انتخاب صحیح ظرفیت کمپرسور برای خط تولید یکی از مهمترین مواردی است که قبل از خرید کمپرسور باد باید به آن توجه کرد. برای محاسبات دقیق ظرفیت کمپرسور نیاز به دانش مهندسی می باشد و بهتر است از متخصصان تاسیسات در این زمینه راهنمایی گرفت. در ادامه مطلب به بررسی فرمول محاسبه ظرفیت کمپرسور می پردازیم این روش بسیار ساده و محاسبات آن به صورت تقریبی می باشد.
ظرفیت کمپرسور چیست
ظرفیت کمپرسور نشان دهنده میزان هوای فشرده تولیدی در فشار مشخصی می باشد. ظرفیت کمپرسور که در اصطلاح به آن دبی کمپرسور گفته می شود بر حسب لیتر بر دقیقه و فشار آن بر حسب واحد بار اندازه گیری می شود در برخی از کمپرسورهای باد از واحدهای معادل استفاده می شود که در ادامه به بررسی تبدیل واحدها می پردازیم.
محاسبه ظرفیت کمپرسور
برای انتخاب ظرفیت مناسب کمپرسور باید به دو عامل مهم فشار و حجم هوا توجه کنید. فشار و حجم هوا با توجه به نیاز کاربری شما مشخص می شود.
برای مثال فشار هوای فشرده کمپرسور برای سیستم تبرید باید با فشار ورودی به کندانسور مطابقت داشته باشد. و اگر قرار است که از هوای فشرده برای ذخیره در مخازن استفاده شود باید با فشاری که مخزن می تواند تحمل کند متناسب باشد. در ادامه به تبدیل واحد فشار می پردازیم.
تبدیل واحد اندازه گیری فشار
واحد اندازه گیری فشار بر حسب: پوند بر اینچ مربع (PSI) – کیلو پاسکال (kPa) – بار (bar) می باشد.
- PSI = 6.89 kPa
- bar = 14.50 PSI
- bar = 100 kPa
تبدیل واحد اندازه گیری دبی
واحد اندازه گیری دبی یا حجم هوای فشرده تولید شده: فوت مکعب در دقیقه (CFM) – متر مکعب در دقیقه (M³/min) – لیتر در دقیقه (LPM) می باشد.
- LPM x 0.063 = CFM
- LPM x 0.001 = M³/min
| تبدیل واحد فشار | bar | pa | kpa | psi |
| bar | *100000 | *100 | *14.50 | |
| pa | /100000 | /0.001 | /0.000145 | |
| kpa | /0.01 | *1000 | /0.145 | |
| psi | /0.0689 | *6894.7 | *6.89 |
| bar | pa | kpa | psi |
| 0.25 | 25000 | 25 | 3.63 |
| 0.50 | 50000 | 50 | 7.25 |
| 0.75 | 75000 | 75 | 10.88 |
| 1 | 100000 | 100 | 14.5 |
| 1.25 | 125000 | 125 | 18.13 |
| 1.5 | 150000 | 150 | 21.76 |
| 1.75 | 175000 | 175 | 25.38 |
| 2 | 200000 | 200 | 29.01 |
| 2.25 | 225000 | 225 | 32.63 |
مراحل محاسبه ظرفیت کمپرسور
برای محاسبه ظرفیت کمپرسور باد باید 3 مرحله را انجام دهید که در ادامه به بررسی آنها می پردازیم.
مرحله اول: محاسبه مصرف هر دستگاه ها
حجم هوای مصرفی تمام ابزارالات و تجهیزات خود را به صورت جداگانه مشخص کنید برای بدست آوردن این اطلاعات می توانید به دفترچه راهنما آنها مراجعه کنید.
مرحله دوم: جمع آوری مصرف ها
حجم هوای مصرفی تمام ابزارالات و تجهیزات را با یکدیگر جمع کنید تا مجموع کل هوای فشرده که نیاز دارید بدست بیاید.
