Tài liệu Tiểu luận máy nén trong quá trình xử lý nước

A. KẾ HOẠCH THỰC HIỆN 1. GIỚI THIỆU Trong xã hội ngày nay, khi công nghệ kỹ thuật phát triển thì máy móc, trang thiết bị cũng theo đó mà được sử dụng ngày càng nhiều. Máy nén cũng là một trong số các loại máy được sử dụng trong rất nhiều ngành, lĩnh vực. Những máy này chủ yếu được sử dụng cho việc cung cấp khí nén trong ngành công nghiệp xây dựng, thực phẩm, chế biến và các ngành công nghiệp dược phẩm và, chủ yếu, trong ngành công nghiệp luyện kim và vận chuyển khí nén. Ứng dụng của máy nén ngày càng nhiều, hình dạng, cấu tạo cải tiến hơn nhưng cách hoạt động và nguyên lý hoạt động vẫn cùng một chức năng là làm tăng áp suất.Vậy nên, máy nén có vai trò quan trong trọng trong nhiều lĩnh vực. Dựa vào những kiến thức đã học và việc kham khảo tài liệu cùng với sự hướng dẫn của giảng viên, nhóm đã cùng nhau tìm hiểu về các loại máy nén khí, tập trung vào máy nén khí piston va máy nén khí ly tâm. Sau khi tìm hiểu, nhóm nhận thấy tầm quan trọng của máy nén trong các công trình xử lý nước, sự phong phú đa dạng của máy nén khí trong nhiều ngành. Vì vậy, nhóm đã thực hiện chuyên đề “Máy nén trong quá trình xử lý nước”. Chuyên đề sẽ giúp chúng ta hiểu thêm về máy nén khí và đặc biệt là máy nén khí ly tâm và máy nén piston. 2. MỤC TIÊU Mục tiêu của chuyên đề nghiên cứu về phương pháp xử lý nước bằng máy nén khí, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cách bảo trì và sử dụng hợp lý. 3.PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN Để hoàn thành chuyên đề này, nhóm chúng tôi đã vận dụng các phương pháp như sau: - Phương pháp thu thập thông tin. - Phương pháp xử lý – tổng hợp thông tin. - Phương pháp tham khảo ý kiến Giảng viên. 1 A. KẾ HOẠCH THỰC HIỆN .................................................................................... 1 1. GIỚI THIỆU ........................................................................................................................................ 1 2. MỤC TIÊU ............................................................................................................................................ 1 3. PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN .................................................................................................... 1 B. NỘI DUNG .............................................................................................................. 5 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY NÉN ............................................................................ 5 1.1. Sơ lƣợc về lịch sử của máy nén ............................................................................................. 5 1.2. Khái niệm về máy nén .............................................................................................................. 5 1.3. Định luật khí cơ bản.................................................................................................................. 5 1.4. Phân loại máy nén khí .............................................................................................................. 7 1.5. Các máy nén khí sử dụng chủ yếu trong công nghệ xử lý nƣớc .............................. 