Bài tiểu luận máy và thiết bị lạnh thủy sản cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các loại máy nén khí

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH BÀI TIỂU LUẬN MƠN MÁY VÀ THIẾT BỊ LẠNH THỦY SẢN ĐỀ TÀI: “CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC LOẠI MÁY NÉN KHÍ” GVHD: Nguyễn Cơng Bỉnh Nhóm – thứ 5- tiết 3, DSSV: Trần Thị Như Trang 2006140362 Đỗ Thị Kim Quyên 2006140273 Hoàng Văn Khang 2006140137 Tiểu luận 2023 MỤC LỤC GIỚI THIỆU I PHÂN LOẠI MÁY NÉN : II PHẠM VI ÁP DỤNG CÁC LOẠI MÁY NÉN: III MÁY NÉN THỂ TÍCH: MÁY NÉN PISTON: 1.1 Phân loại: 1.2 Cấu tạo máy nén piston : 1.3 Nguyên lí làm việc máy nén piston: 1.4 Các dạng kết cấu máy nén piston: 11 1.5 Bố trí máy nén nhiều cấp: 15 MÁY NÉN TRỤC VÍT 19 MÁY NÉN ROTO 20 3.1.1 Phân loại máy nén roto: 20 3.1.2 Nguyên lý làm việc: 20 3.1.3 Máy nén roto trượt 20 3.1.4 Máy thổi khí roto hai trục 22 3.1.5 Máy nén vòng chất lỏng: .22 IV MÁY NÉN XOẮN ỐC 23 MÁY NÉN ĐỘNG HỌC 24 Máy nén turbin 24 1.1 Máy nén ly tâm 25 1.2 Máy nén trục: 26 1.2.1 Cấu tạo chung máy nén trục, cấu tạo cấp 26 1.2.2 Cấu tạo cấp máy nén trục .27 V Máy nén luồn chất chảy 27 ĐIỀU CHỈNH CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY NÉN 28 Yêu cầu 28 Điều chỉnh cách thay đổi số vòng quay 28 Điều chỉnh tiết lưu ống nạp 28 Tiểu luận 2023 Điều chỉnh cách mở van nạp 29 Thay đổi thể tích khoảng khơng chết .30 Một số phương pháp khác: 30 VI VÙNG LÀM VIỆC THÍCH HỢP CỦA CÁC LOẠI MÁY NÉN 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 Tiểu luận 2023 GIỚI THIỆU Ngày khơng có ngành cơng nghiệp kỹ thuật khơng dùng khí nén Khí nén có nhiều cơng dụng khác nhau: tác nhân mang lượng (dùng để khuấy trộn thiết bị phản ứng), tác nhân mang tín hiệu điều chỉnh (trong kỹ thuật tự động) nguyên liệu để sản xuất sản phẩm công nghệ hóa học Muốn có khí nén phải dùng máy nén Mày nén thiết bị trung tâm hệ thống lạnh Máy nén xuất từ lâu, từ thời cổ loại máy thổi khí dùng sản xuất đồng sắt, kể máy thổi khí chạy sức nước Tới thể kỉ thứ 18 máy nén piston xuất nửa đầu kỉ 19 loại quạt ly tâm, hướng trục đời với xuất truyền động nước điện Nhiệm vụ máy nén liên tục hút môi chất lạnh sinh thiết bị bay để nén lên áp suất cao tương ứng với nhiệt độ bão hòa cao môi chất làm mát thiết bị ngưng tụ Môi chất làm mát khơng khí mơi trường hay nước Ngồi cịn tạo sức đẩy cho mơi chất tuần hồn hệ thống Thực tế cơng suất máy nén xác định suất làm lạnh hệ thống Những năm gần công nghiệp chế tạo máy nén đạt thành tựu lớn: sản xuất máy nén piston có suất hàng 1000 m 3/h áp suất tới vài nghìn at; máy nén ly tâm với suất 10 m3/h, áp suất tới 100 at; máy nén trục vít có số vịng 104 vịng/ph áp suất tới 10at Khuynh hướng phát triển máy nén giảm nhẹ khối lượng; tăng hiệu suất; tăng độ vững làm việc; tự động hóa việc điều chỉnh suất đảm bảo an toàn Ứng với khuynh hướng này, máy nén đại có số vịng quay lớn nối trực tiếp