Nhiệt động lực học là gì và ứng dụng trong khí nén

Thuật ngữ nhiệt động học (hoặc nhiệt động lực học) là ngành khoa học nghiên cứu mối quan hệ giữa nhiệt (nhiệt năng), công (cơ năng) và các hình thức năng lượng khác trong hệ vật chất. Cụ thể, nó xác định cách thức năng lượng được chuyển hóa và truyền từ hệ này sang hệ khác qua các quá trình như nén, giãn nở, trao đổi nhiệt,...

Năng lượng tồn tại dưới nhiều hình thức khác nhau, như nhiệt, vật lý, hóa học, bức xạ (ánh sáng, v.v.) và năng lượng điện. Nhiệt động lực học là nghiên cứu về năng lượng nhiệt, tức là khả năng mang lại sự thay đổi trong một hệ thống hoặc dùng để thực hiện sinh công .

Nguyên lý 1 nhiệt động lực học (hay còn gọi là định luật bảo toàn năng lượng) thể hiện nguyên tắc bảo toàn năng lượng. Năng lượng không tự sinh ra hay mất đi, theo đó, tổng năng lượng trong một hệ kín luôn được bảo toàn, luôn không đổi và chỉ thay đổi từ dạng này sang dạng khác.

Điều này, nhiệt là một dạng năng lượng có thể được tạo ra hoặc chuyển đổi thành dạng khác.

Nguyên lý 2 nhiệt động lực học (hay còn gọi là định luật entropy) cho rằng: trong tự nhiên luôn tồn tại xu hướng chuyển dần đến trạng thái có mức độ rối loạn phân tử cao hơn. Entropy (mức độ rối loạn) là thước đo thể hiện sự mất trật tự này.

Các tinh thể rắn - dạng vật chất có cấu trúc đều đặn nhất - có giá trị entropy rất thấp. Ngược lại, các chất khí - vốn có cấu trúc hỗn độn hơn - lại có giá trị entropy cao.

Khi entropy tăng lên, năng lượng tiềm năng của hệ thống năng lượng tách biệt luôn sẵn sàng để thực hiện công việc sẽ giảm đi. 

Nguyên lý 2 nhiệt động lực học cũng khẳng định rằng: nhiệt chưa bao giờ có thể “tự nỗ lực của chính nó" chuyển từ vùng có nhiệt độ thấp hơn sang vùng có nhiệt độ cao hơn.

Như đã giải thích trong bài viết này, nhiệt động lực học liên quan đến năng lượng cũng như quá trình chuyển đổi và truyền tải năng lượng. Trong ứng dụng máy nén khí, Atlas Copco tập trung vào khí (không khí) dưới mức áp suất cao. Các định luật khí Boyle và Charles đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu rõ cách áp suất, thể tích và nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình nén khí.

Với những thông tin trên, có thể thấy nhiệt động lực học là nền tảng quan trọng để hiểu cách thức hoạt động của máy nén khí. Trong quá trình nén, không khí bị làm nóng do áp suất tăng và tốc độ dòng khí cao. Thông thường, lượng nhiệt dư thừa sinh ra từ máy nén được gọi là "nhiệt nén".

Lượng nhiệt này hoàn toàn có thể được tái sử dụng thông qua các hệ thống thu hồi năng lượng. Nếu thu hồi được tới 94% tổng công suất đầu vào, mức tiết kiệm năng lượng sẽ rất đáng kể. Ví dụ, một máy nén 400kW với hiệu suất thu hồi năng lượng 90% có thể giúp tiết kiệm tới 150.000 euro mỗi năm.

Bằng cách sử dụng nước nóng như nguồn cấp sơ bộ cho nồi hơi, hoặc trực tiếp trong các quy trình yêu cầu nhiệt độ từ 70-90%, doanh nghiệp có thể giảm thiểu đáng kể mức tiêu thụ năng lượng từ các nguồn như khí đốt tự nhiên. Việc lắp đặt một bộ điều khiển thu hồi nhiệt giữa máy nén khí và mạch làm mát/ làm nóng là một giải pháp hiệu quả giúp tiết kiệm chi phí điện năng .

Ngoài ra, bạn sẽ tìm thấy nhiều máy nén khí mới được thiết kế với khả năng phục hồi năng lượng được cài đặt sẵn. Thông qua sức mạnh của nhiệt động lực học, có nhiều khả năng phục hồi năng lượng. Vì điện chiếm 99% lượng khí thải CO2 và hơn 80% chi phí vòng đời của máy nén khí. Đó là những lưu ý quan trọng trong bài viết này.

Với những thông tin trên, Atlas Copco hi vọng bạn sẽ tự tin hơi trong việc lựa chọn máy nén khí không dầu hoặc có dầu phù hợp. Tất cả các dòng máy nén khí trục vít của chúng tôi đều là hiện đại và tích hợp các tính năng giúp tiết kiệm năng lượng.

Nếu cần thêm thông tin, đừng ngần ngại liên hệ với Atlas Copco! Đội ngũ chuyên gia của chúng tôi luôn sẵn sàng giúp bạn!

Nếu bạn chưa tìm thấy câu hỏi về thắc mắc của mình, đừng ngần ngại hãy cho chúng tôi biết, và sẵn sàng giúp bạn giải đáp!