7 CHƢƠNG 2: CÁC LOẠI MÁY NÉN CHỦ YẾU SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC .............................................................................................................................................. 9 2.1. Máy nén pittong .......................................................................................................................... 9 2.2. Máy nén ly tâm ........................................................................................................................ 21 2.2.7. Xác định yêu cầu hiệu suất máy nén .................................................................................... 33 2.3. So sánh giữa máy nén ly tâm và máy nén pittong ............................................................. 36 2.4. So sánh giữa các máy nén quan trọng ............................................................................ 37 CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA MÁY NÉN KHÍ TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC ........................................................................................................................................................... 38 CHƢƠNG 4 : CÁCH BẢO TRÌ, BẢO QUẢN MÁY NÉN ĐÚNG CÁCH ....................... 44 4.1. Các sự cố xảy ra và cách xử lý ............................................................................................... 44 4.5. Bảo dƣỡng máy nén ................................................................................................................... 45 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN ....................................................................................... 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 47 2 GIẢI TRÌNH HÌNH ẢNH Hình 1 : Sơ đồ của máy nén piston ......................................................................... 9 Hình 2: Một số loại máy nén pittong ................................................................... 10 Hình 3 : Xi lanh ....................................................................................................... 12 Hình 4 : Trục khuỷu của máy nén piston ............................................................. 13 Hình 5 : Hệ thống làm mát của máy piston .......................................................... 15 Hình 6: Quá trình hoạt động của máy nén pittong ............................................. 16 Hình 7 : Sơ đồ biểu diễn nguyên lý hoạt động của máy nén piston .................... 17 Hình 8 : Máy nén hai cấp ...................................................................................... 18 Hình 9: Hệ thống làm lạnh nhiều cấp của máy nén ........................................... 19 Hình 10: Máy nén chấp nhận một khối lƣợng của chất lỏng ở áp suất ban đầu và ôn hòa, và nâng cao nó để áp suất và nhiệt độ cao hơn, do đó nén khối lƣợng của nó. ............................................................................................................ 22 Hình 11 : Một số hình ảnh về máy nén ly tâm ...................................................... 22 Hình 12: Máy nén ly tâm với thiết kế giữa ổ trục ................................................ 24 Hình 13 : Lƣu lƣợng ra khỏi một cánh quạt ly tâm theo hƣớng luân chuyển, giống nhƣ tia lửa bay từ một bánh xe mài. Các mũi tên màu đỏ chỉ hƣớng quay. ..... 25 Hình 14 : Cánh bơm có thể đƣợc bao phủ bởi vật bao phủ (đầu) hoặc có khe hở (dƣới). ....................................................................................................................... 26 Hình 15 : Cánh lƣỡi có thể là hai chiều (trên) hoặc ba chiều (phía dƣới). Các lƣỡi 2D trong hình ảnh đầu có hình dạng cung tròn, trong khi lƣỡi trong hình ảnh thấp hơn có hình dạng 3D phức tạp. ..................................................................... 27 Hình 16: Máy nén rôto có bánh công tác với sự mở rộng khoảng cách hệ số lƣu lƣợng, từ thấp ở bên trái đến cao ở bên phải........................................................ 28 Hình 17: Mô hình cánh định hƣớng ..................................................................... 30 Hình 18 : Dòng chảy ra khỏi một cánh quạt hƣớng trục (trái) trong một hƣớng trục, trong khi dòng chảy từ một cánh quạt ly tâm (phải) ra khỏi bán kính. ....... ................................................................................................................................... 33 3 Hình 19 : Máy nén với hệ số đầu vào cao có sự gia tăng để tăng nhỏ hơn so với máy nén với hệ số đầu vào thấp. Các mũi tên màu đen dƣới đƣờng cong cho thấy mức độ gia tăng. ...................................................................................................... 35 Hình 20 : Vị trí của máy nén trong xử lý nƣớc thải ............................................ 39 Hình 21 : Sơ đồ máy nén khí dùng trong xử lý nƣớc thải công nghiệp. ............ 40 Hình 22 : Sơ đồ máy nén khí dùng trong xử lý nƣớc thải sinh hoạt ................. 41 Hình 23: Máy nén trong quy trình xử lý nƣớc ..................................................... 42 Hình 24 : Máy nén trong xử lý nƣớc thải hiếu khí............................................... 43 4 B. NỘI DUNG CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY NÉN 1.1. - - 1.2. - 1.3. - - Sơ lƣợc về lịch sử của máy nén Quá trình phát minh bơm không khí và dạng đơn giản của máy nén hiện đại với một chu kỳ nén gắn liền với tên tuổi của nhà vật lý người Đức Gerike vào năm 1640. Sự hoàn thiện máy nén ở thế kỷ 18-19 đã thúc đẩy sự phát triển của công nghiệp khai thác mỏ và luyện kim. Vào cuối thế kỷ 18 ở Anh nhà bác học Vinkinson đã sáng chế máy nén piston 2 xilanh, nhà bác học Watt đã chế tạo thành công máy hút không khí có truyền động bằng hơi. Máy nén nhiều cấp có làm lạnh trung gian xuất hiện ở Pháp vào khoảng những năm 30 cuối thế kỷ 19. Máy nén nhiều cấp có làm lạnh trung gian giữa các cấp nén xuất hiện ở Đức vào năm 1849 do nhà bác học Raten sáng chế. Khái niệm về máy nén Mục đích của máy nén là để di chuyển không khí và khí từ nơi này đến nơi khác. Khí không giống như chất lỏng, khí được nén và yêu cầu các thiết bị nén, mặc dù đều tương tự như máy bơm, nhưng hoạt động trên một số nguyên lý khác nhau. Máy nén, bơm, quạt là các thiết bị nén.  Máy nén : di chuyển không khí hoặc khí trong phạm vi chênh lệch áp suất cao từ 35 psi đến 6500 psi.  Bơm : di chuyển khối lượng lớn không khí hoặc khí ở áp suất lên đến 5 psi.  