مرحله سوم: محاسبه ظرفیت کمپرسور
در این مرحله برای به دست آوردن ظرفیت کمپرسور هوا کافی است عددی که از مرحله دوم بدست آوردید را در در ضرایب تصحیح (زمان کارکرد، همزمانی و اتلاف هوا ) ضرب کنید
ضرایب تصحیح ظرفیت کمپرسور
برای محاسبه ظرفیت کمپرسور باد باید از ضرایب تصحیح استفاده کرد که عبارتند از:
- زمان کارکرد: به طور میانگین در نظر بگیرید تمام دستگاه ها و ابزارالاتی که دارید در طول روز چه مدت زمان روشن هستند.
- فاکتور همزمانی: بعد از بدست آوردن ضریب زمان کارکرد باید محاسبه کنید در طی روز چند دستگاه به طور همزمان روشن هستند.
- اتلاف هوا: عموما در خط تولید و سیستم هوای فشرده به طور طبیعی مقداری نشتی هوا وجود دارد معمولا این ضریب بین 1.1 تا 1.5 می باشد.
فرمول محاسبه ظرفیت کمپرسور
برای محاسبه ظرفیت کمپرسور باد 3 فرمول داریم که با توجه به پارامترهایی که در دسترس باشد می توان از یکی از این فرمولها استفاده کرد.
- Q1 = (FAD x D x TF x CR) / 60
- Q1 = (FAD x t1 x t2 x t3) / 60
- Q2 = Q1 * t1 * t2 * t3 * t4
فاکتورهای مهم برای ظرفیت کمپرسور
فرمول محاسبه ظرفیت کمپرسور که در قسمت قبل به آن اشاره کردیم به شما کمک می کند تا با توجه به شرایط خاص و فاکتورهایی که در دسترس هست حجم هوای فشرده مورد نیاز یا ظرفیت کمپرسور را مشخص کنید. بهتر است این فاکتورهایی که در جدول زیر به توضیح آن پرداختیم را در مدت یک هفته مشخص کنید.
البته اکثر ماشین آلات و تجهیزاتی دارای دفترچه راهنمایی هستند که در آن اطلاعاتی از جمله نیاز هر دستگاه به حجم هوای فشرده و فشار باری را توضیح داده است که به این صورت خیلی راحت و دقیق می توانید ظرفیت کمپرسور را تشخیص دهید.
| Q1 | نشان دهنده ظرفیت کمپرسور باد است که چه میزان هوای فشرده می تواند تولید کند. |
| Q2 | q2 = f.a.d (free air delivery nominal capacity) |
| FAD | ظرفیت هوای آزاد کمپرسور است به این معنا که حداکثر هوای که کمپرسور باد در شرایط استاندارد می تواند تولید کند منظور از شرایط استاندارد این است که فشار اتمسفر 1.013 بار، دمای 20 درجه سانتیگراد، رطوبت نسبی 0% باشد. |
| D | مدت زمانی که کمپرسور در حال کار است |
| TF | میزان فشار هوای خروجی کمپرسور باد مه بر حسب بار اندازه گیری می شود. |
| CR | ضریب کارایی است که کمپرسورهایی که بازدهی بالایی داشته باشند معمولا این ظریب 80 الی 95% در نظر گرفته می شود. در واقع نشان دهنده این است که چند درصد از توان ورودی کمپرسور به توان مفید برای فشرده‌سازی هوا تبدیل می‌شود. |
| t1 | ضریب تصحیح مربوط به محل نصب است به دلیل شرایط محیطی مانند دما و رطوبت و ارتفاع از سطح دریا و…. حجم هوای فشرده تولیدی کاهش پیدا می کند. |
| t2 | ضریب اطمینان (استراحت) کمپرسور . افت ظرفیت کمپرسور به دلیل توقف های برنامه ریزی شده و غیر منتظره. |
| t3 | ضریب نشتی در سیستم لوله کشی و اتصالات |
| t4 | ضریب همزمانی است به معنای اینکه تجهیزات و دستگاه هایی که دارید در طی روز چقدر احتمال دارد هم زمان با هم کار کنند و به مصرف هوای فشرده نیاز داشته باشند. |
اتلاف انرژی توسط هوای فشرده
هوای محیط که از طریق کمپرسور مکش می شود و هوای فشرده با کاهش حجم هوا ورودی و افزایش فشار آن از کمپرسور تولید می شود.