với động Trục khuỷnh máy thường roto động Máy trang bị phận điều chỉnh suất nhiều cấp vô cấp, đồng thời trang bị phận bảo vệ, đảm bảo dừng bơm khơng có dầu, khơng có nước làm nguội nhiệt độ nén cao Tiểu luận 2023 PHÂN LOẠI MÁY NÉN : Theo nguyên lý làm việc: Ngun lý máy nén thể tích: q trình nén từ áp suất thấp đến áp suất cao nhờ thay đổi thể tích khoan (giữa piston xi lanh), làm việc không liên tục, hút nén theo buồng riêng, mà đường hút đường nén có tượng xung động Nguyên lý máy nén động học: áp suất dòng tăng lên động biến thành Quá trình làm việc máy nén Turbin chia làm giai đoạn: + Giai đoạn 1: dòng làm tăng lên nhờ đĩa quay cánh quạt + Giai đoạn 2: dịng có động lớn dẫn đến buồng khuếch tán Ở động chuyển thành áp suất tăng dần, làm việc liên tục van Máy nén thể tích tạo áp suất lớn với khối lượng nhỏ, lực quán tính lớn nên khó nối trực tiếp với động Máy nén động học lưu lượng lớn lớn, nối trực tiếp với động cơ, tỷ số áp suất đạt qua tầng cánh quạt hạn chế phụ thuộc vào loại môi chất Ngày có loại máy nén thể tích có suất lớn số vòng quay cao, ngược lại có loại máy nén ly tâm với áp suất cao Tiểu luận 2023 Phạm vi sử dụng loại máy nén: Ngoài người ta phân loại máy nén theo đặc điểm khác như: - Theo áp suất : cao, trung bình, thấp, chân khơng Theo suất: lớn, vừa, nhỏ Theo làm lạnh: có làm lạnh q trình nén khí, có làm lạnh trung gian khơng làm lạnh Theo số cấp: cấp, nhiều cấp Theo số lần tác dụng: đơn, kép Theo truyền động: tay, động khí động điện Theo loại khí: khơng khí khí khác Tất máy nén dù làm việc theo nguyên lý thuộc loại có chu trình làm việc ngược với động piston turbin PHẠM VI ÁP DỤNG CÁC LOẠI MÁY NÉN: - Trong kỹ thuật lạnh người ta sử dụng phổ biến loại máy nén piston trượt, piston quay (máy nén trục vít, máy nén roto), máy nén turbin ejector - Máy nén piston trượt sử dụng cho cơng suất nhỏ trung bình Với cấp nén, tỉ số nén đạt đến 9,10, cao 12 tùy theo kiểu máy độ hoàn thiện thiết kế Nếu yêu cầu tỉ số nén cao phải dùng nhiều cấp nén Tiểu luận 2023 - Máy nén trục vít: vững chắc, chi tiết chuyển động, khơng có tổn thất clape hút đẩy Tỉ số máy nén cấp lên cao nên thay máy lạnh cấp cồng kềnh mà hệ số lạnh đảm bảo - So với máy nén piston, máy nén trục vít bền vững, khả chống va đập cao, diện tích lắp đặt nhỏ nhiều - Trong điều hịa khơng khí ứng dụng máy nén xoắn ốc có nhiều ưu điểm bật Với chi tiết đứng im chi tiết xoắn ốc quay, máy nén xoắn ốc khơng có van hút đẩy, loại trừ tổn thất tiết lưu - Máy nén turbin sử dụng sử dụng cần suất lạnh lớn, có kích thước hình học gọn nhẹ máy nén piston trục vít với suất lạnh Bảng so sánh tính chất đặc trưng máy nén piston, trục vít máy nén turbin Đặc tính kỹ thuật MN Piston trượt Năng suất lưu lượng 0,00015 ÷ 1,5 m3/s (0,5…5000 m3/s) trạng thái hút Tỉ số nén tối đa hiệu áp suất cấp nén Dạng nén Lưu lượng thể tích thay đổi áp suất nén Khả điều chỉnh suất lạnh giữ nguyên tốc độ vòng quay Đối với tượng lỏng vào đường hút Số chi tiết bị mài mịn u câu diện tích lắp đặt Kiểu máy MN Trục vít 0,055 ÷ m3/s (200 10.000 m3/h) trạng thái hút MN Turbin Tối thiểu 0,3 m3/s (1000 m3/s) trạng thái nén Phụ thuộc vào môi chất kết cấu máy nén Ổn định π = 8….12 π = 20 ∆p = 2Mpa Xung động Tương đối ổn định Ít phụ thuộc Hầu giữ nguyên Rất phụ thuộc Hạn chế theo nấc Điều chỉnh vô cấp không hạn chế xuống đến 10% Điều chỉnh vơ cấp có giới hạn thiết bị điều chỉnh Nhiều Khơng gây trở ngại Ít Nhiều Trung bình Ít Hở, nửa kín, kín Hở, nửa kín u cầu bảo dưỡng Ít, đơn giản, dễ dàng Nhỏ Vốn đầu tư Thuận lợi cho suất MW Thuận lợi cho suất từ 1,5 MW trở lên Hở, nửa kín Cần thiết có kiến thức cần thận trọng cao Nhỏ cho suất từ 2MW trở lên Va đập thủy lực Ít gây trở ngại Rất Tiểu luận 2023 MÁY NÉN THỂ TÍCH: MÁY NÉN PISTON: 1.1 Phân loại: a b c d e f g - Theo môi chất lạnh: gồm hai loại chủ yếu amoniac (NH 3) freon Các xếp bố trí xilanh: Máy nén thẳng đứng: xilanh đặt thẳng đứng Máy nén nằm ngang: xilanh đặt nằm ngang Máy nén hình chữ V.W VV… Số xilanh máy nén Cấp nén: máy nén cấp cấp bố trí máy Số mặt làm việc piston: tác dụng đơn tác dụng kép Hướng chuyển động môi chất trình nén xilanh: Máy nén thuận dịng: dịng khơng đổi hướng qua xilanh Môi chất NH Máy nén ngược dòng: dòng đổi hướng qua xilanh Mơi chất freon Phương pháp giữ kín khoang máy nén: Máy nén hở: + Máy nén hở trượt + Máy nén hở khơng có trượt - Máy nén nửa kín (khơng có cụm bịt đầu trục) - Máy nén kín: thường loại máy nén nhỏ có suất lạnh đến 10kW h Năng suất lạnh Qo: - Máy nén nhỏ: Qo < 14 kW - Máy nén trung bình: Qo = 14 ÷ 105 kW - Máy nén lớn: Qo > 105 kW i Năng suất thể tích thể tích nén lí thuyết V tt Tuy nhiên nhiều đặc điểm phân loại không thông dụng khác: phương pháp điều chỉnh suất lạnh, chế độ vận hành yêu cầu, phương pháp bôi trơn, phương pháp làm mát máy nén… 1.2 Cấu tạo máy nén piston :  Carte Carte đóng vai trị khung máy có lắp ráp chi tiết máy nén lên Carte chứa trục khuỷu đồng thời chứa môi chất hút chứa dầu bôi trơn, thân Carte có kính xem mức dầu, carte gắn bệ máy Tiểu luận 2023  Block Block lắp chồng lên thành carte, Block chứa piston xilanh tạo buồng nén  Trục khuỷu Trục khuỷu chi tiết để nhận truyền động sau truyền chuyển động cho Piston, đầu gắn với động để truyền động, đầu lắp bơm dầu Trong trục khuỷu có khoan rãnh để dẫn dầu bơi trơn  Xilanh Xilanh có dạng hình trụ lắp Block bên Xilanh chứa Piston Piston Xilanh tạo nên buồng nén mày nén  Piston Piston phận chuyển động lòng Xilanh để tạo buồng hút buồng nén  Tay biên Tay biên phận nối Piston trục khuỷu để biến chuyển động quay trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến Piston lòng Xilanh  Cụm van hút đẩy (Clape) Được bố trí nắp giả Xilanh, cấu tạo van có nhiều kiểu khác nhau, nhìn chung van có phận: -Đế van -Lá van -Bộ phận giới hạn độ mở van  Van an toàn Để bảo vệ hệ thống máy