Quạt : di chuyển không khí hoặc khí ở áp suất đủ để thắng lực tĩnh. Áp lực xả từ một vài in.wg (iches of water) đến khoảng 1 psi. Một máy nén là một thiết bị cơ khí làm tăng áp suất của một chất khí bằng cách giảm thể tích của nó. George Medhurst người Anh đã thiết kế máy nén khí động cơ đầu tiên vào năm 1799 và sử dụng nó trong khai thác mỏ. Định luật khí cơ bản Trước khi thảo luận về các loại máy nén và cách chúng hoạt động, sẽ rất hữu ích nếu ta xem xét một số định luật khí cơ bản và cách thức mà chúng ảnh hưởng đến máy nén. Theo định nghĩa, khí là một chất lỏng không có hình dạng độc lập mà có xu hướng mở rộng vô hạn định. 5 Khí có thể chỉ gồm một khí cụ thể duy trì đặc tính riêng của nó trong hỗn hợp khí. Không khí,ví dụ, là một hỗn hợp nhiều chất khí , chủ yếu là nito ( chiếm 78% thể tích), oxy ( chiếm 21% thể tích ) và argon ( Khoảng 1%) và một ít hơi nước. Không khí cũng có thể do điều kiện địa phương mà chứa các thành phần khác nhau. 1.3.1. Nguyên lý I nhiệt động lực học Định luật này nói rằng năng lượng không thể tự tạo ra hoặc bị phá huỷ trong một quá trình, nói cách khác bất cứ khi nào một lượng năng lượng biến mất thì một lượng tương đương với năng lượng đó được sinh ra. 1.3.2. Nguyên lý II nhiệt động lực học Định luật này trừu tượng hơn, nhưng nó có thể trình bày bằng các cách phát biểu :  Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn  Không thể chế tạo được một loại máy hoạt động tuần hoàn biến đổi liên tục nhiệt thành công nhờ làm lạnh một vật và xung quanh không chịu một sự thay đổi đồng thời nào 1.3.3. Phương trình trạng thái khí lý tưởng Phương trình trạng thái khí lý tưởng là một trong những luật của Boyle, Charles và Amonton áp dụng. Khí lý tưởng như vậy hoàn toàn không thực sự tồn tại nhưng trong ba định luật nhiệt động học có thể được sử dụng nếu được điều chỉnh bởi các yếu tố nén dựa trên dữ liệu thực nghiệm - Định luật Boyle nói rằng ở nhiệt độ không đổi, thể tích khí lý tưởng giảm, áp suất tăng. Ví dụ, nếu một lượng nhất định khí được nén đẳng nhiệt thể tích bằng ½ thể tích ban đầu thì áp suất tăng gấp đôi - = - P2.V2 = P1.V1 = constant hoặc Định luật Charles nói rằng ở áp suất không đổi, thể tích khí lý tưởng sẽ tăng nếu nhệt độ tăng. Nếu nhiệt được áp dụng cho một loại khí nó sẽ mở rộng và áp suất vẫn như cũ. Định luật này giả định trường hợp không có ma sát hoặc hiện diện của lục tác dụng hoặc - = Định luật Amonton nói rằng ở thể tích không đổi, áp suất khi lý tưởng sẽ tăng lên khi nhiệt độ tăng hoặc 6 = 1.4. - - - - Phân loại máy nén khí Theo nguyên lý làm việc có thể chia máy nén ra làm ba loại: + Máy nén thể tích + Máy nén cánh dẫn + Máy nén phun tia Theo kết cấu máy nén thể tích có loại: + Máy nén piston + Máy nén roto + Máy nén trục vít + Máy nén xoắn óc Máy nén cánh dẫn có hai loại: + Máy nén ly tâm + Máy nén trục Ngoài ra còn có thể chia máy nén ra thành từng nhóm theo dạng chất khí làm việc, theo dạng truyền dẫn,… Máy nén khí Máy nén thể tích Pittong Tác động đơn 1.5. - Tác động kép Máy nén động năng Hướng trục Roto quay Xoắn óc Ly tâm Trục vít Các máy nén khí sử dụng chủ yếu trong công nghệ xử lý nƣớc Khí nén được sử dụng để khuấy để giữ cho các chất rắn lơ lửng Khí nén thường cần thiết để cung cấp