هوای فشرده از طریق سیستم به ابزارها و تجهیزات بادی منتقل می شود و در طی این مسیر به علت نشتی و افت فشار هوا مقداری انرژی هدر می رود از طرف دیگر بخشی از انرژی مصرفی بخاطر خنک سازی کمپرسور از طریق فن و مبدل حرارتی مانند آب یا هوا از دست می رود.
ظرفیت درایر تبریدی
اگر نیاز به هوای خشک و عاری از رطوبت داشته باشیم طبیعتا نیاز به یک درایر (خشک کن) برای خروجی هوای فشرده کمپرسور مان داریم. درایر تبریدی دستگاهی است که رطوبت را از هوای فشرده کمپرسور حذف می کند. وجود رطوبت در هوای فشرده باعث آسیب جدی به ماشین آلات و تجهیزات پنوماتیکی و شیرهای برقی می شود.
فرمول محاسبه سایز درایر تبریدی
برای کارکرد صحیح درایر یا دستگاه رطوبت گیر بسیار مهم است که سایز آن به درستی انتخاب شود تا درایر تبریدی و یا درایر جذبی بتوانند بهترین عملکرد خود را داشته باشند.
اگر سایز درایر کمپرسور به اشتباه کوچکتر در نظر گرفته شود باعث گرم شدن بیش از حد درایر و کاهش راندمان می شود و که در نتیجه نمی تواند رطوبت را به خوبی از هوای فشرده حذف کند.
محاسبه سایز درایر تبریدی
برای تعیین سایز دقیق درایر تبریدی فاکتورهایی وجود دارد که در جدول زیر به بررسی 5 فاکتور مهم می پردازیم.
فاکتور اول: حجم هوای کمپرسور
اولین و مهمترین فاکتور حجم هوای فشرده خروجی از کمپرسور باد می باشد. مثلا زمانیکه شما یک کمپرسور اسکرو با طرفیت 3000 لیتر یا 3 متر مکعب دارید باید ظرفیت درایر را تقریبا 20% بیشتر از ظرفیت کمپرسور اسکرو در نظر بگیرید یعنی شما به درایر تبریدی با ظرفیت 4 متر مکعب یا 4000 لیتر مناسب هست البته برای محاسبه دقیق تر در ادامه به معرفی فرمول محاسبه درایر تبریدی خواهیم پرداخت.
فاکتور دوم: فشار کاری
به طور پیش فرض فشار کاری کمپرسور را 7 بار در نظر می گیرند ولی اگر فشار کمپرسور شما روی 8 بار تنظیم شده باشد طبیعتا باید فشار درایر با فشار کمپرسور تناسب داشته باشد در این مواقع از ضریب تصحیح استفاده می کنیم که در ادامه این ضریب تصحیح را توضیح خواهیم داد. بنابراین باید فشار باری کمپرسور اسکرو یا کمپرسور پیستونی خود را در محاسبات در نظر بگیریم.
فاکتور سوم: ماکزیمم دمای محیط
فاکتور سوم دمای محیط atm هست. برای کارکرد صحیح درایر تبریدی بسیار مهم هست که دمای محیط 20 الی 40 درجه سانتی گراد باشد چنانچه دمای محیط بالاتر از 40 درجه سانتی گراد باشد درایر تبریدی نمی تواند به درستی رطوبت را از هوای فشرده حذف کند پس بهتر است با استفاده از سیستم تهویه و سرمایشی دمای محیط را بین این اعداد نگه دارید.
فاکتور چهارم: ماکزیم دمای هوا ورودی به درایر
هوای فشرده خروجی از کمپرسور inlet به طور استاندارد باید 10 درجه بالاتر از دمای محیط باشد. حداکثر میزان دمای هوای فشرده ورودی به درایر نباید بیش تر از 50 درجه سانتی گراد باشد در غیر این صورت به درایر تبریدی آسیب می زند.
فاکتور پنجم: نقطه شبنم
وقتی می گویم نقطه شبنم به عنوان مثال 3 درجه سانتی گراد است به این معناست که وقتی هوای فشرده به دمای 3 درجه رسید بخارات آب موجود در هوای فشرده جدا شده و به مایع تبدیل می شود.
