|
Khí nén được tạo ra từ máy nén khí, ở đó năng lượng cơ học của động cơ điện hoặc của động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng khí nén và nhiệt năng. Máy nén khí được hoạt động theo hai nguyên lý sau:
Nguyên lý
Khí nén được tạo ra từ máy nén khí, ở đó năng lượng cơ học của động
cơ điện hoặc của động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng
khí nén và nhiệt năng. Máy nén khí được hoạt động theo hai nguyên lý
sau:- Nguyên lý thay đổi thể tích : Không khí được dẫn vào buồng chứa, ở
đó thể tích của buồng chứa sẽ nhỏ lại. Như vậy theo định luật
Boyle-Matiotte Áp suất trong buồng chứa sẽ tăng lên. Máy nén khí hoạt
động theo nguyên lý này như kiểu máy nén khí piston, bánh răng, cánh
gạt.
- Nguyên lý động năng : không khí được dẫn trong buồng chứa và đượ gia
tốc bởi một bộ phận quay với tốc độ cao, ở đó Áp suất khí nén dược tạo
ra nhờ sự chênh lệch vận tốc, nguyên tắc này tạo ra lưu lượng và công
suất rất lớn. Máy nén khí hoạt động theo nguyên lý này như máy nén khí
ly tâm.
- Có nhiều loại máy nén khí khác nhau đang được sử dụng trong công
nghiệp, từ đơn giản dùng trong viêc bơm xe và dùng vào một số việc
khác, đến các nhà máy trung bình và lớn dùng trong cong nghiệp hầm mỏ và
các xưởng sản xuất. Do đó tùy theo cách phân loại máy nén khí:
Máy nén khí áp suất thấp P <15bar
Máy nén khí áp suất cao P > 15bar
Máy nén khí áp suất cao P > 300bar
Máy nén khí trục vít
Máy nén khí trục vít không dầu
Máy nén khí piston thấp áp 8-15bar
Máy nén khí piston cao áp không dầu 15-35bar
Máy nén khí piston cao áp có dầu 15- 35bar
Các chủng loại máy nén khí
Máy nén khí kiểu piston:
Máy nén khí piston một cấp Ở kì nạp, chân không được tạo lập phía trên
piston, do đó không khí được đẩy vào buồng nén không qua van nạp. Van
này mở tự động do sự chênh lệch áp suất gây ra bởi chân không ở trên bề
mặt piston. Khi piston đi xuống tới “ điểm chếch dưới” và bắc đầu đi
lên., không khí đi vào buồng nén do sự mất cân bằng áp suất phía trên và
dưới nên van nạp đóng lại và quá trình nén khí bắt đầu xảy ra. Khi áp
suất trong buồng nén tăng tới một mức nào đó sẽ làm cho van thoát mở
ra, khí nén sẽ thoát qua van thoát để đi vào hệ thống khí nén.
* Cả hai van nạp và thoát thường có lò xo và cac2 van đóng mở tự động do sự thong khí sự chênh lệch áp suất ở phía của mỗi van.
* Sao khi piston lên đến “điểm chết trên” và bắt đầu đi xuống trở lại, van thoát đóng và một chu trình nén khí mơi bắt đầu.
* Máy nén khí kiểu piston một cấp có thể hút được lượng đến 10m/phúc và
áp suất nén được 6 bar, có thể trong một số trường hợp áp suất nén đến
10 bar. Máy nén khí kiểu piston 2 cấp có thể nén đến áp suất 15 bar.
Loại máy nén khí kiểu piston 3,4 cấp có thể nén áp suất đến 250 bar.
* Loại máy nén khí một cấp và hai cấp thích hợp hệ thống điều khiển
bằng khí nén trong công nghiệp. Máy nén khí piston được phân loại theo
số cấp nén, loại truyền động và phương thức làm nguội khí nén.
Máy nén khí kiểu trục vít:
 * Máy nén khi trục vít hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể
tích. Máy nén khí trục vít gồm có hai trục. Trục chính và trục phụ.
* Máy nén khí trục vít có khoảng năm 1950 và đã chiếm lĩnh một thị
trường lớn trong lãnh vựt khí nén, Loại máy nén khí này có một vỏ đặt
biệt bao boc quanh hai trục vít quay, 1 lồi một lõm. Các răng của hai
trục vít ăn khớp với nhau và số răng trục vít lồi ít hơn trục vít lõm 1
đến 2 răng. Hai trục vít phải quay đồng bộ với nhau, giữa các trục vít
và vỏ bọc có khe hở rất nhỏ.
