CHƯƠNG 7. QUÁ TRÌNH NÉN KHÍ TRONG MÁY NÉN
7.1. Các loại máy nén
- Máy để làm tăng áp suất dẫn chất lỏng đi gọi là bơm.
- Máy để làm tăng áp suất của chất khí hoặc hơi gọi là máy nén, quạt. Quạt là máy làm tăng áp suất ít (chỉ đủ để đưa dòng khí lưu động từ nơi này đến nơi khác).
- Máy nén là máy tạo ra khí nén ở áp suất cao theo yêu cầu.
Trong kỹ thuật, khí nén được sử dụng rất nhiều, ví dụ cho búa máy, cho vận chuyển các hạt trong đường ống, cho thổi sạch các chi tiết đúc, cho phun sơn ...
Dựa vào nguyên lý hoạt động, người ta chia máy nén thành hai loại: máy nén piston và máy nén ly tâm.
7.1.1. Máy nén piston
Việc tăng áp suất của chất khí được thực hiện bằng cách giảm thể tích của khí.
Máy nén rôto cũng thuộc nhóm này. Máy nén loại này còn gọi là máy tĩnh vì tốc độ của dòng khí không lớn. Đặc điểm của máy nén loại này là áp suất đạt được lớn nhưng năng suất của máy nén (lưu lượng thể tích khí nén m3/h) đạt được nhỏ vì không gian nén khí bị hạn chế, dòng khí nén lấy ra từ xilanh không liên tục. Do vậy loại máy nén này cần có bình chứa khí nén.
7.1.2. Máy nén ly tâm
ở đây để tăng áp suất đầu tiên phải tăng tốc độ dòng khí sau đó thực hiện việc hãm dòng khí để giảm tốc độ và tăng áp suất (thực hiện trong ống tăng áp).
Máy nén hướng trục cũng thuộc nhóm này. Đặc điểm của máy nén loại này là áp suất đạt được không lớn vì tăng áp suất trong ống tăng áp bị hạn chế nhưng năng suất của máy nén lớn, dòng khí lấy ra một cách liên tục.
*Nguyên lý làm việc và cấu tạo của từng loại máy nén khác nhau nhưng chúng giống nhau trong việc phân tích về mặt nhiệt động. Cho nên chúng ta chỉ phân tích các quá trình xảy ra trong máy nén piston. Máy nén cũng như bơm, quạt nhưng khác động cơ nhiệt ở chỗ tiêu tốn công.
7.2. Máy nén piston một cấp
7.2.1. Các quá trình trong máy nén piston một cấp lý tưởng
1: xylanh, 2: piston, 3: van nạp, 4: van đẩy, 5: bình chứa khí, 6: thanh truyền.
Động cơ điện hoặc động cơ đốt trong thường dùng để dẫn động máy nén.
Máy nén piston gọi là lý tưởng khi đỉnh piston ép sát nắp xilanh. Ngoài ra khi bỏ qua ma sát của các dòng khí chuyển động có thế coi áp suất hút khí vào xilanh bằng áp suất môi trường p1, áp suất đẩy khí nén bằng áp suất bình chứa khí p2.
Các quá trình nén khí trong máy nén piston một cấp gồm (đồ thị):
a. Quá trình nạp khí a-1:
Khi piston dịch chuyển từ trái sang phải, van nạp mở, khí được hút vào xilanh ở nhiệt độ, áp suất, thể tích v1, p1, T1 không đổi nên quá trình nạp khí a-1 không phải là quá trình nhiệt động (vì trạng thái không đổi) và trên đồ thị trạng thái nó được biểu thị bằng điểm 1.
b. Quá trình nén 1-2:
Khi piston dịch chuyển từ phải sang trái, áp suất trong xilanh tăng và van nạp đã đóng đồng thời van đẩy vẫn đóng, vì áp suất của khí chưa đủ lớn để mở van đẩy. Lúc này khí trong xilanh bị nén do thể tích giảm, áp suất tăng từ p1®p2. Quá trình nén có thể thực hiện bằng các cách sau:
