Bài Giảng Máy Nén Khí Và Thiết Bị Xử Lý Khí Nén

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
------o0o------

TPHCM, THÁNG 9/2009


MÁY NÉN KHÍ VÀ
THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ NÉN
2.1. Máy nén khí
2.1.1. Nguyên lý hoạt động và phân loại máy nén khí
2.1.2. Máy nén khí piston
2.1.3. Máy nén khí cánh gạt
2.1.4. Máy nén khí trục vít
2.1.5. Máy nén khí kiểu root
2.1.6. Máy nén khí tuabin dạng ly tâm
2.2. Hệ thống xử lý khí nén
2.2.1. Yêu cầu về khí nén
2.2.2. Chức năng của hệ thống xử lý khí nén
2.2.3. Các phương pháp xử lý khí nén
2.2.4. Bộ lọc


MÁY NÉN KHÍ
Áp suất khí 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.
Nguyên lý hoạt động

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 đònh luật Boyle – Mariotte, áp suất trong
buồng chứa sẽ tăng lên.
ví dụ: máy nén khí kiểu piston, trục vít, cánh gạt.

Nguyên lý động năng: không khí được dẫn vào buồng
chứa, ở đó áp suất khí nén được tạo ra bằng động năng
của bánh dẫn. Nguyên tắc hoạt động này tạo ra lưu
lượng và công suất rất lớn.
ví dụ: máy nén khí kiểu ly tâm.



2.1. MÁY NÉN KHÍ




Phân loại theo áp suất
 Máy nén khí áp suất thấp
p ≤ 15 bar
 Máy nén khí áp suất cao
p ≥ 15 bar
 Máy nén khí áp suất rất cao p ≥ 300 bar
Phân loại theo nguyên lý hoạt động
 Máy nén khí theo nguyên lý thay đổi thể tích: máy
nén khí kiểu piston, máy nén khí kiểu cánh gạt,
máy nén khí kiểu trục vít, máy nén khí kiểu root.
 Máy nén khí tuabin: máy nén khí ly tâm và máy
nén khí theo chiều trục.

PHÂN LOẠI MÁY NÉN KHÍ
• Các loại máy nén khí theo nguyên lý thay đổi thể tích

• Máy nén khí tuabin:

Máy nén khí ly tâm


MÁY NÉN KHÍ PISTON
Hoạt động trên nguyên lý thay đổi thể tích.






Nguyên lý hoạt động của piston

Việc nén khí thực hiện
bằng cách hút khí vào và
nén thể tích khí nằm giữa
piston và vỏ xy lanh
Khi piston di chuyển sẽ
tạo nên quá trình hút và
nén khí.
Các van chặn ở cửa vào
và cửa ra sẽ đóng hay
mở tự động khi piston di
chuyển trong buồng xy

lanh.


MÁY NÉN KHÍ PISTON

Máy nén khí piston đơn một cấp
Lưu lượng: 10 m3/ phút
Áp suất nén: 6 ÷10 bar


MÁY NÉN KHÍ PISTON

Nguyên lý hoạt động của MNK piston 2 cấp


MÁY NÉN KHÍ PISTON

Máy nén khí piston kiểu chữ V


MÁY NÉN KHÍ CÁNH GẠT

• Sử dụng rotor lệch tâm với các cánh gạt có thể trượt theo hướng hướng
tâm để nén khí.
• Không khí đi vào buồng tạo bởi cánh gạt, rotor và vỏ máy nén khí, thể tích
buồng này được nới rộng ra và hình thành thể tích buồng là lớn nhất.
• Khi các cánh gạt quay tiến đến cửa ra, khí sẽ được nén lại vì thể tích buồng
chứa ngày càng nhỏ.
• Khi thể tích giảm thì áp suất tăng cho đến khi áp suất khí đạt được lớn
nhất.

MÁY NÉN KHÍ CÁNH GẠT

Cấu tạo máy nén khí cánh gạt một cấp


MÁY NÉN KHÍ TRỤC VÍT

Vận hành với 2 rotor xoắn ốc
ăn khớp với nhau
• Hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích. Thể tích khoảng trống giữa các
răng sẽ thay đổi khi trục vít quay được một vòng.
• Như vậy sẽ tạo ra quá trình hút (thể tích khoảng trống tăng lên),
quá trình nén (thể tích khoảng trống nhỏ lại) và cuối cùng là quá trình đẩy.


MÁY NÉN KHÍ TRỤC VÍT

Sơ đồ máy nén khí trục vít một cấp có hệ thống cấp dầu bôi trơn


MÁY NÉN KHÍ TRỤC VÍT
Sơ đồ máy nén khí trục vít hai cấp có hệ thống cấp dầu bôi trơn

Sử dụng các cặp rotor kết hợp lại với nhau. Quá trình nén sẽ được chia làm
2 cấp: cấp đầu và cấp thứ hai nối tiếp  tăng hiệu suất nén lên 50% của tổng
số công suất tiêu thụ.

