Bơm quạt máy nén chương 5 máy nén và hệ thống khí nén

Présentation PowerPoint 1 Người soạn TS Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM 12021 Chƣơng 5 MÁY NÉN HỆ THỐNG KHÍ NÉN 5 1 Tổng quan và phân loại máy nén khí 5 3 Giới thiệu hệ thống khí nén 5 2 Cơ sở nhiệt động của máy nén 1 cấp và nhiều cấp 2 Người soạn TS Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM 12021 5 1 Tổng quan và phân loại máy nén khí Máy nén dùng cho chất khí với tỉ số nén > 1 15 3 Người soạn TS Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM 12021 Phân loại máy nén 4 Người soạn TS Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM 12021 Nhóm máy nén cánh dẫn LY.

1

5.1 Tổng quan và phân loại máy nén khí

5.3 Giới thiệu hệ thống khí nén

5.2 Cơ sở nhiệt động của máy nén 1 cấp và nhiều

cấp

2

5.1 Tổng quan và phân loại máy nén khí

Máy nén: dùng cho chất khí với tỉ số nén > 1.15

3

Phân loại máy nén

XOẮN ỐC (Scroll/Rotary compressor)

6 Máy nén nguyên lý phun tia

7

Một số ứng dụng của máy nén trong thực tế

• Cung cấp khí nén để làm nguồn chạy động cơ

• Cung cấp khí nén cho việc điều khiển (đóng/mở van)

• Cung cấp khí nén trực tiếp cho công nghệ (sục khí,

hóa lỏng không khí, cấp không khí cháy, )

• Nén gas trong hệ thống lạnh và ĐHKK

8

VD: cung cấp không khí nén trong công nghiệp

9

VD: nén gas trong hệ thống lạnh và ĐHKK

10

Máy lạnh dùng máy nén xoắn ốc:

Năng suất lạnh 3,5 – 90 kW (1 – 25 tons lạnh)

11

Chiller dùng máy nén piston:

Năng suất lạnh < 700 kW

12

Chiller dùng máy nén trục vít:

Năng suất lạnh 176 -1758 kW (50-500 tons lạnh)

13

Chiller dùng máy nén ly tâm:

Năng suất lạnh 350-3500 kW (100-1000 tons lạnh)

14

5.2 Cơ sở nhiệt động của máy nén

(Áp dụng nếu xem như khí lý tưởng ở điều kiện áp suất nén

không cao lắm)

Lưu ý: vì p1 < p2 nên w < 0  công nén có giá trị ÂM vì theo quy ước của

nhiệt động lực học: Khi hệ nhận nhiệt hoặc sinh công thì giá trị năng lượng

nhiệt và công này là DƯƠNG; ngược lại khi hệ nhả nhiệt hoặc nhận công

thì giá trị nhiệt và công này sẽ ÂM

p (

k w

2

) t t

( k

kR

1 2





;1

2

1 1

p

p v

1

2 1

k

v

v p

p T

T

;

2

1 1

2

k

v

v p

17

Công nén cho 1 m3 chất khí (J/m3) trong quá trình đoạn nhiệt

k

) v p v

p (

k w

2

) /

(

1 1

3 1

1

2 1

1

m

J p

p p

k

k v

v

1

2

1 1

n

v

v p

p

p v

1

2 1

n

v

v p

p T

T

n

) v p v

p (

n w

2

) t t

( n

nR

1 2





* Công nén của quá trình đoạn nhiệt = diện tích ABC2D là lớn nhất

Trong thực tế: quá

trình nén là ĐA BIẾN

(quá trình đẳng nhiệt

và đoạn nhiệt chỉ dùng tham khảo cho tính toán lý thuyết mà thôi)

20

 Tính nhiệt lượng thải qua xylanh của máy nén 1 cấp

a) Nén theo quá trình đẳng nhiệt T = const (n = 1)

) / ( ln

ln

1

2 1

1 1

2

kg

J p

p v

p p

p RT

w

q      Nhiệt lƣợng thải ra = công

nhận vào

b) Nén theo quá trình đoạn nhiệt pv k = const (n = k) q  0

Nhiệt độ cuối quá trình: k

k

p

p T T

1

1

2 1 2

c) Nén theo quá trình đa biến pv n = const ( 1 < n < k )

Nhiệt độ cuối quá trình: n

n

p

p T T

1

1

2 1

Nhiệt lƣợng thải qua

xylanh của quá trình







22

Ví dụ 5.1:

Máy nén lý tưởng 1 cấp, không khí được nén từ thông số ban đầu p1 = 1 bar, t1 =

20oC đến trạng thái cuối có p2 = 4.5 bar Xác định nhiệt độ cuối quá trình t 2,

công tiêu hao của máy nén w và nhiệt lượng thải ra q ứng với 3 trường hợp: a) Nén đẳng nhiệt; b) Nén đoạn nhiệt và c) Nén đa biến với n = 1.3

