Bài giảng khí nén đh SPKT

LOGO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
BỘ MÔN CƠ ĐiỆN TỬ
BÀI GIẢNG
KHÍ NÉN
1
2
3
4
NỘI DUNG
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ NÉN
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ THỦY LỰC
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN - KHÍ NÉN
5
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN – THỦY LỰC
I. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
Phần1

Hệ thống điều khiển bằng khí nén thường
được sử dụng trong các lónh vực có nguy cơ
xảy ra các nguy hiểm cao do điều kiện vệ sinh
môi trường khá tốt và tính an toàn cao như:
các thiết bò phun sơn, các loại đồ gá kẹp chi
tiết, mở bulông, lónh vực sản xuất các thiết bò
điện tử, công nghệ thực phẩm hay trong các
thiết bò vận chuyển và kiểm tra.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ NÉN
ƯU – NHƯC ĐIỂM
Ưu điểm


Có khả năng nén tốt nên có thể lập trạm trích chứa khí
nén.

Truyền động đơn giản, hiệu suất cao, chi phí thấp.

Không gây ô nhiễm môi trường.

Hệ thống phòng ngừa qúa áp suất giới hạn được đảm
bảo.

Có khả năng truyền tải năng lượng đi xa do độ nhớt
động học của khí nén nhỏ và tổn thất trên đường dẫn
thấp.
Nhược điểm

Lực truyền tải trọng thấp.

Khi tải trọng thay đổi, vận tốc truyền cũng thay đổi.

Dòng khí nén thoát ra gây tiếng ồn lớn.
II. C S LÍ THUY T Ơ Ở Ế
II.1 N V S D NGĐƠ Ị Ử Ụ
Hệ Metric
Hệ Imperial System
Hệ SI
II.2 Áp su tấ
Áp suất khí quyển

Áp suất dư (Áp suất tương
đối)

Áp suất tuyệt đối
Áp suất chân không
Áp suất khí nén
Chuyeån ñoåi giöõa caùc ñôn vò ño aùp suaát
I.3 Các đònh luật khí

Đònh luật khí lý tưởng: Biểu diễn mối liên
hệ giữa áp suất, thể tích và nhiệt độ. Khi áp
dụng các đònh luật này chúng ta chỉ sử dụng
áp suất và nhiệt độ tuyệt đối.

Đẳng áp :

Đẳng tích :

Đẳng nhiệt : P.V = const
1 1 2 2 2 1
PV T PV T
=
V
const
T
=
P
const
T
=

Đònh luật Boyle: Tích của áp suất tuyệt đối và thể tích
của khối khí luôn là hằng số nếu nhiệt độ của khí

không thay đổi.

Đònh luật Pascal: Áp suất tác dụng lên dòng chảy sẽ
được chuyền đi theo mọi hướng với lực bằng nhau.

V i A lớ à diện tích bề m t tặ ác d ng, P lụ à áp su t ấ và F là
l c t o ra.ự ạ

Hình 1.12: Lực tạo ra ở piston khí nén
Các thành phần của hệ thống khí nén
MÁY NÉN KHÍ – THI T B PHÂN PH I Ế Ị Ố
KHÍ
Phaàn 2
Phaàn 2
MNK KIEÅU PISTON
MNK KIEÅU TRUÏC VÍT
I. 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
•
Nguyên lý động năng
Phân loại:
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 theo nguyên lý động năng
Moọt soỏ loaùi maựy neựn khớ
I.1. Máy nén khí kiểu piston 1cấp
Đây là dạng cơ bản nhất của các loại máy nén khí. Việc nén khí thực
hiện bằng cách hút khí vào và nén thể tích khí nằm giữa piston và vỏ
xy lanh.
Hình: Nguyên lý hoạt động của MNK piston
Máy nén khí piston một
cấp có thể hút được lưu
lượng đến 10 m3/phút
và áp suất nén là 6 bar,
có thể trong một số
trường hợp thì áp suất
có thể lên 10 bar. Máy
nén khí piston hai cấp
có thể nén đến áp suất
15 bar, loại máy nén
khí piston ba, bốn cấp
có thể nén đến áp suất
250 bar
I.1. Máy nén khí kiểu piston 2 cấp
Hình: Nguyên lý hoạt động của MNK piston 2 cấp
I.2. Máy nén khí kiểu cánh gạt
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.
Hình: Nguyên lý hoạt động của MNK kiểu cánh gạt
I.3. Máy nén khí kiểu trục vít
Máy nén khí trục vít vận hành với 2 rotor xoắn ốc ăn khớp với nhau. Khi
rotor bên trái quay theo chiều kim đồng hồ, thì rotor bên phải sẽ
quay ngược chiều kim đồng hồ. Khi các rotor này quay thì sẽ cưỡng
bức khí bên trong các buồng được nén lại với nhau theo hướng dọc
trục. Như vậy khí vào một cổng và ra cổng đối diện theo hướng dọc
trục.
Hình: Nguyên lý hoạt động của MNK kiểu cánh gạt

II. Thiết bò xử lý khí nén
Khí nén được tạo ra từ máy nén khí có chứa đựng nhiều
chất bẩn bao gồm bụi, độ ẩm của không khí, những phần
tử nhỏ của dầu bôi trơn và truyền động cơ khí. Ngoài ra
trong quá trình nén, nhiệt độ khí nén tăng lên, có thể
gây nên quá trình oxy hoá một số phần tử được kể trên.
Như vậy, khí nén chứa đựng những chất bẩn đó 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, tuỳ thuộc vào mức
độ xử lý, phương pháp xử lý để xác đònh được chất lượng
của khí nén tương ứng cho từng trường hợp vận dụng cụ
thể.
II.1 Các phương pháp xử lý khí nén
Các cấp độ xử lý khí nén
II.1 Các phương pháp xử lý khí nén
II.1.1. Hệ thống làm lạnh bằng không khí – bình ngưng tụ
Khí nén sau khi ra khỏi
máy nén khí sẽ được

dẫn vào bình ngưng tụ.
Tại đây khí nén sẽ
được làm lạnh và phần
lớn lượng hơi nước
chứa trong không khí
sẽ được ngưng tụ và
tách ra.
II.1.2. Thiết bò sấy khô bằng chất làm lạnh
Sau khi được làm lạnh sơ
bộ, dòng khí nén vào bộ
phận trao đổi nhiệt khí –
chất làm lạnh. Quá trình
làm lạnh sẽ được thực
hiện bằng cách: dòng khí
nén sẽ được đổi chiều
trong những ống dẫn nằm
trong thiết bò này. Nhiệt
độ hoá sương tại đây là
+20C. Như vậy lượng hơi
nước trong dòng khí nén
vào sẽ được tạo thành
từng giọt nhỏ một.
Nguyên lý hoạt động của thiết bò sấy khô bằng chất làm lạnh như
sau: khí nén từ máy nén khí sẽ qua bộ phận trao đổi nhiệt khí – khí.
Tại đây dòng khí nén vào sẽ được làm lạnh sơ bộ.
II.1.3. Thiết bò sấy khô bằng hấp thụ
Quá trình vật lý:
chất sấy khô hay
gọi là chất háo
nước sẽ hấp thụ

lượng hơi nước ở
trong không khí
ẩm ở trong hai
bình sấy khô
Sấy khô bằng hấp thụ có thể là quá trình vật lý hay là quá trình hoá học.
II.1.3. Thiết bò sấy khô bằng hấp thụ
Quá trình hoá học:
Thiết bò gồm 1 bình
chứa, trong đó có chứa
chất hấp thụ, chất hấp
thụ bằng quá trình hoá
học thường là NaCl.