Nguyên lý hoạt động máy nén khí: nén thay đổi thể tích & nén động năng

Có hai nguyên lý nén khí (hoặc gas) chung: Nén thay đổi thể tích và động năng. Những nguyên lý này dựa trên lý thuyết nén và xả khí.

• Máy nén (piston) tịnh tiến: Máy nén sử dụng piston được truyền động bằng trục khuỷu để nén khí trong xy-lanh.
• Máy nén (xoắn ốc) quỹ đạo: Máy nén sử dụng hai xoắn ốc xen kẽ để nén khí êm ái.
• Máy nén trục vít: Máy nén sử dụng hai vít xoắn ốc xoay để nén khí liên tục.
• Máy nén bánh răng xoay: Máy nén sử dụng hai roto răng xoay ngược, không tiếp xúc để nén khí.
• Máy nén cánh gạt xoay: Máy nén sử dụng rôto có cánh gạt trượt vào và ra ngoài để nén khí bên trong khoang hình trụ.

Trong hai sơ đồ dưới đây, bạn sẽ tìm thấy mối quan hệ áp suất-thể tích cho máy nén theo lý thuyết và sơ đồ thực tế cho máy nén piston được minh họa (tương ứng).

Thể tích xy-lanh là thể tích xy-lanh mà piston di chuyển trong giai đoạn hút. Thể tích không gian chết là thể tích bên dưới các van đầu vào và đầu ra và bên trên piston. Nó phải ở điểm rẽ trên cùng của piston vì lý do cơ học.

Sự chênh lệch giữa thể tích xy-lanh và thể tích hút là do sự giãn nở của không khí còn lại trong thể tích không gian chết trước khi lực hút bắt đầu. Thiết kế thực tế của máy nén, ví dụ như máy nén piston, dẫn đến sự khác biệt giữa sơ đồ p/V theo lý thuyết và sơ đồ thực tế.

Các van không bao giờ được bịt kín hoàn toàn và luôn có một mức độ rò rỉ giữa vòng bao pi và thành xy-lanh. Ngoài ra, van không thể mở và đóng hoàn toàn mà không có độ trễ tối thiểu. Điều này dẫn đến sụt áp suất khi khí lưu thông qua các kênh. Khí cũng được làm nóng khi chảy vào xy-lanh như là kết quả của thiết kế này.

Mỗi tốc độ quay của bánh công tác có giới hạn lưu lượng trên và dưới. Giới hạn trên nghĩa là vận tốc dòng khí đạt đến vận tốc âm thanh. Giới hạn trên nghĩa là áp suất ngược lớn hơn áp suất tạo ra của máy nén. Điều này gây ra dao động, tiếng ồn và nguy cơ hư hỏng cơ khí.

• Máy nén ly tâm: Máy nén sử dụng bánh công tác xoay để tăng tốc và chuyển đổi vận tốc khí thành áp suất thông qua bộ khuếch tán.
• Máy nén hướng trục: Máy nén nén khí khi khí chảy song song với trục xoay, thường được sử dụng trong động cơ phản lực và ứng dụng tốc độ cao.

Có hai nguyên lý cơ bản để nén khí: nén thể tích và nén động năng:

• Máy nén khí thay đổi thể tích hoạt động bằng cách hút khí vào buồng nén, sau đó giảm thể tích để tăng áp suất. Loại này cho lưu lượng ổn đỉnh, áp suất cao, phù hợp cho ứng dụng nhỏ và ổn định như sản xuất, ô tô.
• Máy nén khí động năng sử dụng cánh quạt quay tốc độ cao để tăng vận tốc khí, sau đó chuyển đổi thành áp suất tĩnh trong bộ khuếch tán. Loại này cho lưu lượng lớn, áp suất thay đổi, thích hợp cho ứng dụng công suất lớn như điện năng và HVAC.

Hiểu rõ sự khác biệt giúp bạn chọn giải pháp tối ưu cho hiệu suất và chi phí.

Quay trở lại