Giải: a) Nén đẳng nhiệt: t2  t1  20o C

kg kJ kg

J p

p RT

1

5 4 ln ) 273 20

( 29

8314 ln

q    126 3 /

p

p T

k k

177

450 1

5 4 ) 273 20

1 4 1 1

1

2 1

J p

p RT

k

k w

k k

/ 8

157 /

157834

1 1

23

a-1: quá trình hút khí vào máy nén cấp 1

* Máy nén nhiều cấp

- Dùng để nén khí ở áp suất cao p 2 /p 1 > 10

- Giảm được công tiêu hao do có bộ làm mát trung gian (diện tích 2344’)

1-2: quá trình nén đa biến trong máy nén cấp 1

2-b: quá trình đẩy khí qua bình làm mát trung gian

trước khi nạp khi vào máy nén cấp 2

b-3: quá trình làm mát khí trong bình làm mát

trung gian và nạp vào máy nén cấp 2

3-4: quá trình nén đa biến trong máy nén cấp 2

4-c: quá trình thải khí từ máy nén cấp 2 vào

p p

p

x    (Vì

p2 = p3 )

Tỉ số tăng áp của máy nén 2 cấp là:

2

1

4

x p

p



p p

p

x   

1

4 2

b) Dung tích xylanh cấp 1 (Xylanh hạ áp) là V 1 (m 3 )

Dung tích xylanh cấp 2 (Xylanh cao áp) là V 3 (m 3 )

p

p T T

T

1

1

2 1 2

1

2 1

1

n n

p

p RT

n

n w

1

3

4 3

2

n n

p

p RT

n

n w

Vì:

x p

p p

p

T T

2

3 1

Công tiêu hao cho 1 kg khí của máy nén 2 cấp là:

22

1

1

4 1

1 2

1

n n

mn

p

p RT

n

n w

w w

w

n : là số mũ đa biến của quá

trình nén đa biến nói chung Chú ý:

( J /kg)

T n

k n c

T n

k n

c

n v

11

1 1

 Nhiệt lƣợng thải qua bình làm mát trung gian của máy nén là:

Nhiệt lƣợng thải qua 2 vỏ xylanh của máy nén 2 cấp là: 2 q1

T T  kJ kg c

28

Máy nén lý tưởng 2 cấp có làm mát trung gian, áp suất ban đầu p1 = 1 bar, t1 =

20oC, áp suất cuối quá trình nén p4 = 9 bar Xác định công tiêu hao của máy

nén, nhiệt độ cuối quá trình nén, nhiệt thải qua bình làm mát trung gian nếu

quá trình nén xem là đoạn nhiệt

Giải: Quá trình nén là đoạn nhiệt  n = k = 1.4 (không khí)

Công tiêu hao của

p

p RT

k

k w

k k

12

1

1

4 1

k

x

T p

p T T

T

1

1 1

1

2 1 2

Nhiệt thải qua bình

làm mát trung gian: q2  c pT2 T1 kJ/kg

Ví dụ 5.2:

29

Máy nén không khí 2 cấp lý tưởng có làm mát trung gian, áp suất

ban đầu p1=1bar, t1=20oC, áp suất cuối quá trình nén p4= 9bar

Lưu lượng 1kg/s

Xác định công tiêu hao của máy nén, nhiệt độ cuối quá trình nén,

nhiệt thải qua bình làm mát trung gian Quá trình nén xem là

30

Đáp số:

a) 263,2 kJ/kg b) 246,4 kJ/kg c) 189,2 kJ/kg d) 215,3 kJ/kg

Ví dụ 5.4:

31

Hiệu suất đẳng entropi của quá trình nén

(h là enthalpy)

32

Một máy nén hơi Freon-22 của hệ thống điều hòa không khí Áp

suất và nhiệt độ hơi vào là 6bar và 10oC, quá trình nén không có

trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh Áp suất hơi sau khi

nén là 20bar

Xác định nhiệt độ hơi ra khỏi máy nén và công suất của máy nén

nếu biết hiệu suất entrôpi của máy nén là 80% và lưu lượng hơi

qua máy nén là 4kg/s

ĐS: 82,7oC, 152,75 kW

Ví dụ 5.5:

33

5.3 Giới thiệu hệ thống khí nén

34

Mô tả: nguyên lý chung, do không khí sau khi ra khỏi máy nén có

nhiệt độ cao và vẫn còn chưa hơi nước (ẩm) bên trong nên trước khi

vào bình chứa cần:

- Làm mát kết hợp tách ẩm

- Sấy khô không khí

35

Lưu ý: trên hình chỉ ghi là “Máy nén khí” nhưng cần hiểu bên trong

và trước “Thiết bị sấy khô”

36

khô không khí giữa máy nén và bình chứa nhưng có thể hiểu là cụm thiết bị này đã được tích hợp sẵn trong bộ “Máy nén khí” để đảm bảo không khí từ bình chứa đi ra sử dụng có nhiệt độ bình thường và khô

-

Hết Chương 5