Bài tiểu luận Máy và thiết bị lạnh thủy sản: Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các loại máy nén khí

Chia sẻ: Trang Như | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:35

Thêm vào BST

Báo xấu

233
lượt xem 41
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài tiểu luận Máy và thiết bị lạnh thủy sản: Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các loại máy nén khí trình bày về phân loại máy nén, phạm vi áp dụng các loại máy nén, máy nén thể tích, máy nén động học, điều chỉnh chế độ làm việc của máy nén, vùng làm việc thích hợp của các loại máy nén. Để nắm vững nội dung chi tiết mời các bạn cùng tham khảo

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài tiểu luận Máy và thiết bị lạnh thủy sản: Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các loại máy nén khí

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH BÀI TIỂU LUẬN MÔN MÁY VÀ THIẾT BỊ LẠNH THỦY SẢN ĐỀ TÀI: “CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC LOẠI MÁY NÉN KHÍ” GVHD: Nguyễn Công Bỉnh Nhóm 4 – thứ 5- tiết 3, 4 DSSV: 1. Trần Thị Như Trang 2006140362 2. Đỗ Thị Kim Quyên 2006140273 3. Hoàng Văn Khang 2006140137
MỤC LỤC GIỚI THIỆU Ngày nay không có ngành công nghiệp hoặc kỹ thuật nào là không dùng khí nén. Khí nén có nhiều công dụng khác nhau: là tác nhân mang năng lượng (dùng để khuấy trộn trong thiết bị phản ứng), là tác nhân mang tín hiệu điều chỉnh (trong kỹ thuật tự động) và là nguyên liệu để sản xuất ra các sản phẩm nhất là trong công nghệ hóa học. Muốn có khí nén phải dùng các máy nén. Mày nén là thiết bị trung tâm trong hệ thống lạnh Máy nén đã xuất hiện từ lâu, ngay từ thời cổ đã các loại máy thổi khí dùng trong sản xuất đồng và sắt, kể cả những máy thổi khí chạy bằng sức nước. Tới thể kỉ thứ 18 máy nén piston xuất hiện và nửa đầu thế kỉ 19 các loại quạt ly tâm, hướng trục cũng đã ra đời cùng với sự xuất hiện của truyền động hơi nước và điện. Nhiệm vụ của máy nén là liên tục hút hơi môi chất lạnh sinh ra ở thiết bị bay hơi để nén lên áp suất cao tương ứng với nhiệt độ bão hòa cao hơn môi chất làm mát ở thiết bị ngưng tụ. Môi chất làm mát có thể là không khí môi trường hay nước. Ngoài ra còn tạo ra sức đẩy cho môi chất tuần hoàn trong hệ thống. Thực tế công suất của máy nén xác định năng suất làm lạnh hệ thống. Những năm gần đây công nghiệp chế tạo máy nén đã đạt được những thành tựu lớn: sản xuất ra những máy nén piston có năng suất hàng 1000 m3/h và áp suất hơi tới vài nghìn at; những máy nén ly tâm với năng suất 10 5 m3/h, áp suất tới 100 at; những máy nén trục vít có số vòng 10 4 vòng/ph và áp suất tới 10at. Khuynh hướng phát triển của máy nén là giảm nhẹ khối lượng; tăng hiệu suất; tăng độ vững chắc khi làm việc; tự động hóa việc điều chỉnh năng suất và đảm bảo an toàn. Ứng với các khuynh hướng này, máy nén hiện đại có số vòng quay lớn nối trực tiếp với động cơ. Trục khuỷnh của máy thường là roto của động cơ. Máy 2
được trang bị bộ phận điều chỉnh năng suất nhiều cấp hoặc vô cấp, đồng thời được trang bị các bộ phận bảo vệ, đảm bảo dừng bơm khi không có dầu, không có nước làm nguội và khi nhiệt độ nén quá cao. 3
2. PHÂN LOẠI MÁY NÉN : Theo nguyên lý làm việc: Nguyên lý máy nén thể tích: quá trình nén từ áp suất thấp đến áp suất cao nhờ sự thay đổi thể tích của khoan hơi (giữa piston và xi lanh), làm việc không liên tục, hơi hút và nén theo những buồng riêng, do đó mà đường hút và đường nén có hiện tượng xung động. Nguyên lý máy nén động học: áp suất dòng hơi tăng lên là do động năng biến thành thế năng. Quá trình làm việc của máy nén Turbin chia làm 2 giai đoạn: + Giai đoạn 1: dòng hơi được làm tăng lên nhờ đĩa quay và cánh quạt. + Giai đoạn 2: dòng hơi có động năng lớn dẫn đến buồng khuếch tán. Ở đó động năng chuyển thành thế năng và áp suất tăng dần, làm việc liên tục và không có van. Máy nén thể tích tạo ra áp suất lớn với khối lượng hơi nhỏ, nhưng vì lực quán tính lớn nên khó nối trực tiếp với động cơ. Máy nén động học thì lưu lượng lớn hơn hoặc rất lớn, có thể nối trực tiếp với động cơ, tỷ số áp suất đạt được qua các tầng cánh quạt hạn chế và phụ thuộc vào từng loại môi chất. Ngày nay có loại máy nén thể tích có năng suất rất lớn và số vòng quay cao, ngược lại cũng có loại máy nén ly tâm với áp suất rất cao. 4
Phạm vi sử dụng của các loại máy nén: Ngoài ra người ta còn phân loại máy nén theo các đặc điểm khác như: Theo áp suất : cao, trung bình, thấp, chân không. Theo năng suất: lớn, vừa, nhỏ. Theo làm lạnh: có làm lạnh trong quá trình nén khí, có làm lạnh trung gian và không làm lạnh. Theo số cấp: một cấp, nhiều cấp. Theo số lần tác dụng: đơn, kép. Theo truyền động: tay, động cơ hơi hoặc khí và động cơ điện. Theo loại khí: không khí và các khí khác. Tất cả các máy nén dù làm việc theo nguyên lý và thuộc loại nào đều có chu trình làm việc ngược với động cơ piston hoặc turbin. 3. PHẠM VI ÁP DỤNG CÁC LOẠI MÁY NÉN: 5
Trong kỹ thuật lạnh người ta sử dụng phổ biến các loại máy nén piston trượt, piston quay (máy nén trục vít, máy nén roto), máy nén turbin và ejector. Máy nén piston trượt sử dụng cho công suất nhỏ và trung bình. Với 1 cấp nén, tỉ số nén có thể đạt đến 9,10, cao nhất là 12 tùy theo kiểu máy và độ hoàn thiện thiết kế. Nếu yêu cầu tỉ số nén cao hơn phải dùng 2 hoặc nhiều cấp nén. Máy nén trục vít: rất vững chắc, ít chi tiết chuyển động, không có tổn thất clape hút và đẩy. Tỉ số máy nén 1 cấp có thể lên rất cao nên có thể thay thế các máy lạnh 2 cấp cồng kềnh mà hệ số lạnh vẫn đảm bảo. So với máy nén piston, máy nén trục vít bền vững, khả năng chống va đập cao, diện tích lắp đặt nhỏ hơn nhiều. Trong điều hòa không khí ứng dụng máy nén xoắn ốc có nhiều ưu điểm nổi bật. Với một chi tiết đứng im và một chi tiết xoắn ốc quay, máy nén xoắn ốc không có van hút và đẩy, loại trừ được tổn thất tiết lưu. Máy nén turbin được sử dụng sử dụng khi cần năng suất lạnh lớn, có kích thước hình học gọn nhẹ hơn máy nén piston và trục vít với cùng một năng suất lạnh. Bảng so sánh các tính chất đặc trưng của máy nén piston, trục vít và máy nén turbin. Đặc tính kỹ thuật MN Piston trượt MN Trục vít MN Turbin 0,00015 ÷ 1,5 0,055 ÷ 3 m3/s Tối thiểu 0,3 Năng suất lưu m3/s (0,5…5000 (200...10.000 m3/s (1000 lượng m3/s) trạng thái m3/h) trạng thái m3/s) trạng thái hút hút nén Phụ thuộc vào Tỉ số nén tối đa π = 20 môi chất và kết hoặc hiệu áp suất π = 8….12 ∆p = 2Mpa cấu của máy trong 1 cấp nén nén Tương đối ổn Dạng nén Xung động Ổn định định 6