oxy hỗ trợ tạo vi khuẩn 7 Bảng 1: Các loại máy nén thường được sử dụng cho xử lý nước sục khí và khuấy Mã lực Các máy Acfm (fet khối nén khí mỗi phút thực tế) Máy nén < 1 đến Piston một 5000 acfm cấp hoặc hai cấp đến Máy nén 15 trục vít một 3000 acfm Loại mát làm PISG Được bôi ( *áp suất trơn hoặc có thể cao không được hơn ) bôi trơn < 1 đến Không khí 30-75 psig 1000 hp < 60 hp 90-150* hoặc nước psig > 60 hp Được bôi trơn hoặc không được bôi trơn 5 đến 700 Không khí 90-150 hp hoặc nước Được trơn bôi 100 đến Không khí 90-200* 600 hp hoặc nước Được trơn bôi 40 đến 900 Không khí 28-50 hp hoặc nước 90-125* Không được bôi trơn đến 75 đến Không khí 28-50 Máy nén 375 hoặc nước 90-150* khí ly tâm 5000 acfm 1000 hp một cấp đến ba cấp Không được bôi trơn cấp được bôi trơn đến Máy nén 500 trục vít hai 3100 acfm cấp không được bôi trơn đến Máy nén 75 khí trụt vít 4200 acfm một cấp hoặc hai cấp không dầu 8 CHƢƠNG 2: CÁC LOẠI MÁY NÉN CHỦ YẾU SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC 2.1. - - Máy nén pittong 2.1.1. Khái niệm Máy nén piston thuộc các loại máy nén thể tích : nén được thực hiện bằng cách giữ khí vào một không gian khép kín và sau đó giảm thể tích của nó, áp suất tăng lên khi thể tích giảm, khi áp suất tăng đến mức cao hơn so với áp suất ngưng tụ hơi. Sau đó nó đựa đưa ra khỏi không gian khép kín. Máy nén pittong hoạt động trên các nguyên tắc của một pittong di chuyển ngược về sau và tiến về trước trong xilanh, chính xác giống như một chuyển động của pittong trong động cơ ô tô. Khí được hút vào xilanh qua một sự sắp xếp của van, được gọi là van hút và van đẩy. Khí bị kẹt trong các xilanh và được nén, sau đó đi qua van xả vào hệ thống chứa khí. Khuỷu Thanh truyền Khí xả Đầu chữ thập Hộp kín Pittong Khoang làm mát xi lanh - Lắp ráp van Khí vào Hình 1 : Sơ đồ của máy nén piston Máy nén pittong được chế tạo đa dạng với nhiều hình dạng, kích thước và nâng suất. Máy nén pittong một cấp rút không khí từ khí quyển và xả vào máy nhận hoặc buồng chứa. Máy nén pittong cấp 2 mang không khí lên áp suất trung gian trong một xilanh và áp suất cuối cùng trong một xilanh thứ hai. Trong trường hợp hai hoặc nhiều cấp nén được sử dụng thì được gọi là máy nén khí đa tầng. Máy nén khí đa tầng sản xuất áp suất ra cao hơn. Máy nén khí cố định thường 9 làm mát bằng nước hoặc làm mát bằng gió, máy nén khí di động cũng được làm mát bằng gió. - Mặc dù máy nén khí áp suất cao có thể nén khí áp suất cao khoảng 100.000 psi nhưng hệ thống áp suất cao được giới hạn trong phạm vi từ 400 đến 6000 psi. Máy nén pittong đa tầng thường được sử dụng, tuỳ thuộc vào áp suất xả, máy nén có thể có từ hai đến năm cấp nén và có thiết bị làm mát giữa các cấp. Đối với máy nén nhỏ hơn có thể làm mát bằng không khí hoặc kết hợp giữa làm mát bằng không khí và làm mát bằng nước. Năng lượng cho máy nén lớn hơn thường được cung cấp bởi động cơ điện, mặc dù trong một số cài đặt các máy nén có thể được trang bị động cơ diesel hoặc động cơ hơi nước. Trong các máy nén nhỏ hơn, ổ đĩa động cơ xăng có thể được cung cấp, năng lượng thường được truyền từ nguồn năng lượng đến máy nén thông qua ổ đĩa trực tiếp hoặc dây răng cưa ( V-belts). Động cơ hơi nước thường không thể tách rời với các máy