* Khi các trục vít quay nhanh, không khí được hút vào bên trong vỏ
thông qua cửa nạp và đi vào buồng khí ở giữa các trục vít và ở đó không
khí được nén giữa các răng khi buồn khí nhỏ lại, sao đó khí nén đi tới
cửa thoát. Cả cửa nạp và cửa thoát sẽ được đống hoặt được mở tự động
khi các trục vít quay hoặc không che các cửa, Ở cửa thoát của máy nen
khí có lắp một van một chiều để ngăn các trục vít tự quay khi quá trình
nén dã ngừng.
* Máy nén khí trục vít có nhiều tính chất giống với máy nén khí cánh
gạt, chẳng hạn như sự ổn định và không dao động trong khí thoát, ít
rung động và tiếng ồn nhỏ. Đạt hiệu suất cao nhất khi hoạt động gần đầy
tải.
* Lưu lượng từ 1,4m/phuc và có thể len tôi 60m/phuc,
Máy nén khí li tâm:
- Trong máy nén khí li tâm, mỗi cấp gồm một ngăn, một cánh quạt, một
bộ khuếch tán và một ống khuếch tán tổ hợp. Khi cánh quat quay có
nhiều cánh với tốc độ cao, không khí được hút vào giữa cánh quạt với
vận tốc lớn và áp suất cao sao đó không khí đi vào vòng khuếch tán
tĩnh, ở đó không khí giản nở vì vậy vận tốc của nó giảm nhưng áp suất
tăng một cách đáng kể. Từ bộ khuếch tán tổ hợp, ở đó không khí giản nỡ
them và áp suất tăng rồi đi đến cấp kế tiếp hoặc trục tiếp đến ngõ
ra. Không giống như loại máy nén khí hướng trục, việc chia cấp cúa máy
nén khi này rất đơn giản.
Đọc thêm bài viết tiếng anh:
Types of compressors
The main types of gas compressors are illustrated and discussed below:
Centrifugal Compressors
Centrifugal compressors use the rotating action of an impeller wheel to
exert centrifugal force on refrigerant inside a round chamber
(volute). Refrigerant is sucked into the impeller wheel through a large
circular intake and flows between the impellers. The impellers force
the refrigerant outward, exerting centrifugal force on the refrigerant.
The refrigerant is pressurized as it is forced against the sides of
the volute. Centrifugal compressors are well suited to compressing
large volumes of refrigerant to relatively low pressures. The
compressive force generated by an impeller wheel is small, so chillers
that use centrifugal compressors usually employ more than one impeller
wheel, arranged in series. Centrifugal compressors are desirable for
their simple design and few moving parts.
Diagonal or mixed-flow compressors
Diagonal or mixed-flow compressors are similar to centrifugal
compressors, but have a radial and axial velocity component at the exit
from the rotor. The diffuser is often used to turn diagonal flow to
the axial direction. The diagonal compressor has a lower diameter
diffuser than the equivalent centrifugal compressor.
Axial-flow compressors
Axial-flow compressors are dynamic rotating compressors that use arrays of fan-like aerofoils
to progressively compress the working fluid. They are used where there
is a requirement for a high flows or a compact design.The arrays of
aerofoils are set in rows, usually as pairs: one rotating and one
stationary. The rotating aerofoils, also known as blades or rotors,
decelerate and pressurise the fluid. The stationary aerofoils, also
known as a stators
or vanes, turn and decelerate the fluid; preparing and redirecting the
flow for the rotor blades of the next stage. Axial compressors are
almost always multi-staged, with the cross-sectional area of the gas
passage diminishing along the compressor to maintain an optimum axial Mach number. Beyond about 5 stages or a 4:1 design pressure ratio, variable geometry is normally used to improve operation. Axial compressors can have high efficiencies; around 90% polytropic
at their design conditions. However, they are relatively expensive,
requiring a large number of components, tight tolerances and high
quality materials. Axial-flow compressors can be found in medium to
large gas turbine engines, in natural gas pumping stations, and within certain chemical plants.
