Nguyên lý hoạt động của máy nén khí

Nguyên lý hoạt động của máy nén khí là một trong những yếu tố quan trọng quyết định hiệu quả làm việc của hệ thống nén khí trong các ứng dụng công nghiệp. Máy nén khí không chỉ cung cấp nguồn năng lượng dưới dạng khí nén mà còn đóng vai trò thiết yếu trong các quy trình sản xuất, từ công nghiệp nhẹ đến công nghiệp nặng.

Khí Nén Việt Á tự hào cung cấp các dòng máy nén khí chất lượng cao, đáp ứng mọi yêu cầu kỹ thuật với nguyên lý hoạt động tối ưu. Bài viết này sẽ đi sâu vào tìm hiểu nguyên lý làm việc của máy nén khí và giúp bạn lựa chọn giải pháp phù hợp cho nhu cầu sản xuất của mình.

Nguyên lý hoạt động của từng loại máy nén khí có thể được chia thành hai phương pháp chính: nén động năng và nén bằng cách thay đổi thể tích. Mỗi phương pháp có các nhánh phụ khác nhau, mang lại những kết quả tương tự nhau về việc nén khí nhưng sử dụng những quy trình khác nhau. Dưới đây là cách thức hoạt động của nguyên lý nén động năng và thay đổi thể tích, với trọng tâm là việc nén bằng thay đổi thể tích.

Nguyên lý thay đổi thể tích (Positive Displacement)

Nguyên lý thay đổi thể tích là nguyên lý cơ bản được áp dụng trong nhiều loại máy nén khí để tăng áp suất không khí bằng cách giảm thể tích của nó. Khi thể tích giảm, áp suất không khí sẽ tăng lên, và quá trình này diễn ra trong buồng nén (hay còn gọi là đầu nén) có khả năng thay đổi thể tích.

Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy nén khí Thay Đổi Thể Tích:

1. Cấu tạo: Máy nén khí sử dụng buồng nén có thể thay đổi thể tích, như trong máy nén piston hay máy nén trục vít. Đây là những ví dụ điển hình cho phương pháp thay đổi thể tích.
2. Nguyên lý hoạt động:
   • Hút khí: Buồng nén mở rộng thể tích, tạo ra áp suất thấp, từ đó hút khí vào từ bên ngoài.
   • Nén khí: Buồng nén thu hẹp thể tích, làm giảm không gian chứa khí, từ đó tăng áp suất của khí.
   • Xả khí: Khi áp suất đạt đến mức mong muốn, khí nén sẽ được đẩy ra ngoài thông qua van xả.

Nguyên lý thay đổi thể tích này được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị nén khí, chẳng hạn như máy bơm xe đạp, ví dụ đơn giản nhất về quá trình nén bằng thay đổi thể tích. Ở đây, không khí được hút vào một xi lanh và sau đó bị nén lại bằng pít-tông chuyển động.

Tỷ Lệ Áp Suất và Phân Loại Máy Nén:

Tỷ lệ áp suất trong máy nén là mối quan hệ giữa áp suất tuyệt đối tại đầu vào và đầu ra. Chẳng hạn, một máy hút không khí ở áp suất khí quyển (1 bar) và nén nó lên đến 7 bar sẽ có tỷ lệ áp suất là (7 + 1) / 1 = 8.

Máy nén khí thay đổi thể tích có thể được phân loại theo áp suất làm việc như sau:

• Máy nén khí áp suất thấp: ≤ 15 bar
• Máy nén khí áp suất cao: ≥ 15 bar
• Máy nén khí áp suất rất cao: ≥ 300 bar

Trong từng loại máy nén, như đã nêu, thương hiệu [Khí Nén Việt Á] luôn chú trọng vào sự bền bỉ và hiệu quả, đáp ứng đầy đủ nhu cầu nén khí của khách hàng.

Các loại máy nén khí sử dụng nguyên lý thay đổi thể tích

Máy nén khí trục vít

Máy nén khí trục vít là một thiết bị sử dụng hai “trục vít” quay ngược chiều nhau để nén không khí giữa chúng. Nguyên lý hoạt động của máy này là dựa trên sự giữ và nén không khí, tạo ra chuyển động liên tục nhờ hai trục vít quay xung quanh. Đây là một loại máy nén khí rất phổ biến, đặc biệt do sự tiện lợi trong bảo trì.

Đối với các loại máy nén khí công nghiệp của Khí Nén Việt Á, công suất có thể lên tới 300hp, phù hợp cho những môi trường yêu cầu lượng khí nén lớn và liên tục. Các động cơ này rất bền bỉ và đáng tin cậy, thích hợp cho sử dụng trong nhiều điều kiện công nghiệp khác nhau.

Máy nén khí piston

Nguyên lý hoạt động máy nén khí piston của Khí Nén Việt Á khá đơn giản, bao gồm ba giai đoạn chính:

• Hút khí: Khi piston di chuyển xuống, áp suất âm được tạo ra trong buồng chứa, kéo không khí từ bên ngoài vào qua van hút.
• Nén khí: Khi piston di chuyển lên, không khí bị nén lại, áp suất tăng lên làm van hút đóng và van xả mở ra, cho phép khí thoát ra ngoài.
• Xả khí: Khi áp suất đủ cao, van xả đóng lại và piston tiếp tục di chuyển, chuẩn bị cho chu trình tiếp theo.

