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

Năng suất lưu lượng

0,00015 ÷ 1,5 m3/s (0,5…5000 m3/s) trạng thái hút 0,055 ÷ 3 m3/s (200...10.000 m3/h) trạng thái hút

π = 8….12 π = 20 ∆p = 2Mpa Tỉ số nén tối đa hoặc hiệu áp suất trong 1 cấp nén Tối thiểu 0,3 m3/s (1000 m3/s) trạng thái nén Phụ thuộc vào môi chất và kết cấu của máy nén

Dạng nén Xung động Ổn định Tương đối ổn định

6

Ít phụ thuộc Rất phụ thuộc Hầu như giữ nguyên Lưu lượng thể tích khi thay đổi áp suất nén

Hạn chế theo từng nấc Điều chỉnh vô cấp không hạn chế xuống đến 10% Điều chỉnh vô cấp có giới hạn do thiết bị điều chỉnh Khả năng điều chỉnh năng suất lạnh khi giữ nguyên tốc độ vòng quay

Va đập thủy lực Ít gây trở ngại Đối với hiện tượng lỏng vào đường hút Không gây trở ngại gì

Nhiều Ít Rất ít Số chi tiết bị mài mòn

Nhiều nhất Trung bình Ít nhất Yêu câu diện tích lắp đặt

Kiểu máy Hở, nửa kín, kín Hở, nửa kín Hở, nửa kín

Nhỏ Yêu cầu bảo dưỡng Ít, đơn giản, dễ dàng Cần thiết có kiến thức và cần sự thận trọng cao

Vốn đầu tư Thuận lợi nhất cho năng suất dưới 1 MW Thuận lợi nhất cho năng suất từ 1,5 MW trở lên Nhỏ nhất cho năng suất từ 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

Số xilanh máy nén.

­ Máy nén hình chữ V.W và VV… c. 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

ủ

ứ ụ ồ

ế ủ Carte đóng vai trò là khung c a máy trên đó có l p ráp các chi ti ầ ứ ờ ứ ầ ệ ộ t c a máy nén   ơ   ứ ỷ lên. Carte ch a tr c khu u đ ng th i ch a môi ch t hút v  và ch a d u bôi tr n, trên thân Carte có m t kính xem m c d u, carte đ ắ ề ấ ượ ắ c g n trên b  máy.

 Block

ượ ắ ủ ứ ạ ồ c l p ch ng lên thành c a carte, Block ch a piston và xilanh t o ra

Block đ ồ bu ng nén.

8

 Tr c khu u ỷ ụ

ụ ề ể ộ

ề ộ ầ ắ ế ể ớ ộ ầ ắ ộ ơ

ỷ Tr c khu u là chi ti ộ ầ ỷ ậ ơ ể ầ ộ ề ơ ể ẫ ụ t đ  nh n truy n đ ng và sau đó truy n chuy n đ ng cho Piston, m t đ u g n v i đ ng c  đ  truy n đ ng, m t đ u l p b m d u. Trong tr c khu u có khoan rãnh đ  d n d u bôi tr n.

 Xilanh

ứ ạ Xilanh có d ng hình tr c l p trong Block và bên trong Xilanh ch a Piston.

ủ ạ ụ ượ ắ  đ ồ Piston và Xilanh t o nên bu ng nén c a mày nén.

 Piston

ể ạ ể ậ ộ ộ ồ ồ   Piston là b  ph n chuy n đ ng trong lòng Xilanh đ  t o ra bu ng hút và bu ng

nén.

 Tay biên

ể ế ể ậ ộ ộ ỷ

ụ Tay biên là b  ph n n i gi a Piston và tr c khu u đ  bi n chuy n đ ng quay ế ủ ố ể ữ ộ ụ ỷ ị ủ c a tr c khu u thành chuy n đ ng t nh ti n c a Piston trong lòng Xilanh.

ụ ẩ  C m van hút và đ y (Clape)

ấ ạ ủ ề ể ượ ố c a Xilanh, c u t o c a van có nhi u ki u khác nhau,

ắ ộ ả ủ Đ c b  trí trên n p gi ậ nhìn chung van có 3 b  ph n:

­Đ  vanế

­Lá van

ậ ộ ớ ạ ­B  ph n gi ộ ở ủ i h n đ  m  c a van

 Van an toàn

ệ ệ ố ể ả ấ ấ ạ ườ Đ  b o v  h  th ng máy l nh khi áp su t nén lên cao b t th ng.

 Van Bypass

ể ố ả ơ Van Bypass là van đ  n i thông bên hút và bên nén đ  gi m t

ể ả ở ở ộ

ả ắ ộ ố ự ố ộ i cho đ ng c  và ặ máy nén. Khi kh i đ ng thì ta ph i l p van Bypass và m  van ch n hút. Ngoài ra ể ử còn dùng van Bypass đ  x  lí m t s  s  c  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.

ự ướ ự ồ ị Ta s  theo dõi trình t

ẽ ể ớ ạ ở ị ệ ủ  làm vi c c a máy nén d ượ c gi ỡ ủ i s  giúp đ  c a đ  th  p = ộ ụ i h n b i piston, nó ph  thu c vào v  trí

ứ f(v), v­th  tích ch a trong xilanh đ ủ c a piston.

ể ừ ằ ị   Khi piston d ch chuy n t

ọ ờ ố

ạ ệ ố ữ

ẩ ắ ề

ẩ ồ ị ả ễ ấ ẩ ấ ế c l c đ y c a lò so. Khi đi u này x y ra, van đ y m  và piston  ể ng 1­2,

ườ ả  phía ph i sang phía trái, piston nén khí n m trong  xilanh. Van hút (hay còn g i là van n p) đóng trong su t th i gian quá trình nén khí.  ấ Còn van đ y đóng đ n khi nào hi u s  gi a áp su t trong xilanh và áp su t trong  ở ố ượ ự ẩ ủ ẩ ng đ y th ng đ ố ườ ẽ ả s  th i khí vào  ng đ y. Quá trình tăng áp su t bi u di n trên đ  th  là đ ả còn quá trình th i khí là đ ng 2­3.

2 là áp su t trong xilanh khi th i khí, thì th  tích khí th i đ

ả ượ ớ ể ả ấ N u pế c v i áp

su t pấ 2 là  vth.

