PHƯƠNG THỨC vận CHUYỂN CHẤT KHÍ

CHƯƠNG 4:PHƯƠNG THỨC VẬN CHUYỂN CHẤT KHÍ CHƯƠNG 4:PHƯƠNG THỨC VẬN CHUYỂN CHẤT KHÍ 1,Sự vận chuyển chất khí,tổng quan chuyển động chất khí 2,Cơ sở nhiệt động trình nén khí 3,Các loại máy nén khí 1,Sự vận chuyển chất khí,tổng quan chuyển động chất khí • Trong công nghệ hóa chất máy nén hay thổi khí dùng phổ biến để tổng hợp NH3 phải nén H2 N2 tới 250 – 300 at hay trình tổng hợp SO3 cần vận chuyển SO2 O2 • Tất trình phải nén thổi khí hay hút chân không, nén khí hút chân không kèm theo thay đổi thể tích , áp suất hay nhiệt độ khối khí Quan hệ thể tích áp suất nhiệt độ khí lý tưởng tuân theo phương trình trạng thái : 2,Cơ sở nhiệt động trình nén khí pV=mRT •  Trong đó: p-áp suất khí, N/ V-thể tích khí , m-khối lượng khí, kg T-nhiệt độ tuyệt đối khí, K R-hằng số khí, R=J/kg.độ M-khối lượng phân tử,kg/kmol Theo lý thuyết nhiệt động học,quá trình nén hút khí tiến hành theo trình sau: • Qúa trình đẳng nhiệt:Nhiệt độ giữ không đổi suốt trình nén hút khí,nhờ có trao đổi nhiệt bên ngoài.Công nén đẳng nhiệt tính • L p2 = PV , J / kg 1 ln p1 • Qúa trình đoạn nhiệt:Khi nén trao đổi nhiệt với bên ngoài.Toàn lượng nhiệt tỏa giữ lại nên nhiệt độ khí tang lên.Công tiêu tốn trình nén đoạn nhiệt tính L k −1   k  p2  k   , J / kg = PV ln − 1   p1 ÷  k −1    • Qúa trình đa biến:Trong thực tế trình nén không tiến hành đẳng nhiệt hay đoạn nhiệt,mà thường xảy đồng thời,tức vừa tỏa nhiệt đồng thời vừa tang nhiệt độ nên gọi đa biến.Công nén đa biến tính theo công thức (2),chỉ khác thay số đoạn nhiệt k số đa biến m L m −1   m  p2  m   , J / kg = PV ln − 1   p1 ÷  m −1    Theo nguyên tắc chia ra: •Máy nén pittong: cấu tạo gần giống bơm pittong có pittong chuyển động xilanh khí nén nhờ giảm thể tích buồng làm việc •Máy nén loại quay tròn nhờ roto quay mà khí hút vào nén lại máy đẩy áp suất cao •Máy nén tuabin: nhờ chuyển động quay cánh guồng tác dụng lực quán tính li tâm mà khí nén lại • Theo tỷ lệ áp suất đầu cuối ( gọi độ nén) chia ra: •Máy nén khí •Máy thổi khí •Quạt khí p2/p1 = - 100 p2/p1 = 1,1 - p2/p1 = – 1,1 3,Các loại máy nén khí • 3.1:Máy nén piston • Về cấu tạo máy nén piston hoàn toàn giống bơm piston Nguyên Lý hoạt động • Khi piston chuyển động sang trái khoảng xi lanh bên phải có độ chân không,van mở ,van đóng ,khí qua ống hút vào bên phải,cùng lúc khí khoảng không gian bên trái đẩy ống đẩy 8.Khi piston chuyển động ngược lại từ trái sang phải van đóng lại van mở ra,phần xi lanh bên trái hút phần xi lanh bên phải đẩy • Như sau vòng quay trục piston chuyển động sang trái lần sang phải lần ,khí hút vào đẩy lần.vị trí biên đầu xi lanh gọi vị trí chết khoảng không gian piston vị trí chết đầu xi lanh gọi khoảng hại.Trị số khoảng hại phụ thuộc vào cấu tạo van có ảnh hướng xấu trình làm việc máy nén •  Thể tích khí trong khoảng hại      =  λ0 = x • Với x – tỷ lệ giữa toàn bộ xilanh trừ đi thể tích khí được hút thực với  thể tích pittông đi qua        x =  • Phương trình trạng thái của khí trong quá trình hút (nén) đa biến:  p1. = p2. = const •  Xét quá trình bắt đầu hút (A’) đến kết thúc quá trình hút (D), ta có:      p1.