Máy nén khí piston của Khí Nén Việt Á nổi bật với khả năng dễ sử dụng, dễ bảo trì và chi phí ban đầu thấp, tuy nhiên chúng thường gây ra tiếng ồn và rung động, không phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu áp suất cao liên tục. Công suất dao động từ 1.5 hp đến 25 hp, với áp suất làm việc từ 8 bar đến 12.5 bar. Các loại máy nén khí dây đai của Khí Nén Việt Á rất thông dụng ở Việt Nam, dễ gặp ở những tiệm sửa xe, phun sơn, và các xưởng cơ khí vừa và nhỏ.

Máy nén khí cánh gạt (Rotary Vane)

Máy nén khí cánh gạt của Khí Nén Việt Á hoạt động tương tự máy nén trục vít nhưng thay vì trục vít, thiết bị này sử dụng các cánh gạt được gắn trên một cánh quạt và quay bên trong khoang. Nguyên lý của máy nén cánh gạt là dựa trên sự quay lệch của bánh xe (rotary vane), khi rotor quay, các cánh gạt di chuyển vào và ra trong buồng chứa khí, từ đó tạo ra áp suất và nén khí.

Loại máy nén này phù hợp với các ứng dụng công nghiệp và thương mại có nhu cầu khí nén từ trung bình đến cao. Máy nén khí cánh gạt của Khí Nén Việt Á mang lại hiệu suất cao, hoạt động êm ái và có độ bền lớn, giúp chúng trở thành lựa chọn phổ biến trong hệ thống khí nén. Tuy nhiên, do giá thành khá cao, loại máy này ít phổ biến hơn so với máy nén khí piston.

Nguyên lý động năng (Dynamic Displacement)

Nguyên lý động năng trong máy nén khí động năng diễn ra khi khí lưu thông. Tại đây, khí được tăng tốc lên tốc độ cao thông qua các cánh nén trên bánh nén. Sau đó, vận tốc của khí được chuyển hóa thành áp suất tĩnh khi bị giảm tốc và giãn nở qua bộ khuếch tán.

So với máy nén thay đổi thể tích, máy nén động năng có đặc tính là một thay đổi nhỏ trong áp suất làm việc dẫn đến thay đổi lớn về lưu lượng.

Mỗi tốc độ của cánh nén có giới hạn lưu lượng trên và dưới. Giới hạn trên xảy ra khi tốc độ dòng khí đạt đến tốc độ âm thanh, còn giới hạn dưới là khi áp suất ngược lớn hơn áp suất tích tụ của máy nén, dẫn đến dòng khí chảy ngược bên trong máy nén. Điều này gây ra rung động, tiếng ồn, và có thể làm hỏng các bộ phận cơ học.

Máy nén khí động năng và quá trình thay đổi động năng

• Cấu tạo: Máy nén khí động năng sử dụng cánh quạt hoặc bánh xe ly tâm để tăng tốc độ khí, thường thấy ở các loại máy nén ly tâm.
• Hoạt động:
  • Tăng tốc: Khí được hút vào và quay với tốc độ cao bởi cánh quạt hoặc bánh xe ly tâm.
  • Chuyển đổi năng lượng: Tốc độ cao của khí được chuyển thành áp suất cao khi đi qua bộ khuếch tán.
  • Xả khí: Khí nén được đẩy ra khỏi máy qua van xả.

Máy nén khí động năng chủ yếu được thiết kế cho các dự án công nghiệp lớn, chẳng hạn như nhà máy hóa chất hoặc nhà sản xuất thép, do đó, không dễ dàng tìm thấy loại máy này tại các cơ sở cơ khí địa phương.

Các loại máy nén khí hoạt động theo nguyên lý động năng

Dựa vào hướng chính của dòng khí sử dụng, máy nén động năng được chia thành hai loại: hướng trục và ly tâm.

Máy nén hướng trục

Máy nén hướng trục sử dụng một loạt các cánh tuabin để tạo áp lực khí, buộc khí đi qua một khu vực nhỏ hơn. Mặc dù có nguyên lý tương tự các loại máy nén cánh khác, máy nén hướng trục hoạt động với các cánh tĩnh, giúp giảm tốc độ dòng khí và từ đó tăng áp suất. Những máy nén này có chức năng hạn chế và không phổ biến, thường được ứng dụng trong động cơ máy bay và các nhà máy tách khí lớn.

Máy nén ly tâm

Máy nén ly tâm, còn được gọi là máy nén hướng tâm, đưa khí vào trung tâm thông qua bánh công tác quay, sau đó đẩy khí về phía trước bằng lực ly tâm. Bằng cách làm giảm tốc độ dòng khí qua bộ khuếch tán, động năng được chuyển hóa để tăng thêm áp suất. Các động cơ điện tốc độ cao thường được sử dụng cho máy nén loại này, và ứng dụng phổ biến của chúng là trong hệ thống HVAC.

Hãy lựa chọn Khí Nén Việt Á để đảm bảo bạn nhận được các thiết bị máy nén khí với nguyên lý hoạt động tối ưu, mang lại hiệu quả cao và tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp. Liên hệ ngay để được tư vấn!