ệ ộ ướ ạ ấ ư ượ c l nh không l y đ

ệ t đ  khí tăng, nh ng n ả ườ ậ ộ ườ t do quá trình nén khí th i ra. Do v y đ ng nén là đ c m t cách hoàn   ế   ng đa bi n:

Khi nén, nhi ượ toàn l ng nhi pvn = const.

ườ ế ẳ ng đ ng áp p

2 = const. Nh ng th c t ủ

Còn đ ưở ng 2­3, theo lý thuy t là đ ủ ư ủ ộ ự ế  ườ   ng c a quán tính c a kh i khí, do tác đ ng c a khóa và c a lò so, áp

ả ổ ả do  nh h ấ ủ su t c a khí th i không gi ủ ố ữ ượ c không đ i.   đ

ị ộ ầ   c toàn b  khí, và m t ph n

ả ượ ể ẫ ạ ể ọ ộ ạ ậ  Khi piston đ n v  trí c n trái, nó không th i đ i trong xilanh (v ế ch v n còn l ủ c a khí v ế ch ­ g i là th  tích ch t hay th  tích có h i).

ả ạ ầ ộ i và m t ph n khí

ầ ả ườ ở Vào đ u hành trình c a piston sang ph i, khóa đ y đóng l ẽ ạ ở i ủ ế ch s  dãn n  theo đ kho ng không ch t v ẩ ng 3­4. còn l

1 < p0, p0 ­

ở ế ụ ế ế ả

Quá trình dãn n  ti p t c đ n khi áp su t trong xilanh gi m đ n p ượ ấ ở ả trong kho ng không mà khí đ ấ c hút vào. áp su t

ướ ả ưở ố ở ị D i  nh h ấ 0  ­ p1, khóa hút m  và piston d ch

ệ ự ể ả ủ ng c a hi u s  áp su t p ẽ ả chuy n sang ph i, và s  x y ra s  hút khí vào xilanh.

0 vì có s  c n tr  c a tuy n hút. Quá trình hút

ự ả ở ủ ế

ỏ ơ ẳ ườ ể ằ Áp su t pấ 1 luôn luôn nh  h n p ễ c bi u di n b ng đ ng đ ng áp 4­1. ượ đ

ế ủ Đ  th ồ ị trên chỉ là lý thuy t c a máy nén.

ớ ồ ị ủ ế ở ườ ị ự ế ỉ ườ Đ  th  ch  th  th c có khác so v i đ  th  lý thuy t (ch  y u đ ng hút và đ ng

ồ ị đ y). ẩ

11

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 NH3. 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 Nh3 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.

Trục 1- 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…

Thân máy nén ; Xilanh; Piston; Tay biên; Trục khuỷu; Clape đẩy; Clape hút; Nắp trong; Nắp ngoài;

1- 2- 3- 4- 5- 6- 7- 8- 9- 10- Ống hút; 11- Stato; 12- Roto; 13- Cửa hút; 14- Ống đẩy. Nguyên lí cấu tạo máy nén kín

­ 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:

ề ấ ượ Máy nén nhi u c p đ c làm theo 2 cách chính:

- Lo i có piston d ng vi sai và m t s  c p nén trong m t xilanh

ộ ố ấ ạ ạ ộ

- Lo i có nhi u c p nén trong các xilanh riêng r .

ề ấ ẽ ạ

ộ ố ườ Ta xét m t s  tr ợ   ng h p.

ụ ấ ướ a.  Máy nén 2 c p có piston vi sai tác d ng 2 h ng

17

ượ ấ

ễ ằ ỉ ị ượ ự ủ ố   c b  trí theo 2 bên c a piston. Nguyên lý ả  ồ ị c xây d ng chung cho c

ạ  Trong máy nén lo i này các c p nén đ ể ể ệ làm vi c có th  bi u di n rõ ràng b ng đ  th  ch  th , đ 2 c p. ấ

Sơ đồ và đồ thị công máy nén 2 cấp có piston vi sai tác dụng 2 hướng

ể  khí quy n, thì đ ng hút c a c p

ả ử ằ ấ ế N u gi ẽ ằ s  r ng máy nén hút không khí t ớ ườ ấ

ơ ộ ả ả ủ ầ ấ ủ ấ ừ ể ng áp su t khí quy n. Khi chuy n  ng 4’­1’, nén

ẩ ủ ấ ườ ứ ườ ể ầ đ u tiên s  n m th p h n m t chút so v i đ ườ ộ đ ng c a piston sang ph i x y ra quá trình hút vào c p đ u theo đ và đ y c a c p th  2 theo đ ng 3’­2” và 2”­3”.

ở ấ ắ ầ

c p đ u x y ra quá trình nén, còn  ế Khi piston b t đ u di chuy n sang trái,  ứ

ư ầ ả ố ả ờ ể ạ

ạ ẽ

ẽ ả ả ế ị t b  l nh. Và lúc này áp su t khí s  gi m. Khi piston đã chi m đ

ấ ế ị ạ ở  thi ứ ứ ấ c p th  1 qua thi

ườ ể ở  ở ấ   ả ấ c p th  2 x y ra quá trình dãn n  khí. Quá trình cu i x y ra đ n khi nào áp su t ạ ớ 2’ t ủ ấ   ể i đi m 4”. T i th i đi m này van hút c a c p i p trong xilanh còn ch a đ t t ủ   ứ ừ ộ ể ở  kho ng không kín c a th  2 m  và piston, khi chuy n đ ng sang trái, s  hút khí t ượ ế ị ạ   c v  trí xác thi ẩ ủ ấ   ả ể ở ị ừ ế ấ đ nh b i đi m 2’, áp su t khí  t b  l nh gi m đ n ch ng nào van đ y c a c p ấ ấ ế ị ạ ẽ ừ ấ ở ứ th  nh t m  và khí s  t   t b  l nh vào c p th  2. Áp su t khí ổ thay đ i theo đ ng 2’­3’.

ề ả ở ấ ứ ả c p th  1 x y ra quá trình dãn n ở

ầ ủ ườ Vào lúc đ u c a hành trình v  phía bên ph i  khí theo đ ế ng đa bi n 3’­4’.