lạnh áp suất nén lên cao bất thường  Van Bypass Van Bypass van để nối thông bên hút bên nén để giảm tải cho động máy nén Khi khởi động ta phải lắp van Bypass mở van chặn hút Ngồi cịn dùng van Bypass để xử lí số cố khác 1.3 Nguyên lí làm việc máy nén piston: Tiểu luận 2023 Với chuyển động tịnh tiến lên xuống piston, trình sau thực hiện: dãn nở, hút , nén, Phương pháp tác dụng máy nén piston dựa vào thải khí piston, cho phép xây dựng kết cấu với đường kính hành trình piston nhỏ, có áp suất lớn lưu lượng bé a Q trình nén lí thuyết: vth – thể tích thải, vch – thể tích chết, vdn – thể tích dãn nở, vh – thể tích hút, vlv – thể tích làm việc Ta theo dõi trình tự làm việc máy nén giúp đỡ đồ thị p = f(v), v-thể tích chứa xilanh giới hạn piston, phụ thuộc vào vị trí piston Khi piston dịch chuyển từ phía phải sang phía trái, piston nén khí nằm xilanh Van hút (hay gọi van nạp) đóng suốt thời gian q trình nén khí Cịn van đẩy đóng đến hiệu số áp suất xilanh áp suất ống đẩy thắng lực đẩy lò so Khi điều xảy ra, van đẩy mở piston thải khí vào ống đẩy Quá trình tăng áp suất biểu diễn đồ thị đường 1-2, cịn q trình thải khí đường 2-3 Nếu p2 áp suất xilanh thải khí, thể tích khí thải với áp suất p2 vth Tiểu luận 2023 Các cấp máy nén hình liên hợp cho cặp cấp cạnh tạo thành máy nén cấp Khi tạo đẳng thức công cấp riêng rẽ điều kiện hiệu kinh tế, sơ đồ cho ta phân bố không phần khung máy Để giảm lực phân bố chúng hơn, người ta sử dụng sơ đồ máy nén cấp có phân chia cấp thứ Sơ đồ máy nén cấp piston vi sai có phân chia cấp thứ d Máy nén nhiều cấp có piston vi sai Sơ đồ máy nén nhiều cấp piston vi sai Khi sử dụng nguyên lý tạo cấp với piston có đường kính thay đổi, thiết kế máy nhiều cấp 18 Tiểu luận 2023 MÁY NÉN TRỤC VÍT - Là loại máy nén piston quay Hai trục quay nằm song song với có xoắn theo hình xoắn ốc Hai trục nằm gọn thân máy có cửa hút cửa đẩy bố trí hai đầu thân - Kiểu máy nén trục vít thơng dụng có hai roto, (lồi) phụ (lõm) có xoắn Khi trục quay, thể tích đầu cuối trục vít giới hạn hai giảm dần thực trình nén - Nguyên lý :khi trục vít quay xảy q trình hút khí đầu hút ( vít giải phóng khơng gian ăn khớp), tiếp q trình nén khí (nhờ thu hẹp khơng gian vít vào ăn khớp) Q trình kết thúc khơng gian chứa khí nối tiếp với đầu đẩy lúc xảy q trình đẩy khí vào ống đẩy Máy nén trục vít có hai loại ẩm loại khơ Máy nén khơ, việc làm lạnh khí nhờ vỏ vỏ bọc nhờ thiết bị làm lạnh trung gian thiết bị làm lạnh sau máy nén, sử dụng kĩ thuật nén khí Máy nén trục vít ẩm sử dụng kỹ thuật lạnh,người ta cho dầu nước trực tiếp vào không gian làm việc máy có trường hợp làm lạnh dầu cho phép vít tiếp xúc trực tiếp với (không dùng truyền bánh răng) Nhờ có phun dầu mà máy nén trục vít ứng dụng rộng rãi kỹ thuật thay cho máy nén piston Máy nén trục vít kiểu tràn dầu, nửa kín 1- Nắp, 2- Thân, 3- Nắp; 4- Vít bị động, 5- Vít chủ động, 6- Bạc lót, 7- Ổ bi 19 Tiểu luận 2023