ضواغط التبريد

الهندسة الميكانيكية التبريد والتكييف
1

الاخوة الاعزاء

نقدم بعون من الله وتوفيقه ، موضوعاً عن
ضواغط التبريد
(دراسة تفصيلية موسّعة)

تعريف :

الضاغط : هو جهاز يعمل على زيادة ضغط غاز ما .

في دارة التبريد ذات الانضغاط بالبخار ، يقوم الضاغط بتدوير وسيط التبريد ، حيث يسحبه من المبخر ويرفع ضغطه الى ضغط المكثف .

وعند الضغط المرتفع تكون درجة حرارة التشبع او الغليان مرتفعة كما هو الحال في المكثف ، حيث درجة حرارة وسيط التبريد اعلى من الوسط المحيط بالمكثف . بالتالي سيفقد المكثف الحرارة مما يؤدي الى تكثف وسيط التبريد.

اما في الناحية الاخرى من الضاغط هناك المبخر ، حيث الضغط منخفض وكذلك درجة حرارة التشبع منخفضة وهي اقل من درجة حرارة الوسط المحيط بالمبخر . بالتالي سيكتسب وسيط التبريد الحرارة مما يؤدي الى تبريد الوسط المحيط بالمبخر ، منتجاً بذلك ما يسمى بالتأثير التبريدي لدارة التبريد .

تصنيف الضواغط :

تصنف حسب طريقة زيادة الضغط الى :

[ol]
[li]الضواغط موجبة الازاحة positive displacement [/li][li]والضواغط الديناميكية Dynamic compressors [/ol]الضواغط موجبة الازاحة: وفيها يتحقق زيادة الضغط نتيجة النقص في حجم الغاز . ومن هذه الضواغط نذكر : [/li][ul]
[li]الضواغط الترددية :reciprocating compressors [/li][li]الضواغط الدورانية .rotary compressors ، ومنها : [ol][/li][li]الضواغط ذات الريش vane type [/li][li]والضواغط الحلزونية screw type [/li][li]والضواغط اللولبية scroll type [/ul][/li][/ol]الضواغط الديناميكية : وفيها يتحقق زيادة الضغط بتحويل الطاقة الحركية التي يكتسبها الغاز اثناء دورانه في الضاغط الى طاقة ضغط حسب نظرية برنولي . ومن هذه الضواغط نذكر :

[ul]
[li]الضاغط النابذي (الطرد المركزي) centrifugal compressor [/ul]كما يمكن تصنيف الضواغط حسب طريقة التدوير الى : [/li]
1. ضواغط تدار مباشرة : اي تنقل الحركة من المحرك الى الضاغط مباشرةً . وتكون بنوعين :

[ul]
[li]أ. ضواغط مغلقة hermatic sealed حيث المحرك والضاغط في علبة واحدة [/li][li]ب. ضواغط شبه مغلقة semihermatic sealed حيث المحرك والضاغط يتواجدان في مكانين منفصلين عن بعضهما .[/ul][CENTER] [/li]

[/center]


2. ضواعط تدار بواسطة الاحزمة او السيور : حيث تنتقل الحركة من المحرك الى الضاغط بواسطة السيور ، وتدعى بـ الضواعط المفتوحة.

تعاريف اساسية :

ضغط السحب suction pressure : هو ضغط الغاز عند صمام الدخول الى الضاغط اثناء سحبه من المبخر ، ويمثل الضغط المنخفض في دارة التبريد .

ضغط التصريف discharge pressure : هو ضغط الغاز عند خروجه من صمام التصريف ، ويمثل الضغط المرتفع في دارة التبريد .

نسبة الانضغاط compression ratio : هي النسبة بين ضغط التصريف وضغط السحب .

سعة الضاغط compressor capacity : هي كمية الغاز الحجمية التي تمر في الضاغط خلال واحدة الزمن عند ضغط السحب .

قدرة الفرملة او الكبح brake power : هي القدرة الميكانيكية اللازمة لادارة الضاغط .

وللموضوع بقية ان شاء الله
ولا تنسونا من دعائكم
والله من وراء القصد
إعجاب واحد (1)
2

الضواغط الترددية
Reciprocating compressors

مبدأ عملها :

تقوم بضغط الغاز بحركة ترددية للمكبس داخل اسطوانة بها صمام لدخول الغاز وآخر لخروجه .