(x.)m = p2.(Ɛ.)m        x = Ɛ        V0 = Ɛ.V1 + V1        x =  =  = Ɛ + 1 - λ0       λ0 = 1 + Ɛ – x        λ0 = 1 + Ɛ - Ɛ        λ0 = 1 + Ɛ – [ – 1] II Máy nén nhiều cấp • Do hạn chế máy nén   cấp: cho áp suất nén Nên người ta sử dụng máy nén nhiều cấp để tăng áp suất nén lên > 8atm 2.1 Máy nén cấp 2.1.1 Cấu tạo 1: xilanh áp suất thấp 2: xilanh áp suất cao 3,4,6,7: van 5: phận làm mát 2.1.2 Nguyên lý hoạt động máy nén cấp • Khi pitong chuyển động bên trái, van đóng, khí theo van vào xilanh • Khi pitong chuyển động bên phải , khí nén lại đẩy khỏi xilanh qua van 4, qua phận làm mát trung gian vào xilanh qua van • Sang chu trình mới, pitong chuyển dộng bên trái, khí đc hút vào xilanh 1, xilanh nén khí đến áp suất cao đẩy vào ống đẩy qua van 2.1.3 Ứng dụng 2.2 Máy nén cấp 2.2.1. Cấu tạo 2.2.2 Nguyên lý hoạt động • Khí hút vào xilanh cấp qua van 8, đc nén lại đẩy qua van Khí qua thiết bị làm lạnh trung gian để đưa vào xilanh cấp hai • Khí sau đc đẩy khỏi xilanh cấp qua thiết bị gia nhiệt trước vào xi lanh cấp ba • Ở xilanh cấp khí đc nén đến áp suất cuối đưa qua thiết bị làm nguội Sau tách bỏ tạp chất đưa vào bình chứa áp suất cao 2.2.3 Ứng dụng 2.3 Đặc điểm máy nén nhiều cấp •   • Máy nén nhiều cấp nằm ngang thường chuyển động chậm ( • Máy nén nhiều cấp thẳng đứng chuyển động nhanh ( • Trong công nghiệp hóa chất, máy nén nhiều cấp cho áp suất cao 300at đồng thời cho suất lướn (trên 10.000) 2.4 Tỉ số nén cấp máy nén nhiều cấp •  Tỉ số nén: với   hệ só tổn thất giữa các bậc ,   áp suất cuối và đầu • Khi biết giá trị của  và  ta tính đc số bậc: •  Trong thực tế có thể lấy . Từ đó ta có bảng sau:  Tỉ số  Số cấp n 10 80 120 >120   56 2.5 Năng suất công suất máy nén •• 2.5.1 Năng suất máy nén   Năng suất máy nén khí tính theo sở áp suất hút kí hiệu: lượng khí hút thực tế,  ; lượng khí hút thực tế sau khoảng chạy pittong , ; d  kính pittong, m; s    chiều dài khoảng chạy pittong, m; n    số vòng quay trục, vg ; i số lần hút sau vòng quay trục • Thể tích khí lý thuyết sau vòng quay trục tính: πd Vlt = i s ,m • Thể tích thực nhỏ thể tích lý thuyết: Ve = λVlt λ : Hệ số cung cấp • Công suất máy nén tính: πd VM = Ve n = λ.i .s.n ,m 2.5.2 Công suất máy nén •  Công suất của máy nén với:   G lượng khí được hút , kg/s L  công lý thuyết theo 1 kg khí, j/kg • Công suất cụng có thể tính theo đồ thị chỉ thị với:   công suất chỉ thị    suất trung bình trong đó:  • Nếu máy nén có phận làm nguội ta tính công suất đẳng nhiệt N dn = ηdg N ,Kw  Với hiệu suất đẳng nhiệt: • Nếu máy nén phận làm nguội ta tính công suất đoạn nhiệt N = ηdo N ,Kw  Với hiệu suất đoạn nhiệt: • Công suất động tính gần theo công suất đẳng nhiệt N dn N = đc η ,Kw  Với hiệu suất chung: • Trong thực tế công suất tính  N=   , Kw Với hệ số dự trữ công suất: = [...]