أنواع ضواغط الهواء ومبدأ عملها

شريف عاطف
تكنولوجيا
أنواع ضواغط الهواء ومبدأ عملها

نتحدث في هذا التقرير عن أنواع ضواغط الهواء ومبدأ عملها، إذ تتشكل أنظمة التكييف والتبريد من عدد كبير من المكونات التي تعمل معاً بتكامل رائع، حيث أن من أبرزها وأهمها الضواغط التي تسحب البخار ورفع قيمة ضغطه ودرجة الحرارة الخاصة به، ومن ثم يندفع ناحية ملفات التكييف وتكتمل بهذا الدورة التبريدية.

أنواع ضواغط الهواء

الضواغط موجبة الإزاحة، يكون مبدأ العمل الخاص بها، قائمًا على أن يزيد الضغط الخاص بالبخار عن طريق ضغطه وتصغير حجمه، وأوسعها انتشاراً هي الضواغط صاحبة الريش والضواغط الحلزونية والضواغط اللولبية، وهناك الضواغط الديناميكية، التي يكون مبدأ العمل الخاص بها قائمًا على تحويل الطاقة الميكانيكية التي تخزن في الموتور إلى طاقة حركية يمتلكها البخار، بعدها يجرى التحول إلى طاقة ضغط، وبناء على هذا كله يجرى حساب قيمة قوة الطرد المركزي لنظام التبريد، ومن أهم أنواعها انتشاراً التالي:

الضواغط الترددية، تتشكل من عدد كبير من المكونات، مثل المكبس والأسطوانة وصمامين، من أجل الدخول ويعرف بصمام السحب، مع إلى الخروج وهو معروف بصمام الطرد، وبالنسبة للمكبس فيتحرك داخل الأسطوانة عن طريق عمود الكرنك المتصل بذراع للتوصيل ويتحكم في الصمامين، ويستعمل بشكل أساسي مع موائع التبريد بالتحديد، تلك التي تتطلب إزاحات بسيطة وضغطا كبيرا تكون قيمته أعلى من قيمة الضغط الجوي، وتتراوح سعته ما بين تسعين واطاً إلى 250 وات.

كما أن منها 3 أنواع، مثل الضواغط التي يكون إغلاقها محكمًا بحيث تكون فيها الأجزاء الميكانيكية متواجدة مع بعضها في نفس الغلاف، وتستعمل بالتحديد الأجهزة التي تكون سعتها صغيرة للغاية مثل الثلاجات، وأهم عيوبها أنها ليست قادرة على إصلاحها عند تلف أحد أجزائها، كما أن الضواغط تكون نصف المفتوحة بحيث تكون فيها الأجزاء الميكانيكية موجودة مع بعضها البعض في نفس الغلاف، وعندما يتعرض أحد أجزائها للتلف يمكن إصلاحها والقيام بفكها.

ضواغط هواء أخرى

وهناك الضواغط الدورانية، التي تتسم باتزانها الرائع، بالإضافة إلى أن الضوضاء الناجمة عنها تكون قليلة للغاية، وبدأت العديد من الشركات باستعمالها بدلا من الترددية، وهناك منها 3 أنواع، هي  الضواغط التي تمتلك ريش، حيث تكون في بعض الأحيان تمتلك ريشة واحدة يستعمل درجة حرارة عالية وضغطاً كبيراً، أو أكثر من ريشة يجرى اختيار عددها بناءً على معدل الضغط المطلوب.

وهناك الضواغط اللولبية، المتشكلة بين لولبين ثابت ومتحرك ويجرى إدارته عن طريق لولب معروف بالمداري، ويتسم هذا النوع من الضواغط بصغر الحجم وقلة الضجيج الناجمة عنها، وهناك لضواغط الحلزونية التي تستعمل بشكل كبير في الأجهزة الضخمة، وتتشكل من عمودين حلزونيين يؤديان عملية الانضغاط داخل الجهاز.