nén khí. Hình 2: Một số loại máy nén pittong 10 2.1.2. Cấu tạo của máy nén pittong Máy nén piston gồm có các bộ phận chính như sau : Van nén : Máy nén pittong thường sử dụng van tấm , hình Tấm lò xo Vòng đỡ chân van Tấm hãm      Vòng Phần mà đóng lại chống lại van là một tấm kim loại mỏng phẳng. Các tấm ở dạng các vòng kết nối lưới. Để mở van, khí phải vượt qua áp lực của khí phía sau tấm và sức căng của lò xo. Van nén là một trong những bộ phận quan trọng nhất của pittong. Sau đây là một số căn nhắc khi vận hành và bảo dưỡng van nén: Van bị mòn hoặc hư hỏng làm cho khí bị rò rỉ. Một van bị hỏng được sữa chữa bằng cách sử dụng mài dán cho đế van hoặc đĩa hoặc tấm. Đột ngột, làm lạnh một van nóng khi có chất lỏng lanh sẽ có thể phá vỡ một tấm van do đó các yêu cầu của khí lỏng tự do trong máy nén là thiết yếu. Một van hút được đặt đúng khi bạn có thể án tấm về phía trung tâm xủa xi lanh Ở van hút được cài đúng khi bạn có thể ấn tấm đi từ phía trung tâm của xi lanh. Khi một van bị rò rỉ khí làm van nóng hơn, van rò rỉ thường có thể phát hiện bằng cách tăng nhiệt độ đầu vào của van và giảm tốc độ dòng chảy. Xi lanh : pittong trượt trong lòng xi lanh. Để giảm chi phí sửa chữa, xi lanh có thể được trang bị một lớp lót hoặc lớp áo, lớp lót này thường được trang bị tại điểm mà vòng pittong ma sát chống lại nó. Hình dạng của xylanh yêu cầu kỹ thuật là ít bị hao mòn cơ học, chịu bôi trơn, chịu nhiệt cao.Bất kỳ loại máy nén nào thì xylanh cũng phải được làm để tránh giãn nở nhiệt. 11 Hình 3 : Xi lanh Pittong: Pittong được làm bằng một vật đúc rắn và được đảm bảo để các thanh pittong bằng một đai ốc khoá đặc biệt. Đối với máy nén tốc độ thấp ( tối đa 330 rpm) (rpm: số vòng quay trên một phút) và máy nén tốc độ trung bình ( 330-600 rpm), pittong thường được làm bằng gang. Pittong thường chia làm ba loại : hở, đĩa, bậc: Loại hở thông dụng hơn, nó thường gặp trong các máy nén không thanh trượt, chúng thường được chế tạo bằng hợp kim nhôm hoặc gang xám Còn pit tông dùng trong máy nén có thanh trượt, loại bậc thì dùng trong các loại máy nén hai cấp hoặc nhiều cấp chung cả khối. Thanh Hình côn Ổ đai ốc 12 Vòng pittong Thanh truyền : Nó là chi tiết chịu lực lớn đứng thứ hai sau trục khuỷu, chính nó biến từ chuyển động tịnh tiến của piston sang chuyển động tròn của trục khuỷu ,có nhiệm vụ nối piston với trục khuỷu.Thường được chế tạo từ gang xám. Thanh nhỏ cuối Thanh truyền Thanh ống lót Thanh Thanh bu lông Thanh nắp Thanh lót bạc đạn Thanh đai ốc Hình 4 : Trục khuỷu của máy nén piston Trục máy :( hay còn gọi là trục khuỷu) là chi tiết rất quan trọng trong máy nén, yêu cầu kỹ thuật của trục khuỷu là đảm bảo độ bền và phải cân bằng động tuyệt đối. do vậy nó thường được chế tạo bằng thép. Trục khuỷu là trung tâm rỗng cung cấp dầu. Vòng pittong: (séc măng) : Để ngăn chặn hoặc giảm thiểu rò rỉ khí giữa pittong và lót, vòng pittong được cung cấp, để tạo ra vòng kín. vòng kim loại pittong được làm từ một mảnh, với một khoảng trống hoặc một vài phân đoạn. Những khoảng trống trong các vòng cho phép pittong di chuyển ra hoặc mở rộng lúc máy nén tăng nhiệt độ, có nhiệm vụ làm kín khoang làm việc của xilanh, không cho khí lọt xuống cát te và dẫn nhiệt từ piston sang xilanh. Vòng