 Reciprocating Compressors
A reciprocating compressor uses the reciprocating action of a piston
inside a cylinder to compress refrigerant. As the piston moves downward,
a vacuum is created inside the cylinder. Because the pressure above
the intake valve is greater than the pressure below it, the intake
valve is forced open and refrigerant is sucked into the cylinder. After
the piston reaches its bottom position it begins to move upward. The
intake valve closes, trapping the refrigerant inside the cylinder. As
the piston continues to move upward it compresses the refrigerant,
increasing its pressure. At a certain point the pressure exerted by the
refrigerant forces the exhaust valve to open and the compressed
refrigerant flows out of the cylinder. Once the piston reaches it
top-most position, it starts moving downward again and the cycle is
repeated.
Rotary Compressors
In a rotary compressor the refrigerant is compressed by the rotating
action of a roller inside a cylinder. The roller rotates eccentrically
(off-centre) around a shaft so that part of the roller is always in
contact with the inside wall of the cylinder. A spring-mounted blade
is always rubbing against the roller. The two points of contact create
two sealed areas of continuously variable volume inside the cylinder.
At a certain point in the rotation of the roller, the intake port is
exposed and a quantity of refrigerant is sucked into the cylinder,
filling one of the sealed areas. As the roller continues to rotate the
volume of the area the refrigerant occupies is reduced and the
refrigerant is compressed. When the exhaust valve is exposed, the
high-pressure refrigerant forces the exhaust valve to open and the
refrigerant is released. Rotary compressors are very efficient because
the actions of taking in refrigerant and compressing refrigerant occur
simultaneously.
Diaphragm compressor
A diaphragm compressor (also known as a membrane compressor) is a
variant of the conventional reciprocating compressor. The compression
of gas occurs by the movement of a flexible membrane, instead of an
intake element. The back and forth movement of the membrane is driven by
a rod and a crankshaft mechanism. Only the membrane and the compressor
box come in touch with the gas being compressed. Diaphragm compressors
are used for hydrogen and compressed natural gas ( CNG) as well as in a number of other applications.
A three-stage diaphragm compressor
Rotary Scroll Compressors
In a scroll compressor refrigerant is compressed by two offset spiral
disks that are nested together. The upper disk is stationary while the
lower disk moves in orbital fashion. The orbiting action of the lower
disk inside the stationary disk creates sealed spaces of varying volume.
Refrigerant is sucked in through inlet ports at the perimeter of the
scroll. A quantity of refrigerant becomes trapped in one of the sealed
spaces. As the disk orbits the enclosed space containing the
refrigerant is transferred toward the centre of the disk and its volume
decreases. As the volume decreases, the refrigerant is compressed. The
compressed refrigerant is discharged through a port at the centre of
the upper disk. Scroll compressors are quiet, smooth-operating units
with the highest efficiency ratio of all compressor types. They are
commonly used in automobile air conditioning systems and commercial
chillers.
 Rotary Screw Compressors
Screw compressors use a pair of helical rotorsAs the rotors rotate they
intermesh, alternately exposing and closing off interlobe spaces at
the ends of the rotors. When an interlobe space at the intake end opens
up, refrigerant is sucked into it. As the rotors continue to rotate
the refrigerant becomes trapped inside the interlobe space and is
forced along the length of the rotors. The volume of the interlobe
space decreases and the refrigerant is compressed. The compressed
refrigerant exists when the interlobe space reaches the other end.
(male and female) inside a sealed chamber.
Rotary vane compressors
Rotary vane compressors consist of a rotor with a number of blades
inserted in radial slots in the rotor. The rotor is mounted offset in a
larger housing which can be circular or a more complex shape. As the
rotor turns, blades slide in and out of the slots keeping contact with
the outer wall of the housing.Thus, a series of decreasing volumes is
created by the rotating blades. Rotary Vane compressors are, with piston
compressors one of the oldest of compressor technologies. With
suitable port connections, the devices may be either a compressor or a
vacuum pump. They can be either stationary or portable, can be single
or multi-staged, and can be driven by electric motors or internal
combustion engines. Dry vane machines are used at relatively low
pressures (e.g., 2 bar) for bulk material movement whilst oil-injected
machines have the necessary volumetric efficiency to achieve pressures
up to about 13 bar in a single stage. A rotary vane compressor is well
suited to electric motor drive and is significantly quieter in operation
than the equivalent piston compressor. Source:hopnhat |