3.2. VẬN CHUYỂN VÀ NÉN KHÍ
3.2.7. So sánh và chọn máy nén, máy thổi khí
So sánh hai loại máy nén tuabin và pittông ta thấy;, máy.ĩién-pittông CQ_.„ nhươc điểm:
chuyển đông chậm, cồng kềnh, nặng, cần đặt trên bệ vững chắc. Tuy nhiên việc chê tạo các máy nén và thổi khí kiểu tuabin có năng suất thấp, áp suất cao gặp nhiều khó khăn, do đó khi cần nén đên áp suất
Hình 3.55. Sơ đổ nguyên tắc bơm khuếch tán:
1,2 - Ống dẫn chính; 3 - ống mao quản; 4 - bộ phận tách;
5 - miệng ống; 6 - điểm gắn ống mao dẫn
trên 10 at hoặc nén với năng suất thấp hơn 100 nvVph thì người ta dùng ' hầu như máy nén pittông. Vối máy nén pittông, loại thang đứng được dùng nliiểu hơn vì nó chuyển động nhanh hơn, gọn hơn và có hiệu suất cao hơn loại nằm ngang.
Máy nén và thổi khí kiểu tuabin được dùng trong phạm vi áp suất trung bình khoảng 10 đến 12 at và khi năng suất lớn vượt quá 50 4- 100 nrVph áp suất chỉ đạt đến 30 at.
Các máy nén và thổi khí kiểu rôto so với máy nén pittông cũng có ưu điểm giông máy nén kiểu tuabin, tức là gọn nhẹ. Tuy nhiên hiệu suất của loại này lớn hơn loại tuabin. Máy nén kiểu rôto thường dùng ở năng suất trung bình (dưới 100 m:í/ph) và áp suất không quá 10 at,
Phạm vi ứng dụng các loại máy nén, máy thổi khí và quạt gió phụ thuộc vào áp suất cần tạo ra và
năng suất. Biểu đồ ố hình 3-56 thể hiện
phạm vi sử dụng của các loại máy nén và thổi
khí.
1000
500 200 ì 00 50
20 10 5 2
ỉ
0,5
1, 1 0,2 0
3.3. BỂ CHÚA KHÍ
Để tàng trữ chất khí người ta dùng các loại thiết bị có cấu tạo đặc biệt hoặc bể kín, dung tích có thế đến 6.10fỉ m:;.
Những bể chứa khí thông thường đều được trang bị một sô dụng cụ đặc biệt phục vụ clio quá trình nạp, tháo và giữ khí.
Dựa vào cấu tạo của bể người ta chia tliành:
- Be chứa d áp suất thấp, có áp suất dư 500 mmHọO;
■4
—-____ 1 3
Ai nén pjfkônợ
. V ■
y- -■
- _____-
4 A
v
V Máỳ nén fhòì k ktéù iưa bin
hi' _ MỚy nén k/eù
rôfo
v
< 1_____
T k\\Vs> Vv\w s \\\\v \N\Ys
1 <ỊÌÓ _______ằ — 1
________1______
p, at
Hình 3.56. Phạm vi sử dụng các loai máy nén, máy thòi khí và quat: 1-5.
số bậc của máy nén pittông.
100 \
__L
200 soo mo 2Ổ00 SữOO 10000 20000 _l 1 soooo
10 ¿0 50 100 -I---—----1---1 , ,
200 500 ỈOOO m í/ph
m3/h
Be chưa ơ ap suât cao, có áp suất d.ư 5 at hoặc cao hơn (trong thưc tê thường dùng ỏ áp suất 3 at).
Bể chứa ố áp suất thấp có cấu tạo dùng cho loại khí ẩm và loại khí khô. Bể chứa dùng cho loại khí khô thông thường là một thùng kín. Bể chứa khi' âm có kêt cấu như ỏ hình 3.56. Cấu tạo gồm thùng 1, úp trong bể đựng nước 2. Khí được chứa bên trong thùng nắp. Khi nạp khí thừng nắp dâng lên (ỏ), khi tháo khí thùng hạ xuống (a).
Chiều cao tối đa khi nắp dâng phụ thuộc vào chiều cao
I
chất lỏng chứa trong bê. Do đó để có thể tăng chiều cao nắp mà không cần chất lóng chứa trong bể cao, nắp được cấu tạo thành nhiều tầng (hình 3.58).
Các tầng nắp được gắn
Hình 3-57- Bèchứa khíấm
với nhau nhờ vòng kín ^ ^ ■ b® ^^9 nudc
đe khi khong thoát ra ngoài, chất lỏng chứa trong bể có áp suất thuý tĩnh lốn hơn áp suất của khí chứa trong bể.
