c, Bảo vệ máy nén
3.4. Lý thuyết cơ bản về máy nén khí
3.4.1. Tỷ số nén (α)
Là tỷ số giữa áp suất khí ra Pd và áp suất khí vào Ph của máy nén khí d
h p p
α= (1.1)
3.4.2. Năng suất lý thuyết (VL)
Lu lợng lý thuyết của máy nén theo số răng và số vòng quay của roto chủ
động.Tính bằng khối lợng khí cung cấp bởi máy nén trong một đơn vị thời gian.
VL = Vr ì Z1ìn1 = Vr ì Z2 ì n2 (1.2) VL: Lu lợng lý thuyết của máy nén khí
Vr: thể tích khoang kép (tổng thể tích các khoảng giữa các răng của roto chủ động và bị động).
Z1, Z2: số răng của trục vít chủ động, bị động n1, n2: số vòng quay của roto chủ động, bị động.
Từ các công thức (1.1); (1.2) ta thấy lu lợng của máy nén trục vít là hàm số chỉ phụ thuộc vào số vòng quay của roto và về lý thuyết nó không phụ thuộc vào áp suất nén.
Trong thực tế, khi tăng áp suất nén thì lu lợng của máy nén có giảm, điều này đợc giải thích bằng sự chảy ngợc của khí nén về đờng hút của máy nén khí qua khe hở giữa các rô to sẽ càng nhiều khi áp suất càng tăng.
Tơng ứng với sự tăng áp suất của máy nén khí thì hệ số lu lợng sẽ giảm, hệ số lu lợng (hiệu suất) ηνlà một đặc trng quan trọng của máy nén thể tích.
T L V V ν η = (1.3)
VL: là năng suất lý thuyết của máy nén khí
Năng suất thực tế của máy nén là lợng khí đợc đa tới nơi tiêu thụ và luôn thấp hơn năng suất lý thuyết một lợng ∆V= VL− VT do tổn thất trong máy nén. T L 1 L L L V V V V V V V ν −∆ ∆ η = = = − (1.4)
Hiệu suất lu lợng này đặc trng cho độ kín của máy, nó càng cao nếu khe hở trong máy nén càng giảm. Tuy nhiên, việc chế tạo khe hở chỉ nhỏ đến một giá trị cho phép và không thể nhỏ hơn vì phải tính đến sự vận hành an toàn của máy nén.
Thể tích khí tổn thất ∆V qua khe hở ít phụ thuộc vào số vòng quay của rô to mà chỉ phụ thuộc vào sự chênh áp trớc sau khe hở.
Tuy nhiên, giá trị quan trọng hơn so với hiệu suất lu lợng là giá trị hiệu suất của máy nén trục vít. Nó đặc trng cho sự hoàn thiện về năng lợng của máy.
Sự hoàn thiện về năng lợng của máy nén đợc xác định bằng chỉ số hiệu suất có ích của khí đoạn nhiệt, nó là tỷ lệ giữa công đoạn nhiệt của máy nén với công tiêu hao trong thực tế.
dn dn dn TT TT A N A N η = = (1.5)
ηdn: hiệu suất đoạn nhiệt của máy nén Adn: công đoạn nhiệt
ATT: công tiêu hao thực tế Ndn: công suất đoạn nhiệt NTT: công suất tiêu hao thực tế
Công thức tính hệ số nén bên ngoài: r v P P ε= (1.6) Px: áp suất ra
Pv: áp suất vào .
Đây là tỷ lệ áp suất trong hệ thống đợc cung cấp bởi khí nén trong máy nén và áp suất nạp. Trong máy nén pit tông áp suất cuối trong xilanh bằng áp suất xả, nghĩa là van xả đợc mở ở thời điểm khi mà áp suất trong xilanh đợc tạo thành bằng áp suất trong hệ thống.
Trong máy nén trục vít, áp suất cuối không chỉ phụ thuộc áp suất trong hệ thống mà còn phụ thuộc vào sự bố trí cửa xả. Nó xác định hệ số nén trong máy nén khí.
Công thức tính hệ số nén bên trong: nt v P P τ ε = (1.7) Pnt: áp suất nén trong Pv: áp suất vào
Sự không trùng nhau giữa áp suất trong và ngoài là nhợc điểm của máy nén trục vít so với máy nén pittông. Nhng nếu lựa chọn đúng hệ số nén trong và cửa xả đợc tính toán phù hợp thì nhợc điểm này có thể đợc khắc phục. Cần thiết để cho hệ số nén trong luôn luôn bé hơn hệ số nén ngoài, trong trờng hợp này sự giảm hiệu suất có ích do sự không trùng nhau giữa hệ số nén trong và hệ số nén ngoài là nhỏ.
Nếu ngợc lại, hệ số nén trong lớn hơn hệ số nén ngoài thì khí trong máy nén bị nén lên giá trị lớn hơn giá trị cần thiết do vậy áp suất trong ống xả giảm khi đó năng lợng do sự nén bổ xung sẽ tiêu phí.
Còn nếu hệ số nén bên ngoài bằng với hệ số nén khí bên trong thì trờng hợp này sự mất mát trong quá trình nén hay không đủ nén là không quá.