Lưu lượng thể tích Hầu như giữ khi thay đổi áp suất Ít phụ thuộc Rất phụ thuộc nguyên nén Khả năng điều Điều chỉnh vô Điều chỉnh vô chỉnh năng suất Hạn chế theo cấp không hạn cấp có giới hạn lạnh khi giữ từng nấc chế xuống đến do thiết bị điều nguyên tốc độ 10% chỉnh vòng quay Đối với hiện tượng Không gây trở Va đập thủy lực Ít gây trở ngại lỏng vào đường hút ngại gì Số chi tiết bị mài Nhiều Ít Rất ít mòn Yêu câu diện tích Nhiều nhất Trung bình Ít nhất lắp đặt Kiểu máy Hở, nửa kín, kín Hở, nửa kín Hở, nửa kín Cần thiết có Yêu cầu bảo Ít, đơn giản, dễ kiến thức và Nhỏ dưỡng dàng cần sự thận trọng cao Thuận lợi nhất Thuận lợi nhất Nhỏ nhất cho Vốn đầu tư cho năng suất cho năng suất từ năng suất từ dưới 1 MW 1,5 MW trở lên 2MW trở lên 7
4. MÁY NÉN THỂ TÍCH: 1. MÁY NÉN PISTON: 1.1 Phân loại: a. Theo môi chất lạnh: gồm hai loại chủ yếu là amoniac (NH3) và freon. b. Các sắp xếp và bố trí xilanh: Máy nén thẳng đứng: xilanh đặt thẳng đứng Máy nén nằm ngang: xilanh đặt nằm ngang Máy nén hình chữ V.W và VV… c. Số xilanh máy nén. d. Cấp nén: máy nén 1 cấp hoặc 2 cấp bố trí trên cùng một máy. e. Số mặt làm việc của piston: tác dụng đơn và tác dụng kép f. Hướng chuyển động của hơi môi chất trong quá trình nén xilanh: Máy nén thuận dòng: dòng hơi không đổi hướng khi qua xilanh. Môi chất NH3. Máy nén ngược dòng: dòng hơi đổi hướng khi đi qua xilanh. Môi chất freon. g. Phương pháp giữ kín khoang trong của máy nén: Máy nén hở: + Máy nén hở con trượt + Máy nén hở không có con trượt Máy nén nửa kín (không có cụm bịt đầu trục) Máy nén kín: thường là loại máy nén nhỏ có năng suất lạnh đến 10kW. h. Năng suất lạnh Qo: Máy nén nhỏ: Qo < 14 kW. Máy nén trung bình: Qo = 14 ÷ 105 kW. Máy nén lớn: Qo > 105 kW. i. Năng suất thể tích hoặc thể tích nén lí thuyết Vtt Tuy nhiên còn nhiều đặc điểm phân loại không thông dụng khác: phương pháp điều chỉnh năng suất lạnh, chế độ vận hành yêu cầu, phương pháp bôi trơn, phương pháp làm mát máy nén… 1.2 Cấu tạo máy nén piston :  Carte Carte đóng vai trò là khung của máy trên đó có lắp ráp các chi tiết của máy nén lên. Carte chứa trục khuỷu đồng thời chứa môi chất hút về và chứa dầu bôi trơn, trên thân Carte có một kính xem mức dầu, carte được gắn trên bệ máy.  Block Block được lắp chồng lên thành của carte, Block chứa piston và xilanh tạo ra buồng nén. 8