MÁY NÉN KHÍ KIỂU ROOT

•
•

Nguyên lý tạo áp suất dựa vào 2 cam như hình vẽ dùng để hút và
chuyển đổi dòng khí nén.
Khả năng hút của máy phụ thuộc vào khe hở giữa hai cam, khe hở
giữa phần quay và thân máy.


MÁY NÉN KHÍ KIỂU ROOT

Máy nén khí kiểu root hai cấp


HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ NÉN

Hệ thống cung cấp và xử lý khí nén trong công nghiệp


HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ NÉN

Hệ thống phân phối khí
trong nhà máy

Khí nén chứa
đựng những chất
bẩn được tải đi
trong những ống

dẫn khí sẽ gây
nên sự mài mòn,
gỉ trong ống và
trong các phần tử
của hệ thống điều
khiển  Do đó
khí nén cần phải
được xử lý


CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG
XỬ LÝ KHÍ NÉN

 Quá trình lọc thô: làm mát tạm thời khí nén từ máy nén khí đưa ra để tách
ra chất bẩn và bụi. Sau đó khí nén được đưa vào bình ngưng tụ để tách hơi
nước. Giai đoạn lọc thô là giai đoạn cần thiết nhất cho vấn đề xử lý khí nén.
Quá trình sấy khô: là giai đoạn xử lý tuỳ theo chất lượng yêu cầu của khí
nén.
Quá trình lọc tinh: xử lý khí nén trong giai đoạn này trước khi đưa vào sử
dụng.


CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ NÉN



Hệ thống làm lạnh
Bộ sấy khí

Thiết bò sấy khô bằng chất làm lạnh


Thiết bò sấy khô bằng hấp thụ

Hệ thống sấy khô nhiệt độ thấp


HỆ THỐNG LÀM LẠNH
Khí nén sẽ được
làm lạnh và phần
lớn lượng hơi
nước chứa trong
khơng khí sẽ
được ngưng tụ
và tách ra.

Nguyên lý hoạt động của bình ngưng tụ làm lạnh bằng nước


BỘ SẤY KHÍ
Nguyên tắc hoạt động của thiết bò sấy khô bằng chất làm lạnh
Q trình làm lạnh
sẽ được thực hiện
bằng cách: dòng
khí nén sẽ được đổi
chiều trong những
ống dẫn nằm trong
Bộ phận trao đổi
nhiệt khí – chất
làm lạnh.
Nhiệt độ hố sương

tại đây là +20C.
Như vậy lượng hơi
nước trong dòng
khí nén vào sẽ
được tạo thành
từng giọt nhỏ một.


BỘ SẤY KHÍ
Q trình vật lý: chất
sấy khơ hay gọi là chất
háo nước sẽ hấp thụ
lượng hơi nước ở trong
khơng khí ẩm ở trong
hai bình sấy khơ.
Bình sấy khơ thứ nhất
chứa chất sấy khơ và
thực hiện q trình sấy
khơ.
Bình sấy khơ thứ hai sẽ
tái tạo lại khả năng hấp
thụ của chất sấy khơ
(chất háo nước) mà đã
dùng lần trước đó.

Chất sấy khơ: silicagel SiO2 ,
nhiệt độ điểm sương -500C,
nhiệt độ tái tạo t = 1200C 1800C.

Quá trình vận hành của thiết bò sấy khô bằng hấp thụ

BOÄ SAÁY KHÍ


Quá trình hoá học:
Thiết bị gồm 1 bình chứa,
trong đó có chứa chất hấp thụ
(thường là NaCl).
Không khí ẩm sẽ được đưa
vào bình từ cửa 1, sau khi đi
qua chất hấp thụ 2, lượng hơi
nước trong không khí sẽ kết
hợp với chất hấp thụ và tạo
thành những giọt nước lắng
xuống phần dưới của đáy
bình chứa.
Từ đó, phần nước ngưng tụ sẽ
được dẫn ra ngoài bằng van
5. Phần không khí sấy khô sẽ
theo cửa 3 vào hệ thống điều
khiển.

Nguyên lý hấp thụ bằng phản ứng hóa học


BỘ SẤY KHÍ
Khơng khí ẩm đi vào
bộ trao đổi nhiệt sau
đó sẽ được làm lạnh

và sẽ cho ra khơng khí
khơ.
Ở đây bộ trao đổi
nhiệt chính là một hệ
thống lạnh. Bình
ngưng tụ sẽ chứa
nước ngưng tụ và có
thể xả ra.
Khơng khí được làm
lạnh khơ sau đó sẽ
được làm ấm lại.

Hệ thống sấy khô nhiệt độ thấp