18

ấ ằ ậ ể ủ ấ Th  tích c a các xilanh c a c p 1 và c p 2 không b ng nhau, vì v y đ  th ồ ị

đang xét có t ủ ỷ ệ ề ụ  v  tr c hoành khác nhau. l

ượ ự

ở ạ Trong máy nén lo i này quá trình nén  ậ ự ệ ở c th c hi n  ủ ấ  các c p đ ụ ầ

ề ữ    nh ng   hành trình khác nhau c a piston, và vì v y l c tác d ng lên các ph n c a khung   ượ đ ủ ố c phân b  khá đ u.

ụ ấ b. Máy nén 2 c p có piston vi sai tác d ng 1 phía

ệ ủ ố ấ ứ ứ ấ ấ

ặ Đ c bi ủ ạ ẫ ư ề ế ẩ ả ộ

ả ồ ờ ự   t c a máy nén lo i này là s  phân b  c p th  nh t và c p th  2 theo m t phía c a piston; đi u này d n đ n: quá trình hút cũng nh  quá trình đ y x y ra ấ trong c  hai c p là đ ng th i.

ộ ớ Khi b t đ u t

ắ ầ ừ ể ứ ở ở ấ ấ 2, áp su t này đ ể ế  c p th  2 đ n áp su t p

ở

ả Ở ị ả ở ườ

ứ ả ấ

ứ ị ề ả ả ủ  đi m 3” , v i chuy n đ ng c a piston v  phía ph i x y ra   ượ ạ ở ế ị ạ   ấ c t o  t b  l nh  thi ượ ở   ị c xác đ nh b i ủ   ừ ể  th  tích kín c a Ở ố   ế  cu i ng đa bi n 4”­1”.  ế   1’. Khi hành trình c a piston ti p ườ   ả ng ủ c th i ra theo đ

ượ ấ ả ố quá trình dãn n   ở ấ ủ ủ b i c p khi hành trình c a piston sang ph i.   v  trí c a piston đ ứ ể ủ ấ đi m 4”, van hút c a c p th  2 m  và x y ra quá trình hút khí t ế ị ạ t b  l nh. Đây cũng là quá trình dãn n  khí theo đ thi ấ quá trình này áp su t trong c p th  2 gi m đ n p ở ấ ụ  c p th  2 khí b  nén theo đ t c sang trái  ờ ẩ 2”­3” vào  ng đ y.  Trong  th i  gian  này ế ườ ng 1”­2” và đ ứ ở ấ   c p  th   nh t x y ra quá.

ồ ị ơ ồ

ụ ẩ ủ ấ ế

ườ ễ

ướ ng  trình   ở   ứ ấ ấ 1’. T i đi m 2’ van đ y c a c p th  nh t m  và   ng đa t b  l nh. Quá trình di n ra theo đ 2’. Khi hành trình piston sang ph iả

ở ấ ự ở ấ S  đ  và đ  th  công máy nén 2 c p có piston vi sai tác d ng 1 h ể ạ ế ế ị ạ ị ẩ ừ ấ  c p vào khoang kín c a thi  p ứ  c p th  1. nén theo đa bi n 1’­2’ đ n áp su t p ủ khí b  đ y t ấ ừ 1’ đ n pế ế bi n 2’­3’ và gây ra s  tăng áp su t t ả x y ra quá trình dãn n  và hút

ượ ạ

ả c phân cách ờ ở   các

ủ ấ ữ ế ị ạ ư ấ ộ ấ ữ ủ ẫ ủ Trong máy nén lo i này các khoang c a c p 1 và 2 luôn luôn đ ồ ằ b ng  nh ng  van  đóng,   nh ng  v n  có  nh ng  quá   trình,   x y  ra   đ ng   th i   khoang c a m t c p nào đ y và c a thi t b  l nh.

ụ

ứ ứ ủ ể ứ ả t b  l nh: ngoài công d ng chính c a nó là làm l nh khí nén, nó còn đóng vai trò ậ  c p th  1, sau đó s  khí vào

ạ ế ị ạ Thi ư ộ ừ ấ nh  m t bình ch a t c là dung tích đ  nh n khí ra t ứ ấ c p th  2.

19

ạ

ấ

ủ ố ượ ớ ơ ồ ộ ổ ợ ớ ậ ả   ụ Trong máy nén có piston lo i vi sai tác d ng 1 phía này, quá trình nén và th i ữ   ầ  c  2 c p đ ng th i, do đó trong ph n khung c a máy nén sinh ra nh ng ằ   ể ng l n đ  cân b ng ố ớ    h p v i s  đ  thu n dòng đ i v i

ỏ ử ụ ng dùng trong m t t ơ ạ ồ ờ ả ở ả khí x y ra  ề ự ớ ố l c l n phân b  không đ u, đòi h i s  d ng bánh đà có kh i l ườ ơ ồ ự các l c này. S  đ  này th ố ấ ớ lo i máy nén có s  c p l n h n 2.

c. Máy nén 3 c p có piston vi sai  ấ

Sơ đồ máy nén 3 cấp có piston vi sai

ấ ủ ượ ấ ợ

ượ ẳ ạ ấ

ứ ự ủ ệ ả

Các c p c a máy nén trên hình đ ạ ệ ủ ượ ự ề ố ứ ỗ ặ ạ   c liên h p sao cho c  m i c p c p c nh ẽ   ấ ủ c đ ng th c công c a 2 c p riêng r  là ề ố , s  đ  này cho ta s  phân b  không đ u trên các   ơ   c đ u h n,

ề ầ ườ ứ ấ ử ụ ơ ồ ự ấ nhau t o thành máy nén 2 c p. Khi t o đ ế ơ ồ đi u ki n c a hi u qu  kinh t ữ ể ả ph n c a khung máy. Đ  gi m nh ng l c này và phân b  chúng đ ấ i ta s  d ng s  đ  máy nén 2 c p có s  phân chia c p th  nh t.  ng

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

Sơ đồ máy nén nhiều cấp piston vi sai

Khi sử dụng nguyên lý tạo cấp với piston có đường kính thay đổi, có

thể thiết kế máy nhiều cấp.