یکی از دلایلی که می گویم نباید سراغ خرید کمپرسور اسکرو ارزان رفت همین موضوع است چون زمان تهیه درایر همه محاسبات اشتباه می شود. در نتیجه یا درایری می خرید که اصلا جواب نمی دهد یا مجبور می شوید برای خرید درایر سایز بزرگ تر بیهوده هزینه اضافی کنید.
فرمول محاسبه ظرفیت یا سایز درایر تبریدی
m3/h / F1 / F2 / F3 = ظرفیت درایر تبریدی بر حسب متر مکعب بر ساعت
- F1 = دمای خروجی کمپرسور
- F2 = دمای محیط
- F3 = فشار باری
جدول اصلاحات یا Correction Factor
| F3 | فشار (بار) | F2 | دمای محیط | F1 | دمای ورودی |
| 0.8 | 4 | 1.05 | 20 | 1.29 | 30 |
| 0.94 | 6 | 1 | 25 | 1 | 35 |
| 1 | 7 | 0.98 | 30 | 0.92 | 40 |
| 1.04 | 8 | 0.93 | 35 | 0.78 | 45 |
| 1.11 | 10 | 0.84 | 40 | 0.65 | 50 |
برای مثال فرض کنید کمپرسور اسکرو می خواهد در دمای ۲۵ درجه سانتی گراد کار کند و از آنجایی که استاندراد طراحی شده است دمای خروجی ۳۵ درجه سانتی گراد را خواهد داشت. (فشار باری ۶ بار را در نظر گرفتیم)
180 / 1 / 1 / 0.94 = 191.4 (سایز درست درایر تبریدی)
حال به جدول سایز های درایر نگاه می کنیم و نزدیک عدد را به ۱۹۱.۴ پیدا می کنیم (این عدد باید رو به بالا رند شود).
| مدل جدید | مدل قدیم | ظرفیت M3/H | ولتاژ | سایز اتصال | مدل المنت | افت فشار MBAR |
| IS 10 | MKE 23 | 23 | 230/1/50 | 1/2 | MKO45 KIT | 115 |
| IS 20 | MKE 38 | 38 | 230/1/50 | 1/2 | MKO45 KIT | 170 |
| IS 30 | MKE 53 | 53 | 230/1/50 | 1/2 | MKO45 KIT | 280 |
| IS 35 | MKE 70 | 70 | 230/1/50 | 1/2 | MKO70 KIT | 250 |
| IS 40 | MKE 100 | 100 | 230/1/50 | 3/4 | MKO150 KIT | 100 |
| IS 50 | MKE 155 | 155 | 230/1/50 | 3/4 | MKO150 KIT | 220 |
| IS 60 | MKE 190 | 190 | 230/1/50 | 3/4 | MKO150 KIT | 320 |
| IS 70 | MKE 210 | 210 | 230/1/50 | 1/2 1 | MKO500 KIT | 220 |
| IS 80 | MKE 305 | 305 | 230/1/50 | 1/2 1 | MKO500 KIT | 320 |
| IS 90 | MKE 375 | 375 | 230/1/50 | 1/2 1 | MKO500 KIT | 200 |
| IS 100 | MKE 495 | 495 | 230/1/50 | 2 | MKO851 KIT | 310 |
| IS 110 | MKE 623 | 623 | 230/1/50 | 2 | MKO1210 KIT | 240 |
| IS 120 | MKE 930 | 930 | 230/1/50 | 2 | MKO1210 KIT | 150 |
| IS 130 | MKE 1200 | 1200 | 230/1/50 | 2 | MKO1210 KIT | 190 |
| IS 140 | MKE 1388 | 1388 | 400/3/50 | 3 | MKO1820 KIT | 350 |
| IS 150 | MKE 1800 | 1800 | 400/3/50 | 3 | MKO1820 KIT | 270 |
| IS 160 | MKE 2500 | 2500 | 400/3/50 | 3 | MKO2700 KIT | 380 |
| IS 170 | MKE 2775 | 2775 | 400/3/50 | 3 | MKO2700 KIT | 320 |
خیلی خب می رسیم به درایر تبریدی مدل IS50
اما اگر دمای محیط فقط ۱۰ درجه بالاتر بود چه؟ باز هم درایر مدل IS50 جواب کارمان را می داد؟
180 / 0.78 / 0.93 / 0.94 = 236.9
یعنی ما نیازمند درایر تبریدی مدل IS80 هستیم…۲ سایز بزرگتر. به همین دلیل correction factor ها در محاسبه سایز درایر تبریدی بسیار مهم هستند.
