Giáo trình Bơm, quạt, máy nén - Lê Xuân Hòa
Tóm tắt Giáo trình Bơm, quạt, máy nén - Lê Xuân Hòa: ...55,0.1,0. 10.5,72 bR2 Q F Q c 3 111 R1 s/m9,3 0237,0.25,0. 10.5,72 bR2 Q F Q c 3 222 R2 + vận tốc vòng : R.u s/m,, . R n. R.u 67050 30 1450 30 111 s/m, . R n. R.u 191250 30 1450 30 222 ... đó không gây nên tải trọng phụ. Nếu rãnh thông với bọng hút thì tổn thất lưu lượng tăng,hiệu suất lưu lượng giảm khoảng 7%. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Simpo PDF Merge and S...istered Version - Chương V: Quạt 158 a - Điều chỉnh bằng cách thay đổi số vòng quay Ở đây thay đổi số vòng quay của quạt bằng cách thay đổi số vòng quay của động cơ kéo nó, hoặc khi số vòng quay của động cơ không đổi thì lắp thêm bộ phận thay đổi tốc độ. ...
- Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương VIII: Máy nén thể tích 210 và lưu lượng tính theo biểu thức sau sẽ bằng 0: n.v...1a1Q lvKT n 1 l p (8.3) Trong đó: T - hệ số nhiệt, tính ảnh hưởng của sự làm nóng khí khi hút từ bề mặt của khóa và thành xilanh; K - hệ số kín, tính ảnh hưởng của sự rò rỉ qua khóa và các vành đệm của piston và xilanh. Điều này thấy rõ trên hình 8.2: Hình 8.2 – Đồ thị chỉ thị khi thay đổi khoảng không chết Khi tăng vch, trục tọa độ p dịch chuyển sang trái, đường nén đa biến phân bố rộng hơn và đến một giá trị giới hạn nào đó của vch điểm 2 sẽ trùng vào điểm 3. Thể tích thải bằng không, lúc đó đường nén và đường dãn nở trùng nhau, máy nén không hút , không thải. Khoảng không có hại ảnh hưởng đến sự thải càng lớn khi hệ số tăng áp càng lớn, vì vậy giá trị tương đối của khoảng không chết được chọn càng nhỏ khi hệ số tăng áp càng lớn . 8.1.3- Cách 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. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương VIII: Máy nén thể tích 211 a- Máy nén 2 cấp có piston vi sai tác dụng 2 hướng 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. Hình 8.3 – 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’. 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” trên hình 8.4, với chuyển động của piston về phía phải xảy ra quá trình dãn nở ở cấp thứ 2 đến áp suất p2, 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 Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương VIII: Máy nén thể tích 212 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 Hình 8.4 – 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 và2 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. 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 Hình 8.5 – Sơ đồ máy nén 3 cấp có piston vi sai Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương VIII: Máy nén thể tích 213 Các cấp của máy nén trên hình 8.5 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. Hình 8.6 – Sơ đồ máy nén 3 cấp piston vi sai có sự phân chia cấp thứ nhất d- Máy nén nhiều cấp có piston vi sai Khi sử dụng nguyên lý tạo cấp với piston có đường kính thay đổi, có thể thiết kế máy nén với khối lượng lớn các cấp. Hình 8.7 – Sơ đồ máy nén nhiều cấp piston vi sai 8.2- MÁY NÉN ROTO 8.2.1- Cấu tạo, nguyên lý làm việc Ta có sơ đồ máy nén tấm phẳng: Hình 8.8 – Sơ đồ cấu tạo máy nén tấm phẳng 1.Roto; 2.Thân máy ; 3.Các tấm phẳng được bố trí lệch tâm ; 4.Khoang kín được tạo bởi 2 tấm phẳng. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương VIII: Máy nén thể tích 214 Máy nén roto thuộc vào loại máy nén thể tích, theo nguyên lý làm việc nó giống bơm roto. Loại máy nén roto được sử dụng rộng rãt nhất là máy nén roto tấm phẳng. Trong thời gian gần đây người ta cũng có sử dụng máy nén trục vít. Khi roto 1 quay, các tấm phẳng tạo thành các khoang kín 4 và mang khí từ khoang hút sang khoang đẩy, đồng thời xảy ra quá trình nén khí. Sơ đồ này có sự cân bằng khối lượng các chất di chuyển rất tốt, nó cho phép roto quay với số vòng quay lớn và có thể nối máy một cách trực tiếp với động cơ điện. Trong quá trình làm việc của máy nén tấm phẳng, một khối lượng nhiệt lớn được tỏa ra do masat khí. Vì vậy khi hệ số tăng áp > 1,5 vỏ của máy được thiết kế có thiết bị làm lạnh bằng nước. Máy nén tấm phẳng có thể sử dụng để hút khí hoặc hơi từ thể tích có áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển. Trong trường hợp này, máy nén gọi là bơm chân không. Chân không được tạo thành bởi bơm chân không tấm phẳng đạt tới 95%. 8.2.2- Các thông số cơ bản a- Lưu lượng Lưu lượng máy nén phụ thuộc vào kích thước hình học của nó và số vòng quay. Hình 8.9 – Kích thước hình học cơ bản của máy nén tấm phẳng Nếu giả sử các tấm phẳng hướng tâm, thì thể tích khí giữa 2 tấm sẽ là: v = f.b Trong đó: f- diện tích cực đại của mặt cắt dọc giữa 2 tấm phẳng; b- chiều rộng của tấm phẳng. Có thể giả sử gần đúng: dere2e2 2 de2rrd df Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương VIII: Máy nén thể tích 215 Vì vậy: 2 0 ere2dere4f (8.4) Vì: r + e = R và Z 2 ; Z – số các tấm phẳng Suy ra: Z eR4 f (8.5) Thể tích khí giữa các tấm phẳng: Z eRb4 v (8.6) Vậy lưu lượng thực của máy nén là: QQ .n.b.R.e.4.n.Z.vQ (8.7) Q – hiệu suất lưu lượng, thường lấy 8,05,0Q Hiệu suất lưu lượng phụ thuộc vào mất mát bên trong qua các khe hướng tâm và hướng trục, cũng như chiều dày cánh và số cánh dẫn. b -Lưu lượng máy nén trục vít Q2211 .n.l.Z.SZ.SQ (8.5) Trong đó: S1, S2 - diện tích các rãnh trục vít thứ nhất và thứ 2; Z1, Z2 - số răng của các trục vít; l - chiều dài của trục vít; n - số vòng quay; Q - hiệu suất lưu lượng. c- Công suất và hiệu suất * Công suất của cấp máy nén roto có làm lạnh mạnh bằng nước được tính theo công đẳng nhiệt: . ..1000 .n.b.Q.p ..1000 N N ckdn 11 ckdn dn (8.6) Trong đó: p1 - áp suất đầu; Q1 - lưu lượng ở điều kiện hút; b - chiều rộng tấm phẳng. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương VIII: Máy nén thể tích 216 * Đối với máy nén được làm lạnh yếu bằng không khí ckde de ..1000 N N (8.7) Công suất đẳng entrôpi tính theo công thức sau: 1 p p Q.p 1k k N k 1k 1 2 11de (8.8) Tích các hiệu suất của máy nén nằm trong khoảng: 6,05,0. ckdn ; 7,06,0. ckde Đối với loại máy nén trục vít, những giá trị này lớn hơn một chút do ma sát cơ khí giữa các trục vít nhỏ hơn ( hầu như bằng không). 8.3 – ĐIỀU CHỈNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY NÉN 8.3.1- Yêu cầu Lưu lượng khí từ hệ thống ống dẫn theo điều kiện tiêu thụ có thể thay đổi, vì vậy máy nén cần phải thay đổi lưu lượng thải để sao cho nó tương ứng với lưu lượng tiêu dùng của khí từ hệ thống ống. Cùng với điều này, trong mạng lưới cần phải đảm bảo áp suất yêu cầu tại nơi tiêu thụ. Điều chỉnh như vậy được gọi là điều chỉnh với áp suất không đổi. Nhiệm vụ điều chỉnh là tác động lên máy nén mà tác động này sẽ làm cân bằng lưu lượng thải của nó với lưu lượng tiêu thụ khí của nơi tiêu thụ. Xung đầu tiên để dẫn đến điều chỉnh thường là sự thay đổi áp suất ở mạng lưới, sinh ra do sự thay đổi lưu lượng tiêu thụ của khí. Ở trong các hệ thống điều chỉnh tốt, sự thay đổi áp suất rất nhỏ (khoảng 1% - 10% áp suất khí quyển). 