 Trục khuỷu Trục khuỷu là chi tiết để nhận truyền động và sau đó truyền chuyển động cho Piston, một đầu gắn với động cơ để truyền động, một đầu lắp bơm dầu. Trong trục khuỷu có khoan rãnh để dẫn dầu bôi trơn.  Xilanh Xilanh có dạng hình trụ được lắp trong Block và bên trong Xilanh chứa Piston. Piston và Xilanh tạo nên buồng nén của mày nén.  Piston Piston là bộ phận chuyển động trong lòng Xilanh để tạo ra buồng hút và buồng nén.  Tay biên Tay biên là bộ phận nối giữa Piston và trục khuỷu để biến chuyển động quay của trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến của Piston trong lòng Xilanh.  Cụm van hút và đẩy (Clape) Được bố trí trên nắp giả của Xilanh, cấu tạo của van có nhiều kiểu khác nhau, nhìn chung van có 3 bộ phận: Đế van Lá van Bộ phận giới hạn độ mở của van  Van an toàn Để bảo vệ hệ thống máy lạnh khi áp suất nén lên cao bất thường.  Van Bypass Van Bypass là van để nối thông bên hút và bên nén để giảm tải cho động cơ và máy nén. Khi khởi động thì ta phải lắp van Bypass và mở van chặn hút. Ngoài ra còn dùng van Bypass để xử lí một số sự cố khác. 1.3 Nguyên lí làm việc của máy nén piston: 9
Với chuyển động tịnh tiến lên xuống của piston, các quá trình sau được thực hiện: dãn nở, hút , nén, đấy. Phương pháp tác dụng của máy nén piston dựa vào sự thải khí bằng piston, cho phép xây dựng được những kết cấu với đường kính và hành trình piston nhỏ, có áp suất lớn khi lưu lượng bé. a. Quá trình nén lí thuyết: 10
vth – thể tích thải, vch – thể tích chết, vdn – thể tích dãn nở, vh – thể tích hút, vlv – thể tích làm việc. Ta sẽ theo dõi trình tự làm việc của máy nén dưới sự giúp đỡ của đồ thị p = f(v), vthể tích chứa trong xilanh được giới hạn bởi piston, nó phụ thuộc vào vị trí của piston. Khi piston dịch chuyển từ phía phải sang phía trái, piston nén khí nằm trong xilanh. Van hút (hay còn gọi là van nạp) đóng trong suốt thời gian quá trình nén khí. Còn van đẩy đóng đến khi nào hiệu số giữa áp suất trong xilanh và áp suất trong ống đẩy thắng được lực đẩy của lò so. Khi điều này xảy ra, van đẩy mở và piston sẽ thải khí vào ống đẩy. Quá trình tăng áp suất biểu diễn trên đồ thị là đường 12, còn quá trình thải khí là đường 23. Nếu p2 là áp suất trong xilanh khi thải khí, thì thể tích khí thải được với áp suất p2 là vth. Khi nén, nhiệt độ khí tăng, nhưng nước lạnh không lấy được một cách hoàn toàn lượng nhiệt do quá trình nén khí thải ra. Do vậy đường nén là đường đa biến: pvn = const. Còn đường 23, theo lý thuyết là đường đẳng áp p2 = const. Nhưng thực tế do ảnh hưởng của quán tính của khối khí, do tác động của khóa và của lò so, áp suất của khí thải không giữ được không đổi. Khi piston đến vị trí cận trái, nó không thải được toàn bộ khí, và một phần của khí vch vẫn còn lại trong xilanh (vch gọi là thể tích chết hay thể tích có hại). Vào đầu hành trình của piston sang phải, khóa đẩy đóng lại và một phần khí còn lại ở khoảng không chết vch sẽ dãn nở theo đường 34. Quá trình dãn nở tiếp tục đến khi áp suất trong xilanh giảm đến p1
b. Quá trình nén thực: là quá trình nén có kể đến các tổn thất khác nhau. Tổn thất lớn nhất trong quá trình nén thực là tổn thất do thể tích chết Vc. Khi làm việc, toàn bộ máy nén piston, xilanh nóng lên. Để đề phòng piston chạm vào xilanh do dãn nở nhiệt ta chừa lại một khe hở an toàn nhất định. Đối với máy nén tốc độ cao, không gian chết chiếm khoảng 3- 5% thể tích quét lí thuyết của piston . Do có thể tích chết nên hơi nén trong xilanh không được đẩy ra hết. Khi piston đi xuống hơi có áp suất