5. MÁY NÉN TRỤC VÍT ­ Là loại máy nén piston quay. Hai trục quay nằm song song với nhau có răng xoắn theo hình xoắn ốc. Hai trục nằm gọn trong thân máy có cửa hút và cửa đẩy bố trí ở hai đầu thân.

­ Kiểu máy nén trục vít thông dụng nhất có hai roto, một chính (lồi) một phụ (lõm) có 4 hoặc 6 răng xoắn. Khi trục quay, thể tích đầu cuối trục vít giới hạn giữa hai răng giảm dần thực hiện quá trình nén.

­ Nguyên lý :khi các trục vít quay sẽ xảy ra quá trình hút khí ở đầu hút ( do các vít giải phóng không gian đã ăn khớp), tiếp đó là quá trình nén khí (nhờ thu hẹp không gian do các vít vào ăn khớp). Quá trình kết thúc khi không gian chứa khí nối tiếp với đầu đẩy và lúc này xảy ra quá trình đẩy khí vào ống đẩy. Máy nén trục vít có hai loại ẩm và loại khô. Máy nén khô, việc làm lạnh khí nhờ vỏ vỏ bọc ngoài và nhờ thiết bị làm lạnh trung gian hoặc thiết bị làm lạnh sau máy nén, được sử dụng trong kĩ thuật nén khí. Máy nén trục vít ẩm được sử dụng trong kỹ thuật lạnh,người ta cho dầu hoặc nước trực tiếp vào không gian làm việc của máy chỉ có trường hợp làm lạnh bằng dầu mới cho phép các vít tiếp xúc trực tiếp với nhau (không dùng bộ truyền bánh răng). Nhờ có phun dầu mà máy nén trục vít được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật thay thế cho máy nén piston.

21

Máy nén trục vít kiểu tràn dầu, nửa kín

1- Nắp, 2- Thân, 3- Nắp; 4- Vít bị động, 5- Vít chủ động, 6- Bạc lót, 7- Ổ bi

­ Ưu điểm: Hai trục vít khi quay trong thân máy không thể tiếp xúc với nhau và không tiếp xúc cả với thân máy. Các khoang nén có áp suất khác nhau của môi chất được giữ kín bằng cách phun tràn dầu bôi trơn. Chính vì vậy mà các chi tiết chuyển động rất ít bị mòn, môi chất có nhiệt độ cuối quá trình nén rất thấp vì nhiệt lượng môi chất sinh ra trong quá trình nén đã thải cho dầu bôi trơn. Tiếp theo là không có clape hút và đẩy nên không có không gian chết, không có tổn thất áp suất hút và đẩy.

­ Số lượng chi tiết chuyển động của máy nén trục vít rất ít, độ tin cậy cao, tuổi thọ cao và rất gọn gàng chắc chắn, có khả năng chống va đập cao. Đặc điểm chu trình lạnh cũng thuận lợi hơn (chỉ một máy nén nhưng vẫn có thể làm mát trung gian bằng hòa trộn).

­ Ngoài ra người ta còn chế tạo máy nén trục vít một trục. Đặc điểm của nó là chỉ có một trục vít nhưng có thêm 2 bánh răng ở bên sườn của trục vít để ngăn cách khoang nén và khoang hút.

6. MÁY NÉN ROTO ­ Máy nén roto được ứng dụng rộng rãi trong các máy lạnh năng suất nhỏ: máy điều hòa nhiệt độ RAC, máy điều hòa cửa sổ hai cụm nhỏ với môi chất freon R134A, R401A. Máy nén roto có nhiều loại khác nhau: máy nén

22

roto piston lăn, máy nén roto tấm trượt, máy nén roto lắc, trong đó loại roto lăn được sử dụng rộng rãi nhất.

­ Máy nén roto lăn gồm 9 thân hình trụ, đóng vai trò xilanh, piston có dạng hình trụ nằm trong xilanh. Vì kích thước piston nhỏ hơn nên chúng chỉ có một đường tiếp xúc với nhau (cũng là đường ngăn cách khoang nén và khoang hút). Do tấm ngăn luôn tì lên mặt trong xilanh nên luôn tồn tại hai khoang nén và hút.

­ Khi piston lăn , thể tích khoang hút lớn dần. Thể tích khoang hút đạt cực đại khi piston lăn trên đỉnh cao nơi bố trí tấm trượt. Đây cũng là thời điểm thể tích khoang nén bằng không. Khi piston lăn qua miệng hút, khoang hút và khoang nén lại xuất hiện. Thể tích khoang hút lớn dần và khoang nén nhỏ dần thực hiện đồng thời quá trình hút và nén. Không có clape hút nên tránh được tổn áp phía hút. Chỉ phía đẩy có clape.

3.1.1 Phân loại máy nén roto: Khi tỷ số nén cao ứng với áp suất đẩy (12 at) và có làm lạnh xilanh gọi

là máy nén.

Khi áp suất đẩy của máy nén đạt đến 2,5 at gọi là máy thổi khí hoặc

máy đẩy, thường không làm lạnh bằng nươc.

Theo kiểu của máy nén gồm: máy nén roto tấm trượt một trục, máy nén roto lắc một trục, máy nén roto hai trục hai cánh hoặc ba cánh, roto hình sao, máy nén hai hoặc ba trục vít, máy nén vòng chất lỏng.

3.1.2 Nguyên lý làm việc: Khi quay một hoặc hai roto có hình dạng xác định thì các không gian kín tuần hoàn được tạo ra và thể tích của khí ở ấp suất thấp được hút vào đó. Khi roto chuyển động tiếp tục không gian này được thu hẹp lại, khí được nén và đẩy vào đường đẩy.

3.1.3 Máy nén roto tấm trượt Máy nén roto tấm trượt sử dụng chủ yếu trong kỹ thuật điều hòa không khí. Gần giống của máy nén roto lăn: gồm 1 thân máy đồng thời là xilanh hình trụ, 1 roto nằm trong có kích thước nhỏ hơn, bên trên có bố trí ít nhất hai tấm trượt. Khi roto quay, các tấm trượt văng ra do lực li tâm tạo thành các khoang hút và nén phù hợp.