مبدأ عمل ضاغط الهواء

جهاز ميكانيكي يشتمل على صمامات ومكابس، يعمل عن طريقها على جمع الهواء وضغطه في خزان إلى حد معين، وآلية ضغط الهواء تكون من خلال تقليل حجمه، كما أنه  يكون مشابها لمبدأ عمله عمل المضخات عن طريق أن كليهما يقدر على زيادة ضغط المائع ونقله عن طريق أنابيب، لكن في الضواغط الغازات تضغط فيكون حجمها أقل، وبالنسبة للمضخات فإن السوائل مواد لا تكون قابلة للانضغاط فتحافظ على حجمها، وينتج عن الضغط قوة تعمل على أن تنقل السائل من مكان إلى آخر.

ويكون ذلك مبدأ عمل مضخات السوائل، وهناك أيضًا ضواغط الهواء في المركبات، حيث أنها عبارة عن ضواغط محرك احتراق، معتمدة على الحركة المنتظمة للمكبس للأسفل والأعلى التي عن طريقها يدخل الهواء ويجرى ضغطه في الخزان، والكثير من الأنواع تكون معتمدة على الأغشية من أجل سحب الهواء وضغطه ومنعه من العودة للخلف والخروج خارج الخزان خلال عملية الجمع.

سعة ضاغط الهواء

تقدر سعة ضاغط الهواء عن طريق تحديد مقدار الهواء التي يمكن أن تدخل إلى الخزان مع ضغطها لحد معين، كما يقدر الضغط بنحو 690 كيلو باسكال عند درجة حرارة 20 درجة، وتكون الرطوبة 38%، على أن تكون سعة الضاغط مقدرة بـ م3/ ساعة، كما يجرى في العادة تضمين اسم الضاغط سعته، وهناك عدد الأجهزة التي يمكن تشغيلها باستعمال الضاغط إذ يعتمد على حجم الغاز الذي يكون كل جهاز في حاجة إليه، فلا يمكن أن نشغل عددًا من الأجهزة، حيث تكون في حاجة إلى حجم غاز أكبر من سعة الضاغط، وإذا جرى تشغيل عدد كبير من الأجهزة يتفوق على قدرة الضاغط، ما يؤدي إلى انهياره وتلفه.

أنواع الضواغط الهوائية

يجرى تقسيم الضواغط بشكل رئيسي إلى نوعين، حيث يحتوي كل صنف على أكثر من نوع كالتالي، الضواغط الحركية Dynamic Compressor، وهناك  الضواغط المركزية، التي تتشكل من قرص دوار يدخل الهواء بالتوازي لمحور الدوران ويخرجه بشكل عمودي، وعن طريق الدوران يعمل الجهاز على أن يزيد سرعة الغاز فيزداد الضغط، ليعمل على أن تحول قوة ضغط الغاز إلى قوة حركية يندفع الغاز فيها.

ويستعمل عند اللزوم لقوة متواصلة كعمليات تنقية الزيوت في المحطات البتروكيماوية، ويمكن أن نضاعف الضغط التي تصدر عن ذلك النوع من الضواغط ليزيد عن 69000 باسكال، وهناك الضواغط المحورية، الذي يحتوي على مروحة تدور حول محور، من أجل زيادة سرعة الغاز الذي يدخل إلى المضخة ويبعده عن المركز ليصل إلى المشتت، حيث تعد تلك الأنواع من الضواغط التي يكون ثمنها غاليًا، لأنها تشتمل على الكثير من الفراغات والقطع بينها محسوبة بدقة عالية وتصنع من مواد عالية الجودة.

وهناك ضواغط الإزاحة الموجبة، التي منها الضاغط الترددي، إذ يشتمل على بستون أي مكبس، وقد يكون أحادي الأسطوانة أو متعدد الأسطوانات حيث يعمل على مرحلة واحدة فقط أو أكثر، وتكون الطاقة المحركة له إما أن تكون ناشئة عن محرك كهربائي أو محرك احتراق داخلي، ويعمل هذا الضاغط بمبدأ حركة البستون، التي تعمل على دفع الهواء للداخل وحركته بالاتجاه الآخر تعمل على ضغط الهواء لدرجة محددة ما يؤدي إلى فتح صمام الدفع وخروج الهواء بقوة.

وهناك الضاغط الدوراني، حيث يشتمل على محور دوران لا مركزي يمتلك شفرات ليست ثابتة في مكانها، تعمل على أن تضغط الغاز فيه جراء حركته، وهو أنواع من أبرزها، Scroll compressors, Rotary screw compressors.