cao trong thể tích chết dãn nở cho đến khi áp suất bằng áp suất hút. Thể tích dãn nở đó là thể tích tổn thất, thể tích hút bị giảm đi đúng bằng thể tích dãn nở Vd. Tổn thất thứ hai là tổn thất do trở lực của clape (van) hút và đẩy. Clape hút và đẩy của máy nén lạnh làm việc tự động do sự chênh lệch áp suất. Clape mở khi có áp suất chênh lệch đủ lớn và đúng hướng.Clape đóng khi do sức đàn hồi hoặc lò xo nén. Khi lò xo của clape quá yếu, việc đóng sẽ chậm do vậy đường nén và dãn chuyển dịch theo hướng chạy của piston. Khi lò xo quá mạnh, clape sẽ đóng trước và quá trình nén bắt đầu sau khi đã được dãn nở, quá trình dãn bắt đầu với áp suất khí cao. Thứ ba sự trao dổi nhiệt giữa khí và xilanh cùng piston; do lần lượt bị đốt nóng và làm lạnh nên nhiệt độ của thành xilanh và piston có giá trị trung gian giữa nhiệt độ và khí hút, khí đẩy. Thứ tư, có sự rò rỉ khí và chuyển động không ổn địch của dòng khí. 1.4 Các dạng kết cấu của máy nén piston: a) Máy nén thuận dòng và ngược dòng: 12
a) Máy nén thuận dòng b) Máy nén ngược dòng van lá c) Máy nén ngược dòng van piston đầu thẳng 1- Thân máy, 2- xilanh, 3- Tay biên, 4- Piston, 5- Clape hút, 6- Clape đẩy, 7- Đường hút, 8- Đường đẩy, 9- Áo nước làm mát, 10- Cánh tản nhiệt, 11- Lò xo an toàn, 12- Nắp xilanh.  Ở máy nén thuận dòng, dòng môi chất không đổi hướng, còn máy nén ngược dòng thì dòng môi chất đổi hướng khi đi qua xilanh. Máy nén thuận dòng thường là máy nén cỡ trung bình và cỡ lớn dùng cho NH3. Hơi môi chất đi vào ở phần giữa của xilanh, khi piston đi xuống, hơi tràn vào khoan giữa piston rồi qua clape hút tràn vào xilanh. Clape hút ở ngay đỉnh của piston. Khi piston vượt qua điểm chết dưới để đi lên trên, do lực quán tính clape hút đóng lại, hơi được nén lên áp suất cao rồi đẩy ra ngoài van đẩy bố trí trên nắp trong của xilanh. Như vậy dòng môi chất không bi đổi hướng khi qua xilanh. Máy nén thuận dòng thường sử dụng cho NH 3. Do nhiệt độ cuối cùng của quá trình nén cao nên người ta bố trí áo nước làm mát đầu xilanh. Và cũng vì vậy nên độ quá nhiệt của hơi hút về máy nén càng thấp càng tốt. Ưu điểm: + Không có tổn thất do trao đổi nhiệt giữa khoang hút và khoang đẩy. + Có khả năng tiết diện của clape hút và đẩy giảm tổn thất áp suất. 13
+ Clape hút hoạt động ít tổn thất áp suất (clape mở và đóng theo quán tính của piston). Nhược điểm: khối lượng piston lớn nên lực quán tính, lực ma sát lớn, khó tăng tốc độ vòng quay (tốc độ hạn chế nên rất cồng kềnh, xilanh thường cao hơn hẳn máy ngược dòng).  Máy nén ngược dòng ngày nay được sử dụng rộng rãi cho Nh 3 và freon. Kết cấu máy có phần gọn nhẹ hơn loại thuận dòng. Ưu điểm: clape hút không bố trí trên đỉnh piston nên piston rất đơn giản, gọn nhẹ, nhờ đó giảm được quán tính và tăng tốc độ đến 3000 hoặc 3600 vòng/ph. Clape hút và đẩy có thể bố trí trên nắp xilanh, phía trên nắp xilanh được chia thành 2 khoang hút và đẩy riêng biệt. Nhược điểm: diện tích bố trí van nhỏ và có sự trao đổi nhiệt giữa van hút. Máy nén hiện đại ngược dòng người ta thường bố trí clape đẩy và hút dạng tròn. Clape hút bố trí ở