Banyak orang mengetahui bahwa kedua tahap kompresor cocok untuk produksi bertekanan tinggi, dan tahap pertama cocok untuk produksi gas besar. Terkadang, perlu melakukan lebih dari dua kompresi. Mengapa Anda memerlukan kompresi bertingkat?
Ketika tekanan kerja gas harus tinggi, penggunaan kompresi satu tahap tidak hanya tidak ekonomis, tetapi terkadang bahkan tidak mungkin, dan kompresi multi-tahap harus digunakan. Kompresi multi-tahap adalah memulai gas dari inhalasi, dan setelah beberapa dorongan untuk mencapai tekanan kerja yang diperlukan.

1. Menghemat konsumsi daya

Dengan kompresi multi-tahap, pendingin dapat diatur antar tahap, sehingga gas terkompresi mengalami pendinginan isobarik setelah satu tahap kompresi untuk menurunkan suhu, dan kemudian memasuki silinder tahap berikutnya. Temperatur diturunkan dan densitas ditingkatkan, sehingga mudah untuk dikompres lebih lanjut, yang dapat sangat menghemat konsumsi daya dibandingkan dengan kompresi satu kali. Oleh karena itu, di bawah tekanan yang sama, area kerja kompresi multi-tahap lebih kecil dibandingkan dengan kompresi satu tahap. Semakin banyak jumlah tahapan, semakin banyak konsumsi daya dan semakin dekat dengan kompresi isotermal.
Catatan: Kompresor udara dari kompresor udara ulir yang disuntikkan oli sangat mendekati proses suhu konstan. Jika terus dikompres dan terus didinginkan setelah mencapai keadaan jenuh, air yang mengembun akan mengendap. Jika air kondensasi masuk ke pemisah oli-udara (tangki oli) bersama dengan udara bertekanan, maka akan mengemulsi oli pendingin dan mempengaruhi efek pelumasan. Dengan bertambahnya air yang terkondensasi secara terus menerus, maka level oli akan terus meningkat, dan akhirnya oli pendingin akan masuk ke sistem bersama dengan udara bertekanan, sehingga mencemari udara bertekanan dan menimbulkan akibat yang serius pada sistem.
Oleh karena itu, untuk mencegah terbentuknya air yang mengembun, suhu di dalam ruang kompresi tidak boleh terlalu rendah dan harus lebih tinggi dari suhu kondensasi. Misalnya, kompresor udara dengan tekanan buang 11 bar (A) memiliki suhu kondensasi 68 °C. Ketika suhu di ruang kompresi lebih rendah dari 68 °C, air yang terkondensasi akan diendapkan. Oleh karena itu, temperatur buang kompresor udara ulir injeksi oli tidak boleh terlalu rendah, sehingga penerapan kompresi isotermal pada kompresor udara ulir injeksi oli dibatasi karena masalah air yang terkondensasi.

2. Meningkatkan pemanfaatan volume

Karena tiga alasan pembuatan, pemasangan, dan pengoperasian, volume jarak bebas dalam silinder selalu tidak dapat dihindari, dan volume jarak bebas tidak hanya secara langsung mengurangi volume efektif silinder, tetapi juga sisa gas bertekanan tinggi harus diperluas ke tekanan isap. , silinder dapat mulai menghirup gas segar, yang setara dengan pengurangan lebih lanjut volume efektif silinder.
Tidak sulit untuk memahami bahwa jika rasio tekanan lebih besar, gas sisa dalam volume pembersihan akan mengembang lebih cepat, dan volume efektif silinder akan lebih kecil. Dalam kasus ekstrim, bahkan setelah gas dalam volume bebas mengembang sepenuhnya di dalam silinder, tekanannya tetap tidak lebih rendah dari tekanan isap. Pada saat ini, hisapan dan pembuangan tidak dapat dilanjutkan, dan volume efektif silinder menjadi nol. Jika kompresi multi-tahap digunakan, rasio kompresi setiap tahap sangat kecil, dan gas sisa dalam volume pembersihan sedikit mengembang untuk mencapai tekanan hisap, yang secara alami meningkatkan volume efektif silinder, sehingga meningkatkan tingkat pemanfaatan. volume silinder.

3. Turunkan suhu gas buang

Temperatur gas buang kompresor meningkat seiring dengan meningkatnya rasio kompresi. Semakin tinggi rasio kompresi maka semakin tinggi temperatur gas buang, namun temperatur gas buang yang terlalu tinggi seringkali tidak diperbolehkan. Hal ini karena: pada kompresor berpelumas oli, temperatur oli pelumas akan menurunkan viskositas dan memperparah keausan. Jika suhu naik terlalu tinggi, endapan karbon mudah terbentuk di dalam silinder dan katup, memperparah keausan, dan bahkan meledak. Karena berbagai alasan, suhu gas buang sangat terbatas, sehingga kompresi multi-tahap harus digunakan untuk menurunkan suhu gas buang.
Catatan: Kompresi bertahap dapat mengurangi suhu pembuangan kompresor udara ulir, dan pada saat yang sama, juga dapat membuat proses termal kompresor udara sedekat mungkin dengan kompresi suhu konstan untuk mencapai efek penghematan energi, tetapi itu tidak mutlak. Khusus untuk kompresor udara ulir injeksi oli dengan tekanan buang 13 bar atau kurang, karena oli pendingin suhu rendah yang diinjeksikan selama proses kompresi, proses kompresi sudah mendekati proses suhu konstan, dan tidak diperlukan lagi. kompresi sekunder. Jika kompresi bertahap dilakukan berdasarkan pendinginan injeksi oli ini, strukturnya menjadi rumit, biaya produksi meningkat, dan hambatan aliran gas serta konsumsi daya ekstra juga meningkat, yang merupakan sedikit kerugian. . Selain itu, jika suhu terlalu rendah, pembentukan air yang terkondensasi selama proses kompresi akan menyebabkan penurunan kondisi sistem, yang mengakibatkan konsekuensi serius.

4. Mengurangi gaya gas yang bekerja pada batang piston

Pada kompresor piston, ketika rasio kompresi tinggi dan kompresi satu tahap digunakan, diameter silinder lebih besar, dan tekanan gas akhir yang lebih tinggi bekerja pada area piston yang lebih besar, dan gas pada piston lebih besar. Jika kompresi multi-tahap digunakan, gaya gas yang bekerja pada piston dapat dikurangi secara signifikan, sehingga mekanisme dapat dibuat lebih ringan dan meningkatkan efisiensi mekanis.
Tentu saja, kompresi multi-tahap tidak semakin banyak semakin baik. Karena semakin banyak jumlah tahapannya, semakin kompleks struktur kompresornya, semakin besar pula ukuran, berat dan biayanya; peningkatan aliran gas, peningkatan kehilangan tekanan pada katup dan manajemen gas, dll., jadi terkadang semakin banyak jumlah tahapan, semakin rendah keekonomian, semakin banyak jumlah tahapan. Dengan semakin banyaknya bagian yang bergerak, kemungkinan kegagalan juga akan meningkat. Efisiensi mekanik juga akan berkurang karena meningkatnya gesekan.