23

Khi roto quay các cánh sẽ văng ra ép vào các bề mặt bên trong của hai vòng gang tự do và kéo chúng quay cùng. Do có khoảng hở giữa vỏ và các tấm nên chúng sẽ không bị mài mòn.

Khi roto quay các tấm chia không gian làm việc có tiết diện hình lưỡi liềm thành các phòng nhỏ và thể tích của chúng giảm từ phía hít đến phía đẩy. Trục của máy nén quay trên ổ đỡ được bịt kín bằng bạc nhẵn có rông đen và được ép bằng lò xo với nắp máy nén. Ở phía đây có đặt xupap một chiều. Máy nén truyền động trực tiếp từ động cơ. Đối với các máy nén dung để nén khí không cho phép để lọt ra môi trường xung quanh (khí độc, cháy, nổ) thì trục được bịt kín bằng các vòng đệm grafit.

­Ưu điểm: chắc chắn, làm việc điều hòa, ít xupap, gọn nhẹ, ít chi tiết,

momen khởi động nhỏ.

­Nhược điểm: khó bịt kín hai đầu máy nén, ma sát lớn, yêu cầu độ chính xác khi chế tạo, lắp đặt và sử dụng ở trình độ cao, nhạy cảm với độ bẩn nên ở ống hút phải đạt bầu lọc và ống đẩy phải có thiết bị phân ly dầu.

24

3.1.4 Máy thổi khí roto hai trục

Gồm vỏ quay và hai roto gang quay ở trong. Khi quay, các roto này tiếp xúc kín với nhau và tiếp xúc với vỏ, tạo ra trong vỏ hai phòng riêng biệt: hút và đẩy. sau khi ngăn cách với khí hút, roto chuyển động tiếp tục cũng không xảy ra nén khí (do không biến đối thể tích và áp suất) cho tới thời điểm kết hợp không gian đó với phía đẩy. Ở thời điểm này khí được nén ép bơi roto và được đẩy vòa ống đẩy. Trục dẫn quay được là nhờ truyền động từ động cơ qua đai truyền hoặc hộp giảm tốc. Trục thứ hai liên hệ với trục dẫn qua truyền động bánh răng.

3.1.5 Máy nén vòng chất lỏng: Làm việc theo nguyên rắc tương tự máy nén roto tấm trượt nhưng khác về cấu tạo. có hai loại máy nén vòng chất lỏng: loại tác dụng đơn (hình c) và loại tác dung kép (hình d).

Roto của máy nén thường được nén liền khối với cánh, đồng thời tất cả các cánh có cùng chiêu dài. Sự biến đổi các thể tích của các hộp nhỏ xảy ra được nhờ roto đặt lệch tâm. Dưới tác dụng của lực ly tâm nước bắn ra thành máy nén bít kín đầu các cánh và tạo thành các không gian có thể tích biến đổi. Khí được hút vào không gian trống của máy qua lỗ hình lưỡi liềm 1 ở mặt

25

đầu, sau đố xảy ra quá trình nén do thể tích biến đổi, rồi khí được đẩy vào lỗ hình lưỡi liềm khác 2 cũng ở mặt đầu.

 Thứ tự chạy máy nén vòng chất lỏng:

a. Cho chất lỏng đày tới van hồi lưu;

b. Đóng van dẫn chất lỏng vào;

c. Thông đường hút với khí quyển nhờ van phụ (để không tải);

d. Mở van tuần hoàn chất lỏng qua bơm và van đẩy chất lỏng tới hộp đệm

( có chất lỏng rò qua hộp đệm);

e. Đóng cầu dao;

f. Khi đạt tới số vòng quay cần thiết phải dần dần đóng van phụ khi đạt tới

chân không cần thiết thì mở van hút;

g. Kiểm tra sự làm việc của hộp đệm và các dụng cụ đo;

 Thứ tự dừng máy nén vòng chất lỏng theo thứ tự ngược lại:

a. Đóng van hút;

b. Đóng van tuần hoàn chất lỏng;

c. Mở van không khí;

d. Dừng động cơ.

­ Ưu điểm: chế tạo đơn giản, vận hành chắc chắn, khả năng nối trưc tiếp với động cơ, lưu lượng khí đều, không có xupap và các cơ cấu phân phối nên ít bị tắc.

­ Nhược điểm: các đấu cánh chuyển dịch trong nước gây ra ma sát giữ cánh và nước, giữa nước với vỏ làm tổn hao năng lượng vì vậy hiệu suất không cao

­ Máy nén roto lắc có ưu điểm hơn so với roto lăn là loại bỏ được hoàn toàn sự rò rỉ và yêu cầu bôi trơn qua bề mặt tiếp xúc giữa piston lăn và tấm ngăn.

7. MÁY NÉN XOẮN ỐC ­ Máy nén xoắn ốc có những ưu điểm vượt trội so với máy nén piston và máy roto là ít xung động trong quá trình nén, do đó ít ồn và ít rung động hơn, nên nó được sử dụng rộng rãi trong các máy điểu hòa không khí vừa và nhỏ.

26

­ Máy nén xoắn ốc gồm 1 xilanh và một piston có băng xoắn giống nhau.

Piston và xilanh được lồng cúng vào nhau.

a/ Hình dáng piston và xilanh dạng băng xoắn máy nén xoắn ốc; b/ Trục quay lệch tâm để cố định piston.

­ Trong khi xilanh đứng im được gắn lên vỏ trên thì piston ở dưới được gắn lên trục quay của động cơ. Khi piston quay, các bề mặt của xilanh và piston tạo ra các khoang thể tích thay đổi thực hiện quá trình hút nén và đẩy.

8. MÁY NÉN ĐỘNG HỌC

2. Máy nén turbin Trong máy nén turbin áp suất tăng lên là do sự biến đổi động năng của dòng môi chất nhận được ở bánh cánh quạt turbin thành thế năng, nội năng hoặc entanpi. Máy nén turbin gồm hai loại: li tâm và hướng trục. Trong kỹ thuật lạnh chỉ sử dụng máy nén kiểu hướng trục.

­ So với máy nén piston, máy nén turbin có những ưu điểm:

+ Cấu tạo đơn giản, số lượng chi tiết chuyển động ít, làm việc liên tục, tiêu tốn nguyên vật liệu ít, tiêu tốn vật liệu chế tạo thường chiếm 1/3 so với máy nén piston cỡ lớn có cùng năng suất lạnh, chạy với tốc độ cao.

