Kendi hava kompresörünüzü oluştururken veya hazır bir sistem edinirken, kompresör hava girişinin konumunu özenle düşünmelisiniz, çünkü bu yer kompresörün çalışma kalitesini doğrudan etkiler. Giren havanın ısısı, kompresörünüzün etkinliğini belirleyen en önemli unsurlardan biridir. Sıcaklıkta her 3°C'lik yükselme, enerji kullanımında yaklaşık %1'lik bir artışa sebep olabilir ki bu da yıllık çalıştırma giderlerinizi ciddi şekilde etkileyebilir. Bunun yanı sıra, yüksek ısıdaki giriş havası, kompresör kapasitesinin düşmesine ve sistem parçalarının yaşam süresinin azalmasına neden olur. Sanayideki uygulamalarda, giriş havası sıcaklığındaki ufak değişimler bile üretim etkinliğini ve ekipman dayanıklılığını etkileyebilir.

 Yükselen Sıcaklık Değerleri Niçin Kompresör Veriminde Azalmaya Yol Açıyor?

Birçok hava sıkıştırma makinesi doğal hava emen yer değiştirme temelli sistemlerdir ve bunların etkin işleyişi için çevresel şartlar son derece önemlidir. İçeri çekilen hava, ortam ısısı ve basıncıyla cihaza girmektedir, fakat iklimsel değişimler ve yükselen çevre ısıları bu işleyiş sürecini olumsuz yönde etkilemektedir.

Hava ısısı artarsa, havanın yoğunluğu düşer ve bu fizik kuralı kompresör çalışmasını doğrudan etkiler. Hava kompresörleri belli bir hava hacmi alabildiğinden, sıcaklık artışına bağlı olarak azalan yoğunluk, sistemde sıkıştırılabilecek hava miktarının düşmesine yol açar. Böylece kompresör aynı enerjiyi harcamasına karşın daha az hava sıkıştırabilir. Teknik açıdan, bir kompresörün her hareket esnasında çekebileceği en fazla hava miktarı, piston en alt noktadayken (alt ölü nokta) silindirin içindeki boşluk kadardır. Artan sıcaklıklar, bu sabit alana giren hava taneciklerinin sayısını azaltır, bu da verim kaybına sebep olur ve neticesinde performans düşüklüğü ile daha fazla enerji sarfiyatı görülür. Kompresör performansı ile ortam hava sıcaklığı arasındaki ilişki incelendiğinde, düşük ortam sıcaklıklarında yaklaşık %3 oranında debi kazancı sağlanabileceği görülmektedir.

 Giriş Hava Sıcaklığının Hava Kompresörü Performansına Etkisi

Endüstriyel hava kompresörlerinin performansı, yalnızca mekanik ve tasarım faktörlerine değil, aynı zamanda çevresel değişkenlere de bağlıdır. Bu değişkenlerin başında gelen giriş hava sıcaklığı, kompresör verimliliği ve enerji tüketimi üzerinde doğrudan etkiye sahiptir. Bu yazıda, giriş havası sıcaklığının üç ana kompresör türü üzerindeki etkisi teknik bir çerçevede ele alınmaktadır:

• 1. Yağ enjeksiyonlu vidalı kompresörler
• 2. Yağsız vidalı kompresörler
• 3. Çok kademeli santrifüj kompresörler

 Hava Yoğunluğu Ne Kadar Etki Eder?

Hava yoğunluğu ısıya bağlı olarak farklılık gösterir ve bu durum motorun çalışma performansını ciddi şekilde etkiler. Isı yükseldiğinde havanın yoğunluğu düşer ve bu motorun çalışma verimini azaltır. Mesela, bir kompresör çevresindeki ısı kaynaklarından etkilenerek 60°C (140°F) sıcaklıktaki havayı çektiğinde, bu havanın yoğunluğu yaklaşık 1.05 kg/m³ olacaktır. Bu seyrek hava, motorun ihtiyacı olan oksijen miktarını karşılamakta yetersiz kalabilir, bu da performans kaybına ve verimsiz çalışmaya yol açar.

