Tiểu luận môn Máy và thiết bị lạnh thủy sản - Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các loại máy nén khí

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH BÀI TIỂU LUẬN MÔN MÁY VÀ THIẾT BỊ LẠNH THỦY SẢN ĐỀ TÀI: “CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC LOẠI MÁY NÉN KHÍ” GVHD: Nguyễn Công Bỉnh Nhóm 4 – thứ 5- tiết 3, 4 DSSV: Trần Thị Như Trang 2006140362 Đỗ Thị Kim Quyên 2006140273 Hoàng Văn Khang 2006140137 MỤC LỤC  GIỚI THIỆU Ngày nay không có ngành công nghiệp hoặc kỹ thuật nào là không dùng khí nén. Khí nén có nhiều công dụng khác nhau: là tác nhân mang năng lượng (dùng để khuấy trộn trong thiết bị phản ứng), là tác nhân mang tín hiệu điều chỉnh (trong kỹ thuật tự động) và là nguyên liệu để sản xuất ra các sản phẩm nhất là trong công nghệ hóa học. Muốn có khí nén phải dùng các máy nén. Mày nén là thiết bị trung tâm trong hệ thống lạnh Máy nén đã xuất hiện từ lâu, ngay từ thời cổ đã các loại máy thổi khí dùng trong sản xuất đồng và sắt, kể cả những máy thổi khí chạy bằng sức nước. Tới thể kỉ thứ 18 máy nén piston xuất hiện và nửa đầu thế kỉ 19 các loại quạt ly tâm, hướng trục cũng đã ra đời cùng với sự xuất hiện của truyền động hơi nước và điện. Nhiệm vụ của máy nén là liên tục hút hơi môi chất lạnh sinh ra ở thiết bị bay hơi để nén lên áp suất cao tương ứng với nhiệt độ bão hòa cao hơn môi chất làm mát ở thiết bị ngưng tụ. Môi chất làm mát có thể là không khí môi trường hay nước. Ngoài ra còn tạo ra sức đẩy cho môi chất tuần hoàn trong hệ thống. Thực tế công suất của máy nén xác định năng suất làm lạnh hệ thống. Những năm gần đây công nghiệp chế tạo máy nén đã đạt được những thành tựu lớn: sản xuất ra những máy nén piston có năng suất hàng 1000 m3/h và áp suất hơi tới vài nghìn at; những máy nén ly tâm với năng suất 105 m3/h, áp suất tới 100 at; những máy nén trục vít có số vòng 104 vòng/ph và áp suất tới 10at. Khuynh hướng phát triển của máy nén là giảm nhẹ khối lượng; tăng hiệu suất; tăng độ vững chắc khi làm việc; tự động hóa việc điều chỉnh năng suất và đảm bảo an toàn. Ứng với các khuynh hướng này, máy nén hiện đại có số vòng quay lớn nối trực tiếp với động cơ. Trục khuỷnh của máy thường là roto của động cơ. Máy được trang bị bộ phận điều chỉnh năng suất nhiều cấp hoặc vô cấp, đồng thời được trang bị các bộ phận bảo vệ, đảm bảo dừng bơm khi không có dầu, không có nước làm nguội và khi nhiệt độ nén quá cao. PHÂN LOẠI MÁY NÉN : Theo nguyên lý làm việc: Nguyên lý máy nén thể tích: quá trình nén từ áp suất thấp đến áp suất cao nhờ sự thay đổi thể tích của khoan hơi (giữa piston và xi lanh), làm việc không liên tục, hơi hút và nén theo những buồng riêng, do đó mà đường hút và đường nén có hiện tượng xung động. Nguyên lý máy nén động học: áp suất dòng hơi tăng lên là do động năng biến thành thế năng. Quá trình làm việc của máy nén Turbin chia làm 2 giai đoạn: + Giai đoạn 1: dòng hơi được làm tăng lên nhờ đĩa quay và cánh quạt. + Giai đoạn 2: dòng hơi có động năng lớn dẫn đến buồng khuếch tán. Ở đó động năng chuyển thành thế năng và áp suất tăng dần, làm việc liên tục và không có van. Máy nén thể tích tạo ra áp suất lớn với khối lượng hơi nhỏ, nhưng vì lực quán tính lớn nên khó nối trực tiếp với động cơ. Máy nén động học thì lưu lượng lớn hơn hoặc rất lớn, có thể nối trực tiếp với động cơ, tỷ số áp suất đạt được qua các tầng cánh quạt hạn chế và phụ thuộc vào từng loại môi chất. Ngày nay có loại máy nén thể tích có năng suất rất lớn và số vòng quay cao, ngược lại cũng có loại máy nén ly tâm với áp suất rất cao. Phạm vi sử dụng của các loại máy nén: Ngoài ra người ta còn phân loại máy nén theo các đặc điểm khác như: Theo áp suất : cao, trung bình, thấp, chân không. Theo năng suất: lớn, vừa, nhỏ. Theo làm lạnh: có làm lạnh trong quá trình nén khí, có làm lạnh trung gian và không làm lạnh. Theo số cấp: một cấp, nhiều cấp. Theo số lần tác dụng: đơn, kép. Theo truyền động: tay, động cơ hơi hoặc khí và động cơ điện. Theo loại khí: không khí và các khí khác. Tất cả các máy nén dù làm việc theo nguyên lý và thuộc loại nào đều có chu trình làm việc ngược với động cơ piston hoặc turbin. PHẠM VI ÁP DỤNG CÁC LOẠI MÁY NÉN: Trong kỹ thuật lạnh người ta sử dụng phổ biến các loại máy nén piston trượt, piston quay (máy nén trục vít, máy nén roto), máy nén turbin và ejector. Máy nén piston trượt sử dụng cho công suất nhỏ và trung bình. Với 1 cấp nén, tỉ số nén có thể đạt đến 9,10, cao nhất là 12 tùy theo kiểu máy và độ hoàn thiện thiết kế. Nếu yêu cầu tỉ số nén cao hơn phải dùng 2 hoặc nhiều cấp nén. Máy nén trục vít: rất vững chắc, ít chi tiết chuyển động, không có tổn thất clape hút và đẩy. Tỉ số máy nén 1 cấp có thể lên rất cao nên có thể thay thế các máy lạnh 2 cấp cồng kềnh mà hệ số lạnh vẫn đảm bảo. So với máy nén piston, máy nén trục vít bền vững, khả năng chống va đập cao, diện tích lắp đặt nhỏ hơn nhiều. Trong điều hòa không khí ứng dụng máy nén xoắn ốc có nhiều ưu điểm nổi bật. Với một chi tiết đứng im và một chi tiết xoắn ốc quay, máy nén xoắn ốc không có van hút và đẩy, loại trừ được tổn thất tiết lưu. Máy nén turbin được sử dụng sử dụng khi cần năng suất lạnh lớn, có kích thước hình học gọn nhẹ hơn máy nén piston và trục vít với cùng một năng suất lạnh. Bảng so sánh các tính chất đặc trưng của máy nén piston, trục vít và máy nén