+ Rất gọn nhẹ, diện tích lắp đặt nhỏ, vững chắc.

+ Vận hành đơn giản, độ tin cậy cao.

+ Môi chất không bị dẫn dầu, vì các chi tiết chuyển động và đứng yên

không tiếp xúc với nhau, không cần dầu bôi trơn.

+ Khi làm việc lực quán tính nhỏ.

+ Có thể điều chỉnh năng suất lạnh vô cấp.

27

+ Có thể làm mát trung gian trên một máy nén bằng tiết lưu môi chất ở áp

suất trung gian.

­ Nhược điểm: Có hiệu suất thấp, đặc biệt với năng suất nhỏ và tỉ số áp

suất lớn.

1.1 Máy nén ly tâm

28

Trên sơ đồ là hình vẽ đơn giản của bánh công tác của máy nén ly tâm.

Khí đi vào bánh công tác theo hướng trục (như hình vẽ) sau đó quay 1 góc 90o và đi vào rãnh cánh. Rãnh cánh được tạo nên bởi đĩa chính 1, các cánh dẫn 2 và đĩa phụ 3.

Cánh dẫn trong khi quay đã truyền cho khí một chuyển động quay. Ở đây lực ly tâm xuất hiện và đẩy các phân tử khí chuyển động từ trong ra ngoài và như vậy khí bị nén lại. Chuyển động tương đối của dòng khí trong máy nén ly tâm theo đường xoắn ốc. Sau khi ra khỏi bánh công tác, khí bị nén đi vào ống tăng áp 5 nằm bao quanh bánh công tác. Ở đây động năng biến thành thế năng, tức là áp lực tĩnh của không khí nén tăng. Ống tăng áp có thể có cánh hướng hoặc không có cánh hướng. Trong ống này khí nén cũng chuyển động theo đường xoắn ốc.

Nhờ có các cánh quạt hướng quay 6 và cánh quạt hướng ngược 7, khí nén được đưa vào bánh công tác qua tầng sau. Ở các cánh dẫn này dòng cũng bị xoắn theo chuyển động xoắn ốc.

Đoạn vào 8 đảm bảo cho khí nén vào bánh công tác ở tầng sau được

đều.

Tầng (hay cấp) máy nén bao gồm: bánh cơng tác, ống tăng áp, các

cánh định hướng xuôi và ngược.

Nguyên tắc làm việc của máy này tương tự như bơm ly tâm, chỉ khác là do sự biến đổi áp suất của khí khi qua guồng động nên dẫn đến sự biến đổi khối lượng riêng của khí. Khi guồng động quay, khí sẽ văng từ tâm ra xung quanh dưới tác dụng của lực ly tâm. Do đó xảy ra sự tăng khối lượng riêng của khí và tạo áp lực tĩnh. Đồng thời vận tốc của khí cũng tưng lên và như vậy tăng áp lực động của khí.

1.2 Máy nén trục: 1.2.1 Cấu tạo chung của máy nén trục, cấu tạo cấp

1. Cánh dẫn làm việc 2. Roto trống 3. Cánh dẫn định hướng

29

ớ ở ụ ụ ể ộ ọ Khác v i máy nén ly tâm, máy nén tr c khí nén chuy n đ ng d c theo tr c.

ắ

ệ ẫ ượ ắ ẫ   Roto 1 có d ng tr ng. Trên roto có g n các cánh d n làm vi c 3. Các cánh d n ượ   c ẫ ữ c g n trên thân máy 2. Nh ng cánh d n này cũng đ

ố ạ ố ị ng c  đ nh 4 đ ứ ấ ấ ướ ị đ nh h ắ ở ướ ấ g n   tr c c p th  nh t và sau c p sau cùng.

ủ ầ ố ố

1, T , C đi vào  ng vào c a máy nén, sau khi đi ố t c  các c p, chúng s  đi qua  ng tăng áp, sau đó đi qua  ng đ y đ n n i tiêu

Khí có các thông s  ban đ u p ấ ả ế ẽ ẩ ấ ố ơ

qua t th . ụ

ặ ề ướ

ấ ủ ừ ề ầ ượ ạ c l

Ở ố   ng vào có các cánh h ặ ộ ủ ẫ ộ ủ   ơ ng dòng làm cho dòng h i ngo t v  phía quay c a i tùy theo tính ch t c a t ng t ng. Trong m t s  máy   ượ   ng

ứ ẽ ấ ộ ố roto ho c v  phía ng nén, b  vào không có.  Trong các rãnh tăng áp c a các cánh d n đ ng, năng l ậ ố ủ c a dòng s  tăng, t c là áp su t và v n t c tăng.

x + Py .

ẫ ấ ộ Khi dòng khí chuy n đ ng qua các can h d n đ ng xu t hi n l c P = P

ự ướ ủ ệ ự ạ L c này có h ng ng ng quay c a bánh công tác và t o ra công nén. ể ộ ượ ớ ướ c v i h

ủ ướ ộ Còn trong các rãnh c a cánh đ nh h ng ch  có s  bi n đ ng năng thành th

ự ế ướ ỉ ấ ị ng nh t đ nh tr ế  ộ   c khi vào dãy cánh đ ng

ị ộ ướ năng và giúp cho dòng khí có m t h sau.

1.2.2 Cấu tạo cấp máy nén trục

ụ ơ ồ ấ ạ ấ S  đ  c u t o c p máy nén tr c

ấ ộ c t o b i m t s  c p áp su t. M i c p g m m t vành quay

Máy nén tr c đ ẫ

ắ ạ ẫ ồ ạ ng dòng t o thành  ặ c g n ch t vào các đĩa hay g n ch t

ặ ượ ắ ẫ ướ ỏ ủ ặ ố ộ ố ấ ụ ượ ạ ỗ ấ ở ố ị ẫ ướ ộ ệ các cánh d n làm vi c và m t vành c  đ nh các cánh d n h ệ ượ ắ ẫ m ng cánh d n. Các cánh d n làm vi c đ ng dòng đ vào roto tr ng, còn các cánh d n h c g n ch t vào v  c a máy nén.

