Chương 8 Tìm hiểu máy nén

CHƯƠNG 8: MÁY NÉN
• Máy nén dùng để vận chuyển chất khí hoặc tạo áp suất cao
để phục vụ cho nhu cầu trong công nghiệp
• Phạm vi ứng dụng của các loại máy nén thông dụng (xem bảng)
1. KHÁI IỆM
 Tỉ số nén, ký hiệu ε
εε
ε: Là tỷ số giữa áp suất khí ra và vào
máy nén
vao
ra
P
P
=ε
; không thứ nguyên
 ăng suất, ký hiệu Q: Là khối lượng khí cung cấp lên
thi
ế
t

bị

trong

m
ộ
t

đơn

vị

th
ờ
i

gian
,

th
ứ
nguyên
(m
3
/h)
hay
quy
CHƯƠG 8. MÁY ÉN
1.1. Các thông số chính
thi
ế
t

bị

trong

m
ộ
t

đơn

vị

th
ờ
i

gian
,

th
ứ
nguyên
(m
3
/h)
hay
quy
ra (m
3
/s)
 Công suất, ký hiệu N: Là công suất tiêu hao để nén và vận
chuyển khí.
 Ngoài ra còn có các thông số khác như áp suất và nhiệt độ
khí vào, ra, lý tính của khí, chỉ số nén (khác với tỷ số nén ε)
hoặc các tính chất khác liên quan đến hoạt động của máy
Theo Claperon phương trình trạng thái của khí là
PV = kRT
CHƯƠG 8. MÁY ÉN

1.2. Phương trình trạng thái của khí
1.3. Sự trao đổi năng lượng trong quá trình nén
dS
S
h
S
P
S
Z
gdt
dv
d








∂
Σ
+
∂ρ
∂
+
∂
∂
+=ℓ
Vậy công tiêu hao cho quá trình là:

∫
−−=
2
1
1122
PdVPVPVℓ
;J
Các công này biểu thị trên giản đồ
CHƯƠG 8. MÁY ÉN
1.3. Sự trao đổi năng lượng trong quá trình nén (tt)
Trong quá trình hút và đNy khí, không phải là quá trình
nhiệt động, nghĩa là bản chất của khí không thay đổi, nó chỉ
thay đổi theo số lượng mà thôi. Do đó máy làm việc theo chu
trình nào thì tính công theo chu trình đó, cụ thể là.
 Công tính theo chu trình đa biến (PV)
n
= hằng số
CHƯƠG 8. MÁY ÉN
1.3. Sự trao đổi năng lượng trong quá trình nén
kg
J
;1
P
P
RT
1n
n
1
P
P

PV
1n
n
n
1n
1
2
1
n
1n
1
2
11










−









−
=










−








−
=
−
−
ℓ
 Công tính theo đẳng nhiệt, khi n = 1 thì PV = hằng số
kg

J
;
P
P
lnRT
P
P
lnPV
1
2
1
1
2
11
=
=ℓ


Công
tí
nh theo chu
trì
nh đ
oạ
n nhi
ệ
t k = n; (PV)
k

=

h
ằ
ng s
ố
CHƯƠG 8. MÁY ÉN
1.3. Sự trao đổi năng lượng trong quá trình nén


Công
tí
nh theo chu
trì
nh đ
oạ
n nhi
ệ
t k = n; (PV)
k

=
h
ằ
ng s
ố
kg
J
;1
P
P
RT

1k
k
1
P
P
PV
1k
k
k
1k
1
2
1
k
1k
1
2
11










−









−
=










−








−
=

−
−
ℓ
Có nhiều cách phân loại khác nhau:
• Phân loại theo số lần tác động: một, hai, ba tác động
• Phân loại theo số cấp nén: một cấp, hai cấp…
• Phân loại theo phương pháp làm mát trung gian
CHƯƠG 8. MÁY ÉN
2. MÁY É PISTO MỘT CẤP
2.1. Phân loại
• Phân loại theo áp suất
• Phân loại theo năng suất.
Nguyên lý hoạt động của máy nén piston một cấp giống như
máy bơm piston một cấp, chỉ khác là lưu chất qua máy nén là khí,
mà khí thì bị thay đổi thể tích khi bị nén do vậy có một số công
th
ứ
c

tí
nh

toá
n

sẽ

thay

đ

ổ
i

và

chu

trì
nh

né
n

th
ự
c

cũ
ng

thay

đ
ổ
i
.
2.2. Cấu tạo, nguyên lý máy nén một cấp
CHƯƠG 8. MÁY ÉN
2.2. Cấu tạo, nguyên lý máy nén một cấp (tt)
Sự khác nhau giữa chu trình nén lý thuyết và chu trình thực tế