đỉnh xilanh, clape đẩy bố trí trên nắp trong xilanh. Toàn bộ nắp trên của xilanh là khoang đẩy. Khoang hút là khoan giới hạn giữa vách ngoài của xilanh với 2 vỏ của máy nén. Khoang này thường chỉ ăn thông với khoang bố trí động cơ điện của máy nửa kín, không thông với các khoang khác. Hình dáng máy nén này gọn nhẹ và chắc chắn, chỉ có nắp xilanh nhô lên khỏi vỏ máy nén. b) Máy nén con trượt : - Là loại máy nén hở kiểu cổ có công suất lớn và rất lớn. Con trượt còn được gọi là đầu chữ thập. 1- Trục khuỷu, 2- Tay biên, 3- Con trượt, 4- Thanh trượt, 5- Đệm kín trên thanh trượt, 6- Clape hút, 7- Cửa hút, 8- Clape đẩy, 9- Cửa đẩy, 10- Piston tác dụng kép Máy nén có con trượt 14
Nguyên lí hoạt động: trục khuỷu nhận truyền động từ động cơ qua bánh đai hoặc khớp nối. Nhờ cơ cấu tay biên và trục khuỷu, chuyển động tròn của động cơ biến thành chuyển động thẳng qua lại của con trượt. Piston chuyển động tịnh tiến qua lại trong xilanh nhờ thanh trượt nối với con trượt. Thường piston có con trượt là loại tác dụng kép, nếu nén ở phía này thì hút ở phía kia, xilanh đặt nằm ngang hoặc đứng; loại máy nén có 2 xilanh thì có thể đặt đối diện hoặc vuông góc. Khoang môi chất được giữ kín bằng đệm kín giữa thân xilanh và con trượt. c) Máy nén hở: - Máy nén hở còn gọi là máy nén hở không có con trượt hoặc máy nén có cụm bịt kín đầu trục. Cấu tạo máy nén hở, 2 xilanh đứng, thuận dòng 1- Thân máy, 2- Trục khuỷu, 3- Tay biên, 4- Xilanh, 5- nắp xilanh, 6- Nắp khoang đẩy, 7- Lò xo, 8 – Áo nước, 9- Clape hút, 10- Piston, 11- Bánh đai, 12- Đệm kín cổ trục, 13- Van chặn đầu đẩy, 14- Van chặn đầu hút, 15- Van an toàn, 16- Van khởi động. Nguyên lí hoạt động: piston chuyển động được trong xilanh nhờ tay biên, trục khuỷu và bánh đai nhận truyền động từ động cơ. Khác với máy nén con trượt , toàn bộ cơ cấu biến chuyển động quay trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến của piston được bố trí trong thân máy, đồng thời là khoan môi chất. Vì vậy đệm kín bố trí trên đầu trục quay chứ không bố trí trên thanh trượt. Hơi môi chất vào ở giữa xilanh; clape hút, bố trí trên nắp piston và 15
clape đẩy trên nắp trong của xilanh. Các loại máy nén này có công suất trung bình và lớn nên thường có trang bị van an toàn và van khởi động nối giữa đường đẩy và đường hút. Khi khởi động mở van an toàn, đóng van chặn đầu hút và đẩy lại để máy nén làm việc không tải, động cơ khởi động chỉ làm nhiệm vụ thắng ma sát và quán tính. Khi khởi động xong, ta dùng van chặn đầu đẩy sau đó mở van chặn đầu hút. Nếu áp suất đầu đẩy quá cao, van an toàn mở ra xả hơi nén về đường hút. Bánh đà làm nhiệm vụ truyền chuyển động cho trục khuỷu, giúp piston vượt qua các điểm chết. Ưu điểm: có thể điều chỉnh vô cấp năng suất lạnh nhờ điều chỉnh vô cấp tỉ số đai truyền. Bảo dưỡng và sửa chữa dễ dàng, tuổi thọ cao, dễ gia công chi tiết và chế tạo toàn bộ. Có thể sử dụng động cơ điện , động cơ điezen hoặc động cơ nổ, tiện cho những nơi có điện hoặc để lắp đặt trên các phương tiện giao thông. Nhược điểm: cồng kềnh, tốc độ vòng quay nhỏ, chi phí vật liệu cho một