ấ ể ượ ặ c làm có cánh d n h

C p đ u c a máy nén có th  đ ố ầ ủ ấ ẫ ướ ng ho c không có  ủ ụ ng dòng ra, m c đích c a nó là

ẫ ướ ở ử ể ặ ượ ả ấ chúng. Còn c p cu i cùng luôn luôn có cánh d n h đ  v n dòng và làm gi m m t mát năng l ng c a ra.

30

9. Máy nén luồn chất chảy Máy nén khí làm việc với năng lượng của luồng hơi, luồng khí hoặc luồng

lỏng thường gọi là tupe và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa học.

Nguyên tắc làm việc: khí bị luồng lỏng, luồng khí hoặc luồng hơi chuyển động với vận tốc lớn kéo theo nhờ lực ma sát bề mặt cung cấp cho khí một phần động năng của mình. Sau đố động năng sẽ biến thành thế năng để nén khí.

10.

ĐIỀU CHỈNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY NÉN

ố ẫ ể

1. Yêu cầu ư ượ L u l

ng khí t ầ ổ ư ượ ươ

ề ng tiêu dùng c a khí t

ề ả ể ớ  h  th ng  ng. Cùng v i đi u này, trong m ng l ượ ư ậ ụ ỉ ổ ụ ệ ừ ệ ố    h  th ng  ng d n theo đi u ki n tiêu th  có th  thay đ i, vì ớ ư   ả ng  ng v i l u ng th i đ  sao cho nó t ướ ầ   i c n ọ   c g i là ứ ạ ề i n i tiêu th . Đi u ch nh nh  v y đ

ả ả ỉ ề ấ ấ ả ớ ổ ậ v y máy nén c n ph i thay đ i l u l ố ừ ệ ố ủ ượ l ầ ạ ơ ph i đ m b o áp su t yêu c u t đi u ch nh v i áp su t không đ i.

ẽ ộ ỉ ằ    là tác đ ng lên máy nén mà tác đ ng này s  làm cân b ng

ụ ề Nhi m v  đi u ch nh ả ủ ủ ơ ụ ụ ệ ng th i c a nó v i l u l ộ ớ ư ượ ng tiêu th  khí c a n i tiêu th . ư ượ l u l

ầ ể ẫ ổ ỉ

ườ ụ ủ Xung đ u tiên đ  d n đ n đi u ch nh th ự i, sinh ra do s  thay đ i l u l ấ ở ạ    m ng ề    trong các h  th ng đi u

ự ế ề Ở ổ ư ượ ng tiêu th  c a khí.  ỏ ố ự ấ ấ ấ ổ ng là s  thay đ i áp su t  ệ ố ể ả t, s  thay đ i áp su t r t nh  (kho ng 1% ­ 10% áp su t khí quy n). ướ l ỉ ch nh t

ư ượ ể ượ ủ ỉ ổ ố

11. L u l

Điều chỉnh bằng cách thay đổi số vòng quay ng c a máy nén có th  đ

ự ằ ử ụ ư ụ ủ ươ ề   c đi u ch nh b ng s  thay đ i s  vòng quay ỏ ộ   ế  trong khi s  d ng, nh ng đòi h i đ ng tr c c a máy nén. Ph ng pháp này kinh t

31

ề ổ ố ế ị ậ t b  thay đ i s  vòng quay. Vì v y thay đ i l u l ằ   ng b ng

ẫ ổ ố ượ ử ụ ủ ộ ơ ệ ộ ơ c  truy n d n có thi cách thay đ i s  vòng quay c a đ ng c  đi n không đ ổ ư ượ c s  d ng r ng rãi.

ỉ

ượ ử ụ ơ ố ườ ở ợ ự c s  d ng trong tr  đ ng c  đ t trong, mà ẫ ủ   ề ng h p truy n d n c a ổ ố    đó s  thay đ i s  vòng

ễ ươ  Ph máy nén t ượ quay đ ề ng pháp đi u ch nh này đ ơ ơ ừ ộ ặ ừ ộ  đ ng c  h i ho c t ệ ự c th c hi n khá d  dàng.

12.

Điều chỉnh bằng tiết lưu ở ống nạp

ề ằ ỉ Đi u ch nh b ng ti ế ư ở ố t l u ạ   ng n p

ậ ả ủ ư ụ N u ẽ  tuy n hút c a máy nén có đ a thêm các v t c n ph  thì máy nén s

ả ế ở ư ượ gi m l u l ế ng.

ả ử ồ ị ề ỉ

Gi ở ố ị ủ ế ẽ

1đc, lúc đó quá trình dãn n  là đ

s  dt 1­2­3­4 là đ  th  ch  th  c a máy nén khi không có v t c n đi u    ng hút . Ta s  cho thêm vào tuy n hút m t v t c n ph , làm gi m áp su t  ườ ườ ạ ở ậ ả ấ ả ụ ng hút (hay n p) là ộ ậ ả ng 3­4’ và đ

ỉ ch nh  hút t ườ đ pừ 1 đ n pế ng 4’­1.

ả ố ừ 1 xu ng v

2đc. T

ấ ằ ươ ứ ể ư ượ ể 1đc, còn th  tích th i  ổ ừ ồ ị ố  vừ 2 xu ng v t T  đ  th  ta th y r ng, th  tích n p s  gi m t ng  ng l u l ạ ẽ ả  v ả ủ ng th i c a máy nén thay đ i.

ễ ự ộ

ỉ ả ụ ừ ể ấ ướ ủ ạ i gi m thì v i l u l ể  đ ng lo i này bi u di n: N u l u l ả ng th i cho tr

ẽ ượ ư ủ ệ ố ố ế ư ượ  b  1  ng tiêu th  t ớ ư ượ c c a máy nén 5, áp su t trong  c đ a theo  ng 2 vào khoang c a h  th ng c  có piston

ẽ

ớ ư ượ ằ ng th i c a máy nén s  gi m cho đ n khi cân b ng v i l u l ư   t l u 4; l u ụ ừ

ẽ ả ả ế ự ộ ươ ơ ế ư ng tiêu th  t ộ c s  d ng r ng rãi khi

ượ ử ụ ớ ả ề ặ ư ơ ồ ề S  đ  đi u ch nh t ủ ướ ạ c a m ng l ẽ ể b  1 s  tăng và khí s  đ ấ ộ 3, áp su t này s  tác đ ng lên piston, piston nén lò so và làm đóng van ti ượ ả ủ l ơ ể b . Ph ng pháp này đ n gi n và t ệ ệ ố h  s  nén cao, nh ng hi u qu  v  m t năng l ụ  đ ng tác d ng, nên đ ượ ng không l n.