CHƯƠG 8. MÁY ÉN
2.2. Cấu tạo, nguyên lý máy nén một cấp (tt)
Đồ thị chỉ thị
2.2. Cấu tạo, nguyên lý máy nén một cấp (tt)
CHƯƠG 8. MÁY ÉN
s
m
;V
TP
TP
Q
3
2
11
22








=
CHƯƠG 8. MÁY ÉN
2.3. Tính năng suất
2.4. Tính hiệu suất
Nhận xét:
• Hiệu suất chung phụ thuộc vào tỉ số nén
• Khi tỷ số càng tăng thì hiệu suất càng giảm









=η
1
2
P
P
f








1
P
2
P
 Công suất lý thuyết
kW;
.3600.1000
.G

=N
η
ℓ
 Công suất thực
2.5. Tính công suất
CHƯƠG 8. MÁY ÉN










∆
+










−









−ρη
=
−
1
k
1k
1
21
T
B.273
1
P
P
)1k(
k
.
3600.1000
Z.G.P
N
; kW
 Ngoài ra, công suất nén có thể tính gọn hơn:
( )
12

hh
3600
G
N −=
; kW
Quan hệ giữa tỉ số nén (P
2
/P
1
) và số cấp nén
So
sá
nh hai c
ấ
p so với m
ộ
t c
ấ
p trên
cù
ng m
ộ
t ch
ế
đ
ộ
2
P
P
3. MÁY É PISTO HAI CẤP – HIỀU CẤP

CHƯƠG 8. MÁY ÉN
So
sá
nh hai c
ấ
p so với m
ộ
t c
ấ
p trên
cù
ng m
ộ
t ch
ế
đ
ộ
1
P
Sơ đồ chu trình nén hai cấp, tương ứng với các điểm trạng thái
trên hình H8.5
3. MÁY É PISTO HAI CẤP – HIỀU CẤP (tt)
CHƯƠG 8. MÁY ÉN
 Sơ đồ nguyên lý máy nén piston đứng một cấp và hai cấp
CHƯƠG 8. MÁY ÉN
4. CÁC SƠ ĐỒ GUYÊ LÝ CỦA MÁY ÉN PISTON
 Sơ đồ nguyên lý của máy
nén 2n xilanh (n = 1,2,3,4…)
bố trí chữ V
 Sơ đồ nguyên lý của máy

nén 2n xilanh (n = 1,2,3,4…)
bố trí chữ W
4. CÁC SƠ ĐỒ GUYÊ LÝ CỦA MÁY ÉN PISTON (tt)
CHƯƠG 8. MÁY ÉN
 Thân máy hay các – te
5. CÁC CHI TIẾT CHÍH CỦA MÁY ÉN
CHƯƠG 8. MÁY ÉN
 Xilanh (H.8.11) và piston (H8.12)
CHƯƠG 8. MÁY ÉN
5. CÁC CHI TIẾT CHÍH CỦA MÁY ÉN (tt)
 Thanh truyền (H.8.13) và trục của máy (H8.14)
5. CÁC CHI TIẾT CHÍH CỦA MÁY ÉN (tt)
CHƯƠG 8. MÁY ÉN
 Cấu tạo phốt điệm kín (H.8.15)
CHƯƠG 8. MÁY ÉN
5. CÁC CHI TIẾT CHÍH CỦA MÁY ÉN (tt)
 Cấu tạo bơm bánh răng (H.8.16)
5. CÁC CHI TIẾT CHÍH CỦA MÁY ÉN (tt)
CHƯƠG 8. MÁY ÉN
 Cấu tạo clape (H.8.17)
CHƯƠG 8. MÁY ÉN
5. CÁC CHI TIẾT CHÍH CỦA MÁY ÉN (tt)
 Cấu tạo máy thổi hai guồng quay số 8
6. MÁY THỔI
CHƯƠG 8. MÁY ÉN


Công su
ấ
t

má
y th
ổ
i
s
m
;
60
n
r2Q
3
2
ϕΨπ= ℓ
 Năng suất máy thổi
6. MÁY THỔI (tt)
CHƯƠG 8. MÁY ÉN


Công su
ấ
t
má
y th
ổ
i
kW;
.3600.1000
h.Q
3600.1000
h.G

N
η
Σ
=
ηρ
Σ
=
Bài 1. Dùng máy nén piston một cấp để nén thể tích V = 460
m
3
/h khí NH
3
từ áp suất P
1
= 2,5at lên P
2
= 12at, biết nhiệt độ
vào t
1
= -10
0
C, hiệu suất η = 70%, làm việc theo chu trình
đoạn nhiệt, biết chỉ số đoạn nhiệt k = 1,29. Tính các thông số
của máy nén?
7. BÀI TẬP
CHƯƠG 8. MÁY ÉN
của máy nén?
Bài giải