đơn vị cao. d) Máy nén nửa kín: - Nhược điểm cơ bản của máy nén nửa hở là cụm đệm bịt kín cổ trục, là cụm chi tiết dễ gây sự cố và hỏng hóc, môi chất dễ bị rò rỉ. Truyền động đai và khớp máy nén hở tuy có một số ưu điểm nhưng cồng kềnh, tốn diện tích lắp đặt. Máy nén nửa kín và kín khắc phục những nhược điểm đó. Cấu tạo máy nén nửa kín 1- Trục khuỷu, 2- Khối vỏ xilanh đúc liền, 3- Tay biên, 4- Piston, 5- Nắp trong, 6- Clape hút, 7- Clape đẩy, 8- Roto, 9- Stato, 10- Cửa hút, 11- Nắp bình động cơ, 12- Cuộn dây, 13- Nắp trên, 14- Đệm kín. Máy nén nửa kín chỉ sử dụng cho môi chất freon, vì NH 3 dẫn điện, động cơ nhất thiết không được tiếp xúc với NH3. Bên ngoài động cơ làm mát bằng cánh tản nhiệt (một số trường hợp có thể làm mát bằng nước), nhiều khi 16
không cần có bơm đặc biệt. Có thể bôi trơn máy nén bằng cách té dầu lắp vào trục khuỷu. e) Máy nén kín: - Toàn bộ máy nén và động cơ được đặt trong vỏ hàn kín là máy nén kín. Nó có ưu điểm giống máy nén nửa kín, có công suất nhỏ và rất nhỏ. Máy nén kín được sử dụng rộng rãi trong các máy lạnh như tủ lạnh gia đình, điều hòa nhiệt độ và tủ lạnh thương nghiệp… 1- Thân máy nén ; 2- Xilanh; 3- Piston; 4- Tay biên; 5- Trục khuỷu; 6- Clape đẩy; 7- Clape hút; 8- Nắp trong; 9- Nắp ngoài; 10- Ống hút; 11- Stato; 12- Roto; 13- Cửa hút; Nguyên lí cấu tạo máy nén kín 14- Ống đẩy. Do toàn bộ máy nén và động cơ được lắp trong vỏ hàn kín nên máy làm việc với tốc độ cao, khối lượng và kích thước nhỏ, không ồn. Nhược điểm: khó sửa chữa. Nếu động cơ cháy hay máy nén bị kẹt, van bị hỏng phải phá vở hệ thống kín của máy. Nghĩa là phải cắt các đường ống hút, ống đẩy và bổ đôi vỏ máy nén để tiến hành bảo dưỡng hoặc sửa chữa, bảo dưỡng sau đó lắp lại và hàn lại như cũ. Công việc sửa chữa rất khó khăn, phức tạp. Bộ phận dễ hỏng nhất là động cơ điện. 1.5 Bố trí máy nén nhiều cấp: Máy nén nhiều cấp được làm theo 2 cách chính: - Loại có piston dạng vi sai và một số cấp nén trong một xilanh - Loại có nhiều cấp nén trong các xilanh riêng rẽ. Ta xét một số trường hợp. a. Máy nén 2 cấp có piston vi sai tác dụng 2 hướng 17
Trong máy nén loại này các cấp nén được bố trí theo 2 bên của piston. Nguyên lý làm việc có thể biểu diễn rõ ràng bằng đồ thị chỉ thị, được xây dựng chung cho cả 2 cấp. Sơ đồ và đồ thị công máy nén 2 cấp có piston vi sai tác dụng 2 hướng Nếu giả sử rằng máy nén hút không khí từ khí quyển, thì đường hút của cấp đầu tiên sẽ nằm thấp hơn một chút so với đường áp suất khí quyển. Khi chuyển động của piston sang phải xảy ra quá trình hút vào cấp đầu theo đường 4’1’, nén và đẩy của cấp thứ 2 theo đường 3’2” và 2”3”. Khi piston bắt đầu di chuyển sang trái, ở cấp đầu xảy ra quá trình nén, còn ở cấp thứ 2 xảy ra quá trình dãn nở khí. Quá trình cuối xảy ra đến khi nào áp suất trong xilanh còn chưa đạt tới p2’ tại điểm 4”. Tại thời điểm này van hút của cấp thứ 2 mở và piston, khi chuyển động sang trái, sẽ hút khí từ khoảng không kín của thiết bị lạnh. Và lúc này áp suất khí sẽ giảm. Khi piston đã chiếm được vị trí xác định bởi điểm 2’, áp suất khí ở thiết bị lạnh giảm đến chừng nào van đẩy của cấp thứ nhất mở và khí sẽ từ cấp thứ 1 qua thiết bị lạnh vào cấp thứ 2. Áp suất khí thay đổi theo đường 2’3’. Vào lúc đầu của hành trình về phía bên phải ở cấp thứ 1 xảy ra quá trình dãn nở khí theo đường đa biến 3’4’. 18