32

13.

Điều chỉnh bằng cách mở van nạp

ế ấ ở ụ ừ ạ ự ả N u do s  gi m l u l

ượ ư ẽ ắ ư ượ ng tiêu th  t ế ố c đ a theo  ng xung 2 đ n thi m ng, áp su t  t b  c  d ng piston 3 s  kh c ph c đ

ủ ể ạ ộ

ạ ế ở ấ ủ

ẽ ả ả ườ ố

ế ị ơ ạ ố ằ i đ . Lúc này quá trình nén s ẽ ị ả  xilanh s  b  th i vào đ ư ở ẽ ả

ạ ế ở ấ ả ạ ả ả  b  1 còn ch a gi m và piston 4 s ạ ằ i gi m l u l i đ . Tóm l

ấ    1 tăng lên, thì áp su t ụ ượ   này khi đ c ự ẩ ủ l c đ y c a lò so và piston 4 chuy n đ ng xu ng. Cán c a piston có tr c 5, các vòi   ẳ ẽ  ạ ủ c a nó s  c n tr  t m ph ng c a van n p n m t ừ ạ ẽ ở ạ   ng  ng n p. không x y ra b i vì van n p s  m  và khí t ẽ  ấ ở ể ế Quá trình này s  x y ra đ n khi nào áp su t  ư ượ   ẳ không đ y tr c 5 và không c n tr  t m ph ng n m t ng ờ ự ả ư ượ ạ ượ ở đ t đ đây nh  s  th i l u l ẩ c ng.

ề ỉ

ồ ị  Trên hình là đ  th  ch  th  c a tr ượ ệ ư ợ ỏ

ỉ ấ ượ ử ụ ươ ệ ố ạ ươ ng h p này. Ph ấ ả c s  d ng cho lo i máy nén có h  s  nén và l u l ấ   ườ ng pháp đi u ch nh này r t ỉ ầ   ng nh  vì khi th i ch  c n 15% công su t toàn ư ượ   ng

ị ủ ả ơ đ n gi n, nh ng hi u su t năng l ầ ph n. P ng pháp này đ ấ ỳ b t k .

ệ ườ ạ Trong giai đo n hi n nay, ng

ủ ể ủ ừ ươ ử ụ i ta s  d ng ph ổ ượ ư ượ c l u l ở ng pháp m  khóa n p  ng c a máy nén t ạ ở ừ    t ng ị ị    giá tr  đ nh

ứ ế ứ ị hành trình c a piston và có th  thay đ i đ ị m c đ n 0,1 giá tr  đ nh m c.

33

ướ ạ ượ ề

14. Ở ươ  ph

ế ấ ặ ể ượ i d ng các khoang   ố ớ   c n i v i

Thay đổi thể tích khoảng không chết ế ạ ỉ c ch  t o d ng pháp đi u ch nh này, k t c u đ ổ ặ ự ộ

ụ ả ế ằ ổ ph  có th  tích (dung tích) không đ i ho c thay đ i, các khoang này đ ỉ ể ề kho ng không ch t, có th  đi u ch nh b ng tay ho c t đ ng.

ể ự ư ượ

ề ỉ ả ượ ệ ế ể ạ ở ướ ạ ộ ố i d ng h c h i t ụ ủ   ề ng m t cách đi u  hòa,  th  tích ph   c a ộ ụ ể    th  tích t o b i xilanh và

Đ  th c  hi n  đi u  ch nh  l u l ả kho ng không ch t ph i đ c làm d piston.

ấ ế ượ ử ụ ộ ng pháp này r t kinh t và đ c s  d ng r ng rãi trong các máy nén có

ươ ấ ớ Ph công su t l n.

Một số phương pháp khác:

ươ ươ

15. Ngoài các ph

ng pháp đã nêu trên còn dùng ph ng pháp:

ắ ụ ướ ấ ­ Đóng t t máy (khi công su t trên tr c d i 200kW);

ư ằ ừ ạ ­ B ng cách đ a khí t khoang nén vào khoang n p;

ằ ả ả ừ ạ ướ ự ộ ­ B ng cách x  không t m ng l i t i qua van t đ ng.

ươ ế ươ ế ầ ng pháp đ u khá kinh t , còn 2 ph ng pháp sau không kinh t , nói chung

Ph ấ r t ít dùng.

16.

VÙNG LÀM VIỆC THÍCH HỢP CỦA CÁC LOẠI MÁY NÉN. Tùy theo lưu lượng và áp suất mà chọn máy nén thích hợp với điều kiện làm việc. Vùng 1: máy nén piston một phía; vùng 2: máy nén piston đối xứng;

vùng 3: máy nén piston thẳng đứng; vùng 4: máy nén góc; vùng 5: máy nén cách màng; vùng 6: máy nén trục vít; vùng 7: máy nén tấm trượt; vùng 8: máy nén vòng chất lỏng; vùng 9: máy nén ly tâm; vùng 10: máy nén hường trục.

34

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Minh Tuyển, Bơm Quạt Máy nén, NXB Xây Dựng.

2. Lê Xuân Hòa & Nguyễn Thị Ngọc Bích, Giáo trình Bơm quạt máy nén,

trường ĐH Sự phạm Kĩ Thuật.

3. http://kiemtailieu.com/ky-thuat-cong-nghe/tai-lieu/ky-thuat-lanh/1.html

4. http://tailieu.vn/doc/cau-tao-nguyen-ly-hoat-dong-may-nen-khi-chung-

loai-may-nen-khi-442621.html

5. http://tailieu.vn/doc/may-nen-khi-va-nguyen-ly-hoat-dong-cua-may-nen-

khi-1369523.html

6. https://thuvientvc.files.wordpress.com/2013/08/bom-khi-nen-chuong-

67.pdf

35