turbin. Đặc tính kỹ thuật MN Piston trượt MN Trục vít MN Turbin Năng suất lưu lượng 0,00015 ÷ 1,5 m3/s (0,55000 m3/s) trạng thái hút 0,055 ÷ 3 m3/s (200...10.000 m3/h) trạng thái hút Tối thiểu 0,3 m3/s (1000 m3/s) trạng thái nén Tỉ số nén tối đa hoặc hiệu áp suất trong 1 cấp nén π = 8.12 π = 20 ∆p = 2Mpa Phụ thuộc vào môi chất và kết cấu của máy nén Dạng nén Xung động Tương đối ổn định Ổn định Lưu lượng thể tích khi thay đổi áp suất nén Ít phụ thuộc Hầu như giữ nguyên Rất phụ thuộc Khả năng điều chỉnh năng suất lạnh khi giữ nguyên tốc độ vòng quay Hạn chế theo từng nấc Điều chỉnh vô cấp không hạn chế xuống đến 10% Điều chỉnh vô cấp có giới hạn do thiết bị điều chỉnh Đối với hiện tượng lỏng vào đường hút Va đập thủy lực Không gây trở ngại gì Ít gây trở ngại Số chi tiết bị mài mòn Nhiều Ít Rất ít Yêu câu diện tích lắp đặt Nhiều nhất Trung bình Ít nhất Kiểu máy Hở, nửa kín, kín Hở, nửa kín Hở, nửa kín Yêu cầu bảo dưỡng Ít, đơn giản, dễ dàng Nhỏ Cần thiết có kiến thức và cần sự thận trọng cao Vốn đầu tư Thuận lợi nhất cho năng suất dưới 1 MW Thuận lợi nhất cho năng suất từ 1,5 MW trở lên Nhỏ nhất cho năng suất từ 2MW trở lên MÁY NÉN THỂ TÍCH: 1. MÁY NÉN PISTON: 1.1 Phân loại: Theo môi chất lạnh: gồm hai loại chủ yếu là amoniac (NH3) và freon. Các sắp xếp và bố trí xilanh: Máy nén thẳng đứng: xilanh đặt thẳng đứng Máy nén nằm ngang: xilanh đặt nằm ngang Máy nén hình chữ V.W và VV Số xilanh máy nén. Cấp nén: máy nén 1 cấp hoặc 2 cấp bố trí trên cùng một máy. Số mặt làm việc của piston: tác dụng đơn và tác dụng kép Hướng chuyển động của hơi môi chất trong quá trình nén xilanh: Máy nén thuận dòng: dòng hơi không đổi hướng khi qua xilanh. Môi chất NH3. Máy nén ngược dòng: dòng hơi đổi hướng khi đi qua xilanh. Môi chất freon. Phương pháp giữ kín khoang trong của máy nén: Máy nén hở: + Máy nén hở con trượt + Máy nén hở không có con trượt Máy nén nửa kín (không có cụm bịt đầu trục) Máy nén kín: thường là loại máy nén nhỏ có năng suất lạnh đến 10kW. Năng suất lạnh Qo: Máy nén nhỏ: Qo < 14 kW. Máy nén trung bình: Qo = 14 ÷ 105 kW. Máy nén lớn: Qo > 105 kW. Năng suất thể tích hoặc thể tích nén lí thuyết Vtt Tuy nhiên còn nhiều đặc điểm phân loại không thông dụng khác: phương pháp điều chỉnh năng suất lạnh, chế độ vận hành yêu cầu, phương pháp bôi trơn, phương pháp làm mát máy nén 1.2 Cấu tạo máy nén piston : Carte Carte đóng vai trò là khung của máy trên đó có lắp ráp các chi tiết của máy nén lên. Carte chứa trục khuỷu đồng thời chứa môi chất hút về và chứa dầu bôi trơn, trên thân Carte có một kính xem mức dầu, carte được gắn trên bệ máy. Block Block được lắp chồng lên thành của carte, Block chứa piston và xilanh tạo ra buồng nén. Trục khuỷu Trục khuỷu là chi tiết để nhận truyền động và sau đó truyền chuyển động cho Piston, một đầu gắn với động cơ để truyền động, một đầu lắp bơm dầu. Trong trục khuỷu có khoan rãnh để dẫn dầu bôi trơn. Xilanh Xilanh có dạng hình trụ được lắp trong Block và bên trong Xilanh chứa Piston. Piston và Xilanh tạo nên buồng nén của mày nén. Piston Piston là bộ phận chuyển động trong lòng Xilanh để tạo ra buồng hút và buồng nén. Tay biên Tay biên là bộ phận nối giữa Piston và trục khuỷu để biến chuyển động quay của trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến của Piston trong lòng Xilanh. Cụm van hút và đẩy (Clape) Được bố trí trên nắp giả của Xilanh, cấu tạo của van có nhiều kiểu khác nhau, nhìn chung van có 3 bộ phận: -Đế van -Lá van -Bộ phận giới hạn độ mở của van Van an toàn Để bảo vệ hệ thống máy lạnh khi áp suất nén lên cao bất thường. Van Bypass Van Bypass là van để nối thông bên hút và bên nén để giảm tải cho động cơ và máy nén. Khi khởi động thì ta phải lắp van Bypass và mở van chặn hút. Ngoài ra còn dùng van Bypass để xử lí một số sự cố khác. 1.3 Nguyên lí làm việc của máy nén piston: Với chuyển động tịnh tiến lên xuống của piston, các quá trình sau được thực hiện: dãn nở, hút , nén, đấy. Phương pháp tác dụng của máy nén piston dựa vào sự thải khí bằng piston, cho phép xây dựng được những kết cấu với đường kính và hành trình piston nhỏ, có áp suất lớn khi lưu lượng bé. Quá trình nén lí thuyết: vth – thể tích thải, vch – thể tích chết, vdn – thể tích dãn nở, vh – thể tích hút, vlv – thể tích làm việc. Ta sẽ theo dõi trình tự làm việc của máy nén dưới sự giúp đỡ của đồ thị p = f(v), v-thể tích chứa trong xilanh được giới hạn bởi piston, nó phụ thuộc vào vị trí của piston. Khi piston dịch chuyển từ phía phải sang phía trái, piston nén khí nằm trong xilanh. Van hút (hay còn gọi là van nạp) đóng trong suốt thời gian quá trình nén khí. Còn van đẩy đóng đến khi nào hiệu số giữa áp suất trong xilanh và áp suất trong ống đẩy thắng được lực đẩy của lò so. Khi điều này xảy ra, van đẩy mở và piston sẽ thải khí vào ống đẩy. Quá trình tăng áp suất biểu diễn trên đồ thị là đường 1-2, còn quá trình thải khí là đường 2-3. Nếu p2 là áp suất trong xilanh khi thải khí, thì thể tích khí thải được với áp suất p2 là vth. Khi nén, nhiệt độ khí tăng, nhưng nước lạnh không lấy được một cách hoàn toàn lượng nhiệt do quá trình nén khí thải ra. Do vậy đường nén là đường đa biến: pvn = const. Còn đường 2-3, theo lý thuyết là đường đẳng áp p2 = const. Nhưng thực tế do ảnh hưởng của quán tính của khối khí, do tác động của khóa và của lò so, áp suất của khí thải