تتم العملية خلال شوطين للمكبس :

الاول شوط الدخول والذي يبدأ من وضع المكبس الاعلى “النقطة الميتة العليا” top dead center وينتهي عند “النقطة الميتة السفلى” bottom dead center .

بعد دخول الغاز يغلق صمام الدخول ويكون صمام الخروج ايضاً في وضع الاغلاق . ويضغط الغاز اثناء حركة المكبس في شوط الانضغاط نتيجة النقص في حجمه .

وعند وصول الضغط الى الحد المعين المطلوب يفتح صمام الخروج ويخرج الغاز من الاسطوانة .

استخدامها :

تستخدم في وسائط التبريد ذات الحجم النوعي الصغير ، ودارات التبريد ذات نسبة انضغاط مرتفعة ، حيث كمية التدفق قليلة نسبياً وضغط التصريف مرتفع .

نذكر ان وسائط التبريد التي تستخدم هذه الضواغط R-12 و R-22 . وتصنع باستطاعات مختلفة تتراوح من 50 واط في الثلاجات المنزلية الى 100 ك.واط في الثلاجات التجارية .

يمكن ان تكون الضواغط الترددية :

[ul]
[li]منفردة التأثير single acting حيث يتم ضغط الغاز في جانب واحد من المكبس [/li][li]او تكون مزدوجة التأثير double acting حيث يتم ضغط الغاز في في جانبي المكبس … (بمعنى في الوقت الذي يكون شوط الادخال في احد الجوانب يكون الجانب الآخر في شوط الانضغاط … وهكذا .) [/ul] [/li]

الازاحة والمردود :

ازاحة المكبس : تعرف ازاحة المكبس لضاغط ترددي بانها تساوي الحجم المكنوس من قبل المكابس داخل اسطوانات الضاغط في واحدة الزمن . وتحسب من العلاقة التالية :

نعرف المردود الحجمي لضاغط ترددي بالعلاقة التالية :

قد يصل عدد الاسطوانات في الضواغط الكبيرة الى 16 اسطوانة ، وترتب في عدة اشكال : خط واحد او شكل حرف V او W .

تدار الضواغط الترددية بواسطة محرك كهربائي ، وتحول الحركة الدورانية الى حركة ترددية للمكبس عن طريق عمود المرفق (الكرنك crank) ، وذراع التوصيل ، وتكون الاجزاء الميكانيكية داخل وعاء مغلق كتيم عديم التسرب يعرف بعلبة المرفق crankcase .

وللموضوع بقية
والله من وراء القصد
إعجاب واحد (1)
3

الضواغط الترددية المغلقة وشبه المغلقة والمفتوحة

الضواغط المغلقة
في الضواغط المغلقة يوضع المحرك الكهربائي والضاغط في علبة مشتركة ومغلقة ، وتوضع هذه الاجزاء مستندة الى نوابض لمنع وتقليل الاهتزازات اثناء التشغيل ، كما تزود بكاتم صوت على خط السحب . ويستفاد من وسيط التبريد في تبريد المحرك التي تمرر اسلاكه الكهربائية عبر علبة الضاغط من خلال وصلات معزولة ومانعة للتسرب .

تستخدم الوحدات (الضواغط) المغلقة hermatic sealed بشكل واسع لانظمة التبريد ذات السعات الصغيرة ، مثل الثلاجات المنزلية .

ومن مميزات هذه الضواغط : قلة الضوضاء وصغر الحجم بسبب دمج الاجزاء ، وبساطة عملية التزييت ، وعدم تسرب وسيط التبريد .

ومن مساوئها : صعوبة الصيانة حيث لايمكن الوصول الى الاجزاء المتحركة بداخلها .

في الضواغط الترددية شبه المغلقة semi hermatic sealed :
يكون المحرك الكهربائي والضاغط بغلاف مشترك ، لكن في حجرتين منفصلتين ، بحيث يمكن الوصول الى رأس الاسطوانات والمرفق لاجراء الصيانة والاصلاح للصمامات والمكابس والاجزاء الداخلية .