انواع کلاس هوای فشرده مطابق ISO8573
نکته ای که در انتخاب درایر وجود دارد دانستن کلاس های هوای فشرده مطابق استاندارد ISO 8573-1 است.
از آنجایی که در ایران بسیار پیش می آید که این استاندارد ها رعایت نمی شود خریدار دقیقا نمی داند در حال خرید چه نوع درایری است و یا این درایر تا چه میزان می تواند رطوبت را بگیرد
بطور کلی ما سه کلاس هوای فشرده داریم که بالاترین کلاس هوای فشرده به لحاظ خشک بودن و تمیز بودن (بدون ذرات، گرد غبار و روغن) فقط در Class 1-1-1 محقق می شود.
عدد دوم کلاس مربوط به نوع درایر می شود.
کلاس ۱ و ۲ و ۳ فقط با درایر های جذبی محقق می شود و کلاس ۴ با درایر تبریدی هم محقق می شود.
پس همانطور که تا اینجا متوجه شدیم درایر های جذبی بسیار قدرتمند تر از درایر های تبریدی هستند.
بهترین برند درایر تبریدی موجود در ایران
بطور کلی ۳ برند درایر تبریدی در ایران وارد می شوند:
- درایر میکروپور
- درایر وایزر
- درایر آرنیکا
درایر میکروپور از سایر درایر ها با اختلاف زیادی بهتر است. چرا؟
چون بجز میکروپور هیچکدام از دو برند دیگر درباره نقطه شبنم که مهمترین موضوع در انتخاب درایر است صحبتی نمی کنند. یعنی مشخص نیست نقطه شبنم آنها چند است.
بجز این مورد مسئله وجود داشتن میکروفیلتر های particle removal و oil removal در داخل درایر های میکروپور باعث می شود که این درایر تبدیل به یک انتخاب خوب و مطمن شود.
میکروفیلتر particle که در درایر تبریدی میکروپور وجود دارد کلاس ۲ و میکروفیلتر روغن oil کلاس ۱ است که تقریبا پاسخ گویی بسیاری از صنایع است.
به عبارت ساده تر زمانی که درایر میکروپور را تهیه می کنید مطابق استاندارد ISO8573 شما به کلاس هوای فشرده Class 2-4-1 دست پیدا می کنید.
جمع بندی و خلاصه
اگر در هر صورت نیاز به راهنمایی بیشتری داشتید می توانید با خیال آسوده روی کمک ما حساب کنید. کافی است با کارشناسان شرکت تماس بگیرید تا با صبر و حوصله راهنمایی های لازم را انجام دهند
سوالات متداول
سوال اول: منظور از نقطه شبنم در درایرهای جذبی و تبریدی چیست؟
وقتی می گویم نقطه شبنم به عنوان مثال 3 درجه سانتی گراد است به این معناست که وقتی هوای فشرده به دمای 3 درجه رسید بخارات آب موجود در هوای فشرده جدا شده و به مایع تبدیل می شود. که طبیعتا هر چه نقطه شبنم کمتر باشد مثل درایرهای جذبی که نقطه شبنم 20- و 40- و 70- درجه سانتی گرداد دارند یعنی هوای فشرده کاملا خشک می شود و به هیچ عنوان رطوبتی در هوای فشرده نمی تواند وجود داشته باشد.
سوال دوم: میکروفیلتر های particle removal و oil removal در داخل درایر های میکروپور چه کاری انجام می دهد؟
میکروفیلتر particle removalبرای حذف ذرات معلق (مانند گرد و غبار، جرم و فلزات) و میکروفیلتر oil removal:برای حذف روغن و رطوبت موجود در هوای فشرده استفاده می‌شود.
سوال سوم: در جدول محاسبه درایر تبریدی عبارت inlet به چه معنا است؟
به معنای دمای خروجی کمپرسور اسکرو است.