ki, hogy új hűtőközeget engedjen be, amíg a táguló gáz el nem éri a szívónyomást. A kompresszor térfogati hatásfoka a kompresszorba belépő hűtőközeg térfogatának hányadosa, osztva a kompresszor elmozdulásával. A dugattyús kompresszorok újbóli tágulása csökkenti a kompresszorok térfogati hatásfokát, mert csökkenti a bejutó hűtőközeg mennyiségét.
A kompressziós arány tehát a legjelentősebb változó a térfogati hatásfok meghatározásában. A tömörítési arány növelése a térfogati hatásfok csökkenését okozza.
Tervezési anomáliák
Fontos megérteni a tömörítési arányokat, mert a gyártók úgy tervezik a kompresszorokat, hogy bizonyos tömörítésiarány-tartományokban működjenek. Vegyük példának az alacsony és ultraalacsony hőmérsékletű hűtéstechnikát, amely megmutatja, miért kell kétlépcsős rendszereket használnunk az alacsony hőmérséklet eléréséhez dugattyús kompresszorok esetén.
Gyakran hallani, hogy a dugattyús kompresszorokat 10 vagy annál kisebb tömörítési arányra kell korlátozni. Ez nem egészen igaz! A legtöbb kompresszor olyan alkalmazási tartománnyal rendelkezik, amely lehetővé teszi a 10-nél nagyobb tömörítési arányú működést, de vannak olyan kompresszorok is, amelyek megengedett tömörítési aránya közelebb van a nyolchoz. A kompresszorok nagy kompressziós arányon történő üzemeltetése, még ha a gyártó engedélyezi is, kockázatokkal jár, és lerövidítheti a kompresszor élettartamát azáltal, hogy további kopást okoz a kompresszor alkatrészeiben, például a dugattyúcsapban, mivel a táguló gőz megnyomhatja a kompresszordugattyút lefelé a szívólöketben, és megakadályozza a kenést. Ezenkívül túlmelegedéshez, és túlzott kibocsátási hőmérséklethez vezethet.
Tekintettel a folyamatra, ügyelni kell arra, hogy a kompresszorok ne működjenek az alkalmazási tartományon kívül, és ha a kompressziós arányról van szó, az alacsony szívónyomás a leggyakrabban előforduló hiba. A párolgási hőmérséklet csökkentésével a kondenzációs hőmérséklet kismértékű növekedése is nagymértékben növeli a kompressziós arányt.
Gyakorlati példa
Vegyünk egy 44 ˚C-on működő rendszert, és képzeljük el, hogy normál esetben –12 ˚C párolgási hőmérsékleten működik, amely meglehetősen alacsony, 8,5-ös tömörítési arányt jelent. Ennek a rendszernek azonban van egy leszivattyúzó vezérlése, és a nyomásszabályozás 344 mbar-ra van beállítva (ami körülbelül –34 ˚C). Ez idő alatt a kompresszor 13,5-ös tömörítési arányon működne. Ez rendben van? Valószínűleg igen, de nem minden kompresszor bírja ezt az értéket üzemszerűen.
Előfordulhat, hogy a nem kiterjesztett értékekre tervezett közepes hőmérsékletű kompresszor nem felel meg ilyen magas kompressziós arányú üzemnek. Ha a berendezésünk nincs megfelelően karbantartva, a kondenzátor szennyezett, a kondenzációs hőmérséklet 55 ˚C-ra ugrik. Ebben az esetben, amikor a leszivattyúzás történik, a tömörítési arány közel 15,5.
Folytatva példánkat, mi van akkor, ha egy szerviztechnikus, aki ezen a rendszeren dolgozik, azt látja, hogy a kompresszor néhányszor be- és kikapcsol, valahányszor a gép leszivattyúz az elpárologtatóban maradt folyadék miatt, és úgy gondolja, hogy a rendszer ezt az alacsony nyomás miatt teszi. A vezérlés túl magasra van állítva, ezért visszaveszi nullára. A fenti példában a kompressziós arány 23,5-re ugrik. Ugyanez történik, ha a tervezési tartományon kívüli rendszereket futtatnak (azaz a hűtőt fagyasztóvá alakítják), vagy alacsony hűtőközeg-töltettel működnek.
A kompressziós arányok figyelembevétele tehát rendkívül fontos a gépek tartós és biztonságos üzemeltetéséhez. Elsősorban a tervezők feladata a helyes berendezések kiválasztása, és a méretezés, de nem mehetünk el szó nélkül az üzemeltető technikusok, és üzembe helyezők mellett sem. A működés során tapasztalható jelekre külön oda kell figyelni, ilyen a nem megfelelő olajhordás, a kenésből adódó kopások, melyek hanggal, melegedéssel járó folyamatok.
A VGF&HKL egy havi megjelenésű épületgépészeti szaklap, amely nyomtatott formában évente 10 alkalommal jelenik meg. A lap cikkei a fűtéstechnika, gázellátás, vízkezelés területei mellett a hűtés-, klíma- és légtechnika témaköreit tárgyalja. A VGF elsődlegesen az épületgépészeti kivitelezéssel foglalkozó szakembernek szól, de haszonnal olvashatják üzemeltetők, társasházkezelők, beruházók, ingatlantulajdonosok és mindenki, aki érdeklődik a terület újdonságai, problémái és megoldásai iránt.
A VGF&HKL előfizetési díja egy évre 9990 Ft, amelyért 10 lapszámot küldünk postai úton. Emellett az előfizetőink pdf-ben is letölthetik a legfrissebb lapszámokat, illetve korlátlanul hozzáférhetnek a korábbi számok tartalmához is, így közel 25 évnyi tudásanyagot vehetnek bírtokba.