الضواغط الترددية المفتوحة :
في هذا النوع من الضواغط لايوضع المحرك الكهربائي والضاغط في نفس الغلاف بل في مكانين منفصلين ، وتنتقل الحركة من المحرك الى عمود المرفق بواسطة احزمة او سلاسل او قوابض .

ويمر عمود المرفق من خلال مانع تسرب لمنع تسرب وسيط التبريد والزيت للخارج ، الا ان هذا يزيد من فرصة تسرب وسيط التبريد عند تلف مانع تسرب او الحشوة gasket .

[CENTER]


وللموضوع بقية ان شاء الله
ولا تنسونا من دعائكم
والله من وراء القصد [/center]

إعجاب واحد (1)
4

[CENTER]



أجزاء ومكونات الضواغط الترددية

[/center]

تتكون الضواغط الترددية بشكل عام من الاجزاء التالية :

[ol]
[li]الاسطوانة cylinder [/li][li]المكبس piston [/li][li]الحلقات rings [/li][li]ذراع التوصيل connecting rods [/li][li]عمود المرفق (الكرنك) crankshaft ومانعات التسرب seals [/li][li]صمامات السحب والتصريف suction and discharge valves [/ol]

[/li]
والى التفاصيل بعون من الله وتوفيقه …

ولا تنسونا من دعائكم
والله من وراء القصد
إعجاب واحد (1)
5






الاسطوانة

1. الاسطوانة:


في الضواغط الصغيرة المغلقة تسكب الاسطوانة اما من حديد الزهر (حديد الصب) castiron أو من الالمنيوم . وقد تسكب الاسطوانة مع زعانف لزيادة المساحة المعرضة لتبريد الضاغط . وتصب الاسطوانة مع علبة المرفق كقطعة واحدة .

اما اسطوانات الضواغط الكبيرة المفتوحة ذات السعة العالية فتصب الاسطوانة من حديد الزهر واحياناً يضاف اليها النيكل ، لمنع تسرب وسيط التبريد خلال الاسطوانة . وتصب الاسطوانة وحدها وكذلك علبة المرفق على انفراد ، مع عمل شفة لكل منهما لربطهما ببعض ، بالبراغي والصامولات .

وتركب القمصان الداخلية liners او الجلبة في جسم الاسطوانة الداخلي لتقليل تآكل المكبس والحلقات ، ويمكن استبدال هذه القمصان فيما بعد عند تلفها .

كما ان هذه الضواغط تبرد من خلال سريان المياه في مجارٍ أو قنوات بداخل جسم الاسطوانة .

ولا تنسونا من دعائكم
والله من وراء القصد
إعجاب واحد (1)
6

المكبس

2. المكبس:

تصنع المكابس في الضواغط الكبيرة والمفتوحة من حديد الصب ، بينما في الضواغط الصغيرة والمغلقة ذات السرعات العالية من الالمنيوم .

المكابس المستعملة في الضواغط الترددية نوعان :

[ul]
[li]

الاول : مكابس تعرف بمحركات السيارات auto-motive , وفيها يدخل وسيط التبريد من خلال صمام السحب الموجود في رأس اسطوانة الضاغط .
[/li][li]
الثاني : مكابس تعرف بالجذع المزدوج double trunk , وتستخدم هذه في الضواغط المتوسطة والكبيرة , وفيها يدخل وسيط التبريد من خلال فتحات في حائط الاسطوانة , ومنها الى جسم المكبس عبر صمام السحب المتواجد في رأس المكبس . ويستخدم في هذه المكابس حلقات لمنع تسرب وسيط التبريد الى صندوق المرفق حيث يتواجد الزيت لتزييت عمود الموفق وذراع التوصيل .
[/li][/ul]

ولا تنسونا من دعائكم
والله من وراء القصد
إعجاب واحد (1)
7





الحلقات

[RIGHT]3. الحلقات :

تصنع الحلقات من حديد الزهر .

في الضواغط الصغيرة ، نادراً ما تستعمل حلقات يقل قطرها عن 50 مم ، وعادة تزود المكابس بتجاويف للزيت oil grooves لتسهيل تزييت الجدران ، حيث تكون طبقةالزيت كافية لمنع تسرب الزيت من الاسطوانة .

اما في الضواغط الكبيرة (اكبر من قطر 2") وعالية الضغط فتركب من 2 الى 3 حلقات احكام الضغط compression rings وحلقة واحدة احكام الزيت oil ring .