không giữ được không đổi. Khi piston đến vị trí cận trái, nó không thải được toàn bộ khí, và một phần của khí vch vẫn còn lại trong xilanh (vch - gọi là thể tích chết hay thể tích có hại). Vào đầu hành trình của piston sang phải, khóa đẩy đóng lại và một phần khí còn lại ở khoảng không chết vch sẽ dãn nở theo đường 3-4. Quá trình dãn nở tiếp tục đến khi áp suất trong xilanh giảm đến p1 < p0, p0 - áp suất ở trong khoảng không mà khí được hút vào. Dưới ảnh hưởng của hiệu số áp suất p0 - p1, khóa hút mở và piston dịch chuyển sang phải, và sẽ xảy ra sự hút khí vào xilanh. Áp suất p1 luôn luôn nhỏ hơn p0 vì có sự cản trở của tuyến hút. Quá trình hút được biểu diễn bằng đường đẳng áp 4-1. Đồ thị trên chỉ là lý thuyết của máy nén. Đồ thị chỉ thị thực có khác so với đồ thị lý thuyết (chủ yếu ở đường hút và đường đẩy). Quá trình nén thực: là quá trình nén có kể đến các tổn thất khác nhau. Tổn thất lớn nhất trong quá trình nén thực là tổn thất do thể tích chết Vc. Khi làm việc, toàn bộ máy nén piston, xilanh nóng lên. Để đề phòng piston chạm vào xilanh do dãn nở nhiệt ta chừa lại một khe hở an toàn nhất định. Đối với máy nén tốc độ cao, không gian chết chiếm khoảng 3- 5% thể tích quét lí thuyết của piston . Do có thể tích chết nên hơi nén trong xilanh không được đẩy ra hết. Khi piston đi xuống hơi có áp suất cao trong thể tích chết dãn nở cho đến khi áp suất bằng áp suất hút. Thể tích dãn nở đó là thể tích tổn thất, thể tích hút bị giảm đi đúng bằng thể tích dãn nở Vd. Tổn thất thứ hai là tổn thất do trở lực của clape (van) hút và đẩy. Clape hút và đẩy của máy nén lạnh làm việc tự động do sự chênh lệch áp suất. Clape mở khi có áp suất chênh lệch đủ lớn và đúng hướng.Clape đóng khi do sức đàn hồi hoặc lò xo nén. Khi lò xo của clape quá yếu, việc đóng sẽ chậm do vậy đường nén và dãn chuyển dịch theo hướng chạy của piston. Khi lò xo quá mạnh, clape sẽ đóng trước và quá trình nén bắt đầu sau khi đã được dãn nở, quá trình dãn bắt đầu với áp suất khí cao. Thứ ba sự trao dổi nhiệt giữa khí và xilanh cùng piston; do lần lượt bị đốt nóng và làm lạnh nên nhiệt độ của thành xilanh và piston có giá trị trung gian giữa nhiệt độ và khí hút, khí đẩy. Thứ tư, có sự rò rỉ khí và chuyển động không ổn địch của dòng khí. 1.4 Các dạng kết cấu của máy nén piston: a) Máy nén thuận dòng và ngược dòng: a) Máy nén thuận dòng b) Máy nén ngược dòng van lá c) Máy nén ngược dòng van piston đầu thẳng Thân máy, 2- xilanh, 3- Tay biên, 4- Piston, 5- Clape hút, 6- Clape đẩy, 7- Đường hút, 8- Đường đẩy, 9- Áo nước làm mát, 10- Cánh tản nhiệt, 11- Lò xo an toàn, 12- Nắp xilanh. Ở máy nén thuận dòng, dòng môi chất không đổi hướng, còn máy nén ngược dòng thì dòng môi chất đổi hướng khi đi qua xilanh. Máy nén thuận dòng thường là máy nén cỡ trung bình và cỡ lớn dùng cho NH3. Hơi môi chất đi vào ở phần giữa của xilanh, khi piston đi xuống, hơi tràn vào khoan giữa piston rồi qua clape hút tràn vào xilanh. Clape hút ở ngay đỉnh của piston. Khi piston vượt qua điểm chết dưới để đi lên trên, do lực quán tính clape hút đóng lại, hơi được nén lên áp suất cao rồi đẩy ra ngoài van đẩy bố trí trên nắp trong của xilanh. Như vậy dòng môi chất không bi đổi hướng khi qua xilanh. Máy nén thuận dòng thường sử dụng cho NH3. Do nhiệt độ cuối cùng của quá trình nén cao nên người ta bố trí áo nước làm mát đầu xilanh. Và cũng vì vậy nên độ quá nhiệt của hơi hút về máy nén càng thấp càng tốt. Ưu điểm: + Không có tổn thất do trao đổi nhiệt giữa khoang hút và khoang đẩy. + Có khả năng tiết diện của clape hút và đẩy giảm tổn thất áp suất. + Clape hút hoạt động ít tổn thất áp suất (clape mở và đóng theo quán tính của piston). Nhược điểm: khối lượng piston lớn nên lực quán tính, lực ma sát lớn, khó tăng tốc độ vòng quay (tốc độ hạn chế nên rất cồng kềnh, xilanh thường cao hơn hẳn máy ngược dòng). Máy nén ngược dòng ngày nay được sử dụng rộng rãi cho Nh3 và freon. Kết cấu máy có phần gọn nhẹ hơn loại thuận dòng. Ưu điểm: clape hút không bố trí trên đỉnh piston nên piston rất đơn giản, gọn nhẹ, nhờ đó giảm được quán tính và tăng tốc độ đến 3000 hoặc 3600 vòng/ph. Clape hút và đẩy có thể bố trí trên nắp xilanh, phía trên nắp xilanh được chia thành 2 khoang hút và đẩy riêng biệt. Nhược điểm: diện tích bố trí van nhỏ và có sự trao đổi nhiệt giữa van hút. Máy nén hiện đại ngược dòng người ta thường bố trí clape đẩy và hút dạng tròn. Clape hút bố trí ở đỉnh xilanh, clape đẩy bố trí trên nắp trong xilanh. Toàn bộ nắp trên của xilanh là khoang đẩy. Khoang hút là khoan giới hạn giữa vách ngoài của xilanh với 2 vỏ của máy nén. Khoang này thường chỉ ăn thông với khoang bố trí động cơ điện của máy nửa kín, không thông với các khoang khác. Hình dáng máy nén này gọn nhẹ và chắc chắn, chỉ có nắp xilanh nhô lên khỏi vỏ máy nén. b) Máy nén con trượt : - Là loại máy nén hở kiểu cổ có công suất lớn và rất lớn. Con trượt còn được gọi là đầu chữ thập. Trục khuỷu, 2- Tay biên, 3- Con trượt, 4- Thanh trượt, 5- Đệm kín trên thanh trượt, 6- Clape hút, 7- Cửa hút, 8- Clape đẩy, 9- Cửa đẩy, 10- Piston tác dụng kép Máy nén có con trượt Nguyên lí hoạt động: trục khuỷu nhận truyền động từ động cơ qua bánh đai hoặc khớp nối. Nhờ cơ cấu tay biên và trục khuỷu, chuyển động tròn của động cơ biến thành chuyển động thẳng qua lại của con trượt. Piston chuyển động tịnh tiến