Tipuri de compresoare utilizate in instalatiile frigorifice

TIPURI DE COMPRESOARE UTILIZATE IN INSTALATIILE FRIGORIFICE

In instalatiile frigorifice, comprimarea este procesul de marire a presiunii vaporilor de la nivelul presiunii din vaporizator p_o, pana la nivelul presiunii din condensator p_c. De fapt, vaporizatorul si condensatorul asigura interfata cu mediul racit respectiv mediul ambiant, iar compresorul asigura conditiile de lucru ale condensatorului, aducand agentul frigorific la presiunea necesara realizarii procesului de condensare. Asemanator, dispozitivul de laminare asigura conditiile de lucru ale vaporizatorului, aducand agentul frigorific la presiunea necesara realizarii procesului de vaporizare.

Datorita duratei scurte in care se realizeaza procesul, intr-o prima aproximatie se poate considera ca agentul frigorific nu schimba caldura nici cu partile componente ale compresorului si nici cu mediul ambiant, deci comprimarea este adiabatica. in realitate, aspiratia vaporilor de agent frigorific in cilindrii si prima parte a procesului de comprimare, sunt caracterizate de incalzirea vaporilor, deoarece acestia preiau caldura de la peretii cilindrilor, iar ultima parte a procesului de comprimare, respectiv refularea sunt caracterizate de racirea vaporilor, deoarece acestia cedeaza caldura peretilor cilindrilor. Pe langa aceste interactiuni termice, care reprezinta ireversibilitati externe si in ansamblu contribuie la cresterea globala a entropiei in procesul de comprimare, exista si ireversibilitati interne. Datorita tuturor acestor ireversibilitati, in procesul real de comprimare, entropia creste. Cateva exemple de ireversibilitati interne sunt reprezentate de frecarile dintre starturile de agent frigorific, frecarile dintre straturile de agent si peretii cilindrilor, respectiv frecarile dintre agent si pistoane, turbionari si omogenizari care se produc in timpul comprimarii, etc.In principiu un sistem frigorific transfera caldura dintr-un mediu izolat catre exterior. Pentru a exista transfer de caldura trebuie sa existe o diferenta de temperatura, iar pentru acesta sunt necesare doua etape: joasa presiune (absoarbe caldura) si inalta presiune (disipeaza caldura).

Compresorul pentru agent frigorific este un dispozitiv actionat de un motor (electric, termic, chimic) care preia vaporii refrigerantului evacuati din vapaorizator. Acest dispozitiv micsoreaza volumul vaporilor, astfel crescand presiunea si temperatura. Exista mai multe tipuri de pompare mecanica:

1. Compresoare deschise: in acest caz compresorul este carcasat, iar actionarea se face din exterior. Arborele cotit este pe toata lungimea carterului compresorului. Totodata arborele cotit este actionat prin volant si curea de transmisie sau poate fi actionat din exterior direct de un motor electric. O garnitura de etansare este necesara in cazul in care arborele iese din carcasa.

In figura 2.2.1. este prezentata o imagine prin carterul unui compresor deschis cu patru cilindri asezati in V, cu arbore cu excentric (excentric o sectiune a arborelui cu raza mai mare si care are un alt centru decat arborele). ajutajul pistoanelor este realizat prin segmenti. O tija principala este montata pe fiecare excentric si conectata la un piston intr-o parte a V-ului. In cealalta parte excentricul este conectat la piston printr-un stift. Acest stift este conectat printr-o flansa la tija principala. Aceste tije sunt mai scurte decat cele principale si sunt denumite tije articulate pentru conectare.

Fig 2.2.1. sectiune printr-un compresor deschis

2. Compresoare ermetice: motorul in cadrul acestui tip de compresoare este caracasat impreuna cu compresorul. In general rotorul motorului este presat pe arborele compresorului. Motorul de actionare poate sta deasupra sau sub compresor.

Evacuarea si aspiratia din interiorul caracasei sunt facute din materiale flexibile. Conexiunile electrice ale motorului trec prin carcasa fiind asigurate impotriva infiltratiilor.

In figura 2.2.2. sunt prezentate doua tipuri de compresoare ermetice: in figura 2.A. apare un compresor ermetic conventional cu doua pistoane. In figura 2.B. este reprezentat un compresor ermetic conventional cu doua pistoane prevazut cu o valva proiectata pentru a conduce vaporii de agent frigorific printr-un dispozitiv de evacuare cu rolul de a creste eficienta si pentru a tolera lichidul aparut.

In anumite cazuri motoarele de actionare pot avea doua viteze. Acestea sunt foarte utilizate in sisteme de mari dimensiuni si in sisteme de climatizare unde sarcina termica este variabila.

In figura 2.2.3. este reprezentat tot un compresor ermetic. Racordul de aspiratie trece prin zona motorului astfel realizandu-se racirea acestuia. Acest compresor dispune de un dispozitiv intern de acumulare a lichidului, prevenind astfel intoarcerea lichidului in zona cilindrului. Racordul de evacuare este compus dintr-o serpentina amplasata in interiorul carcasei. Aceasta pastreaza lubrifiantul la o temperatura optima asfel incat agentul frigorific sa se evapore. Capul pistonului are talerul supapei circular. Astfel se realizeaza un debit optim intre aspiratia si evacuarea vaporilor.

Moduri de comprimare:

a.     Compresor cu piston si cilindru

In general acest tip foloseste ca sursa de energie moatoare electrice. Energia de miscare este transmisa prin intermediul unui arbore (miscare rotativa). Pentru ca acest tip de miscare sa se transforme in miscare rectilinie se utilizeaza un mecanism denumit biela manivela. Modalitatea de transmisie a miscarii se realizeaz ca la automobile.

b.     Compresor rotativ

Rotorul are prevazute canale radiale in care paletele pot sa culiseze liber sub efectul fortei centrifugale, pe care o imprima rotorul. Realizarea paletelor din materiale compozite (polimeri aromatici si fibra de sticla), usoare si rezistente permite atingerea de turatii ridicate (viteza periferica de cca. 25 m/s).

Mod de functionare: vaporii umplu spatiul din spatele lamelelor, invartindu-le. Pe masura ce continua miscarea de rotatie a lamelelor, vaporii din fata acestora sunt comprimati pana cand sunt impinsi prin racordul de evacuare catre condensator.

c.      Compresor cu surub

Aceste compresoare utilizeaza rotoare speciale in forma de spirala (pot fi mono surub sau dublu surub). In momentul miscarii de revolutie efectuate de rotoare, vaporii prinsi intre rotoare sunt comprimati si evacuati prin racordul de evacuare. Acest tip de compresoare asigura o comprimare continua, spre deosebire de cele cu piston si cilindru care asigura o comprimare pulsativa.

Fig 2.2.2. Sectiune printr-un compresor ermetic

Fig 2.2.3. Sectiune printr-un compresor ermetic