في الضواغط ذات مكابس الجذع المزدوج تزود من 1 الى 3 حلقات احكام الضغط في الجزء العلوي من المكبس ، وحلقة واحدة او اثنتين من حلقات احكام الزيت في اسفل المكبس .
[/right]





[CENTER]ولا تنسونا من دعائكم
والله من وراء القصد[/center]
إعجاب واحد (1)
8

أذرع التوصيل

4. أذرع التوصيل:

يقوم ذراع التوصيل بنقل حركة عمود المرفق (الكرنك) الدورانية الى حركة ترددية للمكبس .

يربط ذراع التوصيل بالمكبس بمسمار المكبس ، ومن جهة عمود المرفق بمسمار عمود المرفق ، حيث تكون هذه النهاية مشقوقة .

وتكون الكراسي bearing التي يرتكز عليها الذراع ناعمة وصلدة ، وتصنع من البرونز .

كما تصنع الاذرع بأشكال مختلفة مثل : I أو H او مجوفة ، وتصنع من سبائك النحاس او الالمنيوم او الحديد المطاوع .

[CENTER]

ولا تنسونا من دعائكم
والله من وراء القصد[/center]

إعجاب واحد (1)
9

عمود المرفق

[RIGHT]5. عمود المرفق:

وظيفة عمود المرفق تحويل الحركة الدورانية للمحرك الى حركة ترددية للمكبس بواسطة ذراع التوصيل . وهناك نوعان من عمود المرفق :

1. عمود المرفق ذو المرمى throw crankw ويستخدم غالباً في الضواغط الكبيرة ، ويصنع من الحديد المطاوع forged steel او الصلب المشكّل cast steel

[/right]



2. عمود المرفق اللامركزى eccentric يتكون من محور مستقيم من الفولاذ يرتبط مع ذراع التوصيل من خلال اللامتمركز من الحديد المصبوب ، وهذا عبارة عن جزء من المرفق ، وله مركز دوران يختلف عن المحور .



أحكام عمود المرفق crank shaft seal:

في الضواغط من النوع المفتوح والتي يمتد فيها عمود المرفق خارج علبة المرفق ، تحتاج الى مانع تسرب حول المرفق في مكان خروجه من علبة المرفق ، وذلك لمنع تسرب وسيط التبريد والزيت للخارج او الهواء للداخل .

يتكون مانع التسرب من صندوق حشو فيه انف من البرونز مضغوط بنابض محكم الاغلاق حول المرفق وبجلد الكسكيت ، في حين يعمل النابض على تثبيت انف الاغلاق على صفيحة مستوية ، حيث يشكل غشاء الزيت بين هذين السطحين مانعاً ممتازاً لتسرب البخار ، ويكون المائع مغموراً بالزيت باستمرار اثناء التوقف والتشغيل .

[RIGHT]

[/right]

ولا تنسونا من دعائكم
والله من وراء القصد
إعجاب واحد (1)
10

صمامات السحب والتصريف

[SIZE=4][COLOR=#a52a2a]

[U][RIGHT]6. صمامات السحب والتصريف:

[/u][/color][/size]يدخل وسيط التبريد الى الضاغط من خلال صمام السحب ، في حين يخرج الغاز المضغوط من خلال صمام التصريف .

تؤثر مواصفات هذه الصمامات وتركيبها بشكل كبير على فعالية واداء الضاغط . فتركب الصمامات بحيث لا تعمل على زيادة حجم الخلوص ( وهو الحجم في الاسطوانة عندما يكون المكبس في النقطة الميتة العليا ) . ويكون تدفق الغاز فيها سلساً ولا تسبب فقداناً كبيراً في الضغط خلالها .

ويمكن تقسيم الصمامات الى ثلاث انواع رئيسية : [/right]

[ul]
[li]

أ. الصمامات القفازة poppet valves :
[/li][/ul]
تشبه هذه الصمامات الموجودة في محرك السيارات ، وتستخدم مع الضواغط ذات السرعات المنخفضة . من مزاياها قلة حجم الخلوص الناتج في الاسطوانة وبالتالي زيادة الكفاءة الحجمية .