8.3.2- Điều chỉnh bằng cách thay đổi số vòng quay Từ công thức (8.3): n.v...1a1n.vQ lvKT n 1 1l p ta thấy rằng lưu lượng của máy nén có thể được điều chỉnh bằng sự thay đổi số vòng quay trục của máy nén. Phương pháp này kinh tế trong khi sử dụng, nhưng đòi hỏi động cơ truyền dẫn có thiết bị thay đổi số vòng quay. Vì vậy thay đổi lưu lượng bằng cách thay đổi số vòng quay của động cơ điện không được sử dụng rộng rãi. Phương pháp điều chỉnh này được sử dụng trong trường hợp truyền dẫn của máy nén từ động cơ hơi hoặc từ động cơ đốt trong, mà ở đó sự thay đổi số vòng quay được thực hiện khá dễ dàng. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương VIII: Máy nén thể tích 217 8.3.3- Điều chỉnh bằng tiết lưu ở ống nạp Nếu ở tuyến hút của máy nén có đưa thêm các vật cản phụ thì máy nén sẽ giảm lưu lượng. Giả sử dt 1-2-3-4 là đò thị chỉ thị của máy nén khi không có vật cản điều chỉnh ở ống hút (hình 8.10). Ta sẽ cho thêm vào tuyến hút một vật cản phụ, làm giảm áp suất hút từ p1 đến p1đc, lúc đó quá trình dãn nở là đường 3-4’ và đường hút (hay nạp) là đường 4’-1. Từ đồ thị ta thấy rằng, thể tích nạp sẽ giảm từ v1 xuống v1đc, còn thể tích thải từ v2 xuống v2đc. Tương ứng lưu lượng thải của máy nén thay đổi. Hình 8.10 - Điều chỉnh bằng tiết lưu ở ống nạp Sơ đồ điều chỉnh tự động loại này biểu diễn trên hình 8.10: Nếu lưu lượng tiêu thụ từ bể 1 của mạng lưới giảm thì với lưu lượng thải cho trước của máy nén 5, áp suất trong bể 1 sẽ tăng và khí sẽ được đưa theo ống 2 vào khoang của hệ thống cơ có piston 3, áp suất này sẽ tác động lên piston, piston nén lò so và làm đóng van tiết lưu 4; lưu lượng thải của máy nén sẽ giảm cho đến khi cân bằng với lưu lượng tiêu thụ từ bể. Phương pháp này đơn giản và tự động tác dụng, nên được sử dụng rộng rãi khi hệ số nén cao, nhưng hiệu quả về mặt năng lượng không lớn. 8.3.4- Điều chỉnh bằng cách mở van nạp Nếu do sự giảm lưu lượng tiêu thụ từ mạng, áp suất ở 1 tăng lên, thì áp suất này khi được đưa theo ống xung 2 đến thiết bị cơ dạng piston 3 sẽ khắc phục được lực đẩy của lò so và piston 4 chuyển động xuống. Cán của piston có trạc 5, các vòi của nó sẽ cản trở tấm phẳng của van nạp nằm tại đế. Lúc này quá trình nén sẽ không xảy ra bởi vì van nạp sẽ mở và khí từ xilanh sẽ bị thải vào đường ống nạp. Quá trình này sẽ xảy ra đến khi nào áp suất ở bể 1 còn chưa giảm và piston 4 sẽ không đẩy trạc 5 và không cản trở tấm phẳng nằm tại đế. Tóm lại giảm lưu lượng đạt được ở đây nhờ sự thải lưu lượng. Trên hình 8.12 là đồ thị chỉ thị của trường hợp này. Phương pháp điều chỉnh này rất đơn giản, nhưng hiệu suất năng lượng nhỏ vì khi thải chỉ cần 15% công suất toàn phần. Pương pháp này được sử dụng cho loại máy nén có hệ số nén và lưu lượng bất kỳ. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương VIII: Máy nén thể tích 218 Hình 8.11 - Điều chỉnh bằng cách mở van nạp Hình 8.12- Đồ thị công khi điều chỉnh bằng mở van nạp Trong giai đoạn hiện nay, người ta sử dụng phương pháp mở khóa nạp ở từng hành trình của piston và có thể thay đổi được lưu lượng của máy nén từ giá trị định mức đến 0,1 giá trị định mức. 8.3.5- Thay đổi thể tích khoảng không chết Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương VIII: Máy nén thể tích 219 Hình 8.13 – Đồ thị công khi thay đổi thể tích khoảng không chết Từ công thức (8.3), ta thấy rằng với vlv, n, không đổi có thể điều chỉnh lưu lượng bằng cách thay đổi thể tích khoảng không chết (hình 8.13) Với thể tích khoảng không chết vch, thể tích nạp khí là v1. Nếu tăng thể tích chết đến vchđc > vch thì đường đa biến dãn nở, được xây dựng với vị trí mới của trục tọa độ O’, là đường 3- 4’ và thể tích nạp khí v1đc sẽ nhỏ hơn v1. Đường đa biến nén 1-2’ sẽ tương ứng với thể tích khí thải v2đc < v2. Trong trường hợp giới hạn, thể tích khoảng không chết có thể tăng đến mức đường đa biến dãn nở và nén sẽ trùng nhau và đồ thị chỉ thị là đường 1-3. Và lúc đó máy nén sẽ không nạp và không thải: cả hai van đều đóng và trong xilanh xảy ra quá trình dãn nở và nén một khối khí không đổi. Ở phương pháp điều chỉnh này, kết cấu được chế tạo dưới dạng các khoang phụ có thể tích (dung tích) không đổi hoặc thay đổi, các khoang này được nối với khoảng không chết, có thể điều chỉnh bằng tay hoặc tự động. Để thực hiện điều chỉnh lưu lượng một cách điều hòa, thể tích phụ của khoảng không chết phải được làm dưới dạng hốc hội tụ thể tích tạo bởi xilanh và piston. Phương pháp này rất kinh tế và được sử dụng rộng rãi trong các máy nén có công suất lớn. 8.3.6- Một số phương pháp điều chỉnh khác: Ngoài các phương pháp đã nêu trên còn dùng phương pháp: Đóng tắt máy (khi công suất trên trục dưới 200kW); Bằng cách đưa khí từ khoang nén vào khoang nạp; Bằng cách xả không tải từ mạng lưới qua van tự động. Phương pháp đầu khá kinh tế, còn 2 phương pháp sau không kinh tế, nói chung rất ít dùng. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 220 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. V.M. Cherkassky Pums, fans, compressors Nhà xuất bản Mir Publishers, Moscow - 1980. (Tiếng Anh) 2. V.M. Cherkassky Bơm, quạt, máy nén Nhà xuất bản Năng lượng , Moscow – 1984. (Tiếng Nga) 3. Nguyễn Phước Hoàng - Phạm Đức Nhuận - Nguyễn Thạc Tân Thuỷ lực và máy thuỷ lực, tập II Nhà xuất bản Đại học và trung học chuyên nghiệp, Hà Nội - 1979. 4. Ngô Vi Châu – Nguyễn Phước Hoàng – Vũ Duy Quang – Đặng Huy Chi – Võ Sĩ Huỳnh – Lê Danh Liên Bài tập Thuỷ lực và máy thuỷ lực Nhà xuất bản Đại học và trung học chuyên nghiệp, Hà Nội - 1976. 5. Nguyễn Văn May Bơm, quạt, máy nén Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội – 1997. 6. Trần Sĩ Phiệt – Vũ Duy Quang Thuỷ khí động lực kỹ thuật Nhà xuất bản Đại học và trung học chuyên nghiệp, Hà Nội - 1979. 7. Nguyễn Hữu Chí 1000 bài toán thuỷ khí động lực Nhà xuất bản giáo dục, Hà Nội – 1998. 8. Bộ môn thuỷ khí động lực Giáo trình thuỷ lực và máy bơm Trường đại học bách khoa Hà Nội 1968. Truong DH SPKT TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM - Copyri ght © T ruong D H Su ph am Ky thuat TP. Ho Chi M inh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
File đính kèm:
- giao_trinh_bom_quat_may_nen_le_xuan_hoa.pdf