Ancak kompresör, doğrudan 15°C (59°F) sıcaklıktaki dış ortamdan hava alacak şekilde konumlandırılırsa, bu durumda hava yoğunluğu yaklaşık 1.225 kg/m³’e çıkar. Aynı hacimde daha fazla oksijen barındıran bu serin hava, yanma verimliliğini artırır. Sonuç olarak motorun ürettiği güçte yaklaşık %17’lik bir artış sağlanabilir. Bu da yalnızca performansı artırmakla kalmaz, aynı zamanda daha düşük yakıt tüketimiyle daha verimli bir çalışma ortamı sunar.

 Kompresör Tiplerine Göre Giriş Sıcaklığı Etkileri

Yağ Enjeksiyonlu Vidalı Kompresörler

Bu tip kompresörler, içeriye enjekte edilen yağ sayesinde hem sızdırmazlık hem de etkin soğutma sağlar. Bu nedenle, sıkıştırma sürecinde sıcaklık artışı daha sınırlıdır.

• ICFM: Giriş sıcaklığından bağımsız olarak sabit kalır.
• SCFM: Giriş sıcaklığı düştükçe artar. Yaklaşık 10°F düşüş, %1.9 kütle debisi artışı sağlar.
• Güç Tüketimi: Giriş sıcaklığındaki azalma, gücü yalnızca çok az artırır. Verimlilik belirgin şekilde artar.

Serin hava girişi, bu kompresör tipinde daha yüksek verimlilikle sonuçlanır. Giriş sıcaklığı düşürülerek enerji tasarrufu sağlanabilir.

Yağsız Vidalı Kompresörler

Yağ içermeyen bu sistemler, daha hassas uygulamalarda (örneğin ilaç veya gıda üretimi) tercih edilir. Isı kontrolü daha zor olduğu için sıkıştırma sırasında sıcaklık daha hızlı artar.

• ICFM: Giriş sıcaklığına bağlı olmadan sabittir.
• SCFM: Giriş sıcaklığı düştükçe kütle akışı artar.
• Güç Tüketimi: Giriş havası yoğunlaştıkça, adyabatik modelde daha fazla güç gereksinimi ortaya çıkar.

Kritik Hususlar:

• Yüksek giriş sıcaklığı, aşırı çıkış sıcaklığına ve otomatik durmalara neden olabilir.
• Düşük giriş sıcaklığı ise yoğuşma riski oluşturur, ara soğutucuda nem yoğunlaşabilir.

SCFM/kW oranı sabit kalsa da, uygun kontrol sistemleri ile serin hava avantajlıdır.

Çok Kademeli Santrifüj Kompresörler

Bu kompresörler, yüksek hava debileri için tasarlanmıştır ve giriş havası sıcaklığına oldukça duyarlıdır. Giriş yoğunluğu arttıkça kompresör eğrisi yukarı kayar, bu da kontrol sistemlerinin dikkatli yönetimini gerektirir.

• Basınç Üretimi: Düşük sıcaklık, kompresörün daha yüksek basınç üretmesine olanak tanır.
• Akış: Soğuk hava, kütlesel olarak daha yoğundur, bu da artan hava debisine yol açar.
• Güç Tüketimi: Artan hava akışıyla birlikte güç tüketimi de artar, ancak verimlilik sabit kalır.

Giriş havasındaki 20°F’lik değişim, verimliliği yalnızca %0,2 oranında etkiler. Giriş sıcaklığı düşüşü esas olarak kontrol, motor yükü ve hava dağıtım verimliliği açısından önemlidir.

Yağsız Vida

• Yük/Boşaltma: Artan boşta kalma süresi sistem performansını düşürebilir.
• VSD: Daha stabil performans sağlar, ancak verimlilik artışı sınırlıdır.

Santrifüj

• Giriş Modülasyonu: Giriş sıcaklığı düştükçe kontrol sistemi dalgalanmayı önlemek için ayarlanmalıdır. Aksi takdirde sistem verimliliği düşebilir.

Giriş hava sıcaklığındaki düşüşün enerji verimliliği üzerindeki etkisi, kompresör tipine ve kontrol sistemine bağlıdır:

• VSD ile çalışan yağ enjeksiyonlu kompresörlerde belirgin enerji tasarrufu sağlanabilir.
• Diğer kompresör türlerinde, sıcaklık düşüşünün verimliliğe katkısı sınırlı veya olumsuz olabilir.

Giriş hava sıcaklığını düşürme stratejileri, öncelikle bakım kolaylığı, yağ kalitesi, yoğuşma kontrolü ve motor yük sınırlamaları gibi faktörler göz önünde bulundurularak değerlendirilmelidir.