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 dạng khác nhau, bao gồm nhiệt, vật lý, hóa học, bức xạ (ánh sáng, v.v.), và năng lượng điện. Nhiệt động học là nghiên cứu về năng lượng nhiệt, tức là khả năng tạo ra sự thay đổi trong một hệ thống hoặc thực hiện công việc.

Định luật nhiệt động học thứ nhất thể hiện nguyên tắc tiết kiệm năng lượng. Nó nêu rõ rằng năng lượng không được tạo ra hoặc phá hủy. Từ đó, nó nói rằng tổng năng lượng trong một hệ thống kín luôn được tiết kiệm, do đó vẫn không đổi. Nó chỉ thay đổi từ một hình thức này sang một hình thức khác. Nhờ đó, nhiệt là một dạng năng lượng có thể được tạo ra từ hoặc chuyển đổi thành công việc.

Định luật Nhiệt động học thứ hai quy định rằng có xu hướng tự nhiên tiến tới trạng thái rối loạn phân tử lớn hơn. Entropy là một thước đo của rối loạn. Tinh thể rắn, dạng vật chất có cấu trúc thường xuyên nhất, có giá trị entropy rất thấp.

Khí, có độ vô tổ chức cao hơn, có giá trị entropy cao. Năng lượng tiềm năng của các hệ thống năng lượng cô lập có sẵn để thực hiện công việc giảm khi entropy tăng. Định luật Nhiệt động thứ hai quy định rằng nhiệt không bao giờ có thể "tự chuyển" từ vùng nhiệt độ thấp hơn sang vùng nhiệt độ cao hơn.

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 được giải thích trong bài viết này, nhiệt động học liên quan đến năng lượng và cách truyền năng lượng. Trong bối cảnh máy nén khí, chúng tôi tập trung vào khí (khí) ở mức áp suất cao. Cả định luật khí của Boyle và Charles đều hữu ích trong việc hiểu mức nén cao và các khí khác có tác động như thế nào.

Với điều này, khái niệm nhiệt động học là nền tảng để hiểu cách máy nén hoạt động. Về cơ bản, không khí được làm nóng thông qua quá trình tăng áp và tốc độ dòng khí cao liên quan đến quá trình nén. Thông thường, có nhiệt dư trong máy nén khí, được gọi là nhiệt nén.

Nhiệt tạo ra này có thể được tái sử dụng trong các quy trình thu hồi năng lượng. Nếu bạn thu hồi đến 94% tổng công suất, bạn có thể tiết kiệm được đáng kể năng lượng. Ví dụ, máy nén 400kW với khả năng thu hồi năng lượng 90% có thể tiết kiệm €150.000 mỗi năm.

Sử dụng nước nóng làm nguồn cấp trước cho nồi hơi hoặc trực tiếp trong các quy trình yêu cầu 70-90°C, bạn có thể tiết kiệm nguồn năng lượng như khí tự nhiên. Đặt bộ điều khiển thu hồi năng lượng giữa máy nén và mạch làm mát / sưởi ấm là một cách hiệu quả để giảm chi phí điện.

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

Với thông tin trên, chúng tôi hy vọng bạn cảm thấy tự tin khi chọn đúng máy nén khí không dầu hoặc có dầu. Tất cả các model trục vít xoay của chúng tôi đều tiên tiến nhất và cung cấp các tính năng tiết kiệm năng lượng.

Nếu bạn cần thêm thông tin về máy nén khí của chúng tôi, hãy liên hệ với chúng tôi. Chúng tôi luôn sẵn sàng trợ giúp.

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!