qua lại trong xilanh nhờ thanh trượt nối với con trượt. Thường piston có con trượt là loại tác dụng kép, nếu nén ở phía này thì hút ở phía kia, xilanh đặt nằm ngang hoặc đứng; loại máy nén có 2 xilanh thì có thể đặt đối diện hoặc vuông góc. Khoang môi chất được giữ kín bằng đệm kín giữa thân xilanh và con trượt. c) Máy nén hở: - Máy nén hở còn gọi là máy nén hở không có con trượt hoặc máy nén có cụm bịt kín đầu trục. Cấu tạo máy nén hở, 2 xilanh đứng, thuận dòng Thân máy, 2- Trục khuỷu, 3- Tay biên, 4- Xilanh, 5- nắp xilanh, 6- Nắp khoang đẩy, 7- Lò xo, 8 – Áo nước, 9- Clape hút, 10- Piston, 11- Bánh đai, 12- Đệm kín cổ trục, 13- Van chặn đầu đẩy, 14- Van chặn đầu hút, 15- Van an toàn, 16- Van khởi động. Nguyên lí hoạt động: piston chuyển động được trong xilanh nhờ tay biên, trục khuỷu và bánh đai nhận truyền động từ động cơ. Khác với máy nén con trượt , toàn bộ cơ cấu biến chuyển động quay trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến của piston được bố trí trong thân máy, đồng thời là khoan môi chất. Vì vậy đệm kín bố trí trên đầu trục quay chứ không bố trí trên thanh trượt. Hơi môi chất vào ở giữa xilanh; clape hút, bố trí trên nắp piston và clape đẩy trên nắp trong của xilanh. Các loại máy nén này có công suất trung bình và lớn nên thường có trang bị van an toàn và van khởi động nối giữa đường đẩy và đường hút. Khi khởi động mở van an toàn, đóng van chặn đầu hút và đẩy lại để máy nén làm việc không tải, động cơ khởi động chỉ làm nhiệm vụ thắng ma sát và quán tính. Khi khởi động xong, ta dùng van chặn đầu đẩy sau đó mở van chặn đầu hút. Nếu áp suất đầu đẩy quá cao, van an toàn mở ra xả hơi nén về đường hút. Bánh đà làm nhiệm vụ truyền chuyển động cho trục khuỷu, giúp piston vượt qua các điểm chết. Ưu điểm: có thể điều chỉnh vô cấp năng suất lạnh nhờ điều chỉnh vô cấp tỉ số đai truyền. Bảo dưỡng và sửa chữa dễ dàng, tuổi thọ cao, dễ gia công chi tiết và chế tạo toàn bộ. Có thể sử dụng động cơ điện , động cơ điezen hoặc động cơ nổ, tiện cho những nơi có điện hoặc để lắp đặt trên các phương tiện giao thông. Nhược điểm: cồng kềnh, tốc độ vòng quay nhỏ, chi phí vật liệu cho một đơn vị cao. d) Máy nén nửa kín: - Nhược điểm cơ bản của máy nén nửa hở là cụm đệm bịt kín cổ trục, là cụm chi tiết dễ gây sự cố và hỏng hóc, môi chất dễ bị rò rỉ. Truyền động đai và khớp máy nén hở tuy có một số ưu điểm nhưng cồng kềnh, tốn diện tích lắp đặt. Máy nén nửa kín và kín khắc phục những nhược điểm đó. Cấu tạo máy nén nửa kín Trục khuỷu, 2- Khối vỏ xilanh đúc liền, 3- Tay biên, 4- Piston, 5- Nắp trong, 6- Clape hút, 7- Clape đẩy, 8- Roto, 9- Stato, 10- Cửa hút, 11- Nắp bình động cơ, 12- Cuộn dây, 13- Nắp trên, 14- Đệm kín. Máy nén nửa kín chỉ sử dụng cho môi chất freon, vì NH3 dẫn điện, động cơ nhất thiết không được tiếp xúc với NH3. Bên ngoài động cơ làm mát bằng cánh tản nhiệt (một số trường hợp có thể làm mát bằng nước), nhiều khi không cần có bơm đặc biệt. Có thể bôi trơn máy nén bằng cách té dầu lắp vào trục khuỷu. e) Máy nén kín: - Toàn bộ máy nén và động cơ được đặt trong vỏ hàn kín là máy nén kín. Nó có ưu điểm giống máy nén nửa kín, có công suất nhỏ và rất nhỏ. Máy nén kín được sử dụng rộng rãi trong các máy lạnh như tủ lạnh gia đình, điều hòa nhiệt độ và tủ lạnh thương nghiệp Nguyên lí cấu tạo máy nén kín Thân máy nén ; Xilanh; Piston; Tay biên; Trục khuỷu; Clape đẩy; Clape hút; Nắp trong; Nắp ngoài; Ống hút; Stato; Roto; Cửa hút; Ống đẩy. Do toàn bộ máy nén và động cơ được lắp trong vỏ hàn kín nên máy làm việc với tốc độ cao, khối lượng và kích thước nhỏ, không ồn. Nhược điểm: khó sửa chữa. Nếu động cơ cháy hay máy nén bị kẹt, van bị hỏng phải phá vở hệ thống kín của máy. Nghĩa là phải cắt các đường ống hút, ống đẩy và bổ đôi vỏ máy nén để tiến hành bảo dưỡng hoặc sửa chữa, bảo dưỡng sau đó lắp lại và hàn lại như cũ. Công việc sửa chữa rất khó khăn, phức tạp. Bộ phận dễ hỏng nhất là động cơ điện. 1.5 Bố trí máy nén nhiều cấp: Máy nén nhiều cấp được làm theo 2 cách chính: Loại có piston dạng vi sai và một số cấp nén trong một xilanh Loại có nhiều cấp nén trong các xilanh riêng rẽ. Ta xét một số trường hợp. Máy nén 2 cấp có piston vi sai tác dụng 2 hướng Trong máy nén loại này các cấp nén được bố trí theo 2 bên của piston. Nguyên lý làm việc có thể biểu diễn rõ ràng bằng đồ thị chỉ thị, được xây dựng chung cho cả 2 cấp. Sơ đồ và đồ thị công máy nén 2 cấp có piston vi sai tác dụng 2 hướng Nếu giả sử rằng máy nén hút không khí từ khí quyển, thì đường hút của cấp đầu tiên sẽ nằm thấp hơn một chút so với đường áp suất khí quyển. Khi chuyển động của piston sang phải xảy ra quá trình hút vào cấp đầu theo đường 4’-1’, nén và đẩy của cấp thứ 2 theo đường 3’-2” và 2”-3”. Khi piston bắt đầu di chuyển sang trái, ở cấp đầu xảy ra quá trình nén, còn ở cấp thứ 2 xảy ra quá trình dãn nở khí. Quá trình cuối xảy ra đến khi nào áp suất trong xilanh còn chưa đạt tới p2’ tại điểm 4”. Tại thời điểm này van hút của cấp thứ 2 mở và piston, khi chuyển động sang trái, sẽ hút khí từ khoảng không kín của thiết bị lạnh. Và lúc này áp suất khí sẽ giảm. Khi piston đã chiếm được vị trí xác định bởi điểm 2’, áp suất khí ở thiết bị lạnh giảm đến chừng nào van đẩy của cấp thứ nhất mở và khí sẽ từ cấp thứ 1 qua thiết bị lạnh vào cấp thứ 2. Áp suất khí thay đổi theo đường 2’-3’. Vào lúc đầu của