Hình 3.58. Be chứa nhiều tầng nắp:
1 - bể đựng nước; 2,3,4 - các tầng nắp; 5,6 - van thuỷ lực
Khi tháo và nạp khí, các tầng nắp sẽ chuyến động lên xuống. Đế khi chuyển động chúng không lệch trục cần có thêm bộ phận định hưống. Quan hệ giữa chiểu cao và đường kính bể đươc tính toán chính xác để tiết kiệm vật liệu chê tạo. Nắp được cấu tạo như một thùng rỗng dày khoang 2 đến 3 mm là chiều dày có thể hàn được. Bể chứa nưóc được cấu tạo bằng thép hoặc bằng bêtông. Những bế đặt trong phòng kín thường có dung tích khoảng 15000 đên 20000 m3 đế tránh nổ. Còn các bể đặt tự do thể tích có thể từ 100 đến 150000 mì
Thể tích của bể chứa khí được tính theo công thức:
TTD-
V = ĩ~{H~h„),m3 (3.102) Bể CÓ hai tầng nắp, có thể tích:
y =^LJỈ + D. KD^(HÌ - hx - h0), m3 (3.103) Bế có ba tầng nắp, có thể tích:
■¡dữ'1KDỊ KẦDĨ
V =^—H +---~(H, -hì)+—^(H2 -h2 -hữ) (3.104) trong đó D - đường kính nắp, m;
D1, D, - đường kính vòng tầng nắp, m;
H - chiểu cao nắp, m;
Hu Ho - cliiểu cao vòng tầng nắp, m;
1h\ — + hm
vói hu - chiều cao cột thuỷ tĩnh ứng với áp suất lổn nhất của khí trong thùng, m;
hm = 2.10“3 m - chiều cao tương ứng 1 m đường kính nắp. Vối chiều cao này khả năng xê dịch khỏi trục của nắp, hoặc lệch khỏi mặt thoáng chất lỏng chứa trong bể đươc khắc phục.
Áp suất của khí chứa trong bể được tính theo công thức:
Po = —= m.em-ẽỊ
írưO-
, N/m2 (3.105)
trong đó m - khối lượng của nắp, kg;
s - khối lượng của thành nắp, kg;
h - chiểu cao thành nắp trên mặt chất lỏng, m;
Hữ - chiều cao toàn bộ thành nắp, m;
f— chiều cao vòm nắp, m;
1,26 = 9,81/7,85 N/kg - lực nâng của nưổc khi 1 kg thép nhúng trong đó.
Ap suất do phần nắp nhúng trong chất lỏng:
Do có sự phán hiệt khôi lượng riêng giữa khí chứa trong bể và không khí bên ngoài nắp mà áp suất trong bể thay đổi. Lực do sự phân
biệt khối lượng riêng giữa khí và không khí:
Ap suất thực tê trong bể được tính:
:
Á
^; u
- — 1
— - ■ -
--1
Hình 3.59. Tính bể chứa
(3.106) Lực nâng của nắp do chất lỏng;
p' - G i
KD 2 \ ì
, N/m~ (3.107)
G = (Pkk N
4 vôi Pkk - khôi lượng riêng của không khí, kg/m3;
Po - khối lượng riêng của khí chứa trong bể, kg/m3. Áp suất do chênh lệch khôi lượng gây ra:
ĩ( ĩĩD2 \
(3.108)
p = G , N/nr (3.109)
_ , . / r, r^\ỉ( nD2 ^
p = Po -p ~p = \m-ẽ -G-G\ , N/m- (3.110)
Phương trình (3.110) cho thây, áp suất trong bể phụ thuộc vào chiều cao phẩn nắp ngập trong nước và nhiệt độ bên ngoài.
Đôi vói bể chứa có nhiều tầng nắp, áp suất khí cũng được tính tương tự, trong đó py dược tính theo công thức:
(m, + m, + m, + ...)g + (wi + w., + uu + ..)g ưũ - ---— -Q2
---. N/m
4
trong đó mu m2, mỏ, ... - khối lượng từng phần của nắp, kg;
U )2 i ws, ... - khôi lượng nước chứa trong cốc van thuỷ lực, hg.
Bê chứa khí khô được tính cho từng trường hợp cụ thể. Qua thực tế cho thấy bể có dung tích lớn hơn 10000 m3 dùng để chứa khí khô kinh tế hơn khi dùng cho khí ẩm. Sự thay đổi áp suất của khí trong bể chứa khí khô phụ thuộc vào khối lượng riêng của không khí được tính theo quan hệ:
vối h — chiều cao cột khí đươc chứa trong thíêt bị, m.
Hình 3.60. Be chứa khí kho:
1 - bẽ; 2 - nắp di động;
3 - thanh gâ'p; 4 - khuỷu gập
Hinh 3.61. Co eau nén khi khô trong be chi/a:
1 - eau nâng; 2 - khuyu noi;
3- tâ'm nén; 4 - doi trong
(3.111)
= Pkkể^ 1 Pn
Pkk (3.112)
Hinh 3.62. Mot be chura khi âp suât cao