... Nguyên lý hoạt động của máy nén 2 cấp • Khi pitong chuyển động về bên trái, van 4 đóng, khí theo van 3 vào xilanh 1 • Khi pitong chuyển động về bên phải , khí được nén lại và đẩy ra khỏi xilanh 1 qua van 4, đi qua bộ phận làm mát trung gian và đi vào xilanh 2 qua van 6 • Sang chu trình mới, pitong chuyển dộng về bên trái, khí đc hút vào xilanh 1, xilanh 2 nén khí đến áp suất cao và đẩy vào ống đẩy qua van...   Hệ số thể tích của khoảng hại           λ0 =       V = λ0. : thể tích thực của khí được hút vào sau một lần hút của  pittông (m3) •  Thể tích khí trong khoảng hại      =  λ0 = x • Với x – tỷ lệ giữa toàn bộ xilanh trừ đi thể tích khí được hút thực với  thể tích pittông đi qua        x =  • Phương trình trạng thái của khí trong quá trình hút (nén) đa biến:  p1. = p2. = const •  Xét quá trình bắt đầu hút (A’) đến kết thúc quá trình hút (D), ta có:... 2.2.1. Cấu tạo 2.2.2 Nguyên lý hoạt động • Khí được hút vào xilanh cấp một qua van 8, đc nén lại và đẩy qua van 9 Khí đi qua thiết bị làm lạnh trung gian 2 để đưa vào xilanh cấp hai • Khí sau khi đc đẩy ra khỏi xilanh cấp 2 sẽ đi qua thiết bị gia nhiệt 4 trước khi vào xi lanh cấp ba • Ở xilanh cấp 3 khí đc nén đến áp suất cuối cùng rồi đưa qua thiết bị làm nguội 6 Sau đó tách bỏ tạp chất và đưa vào bình chứa áp... máy nén •• 2.5.1 Năng suất của máy nén   Năng suất máy nén khí tính theo trên cơ sở áp suất hút các kí hiệu: lượng khí được hút thực tế,  ; lượng khí hút thực tế sau một khoảng chạy của pittong , ; d  kính của pittong, m; s    chiều dài khoảng chạy của pittong, m; n    số vòng quay của trục, vg ; i số lần hút sau 1 vòng quay của trục • Thể tích khí lý thuyết sau một vòng quay của trục được tính: πd 2... Sau đó tách bỏ tạp chất và đưa vào bình chứa áp suất cao 2.2.3 Ứng dụng 2.3 Đặc điểm của máy nén nhiều cấp •   • Máy nén nhiều cấp nằm ngang thường chuyển động chậm ( • Máy nén nhiều cấp thẳng đứng thì chuyển động nhanh hơn ( • Trong công nghiệp hóa chất, máy nén nhiều cấp cho áp suất cao trên 300at đồng thời cho năng suất lướn (trên 10.000) 2.4 Tỉ số nén trong một cấp của máy nén nhiều cấp •  Tỉ số nén:... lý thuyết: Ve = λVlt λ : Hệ số cung cấp • Công suất của máy nén được tính: πd 2 VM = Ve n = λ.i .s.n 4 ,m 3 2.5.2 Công suất của máy nén •  Công suất của máy nén với:   G lượng khí được hút , kg/s L  công lý thuyết theo 1 kg khí,  j/kg • Công suất cụng có thể tính theo đồ thị chỉ thị với:   công suất chỉ thị    suất trung bình trong đó:  • Nếu máy nén có bộ phận làm nguội thì ta tính công suất đẳng nhiệt