hành trình về phía bên phải ở cấp thứ 1 xảy ra quá trình dãn nở khí theo đường đa biến 3’-4’. Thể tích của các xilanh của cấp 1 và cấp 2 không bằng nhau, vì vậy đồ thị đang xét có tỷ lệ về trục hoành khác nhau. Trong máy nén loại này quá trình nén ở các cấp được thực hiện ở những hành trình khác nhau của piston, và vì vậy lực tác dụng lên các phần của khung được phân bố khá đều. Máy nén 2 cấp có piston vi sai tác dụng 1 phía Đặc biệt của máy nén loại này là sự phân bố cấp thứ nhất và cấp thứ 2 theo một phía của piston; điều này dẫn đến: quá trình hút cũng như quá trình đẩy xảy ra trong cả hai cấp là đồng thời. Khi bắt đầu từ điểm 3” , với chuyển động của piston về phía phải xảy ra quá trình dãn nở ở cấp thứ 2 đến áp suất p2, áp suất này được tạo ở thiết bị lạnh bởi cấp khi hành trình của piston sang phải. Ở vị trí của piston được xác định bởi điểm 4”, van hút của cấp thứ 2 mở và xảy ra quá trình hút khí từ thể tích kín của thiết bị lạnh. Đây cũng là quá trình dãn nở khí theo đường đa biến 4”-1”. Ở cuối quá trình này áp suất trong cấp thứ 2 giảm đến p1’. Khi hành trình của piston tiếp tục sang trái ở cấp thứ 2 khí bị nén theo đường 1”-2” và được thải ra theo đường 2”-3” vào ống đẩy. Trong thời gian này ở cấp thứ nhất xảy ra quá. Sơ đồ và đồ thị công máy nén 2 cấp có piston vi sai tác dụng 1 hướng trình nén theo đa biến 1’-2’ đến áp suất p1’. Tại điểm 2’ van đẩy của cấp thứ nhất mở và khí bị đẩy từ cấp vào khoang kín của thiết bị lạnh. Quá trình diễn ra theo đường đa biến 2’-3’ và gây ra sự tăng áp suất từ p1’ đến p2’. Khi hành trình piston sang phải xảy ra quá trình dãn nở và hút ở cấp thứ 1. Trong máy nén loại này các khoang của cấp 1 và 2 luôn luôn được phân cách bằng những van đóng, nhưng vẫn có những quá trình, xảy ra đồng thời ở các khoang của một cấp nào đấy và của thiết bị lạnh. Thiết bị lạnh: ngoài công dụng chính của nó là làm lạnh khí nén, nó còn đóng vai trò như một bình chứa tức là dung tích để nhận khí ra từ cấp thứ 1, sau đó sả khí vào cấp thứ 2. Trong máy nén có piston loại vi sai tác dụng 1 phía này, quá trình nén và thải khí xảy ra ở cả 2 cấp đồng thời, do đó trong phần khung của máy nén sinh ra những lực lớn phân bố không đều, đòi hỏi sử dụng bánh đà có khối lượng lớn để cân bằng các lực này. Sơ đồ này thường dùng trong một tổ hợp với sơ đồ thuận dòng đối với loại máy nén có số cấp lớn hơn 2. Máy nén 3 cấp có piston vi sai Sơ đồ máy nén 3 cấp có piston vi sai Các cấp của máy nén trên hình được liên hợp sao cho cứ mỗi cặp cấp cạnh nhau tạo thành máy nén 2 cấp. Khi tạo được đẳng thức công của 2 cấp riêng rẽ là điều kiện của hiệu quả kinh tế, sơ đồ này cho ta sự phân bố không đều trên các phần của khung máy. Để giảm những lực này và phân bố chúng được đều hơn, người ta sử dụng sơ đồ máy nén 2 cấp có sự phân chia cấp thứ nhất. Sơ đồ máy nén 3 cấp piston vi sai có phân chia cấp thứ nhất Máy nén nhiều cấp có piston vi sai Sơ đồ máy nén nhiều cấp piston vi sai Khi sử dụng nguyên lý tạo cấp với piston có đường kính thay đổi, có thể thiết kế máy nhiều cấp. MÁY NÉN TRỤC VÍT Là loại máy nén piston quay. Hai trục quay nằm song song với nhau có răng xoắn theo hình xoắn ốc. Hai trục nằm gọn trong thân máy có cửa hút và cửa đẩy bố trí ở hai đầu thân. Kiểu máy nén trục vít thông dụng nhất có hai roto, một chính (lồi) một phụ (lõm) có 4 hoặc 6 răng xoắn. Khi trục quay, thể tích đầu cuối trục vít giới hạn giữa hai răng giảm dần thực hiện quá trình nén. Nguyên lý :khi các trục vít quay sẽ xảy ra quá trình hút khí ở đầu hút ( do các vít giải phóng không gian đã ăn khớp), tiếp đó là quá trình nén khí (nhờ thu hẹp không gian do các vít vào ăn khớp). Quá trình kết thúc khi không gian chứa khí nối tiếp với đầu đẩy và lúc này xảy ra quá trình đẩy khí vào ống đẩy. Máy nén trục vít có hai loại ẩm và loại khô. Máy nén khô, việc làm lạnh khí nhờ vỏ vỏ bọc ngoài và nhờ thiết bị làm lạnh trung gian hoặc thiết bị làm lạnh sau máy nén, được sử dụng trong kĩ thuật nén khí. Máy nén trục vít ẩm được sử dụng trong kỹ thuật lạnh,người ta cho dầu hoặc nước trực tiếp vào không gian làm việc của máy chỉ có trường hợp làm lạnh bằng dầu mới cho phép các vít tiếp xúc trực tiếp với nhau (không dùng bộ truyền bánh răng). Nhờ có phun dầu mà máy nén trục vít được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật thay thế cho máy nén piston. Máy nén trục vít kiểu tràn dầu, nửa kín Nắp, 2- Thân, 3- Nắp; 4- Vít bị động, 5- Vít chủ động, 6- Bạc lót, 7- Ổ bi Ưu điểm: Hai trục vít khi quay trong thân máy không thể tiếp xúc với nhau và không tiếp xúc cả với thân máy. Các khoang nén có áp suất khác nhau của môi chất được giữ kín bằng cách phun tràn dầu bôi trơn. Chính vì vậy mà các chi tiết chuyển động rất ít bị mòn, môi chất có nhiệt độ cuối quá trình nén rất thấp vì nhiệt lượng môi chất sinh ra trong quá trình nén đã thải cho dầu bôi trơn. Tiếp theo là không có clape hút và đẩy nên không có không gian chết, không có tổn thất áp suất hút và đẩy. Số lượng chi tiết chuyển động của máy nén trục vít rất ít, độ tin cậy cao, tuổi thọ cao và rất gọn gàng chắc chắn, có khả năng chống va đập cao. Đặc điểm chu trình lạnh cũng thuận lợi hơn (chỉ một máy nén nhưng vẫn có thể làm mát trung gian bằng hòa trộn). Ngoài ra người ta còn chế tạo máy nén trục vít một trục. Đặc điểm của nó là chỉ có một trục vít