pittong đôi khi làm bằng đồng, babitt hoặc teflon. Vòng kim loại phải được bôi trơn, Teflon đôi khi hỗ trợ các pittong khi khí không cho phép sử dụng chất bôi trơn. 13 Vòng rider: chức năng của vòng rider sử dụng chủ yếu trong máy nén không dầu hoặc máy nén bôi trơn nhỏ, dùng để hỗ trợ. Hoặc hướng dẫn các piston và thanh lắp ráp và ngăn chặn sự tiếp xúc giữa piston và xilanh. Ngoài ra còn các các van, phin lược nhớt, áp kế, nhiệt kế, phin lược khí, lò xo clapê, ắc, bạc thau, bạc đạn… Hệ thống làm mát: Khi khí được nén nhiệt độ của nó tăng. Hệ thống làm máy loại bỏ một phần nhiệt nén. Hệ thống làm máy của máy nén bao gồm khoang làm mát xi lanh.  Làm mát xi lanh : Những khoang làm mát xi lanh được làm đầy với các giải pháp làm mát để ngăn chặn các điểm nóng cục bộ, để cung cấp cho phân bố đều nhiệt, nhiệt mang đi từ xi lanh bằng lưu thông của nước làm mát, thường là một giải phát của nước và ethylene glycol, trong một hệ thống vòng nhiệt đối lưu khép kín. 14 Đầu bể 2.1.3. 2.1.4. 2.1.5. 2.1.6. Hoàn lưu hơi nóng Xi lanh Cung cấp lạnh Thanh pittong Hình 5 : Hệ thống làm mát của máy piston 2.1.3. Nguyên lý hoạt động  Máy nén pittong một cấp - Pittong được điều khiển bởi trục khuỷu thông qua thanh truyền, ở phía trên xilanh là một van hút và một van xả. Một máy nén khí pittong thường có một, hai hoặc đến sáu xilanh trong đó. - Van hút mở ra ở thời điểm d, khi pittong di chuyển về phía “trung tâm chết dưới” thể tích xi lanh tăng và hơi chảy vào xilanh. Áp suất bên trong xilanh nhỏ hơn so với áp suất dòng hút. Sự khác biệt áp suất đẩy van mở vào trong quá trình hút. Tại điểm b, áp suất bên trong xi lanh đã lớn hơn áp suất dòng chảy. Điều này làm cho van xả mở ra cho phép khí thoát ra ngoài xi lanh. Thể tích tiếp tục giảm ở điểm c, duy trì đủ một sự khác biệt áp suất đủ qua van xả để giữ nó mở. Vào thời điểm c, pittong đạt điểm chết trên và đảo ngược hướng. Tại điểm chết trên, khi pittong đến một điểm dừng hoàn chỉnh trước khi đổi chiều, áp suất qua van là tương đương. Vì vậy các van xả đóng lại. Khi pittong di chuyển về phía điểm d tăng thể tích và áp suất giảm trong xi lanh. Khí mắc kẹt trong xi lanh mở rộng như tăng thể tích cho đến khi đến thời điểm d .Tại thời điểm d, áp suất khí bên trong xi lanh trở nên ít hơn áp suất dòng hút, vì vậy các van hút mở ra một lần nữa. - Chu kỳ sau đó bắt đầu lại từ đầu. 15 Khí ra Khí vào Hình 6: Quá trình hoạt động của máy nén pittong      Nguyên lý hoạt động gồm 4 quá trình : Khí đi vào Giữa d và c khí chảy vào xi lanh ở áp suất thấp hơn so với p1 bởi số lượng tổn thất áp suất qua van. Nén Nhìn và thể tích xilanh tối đa ở điểm a, dưới áp suất đầu vào p, thể tích giảm áp suất tăng lên cho đến khi nó đạt đến p2 tại b; van xả không mở cho đến khi áp suất trong xilanh vượt quá p2 vì đủ để vượt qua lực lò xo. Xả Giữa b và c khí chảy ra một áp suất cao hơn so với p2, bởi lượng tổn thất áp suất qua van, tại điểm c thể tích tối thiểu các van xả đóng lại. Mở rộng Từ c đến d, thể tích tăng, khí còn lại trong thể tích gỉai phóng mặt bằng mở rộng và áp suất gỉam xuống, van hút không mở cho đến khi áp suất giảm xuống dưới p1 đủ để vượt qua lực lò xo. 16 Thể tích xi lanh Thể tích xi lanh Thể tích khoảng chết Dung tích