Thể tích của các xilanh của cấp 1 và cấp 2 không bằng nhau, vì vậy đồ thị đang xét có tỷ lệ về trục hoành khác nhau. Trong máy nén loại này quá trình nén ở các cấp được thực hiện ở những hành trình khác nhau của piston, và vì vậy lực tác dụng lên các phần của khung được phân bố khá đều. b. Máy nén 2 cấp có piston vi sai tác dụng 1 phía Đặc biệt của máy nén loại này là sự phân bố cấp thứ nhất và cấp thứ 2 theo một phía của piston; điều này dẫn đến: quá trình hút cũng như quá trình đẩy xảy ra trong cả hai cấp là đồng thời. Khi bắt đầu từ điểm 3” , với chuyển động của piston về phía phải xảy ra quá trình dãn nở ở cấp thứ 2 đến áp suất p 2, áp suất này được tạo ở thiết bị lạnh bởi cấp khi hành trình của piston sang phải. Ở vị trí của piston được xác định bởi điểm 4”, van hút của cấp thứ 2 mở và xảy ra quá trình hút khí từ thể tích kín của thiết bị lạnh. Đây cũng là quá trình dãn nở khí theo đường đa biến 4”1”. Ở cuối quá trình này áp suất trong cấp thứ 2 giảm đến p1’. Khi hành trình của piston tiếp tục sang trái ở cấp thứ 2 khí bị nén theo đường 1”2” và được thải ra theo đường 2”3” vào ống đẩy. Trong thời gian này ở cấp thứ nhất xảy ra quá. Sơ đồ và đồ thị công máy nén 2 cấp có piston vi sai tác dụng 1 hướng trình nén theo đa biến 1’2’ đến áp suất p1’. Tại điểm 2’ van đẩy của cấp thứ nhất mở và khí bị đẩy từ cấp vào khoang kín của thiết bị lạnh. Quá trình diễn ra theo đường đa biến 2’3’ và gây ra sự tăng áp suất từ p1’ đến p2’. Khi hành trình piston sang phải xảy ra quá trình dãn nở và hút ở cấp thứ 1. Trong máy nén loại này các khoang của cấp 1 và 2 luôn luôn được phân cách bằng những van đóng, nhưng vẫn có những quá trình, xảy ra đồng thời ở các khoang của một cấp nào đấy và của thiết bị lạnh. Thiết bị lạnh: ngoài công dụng chính của nó là làm lạnh khí nén, nó còn đóng vai trò như một bình chứa tức là dung tích để nhận khí ra từ cấp thứ 1, sau đó sả khí vào cấp thứ 2. 19
Trong máy nén có piston loại vi sai tác dụng 1 phía này, quá trình nén và thải khí xảy ra ở cả 2 cấp đồng thời, do đó trong phần khung của máy nén sinh ra những lực lớn phân bố không đều, đòi hỏi sử dụng bánh đà có khối lượng lớn để cân bằng các lực này. Sơ đồ này thường dùng trong một tổ hợp với sơ đồ thuận dòng đối với loại máy nén có số cấp lớn hơn 2. c. Máy nén 3 cấp có piston vi sai Sơ đồ máy nén 3 cấp có piston vi sai Các cấp của máy nén trên hình được liên hợp sao cho cứ mỗi cặp cấp cạnh nhau tạo thành máy nén 2 cấp. Khi tạo được đẳng thức công của 2 cấp riêng rẽ là điều kiện của hiệu quả kinh tế, sơ đồ này cho ta sự phân bố không đều trên các phần của khung máy. Để giảm những lực này và phân bố chúng được đều hơn, người ta sử dụng sơ đồ máy nén 2 cấp có sự phân chia cấp thứ nhất. Sơ đồ máy nén 3 cấp piston vi sai có phân chia cấp thứ nhất d. Máy nén nhiều cấp có piston vi sai 20