[ul]
[li]ب. صمامات الصفيحة الحلقية ring plate valves :[/ul]يوجد عدة اشكال من هذه الصمامات ، احدها مبين في الشكل ادناه . تستعمل هذه الصمامات في الضواغط الكبيرة ذات السرعات العالية او المنخفضة . [/li]
وتتكون هذه الصمامات من كرسي الصمام ونابض مبسط او اكثر وصفيحة حلقية ، وتستند هذه جيداً الى صفيحة كرسي الصمام بسبب النابض المبسط ، والذي يثبت في مكانه بحلقة الاحتجاز .

تحتوي مجموعة الصفيحة الحلقية على صمام السحب وعادة يكون في الحلقة الخارجية ، بينما صمام التصريف في الحلقة الداخلية كما في الشكل ادناه :

[ul]
[li]ج. الصمامات المرنة flexible valves :[/ul]توجد عدة انواع من الصمامات المرنة من اهمها صمام الريشة والصمام القلاب وتناسب هذه الضواغط الصغيرة . [/li]


ولا تنسونا من دعائكم
والله من وراء القصد
إعجاب واحد (1)
11






تزييت الضواغط



طرق التزييت :

في الضواغط الصغيرة تستعمل طريقة الطرطشة الناتجة عن حركة عمود المرفق ، حيث يقوم عمود المرفق اثناء دورانه بطرطشة الزيت الموجود ونثره في علبة المرفق . تستعمل هذه الطريقة في الضواغط الصغيرة كما ذكرنا حتى الاستطاعة الـ 15 حصان .

اما في الضواغط الكبيرة فتستعمل طريقة التزييت بالتغذية القسرية ، حيث تقوم مضخة الزيت من نوع المسننات "التروس " بتدوير الزيت ، وهذه الطريقة تعطي تزييتاً افضل ، حيث يستطيع الزيت بفعل المضخة المرور عبر المجاري والثقوب في عمود المرفق وذراع التوصيل .

مواصفات الزيوت :

تستعمل الزيوت في ضواغط دارات التبريد من اجل تقليل الاحتكاك بين الاجزاء المتحركة ، ولازالة الحرارة الناتجة عن الاحتكاك ، وكذلك لاحكام الاغلاق ومنع تسرب الغاز .

يجب توفر المواصفات التالية في الزيوت المستخدمة :

[ul]
[li]التوافق مع وسيط التبريد بحيث لا تتفاعل معه . [/li][li]توفير التزييت اللازم بوجود الاختلاط مع وسيط التبريد . [/li][li]عدم التجمد او تكون مواد صلبة في ظروف التشغيل . [/li][li]عدم وجود شوائب او رطوبة تؤثر على اداء دارة التبريد . [/li][li]عدم تكون محاليل رغوية . [/li][li]ان تكون مفاومة للتأكسد . [/li][li]ان يكون ضغطها البخاري منخفضاً . [/li][li]ان تكون لزوجته منخفضة . [/li][li]ان تكون نقطة الانسكاب “الصبيب” pour point (هي اقل درجة حرارة تسمح بسريان الزيت) اقل من درجة حرارة المبخر . [/li][li]ان تكون نقطة التغبش “الضبابية” cloud point ( هي درجة حرارة التي يبدأ عندها ترسب الشمع المتواجد في الزيت ) اقل من درجة حرارة تبخير وسيط التبريد .[/ul][/li]فصل الزيت عن وسيط التبريد :


يمكن لوسيط التبريد ان يتسرب لعلبة المرافق ، وهناك يختلط مع الزيت ، ويكون محلولاً رغوياً حسب الضغط ودرجة الحرارة .

تستعمل طرق مختلفة لفصل الزيت عن وسيط التبريد ، من بينها وضع صمام زيت بين خط السحب وعلبة المرفق حيث يتواجد الزيت .

كما يمكن استخدام سخان كهربائي في قاع علبة المرفق ، حيث يعمل هذا على تبخير وسيط التبريد من الزيت خاصة اثناء توقف الضاغط عن العمل .

وفي الضواغط الكبيرة فوق الـ 10 طن تبريد ، يشغل السخان الكهربائي قبل 6 ساعات من عمل الضاغط لتسخين الزيوت والحصول على اللزوجة المناسبة .


ولا تنسونا من دعائكم
والله من وراء القصد
إعجاب واحد (1)
12