pittong Hình 7 : Sơ đồ biểu diễn nguyên lý hoạt động của máy nén piston  Máy nén pittong nhiều cấp và làm lạnh trung gian - Áp suất mà máy nén tạo được khi làm việc trong sơ đồ công nghệ sản xuất đạt tới những giá trị rất lớn. Mặt khác, để tạo được áp suất cao trong một cấp của máy nén gặp nhiều khó khăn. Đối với máy nén thể tích: sự tăng quá mức nhiệt độ ở cuôi qua trình nén, gây nên sự không thể thiết kế một máy nén có thể lấy nhiệt lượng từ khí nén đủ mạnh. - Và để tăng áp suất trong quá trình nén người ta thường o Làm lạnh khí trong quá trình nén o Tiến hành nén khí ở những cấp nối tiếp, đồng thời thực hiện giảm nhiệt độ khí ở thiết bị lạnh được đặt ở giữa các cấp. - Rất nhiều ứng dụng yêu cầu vượt quá khả năng thực tế của máy nén riêng lẻ. Tỷ số nén quá cao( áp suất đẩy tuyệt đối/ áp suất hút tuyệt đối) có thể làm nhiệt độ cửa đẩy cao quá mức hoặc gây ra các vấn đề thiết kế khác. Điều này dẫn đến như cầu sử dụng máy nén hai cấp cho các yêu cầu áp suất cao với nhiệt độ khí cấp ( cửa đẩy) thấp hơn ( 140 tới 160 0C) so với máy nén một cấp ( 250 tới 240 0 C). 17 - - - Ở máy nén hai cấp, Có nguyên lý hoạt động tương tự như máy nén một cấp. Nhưng dòng khí nạp vào của máy nén cấp hai chính là dòng khí đi ra của máy nén cấp một. Trong thực tế sử dụng, hầu hết các nhà máy đều dùng máy nén piston trên 100 mã lực nhiều cấp, trong đó hai hoặc nhiều bước nén được ghép lại vơi nhau. Không khí thường được làm mát giữa các cấp để giảm nhiệt độ và thể tích khi đưa vào cấp kế tiếp ( Hội đồng năng suất quốc gia ,1993). Máy nén khí piston sẵn có ở cả dạng làm mát không khí và làm mát nước, có bôi trơn hoặc không bôi trơn, có thể bán dưới dạng tổng thành trọn gói, với dải áp suất và công suất rộng. Dòng khí vào Dòng xả Cấp 1 Dòng vào Cấp 2 Dòng xả Hình 8 : Máy nén hai cấp 18 Làm mát Vào Ra Cấp 1 Cấp 2 Cấp 3 Hình 9: Hệ thống làm lạnh nhiều cấp của máy nén 2.1.4. Công thức tính toán Đối với máy nén pittong một cấp  Năng suất của máy nén pittong: Là thể tích khí được đẩy ra khỏi máy nén trong một đơn vị thời gian, ký hiệu Q (m3/s) Q=( (1) Trong đó: - : là lượng khí đẩy ra khỏi máy nén, m3/s : Áp suất khí ra và vào máy nén, N/m2 : Nhiệt độ khí ra và vào máy nén, 0K Ta có thể tính năng suất máy nén pittong lý thuyết theo công thức: (m3/s) = - Với : F : tiết diện pittong, m2 S : hành trình của pittong, m n : Số vòng quay trục máy, vòng/ phút i : số lần tác động 19 (2) - : hệ số tính đến sự chiếm chỗ của thanh truyền ( cán pittong ) Năng suất thực của máy nén được xác định Q= = = (3) Với : hiệu suất chung của máy nén : thể tích làm việc  Hiệu suất chung của máy nén Có dạng Với : : hệ số áp suất - (4) hệ số hình dạng hệ số đốt nóng hệ số thể tích (do khoảng chết gây ra) Xét từng hệ số hình dạng cụ thể:  Hệ số áp suất = 1- , suất trong quá trình nén . √(  Hệ số hình dạng: là hệ số kể đến sự sai biệt áp với ) = 1-A (5) Với A – hệ số phụ thuộc cấu tạo máy nén D – đường kính pittoong,m; n – số vòng quay, v/ph  Hệ số đốt nóng:  Hệ số thể tích: Với : =(0,03 1-0,01( = 1- [( ) ) (6) ] (7) 0,08) – hệ số phụ thuộc cấu tạo của máy nén n – chỉ số nén. Tóm lại trong bốn hệ số đac nêu trên đây, thì hệ số thể tích là có ảnh hưởng lớn nhất, và khi tỉ số P2/P1 càng lớn thì càng giảm. 20