nhưng có thêm 2 bánh răng ở bên sườn của trục vít để ngăn cách khoang nén và khoang hút. MÁY NÉN ROTO Máy nén roto được ứng dụng rộng rãi trong các máy lạnh năng suất nhỏ: máy điều hòa nhiệt độ RAC, máy điều hòa cửa sổ hai cụm nhỏ với môi chất freon R134A, R401A. Máy nén roto có nhiều loại khác nhau: máy nén roto piston lăn, máy nén roto tấm trượt, máy nén roto lắc, trong đó loại roto lăn được sử dụng rộng rãi nhất. Máy nén roto lăn gồm 9 thân hình trụ, đóng vai trò xilanh, piston có dạng hình trụ nằm trong xilanh. Vì kích thước piston nhỏ hơn nên chúng chỉ có một đường tiếp xúc với nhau (cũng là đường ngăn cách khoang nén và khoang hút). Do tấm ngăn luôn tì lên mặt trong xilanh nên luôn tồn tại hai khoang nén và hút. Khi piston lăn , thể tích khoang hút lớn dần. Thể tích khoang hút đạt cực đại khi piston lăn trên đỉnh cao nơi bố trí tấm trượt. Đây cũng là thời điểm thể tích khoang nén bằng không. Khi piston lăn qua miệng hút, khoang hút và khoang nén lại xuất hiện. Thể tích khoang hút lớn dần và khoang nén nhỏ dần thực hiện đồng thời quá trình hút và nén. Không có clape hút nên tránh được tổn áp phía hút. Chỉ phía đẩy có clape. 3.1.1 Phân loại máy nén roto: Khi tỷ số nén cao ứng với áp suất đẩy (12 at) và có làm lạnh xilanh gọi là máy nén. Khi áp suất đẩy của máy nén đạt đến 2,5 at gọi là máy thổi khí hoặc máy đẩy, thường không làm lạnh bằng nươc. Theo kiểu của máy nén gồm: máy nén roto tấm trượt một trục, máy nén roto lắc một trục, máy nén roto hai trục hai cánh hoặc ba cánh, roto hình sao, máy nén hai hoặc ba trục vít, máy nén vòng chất lỏng. 3.1.2 Nguyên lý làm việc: Khi quay một hoặc hai roto có hình dạng xác định thì các không gian kín tuần hoàn được tạo ra và thể tích của khí ở ấp suất thấp được hút vào đó. Khi roto chuyển động tiếp tục không gian này được thu hẹp lại, khí được nén và đẩy vào đường đẩy. 3.1.3 Máy nén roto tấm trượt Máy nén roto tấm trượt sử dụng chủ yếu trong kỹ thuật điều hòa không khí. Gần giống của máy nén roto lăn: gồm 1 thân máy đồng thời là xilanh hình trụ, 1 roto nằm trong có kích thước nhỏ hơn, bên trên có bố trí ít nhất hai tấm trượt. Khi roto quay, các tấm trượt văng ra do lực li tâm tạo thành các khoang hút và nén phù hợp. Khi roto quay các cánh sẽ văng ra ép vào các bề mặt bên trong của hai vòng gang tự do và kéo chúng quay cùng. Do có khoảng hở giữa vỏ và các tấm nên chúng sẽ không bị mài mòn. Khi roto quay các tấm chia không gian làm việc có tiết diện hình lưỡi liềm thành các phòng nhỏ và thể tích của chúng giảm từ phía hít đến phía đẩy. Trục của máy nén quay trên ổ đỡ được bịt kín bằng bạc nhẵn có rông đen và được ép bằng lò xo với nắp máy nén. Ở phía đây có đặt xupap một chiều. Máy nén truyền động trực tiếp từ động cơ. Đối với các máy nén dung để nén khí không cho phép để lọt ra môi trường xung quanh (khí độc, cháy, nổ) thì trục được bịt kín bằng các vòng đệm grafit. Ưu điểm: chắc chắn, làm việc điều hòa, ít xupap, gọn nhẹ, ít chi tiết, momen khởi động nhỏ. Nhược điểm: khó bịt kín hai đầu máy nén, ma sát lớn, yêu cầu độ chính xác khi chế tạo, lắp đặt và sử dụng ở trình độ cao, nhạy cảm với độ bẩn nên ở ống hút phải đạt bầu lọc và ống đẩy phải có thiết bị phân ly dầu. 3.1.4 Máy thổi khí roto hai trục Gồm vỏ quay và hai roto gang quay ở trong. Khi quay, các roto này tiếp xúc kín với nhau và tiếp xúc với vỏ, tạo ra trong vỏ hai phòng riêng biệt: hút và đẩy. sau khi ngăn cách với khí hút, roto chuyển động tiếp tục cũng không xảy ra nén khí (do không biến đối thể tích và áp suất) cho tới thời điểm kết hợp không gian đó với phía đẩy. Ở thời điểm này khí được nén ép bơi roto và được đẩy vòa ống đẩy. Trục dẫn quay được là nhờ truyền động từ động cơ qua đai truyền hoặc hộp giảm tốc. Trục thứ hai liên hệ với trục dẫn qua truyền động bánh răng. 3.1.5 Máy nén vòng chất lỏng: Làm việc theo nguyên rắc tương tự máy nén roto tấm trượt nhưng khác về cấu tạo. có hai loại máy nén vòng chất lỏng: loại tác dụng đơn (hình c) và loại tác dung kép (hình d). Roto của máy nén thường được nén liền khối với cánh, đồng thời tất cả các cánh có cùng chiêu dài. Sự biến đổi các thể tích của các hộp nhỏ xảy ra được nhờ roto đặt lệch tâm. Dưới tác dụng của lực ly tâm nước bắn ra thành máy nén bít kín đầu các cánh và tạo thành các không gian có thể tích biến đổi. Khí được hút vào không gian trống của máy qua lỗ hình lưỡi liềm 1 ở mặt đầu, sau đố xảy ra quá trình nén do thể tích biến đổi, rồi khí được đẩy vào lỗ hình lưỡi liềm khác 2 cũng ở mặt đầu. Thứ tự chạy máy nén vòng chất lỏng: Cho chất lỏng đày tới van hồi lưu; Đóng van dẫn chất lỏng vào; Thông đường hút với khí quyển nhờ van phụ (để không tải); Mở van tuần hoàn chất lỏng qua bơm và van đẩy chất lỏng tới hộp đệm ( có chất lỏng rò qua hộp đệm); Đóng cầu dao; Khi đạt tới số vòng quay cần thiết phải dần dần đóng van phụ khi đạt tới chân không cần thiết thì mở van hút; Kiểm tra sự làm việc của hộp đệm và các dụng cụ đo; Thứ tự dừng máy nén vòng chất lỏng theo thứ tự ngược lại: Đóng van hút; Đóng van tuần hoàn chất lỏng; Mở van không khí; Dừng động cơ. Ưu điểm: chế tạo đơn giản, vận hành chắc chắn, khả năng nối trưc tiếp với động cơ, lưu lượng khí đều, không có xupap và các cơ cấu phân phối nên ít bị tắc. Nhược điểm: các đấu cánh chuyển dịch trong nước gây ra ma sát giữ cánh và nước, giữa nước với vỏ làm tổn hao năng lượng vì vậy hiệu suất không cao Máy nén roto lắc có ưu điểm hơn so với roto lăn là loại bỏ được hoàn toàn sự rò rỉ và yêu cầu bôi trơn qua bề mặt tiếp xúc giữa piston lăn và tấm ngăn. MÁY NÉN XOẮN ỐC Máy nén xoắn ốc có những ưu điểm vượt trội so với máy nén piston và máy roto là ít xung động trong quá trình nén, do đó ít ồn và ít rung động hơn, nên nó được sử dụng rộng rãi trong các máy điểu hòa không khí vừa và nhỏ. Máy nén xoắn ốc gồm 1 xilanh và một piston có băng xoắn giống nhau. Piston và xilanh được lồng cúng vào nhau. a/ Hình dáng piston và xilanh dạng băng xoắn máy nén xoắn ốc; b/ Trục quay lệch tâm để cố định piston. Trong khi xilanh đứng im được gắn lên vỏ trên thì piston ở dưới được gắn lên trục quay của động cơ. Khi piston quay, các bề mặt của xilanh và piston tạo ra các khoang thể tích thay đổi thực hiện quá trình hút nén và đẩy. MÁY NÉN ĐỘNG HỌC Máy nén turbin Trong máy nén turbin áp suất tăng lên là do sự biến đổi động năng của dòng môi chất nhận được ở bánh cánh quạt turbin thành thế năng, nội năng hoặc entanpi. Máy nén turbin gồm hai loại: li tâm và hướng trục. Trong kỹ thuật lạnh chỉ sử dụng máy nén kiểu hướng trục. So với máy nén piston, máy nén turbin có những ưu điểm: + Cấu tạo đơn giản, số lượng chi tiết chuyển động ít, làm việc liên tục, tiêu tốn nguyên vật liệu ít, tiêu tốn vật liệu chế tạo thường chiếm 1/3 so với máy nén piston cỡ lớn có cùng năng suất lạnh, chạy với tốc độ cao. + Rất gọn nhẹ, diện tích lắp đặt nhỏ, vững chắc. + Vận hành đơn giản, độ tin cậy cao. + Môi chất không bị dẫn dầu, vì các chi tiết chuyển động và đứng yên không tiếp xúc với nhau, không cần dầu bôi trơn. + Khi làm việc lực quán tính nhỏ. + Có thể điều chỉnh năng suất lạnh vô cấp. + Có thể làm mát trung gian trên một máy nén bằng tiết lưu môi chất ở áp suất trung gian. Nhược điểm: Có hiệu suất thấp, đặc biệt với năng suất nhỏ và tỉ số áp suất lớn. 1.1 Máy nén ly tâm Trên sơ đồ là hình vẽ đơn giản của bánh công tác của máy nén ly tâm. Khí đi vào bánh công tác theo hướng trục (như hình vẽ) sau đó quay 1 góc 90o và đi vào rãnh cánh. Rãnh cánh được tạo nên bởi đĩa chính 1, các cánh dẫn 2 và đĩa phụ 3. Cánh dẫn trong khi quay đã truyền cho khí một chuyển động quay. Ở đây lực ly tâm xuất hiện và đẩy các phân tử khí chuyển động từ trong ra ngoài và như vậy khí bị nén lại. Chuyển động tương đối của dòng khí trong máy nén ly tâm theo đường xoắn ốc. Sau khi ra khỏi bánh công tác, khí bị nén đi vào ống tăng áp 5 nằm bao quanh bánh công tác. Ở đây động năng biến thành thế năng, tức là áp lực tĩnh của không khí nén tăng. Ống tăng áp có thể có cánh hướng hoặc không có cánh hướng. Trong ống này khí nén cũng chuyển động theo đường xoắn ốc. Nhờ có các cánh quạt hướng quay 6 và cánh quạt hướng ngược 7, khí nén được đưa vào bánh công tác qua tầng sau. Ở các cánh dẫn này dòng cũng bị xoắn theo chuyển động xoắn ốc. Đoạn vào 8 đảm bảo cho khí nén vào bánh công tác ở tầng sau được đều. Tầng (hay cấp) máy nén bao gồm: bánh cơng tác, ống tăng áp, các cánh định hướng xuôi và ngược. Nguyên tắc làm việc của máy này tương tự như bơm ly tâm, chỉ khác là do sự biến đổi áp suất của khí khi qua guồng động nên dẫn đến sự biến đổi khối lượng riêng của khí. Khi guồng động quay, khí sẽ văng từ tâm ra xung quanh dưới tác dụng của lực ly tâm. Do đó xảy ra sự tăng khối lượng riêng của khí và tạo áp lực tĩnh. Đồng thời vận tốc của khí cũng tưng lên và như vậy tăng áp lực động của khí. 1.2 Máy nén trục: 1.2.1 Cấu tạo chung của máy nén trục, cấu tạo cấp Cánh dẫn làm việc 2. Roto trống 3. Cánh dẫn định hướng Khác với máy nén ly tâm, ở máy nén trục khí nén chuyển động dọc theo trục. Roto 1 có dạng trống. Trên roto có gắn các cánh dẫn làm việc 3. Các cánh dẫn định hướng cố định 4 được gắn trên thân máy 2. Những cánh dẫn này cũng được gắn ở trước cấp thứ nhất và sau cấp sau cùng. Khí có các thông số ban đầu p1, T , C đi vào ống vào của máy nén, sau khi đi qua tất cả các cấp, chúng sẽ đi qua ống tăng áp, sau đó đi qua ống đẩy đến nơi tiêu thụ. Ở ống vào có các cánh hướng dòng làm cho dòng hơi ngoặt về phía quay của roto hoặc về phía ngược lại tùy theo tính chất của từng tầng. Trong một số máy nén, bộ vào không có. Trong các rãnh tăng áp của các cánh dẫn động, năng lượng của dòng sẽ tăng, tức là áp suất và vận tốc tăng. Khi dòng khí chuyển động qua các can h dẫn động xuất hiện lực P = Px + Py . Lực này có hướng ngược với hướng quay của bánh công tác và tạo ra công nén. Còn trong các rãnh của cánh định hướng chỉ có sự biến động năng thành thế năng và giúp cho dòng khí có một hướng nhất định trước khi vào dãy cánh động sau. 1.2.2 Cấu tạo cấp máy nén trục Sơ đồ cấu tạo cấp máy nén trục Máy nén trục được tạo bởi một số cấp áp suất. Mỗi cấp gồm một vành quay các cánh dẫn làm việc và một vành cố định các cánh dẫn hướng dòng tạo thành mạng cánh dẫn. Các cánh dẫn làm việc được gắn chặt vào các đĩa hay gắn chặt vào roto trống, còn các cánh dẫn hướng dòng được gắn chặt vào vỏ của máy nén. Cấp đầu của máy nén có thể được làm có cánh dẫn hướng hoặc không có chúng. Còn cấp cuối cùng luôn luôn có cánh dẫn hướng dòng ra, mục đích của nó là để vặn dòng và làm giảm mất mát năng lượng ở cửa ra. Máy nén luồn chất chảy Máy nén khí làm việc với năng lượng của luồng hơi, luồng khí hoặc luồng lỏng thường gọi là tupe và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa học. Nguyên tắc làm việc: khí bị luồng lỏng, luồng khí hoặc luồng hơi chuyển động với vận tốc lớn kéo theo nhờ lực ma sát bề mặt cung cấp cho khí một phần động năng của mình. Sau đố động năng sẽ biến thành thế năng để nén khí. ĐIỀU CHỈNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY NÉN Yêu cầu Lưu lượng khí từ hệ thống ống dẫn theo điều kiện tiêu thụ có thể thay đổi, vì vậy máy nén cần phải thay đổi lưu lượng thải để sao cho nó tương ứng với lưu lượng tiêu dùng của khí từ hệ thống ống. Cùng với điều này, trong mạng lưới cần phải đảm bảo áp suất yêu cầu tại nơi tiêu thụ. Điều chỉnh như vậy được gọi là điều chỉnh với áp suất không đổi. Nhiệm vụ điều chỉnh là tác động lên máy nén mà tác động này sẽ làm cân bằng lưu lượng thải của nó với lưu lượng tiêu thụ khí của nơi tiêu thụ. Xung đầu tiên để dẫn đến điều chỉnh thường là sự thay đổi áp suất ở mạng lưới, sinh ra do sự thay đổi lưu lượng tiêu thụ của khí. Ở trong các hệ thống điều chỉnh tốt, sự thay đổi áp suất rất nhỏ (khoảng 1% - 10% áp suất khí quyển). Điều chỉnh bằng cách thay đổi số vòng quay Lưu lượng của máy nén có thể được điều chỉnh bằng sự thay đổi số vòng quay trục của máy nén. Phương pháp này kinh tế trong khi sử dụng, nhưng đòi hỏi động cơ truyền dẫn có thiết bị thay đổi số vòng quay. Vì vậy thay đổi lưu lượng bằng cách thay đổi số vòng quay của động cơ điện không được sử dụng rộng rãi. Phương pháp điều chỉnh này được sử dụng trong trường hợp truyền dẫn của máy nén từ động cơ hơi hoặc từ động cơ đốt trong, mà ở đó sự thay đổi số vòng quay được thực hiện khá dễ dàng. Điều chỉnh bằng tiết lưu ở ống nạp Điều chỉnh bằng tiết lưu ở ống nạp Nếu ở tuyến hút của máy nén có đưa thêm các vật cản phụ thì máy nén sẽ giảm lưu lượng. Giả sử dt 1-2-3-4 là đồ thị chỉ thị của máy nén khi không có vật cản điều chỉnh ở ống hút . Ta sẽ cho thêm vào tuyến hút một vật cản phụ, làm giảm áp suất hút từ p1 đến p1đc, lúc đó quá trình dãn nở là đường 3-4’ và đường hút (hay nạp) là đường 4’-1. Từ đồ thị ta thấy rằng, thể tích nạp sẽ giảm từ v1 xuống v1đc, còn thể tích thải từ v2 xuống v2đc. Tương ứng lưu lượng thải của máy nén thay đổi. Sơ đồ điều chỉnh tự động loại này biểu diễn: Nếu lưu lượng tiêu thụ từ bể 1 của mạng lưới giảm thì với lưu lượng thải cho trước của máy nén 5, áp suất trong bể 1 sẽ tăng và khí sẽ được đưa theo ống 2 vào khoang của hệ thống cơ có piston 3, áp suất này sẽ tác động lên piston, piston nén lò so và làm đóng van tiết lưu 4; lưu lượng thải của máy nén sẽ giảm cho đến khi cân bằng với lưu lượng tiêu thụ từ bể. Phương pháp này đơn giản và tự động tác dụng, nên được sử dụng rộng rãi khi hệ số nén cao, nhưng hiệu quả về mặt năng lượng không lớn. Điều chỉnh bằng cách mở van nạp Nếu do sự giảm lưu lượng tiêu thụ từ mạng, áp suất ở 1 tăng lên, thì áp suất này khi được đưa theo ống xung 2 đến thiết bị cơ dạng piston 3 sẽ khắc phục được lực đẩy của lò so và piston 4 chuyển động xuống. Cán của piston có trạc 5, các vòi của nó sẽ cản trở tấm phẳng của van nạp nằm tại đế. Lúc này quá trình nén sẽ không xảy ra bởi vì van nạp sẽ mở và khí từ xilanh sẽ bị thải vào đường ống nạp. Quá trình này sẽ xảy ra đến khi nào áp suất ở bể 1 còn chưa giảm và piston 4 sẽ không đẩy trạc 5 và không cản trở tấm phẳng nằm tại đế. Tóm lại giảm lưu lượng đạt được ở đây nhờ sự thải lưu lượng. Trên hình là đồ thị chỉ thị của trường hợp này. Phương pháp điều chỉnh này rất đơn giản, nhưng hiệu suất năng lượng nhỏ vì khi thải chỉ cần 15% công suất toàn phần. Pương pháp này được sử dụng cho loại máy nén có hệ số nén và lưu lượng bất kỳ. Trong giai đoạn hiện nay, người ta sử dụng phương pháp mở khóa nạp ở từng hành trình của piston và có thể thay đổi được lưu lượng của máy nén từ giá trị định mức đến 0,1 giá trị định mức. Thay đổi thể tích khoảng không chết Ở phương pháp điều chỉnh này, kết cấu được chế tạo dưới dạng các khoang phụ có thể tích (dung tích) không đổi hoặc thay đổi, các khoang này được nối với khoảng không chết, có thể điều chỉnh bằng tay hoặc tự động. Để thực hiện điều chỉnh lưu lượng một cách điều hòa, thể tích phụ của khoảng không chết phải được làm dưới dạng hốc hội tụ thể tích tạo bởi xilanh và piston. Phương pháp này rất kinh tế và được sử dụng rộng rãi trong các máy nén có công suất lớn. Một số phương pháp khác: Ngoài các phương pháp đã nêu trên còn dùng phương pháp: Đóng tắt máy (khi công suất trên trục dưới 200kW); Bằng cách đưa khí từ khoang nén vào khoang nạp; Bằng cách xả không tải từ mạng lưới qua van tự động. Phương pháp đầu khá kinh tế, còn 2 phương pháp sau không kinh tế, nói chung rất ít dùng. VÙNG LÀM VIỆC THÍCH HỢP CỦA CÁC LOẠI MÁY NÉN. Tùy theo lưu lượng và áp suất mà chọn máy nén thích hợp với điều kiện làm việc. Vùng 1: máy nén piston một phía; vùng 2: máy nén piston đối xứng; vùng 3: máy nén piston thẳng đứng; vùng 4: máy nén góc; vùng 5: máy nén cách màng; vùng 6: máy nén trục vít; vùng 7: máy nén tấm trượt; vùng 8: máy nén vòng chất lỏng; vùng 9: máy nén ly tâm; vùng 10: máy nén hường trục. TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Minh Tuyển, Bơm Quạt Máy nén, NXB Xây Dựng. Lê Xuân Hòa & Nguyễn Thị Ngọc Bích, Giáo trình Bơm quạt máy nén, trường ĐH Sự phạm Kĩ Thuật. https://thuvientvc.files.wordpress.com/2013/08/bom-khi-nen-chuong-67.pdf