Tổng quan, phân loại và nguyên lý làm việc của các loại máy nén lạnh

Bài viết liên quan

Tổng quan máy nén lạnha.Chức năng
Máy nén lạnh là bộ phận quan trọng nhất trong các hệ thống lạnh nén hơi. Máy nén có nhiệm vụ liên tục hút hơi môi chất lạnh sinh ra ở thiết bị bay hơi để nén lên áp suất cao, nhiệt độ cao đẩy vào thiết bị ngưng tụ. Máy nén phải có năng suất hút đủ lớn để duy trì được áp suất bay hơi po (tương ứng với nhiệt độ bay hơi to) đạt yêu cầu ở thiết bị bay hơi và có áp suất đầu đẩy đủ lớn để đảm bảo áp suất trong thiết bị ngưng tụ đủ cao tương ứng với nhiệt độ môi trường làm mát.

b.Phân loại
Theo đặc điểm nguyên lý làm việc người ta chia máy nén thành 2 loại chính là máy nén thể tích và máy nén động học.

Máy nén thể tích: Máy nén hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích buồng làm việc của máy nén. Đặc điểm cơ bản của máy nén thể tích là làm việc theo chu kỳ vì vậy trong quá trình làm việc môi chất tuần hoàn không liên tục và xuất hiện những xung đột nhất định. Khi vận hành hết sức lưu ý hiện tượng va đập thủy lực khi máy nén hút phải ẩm, lỏng môi chất gây hư hỏng máy nén.

Máy nén động học: Máy nén hoạt động theo nguyên lý tăng vận tốc môi chất công tác khi đi qua buồng làm việc của máy nén. Đặc điểm máy nén động học là dòng môi chất vào ra liên tục, không có những chấn động, lưu lượng môi chất tuần hoàn lớn. Vì vậy kích thước máy gọn nhẹ, kết cấu chắc chắn.

-Theo số cấp nén: Máy nén 1 cấp, máy nén 2 cấp, máy nén 3 cấp…vv.
-Theo môi chất lạnh: Máy lạnh R12, R22, NH3, R410A…vv.

Nguyên lý làm việc các loại máy nén lạnh 
1. Máy nén piston trượt
Máy nén pittông dùng cơ cấu chủ yếu là tay quay thanh truyền biến chuyển động quay của động cơ điện thành chuyển động tịnh tiến của pittông trong xilanh để thực hiện quá trình hút, nén, đẩy.

* Nguyên lý hoạt động Máy nén khí kiểu piston 1 chiều, một cấp
Hình dưới trình bày sơ đồ nguyên lý cấu tạo và hoạt động của máy nén khí piston đơn giản nhất.
Nó gồm 1 piston, một đầu xilanh hở, đầu kia được đậy nắp. Trong nắp có đặt các van nạp và xả. Piston chuyển động tịnh tiến qua lại nhờ được nối với cơ cấu thanh truyền – tay quay.

Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy nén khí piston 1 chiều, 1 cấp 

1. Xilanh; 2. Piston; 3. Con đẩy; 4. Con trượt; 5. Thanh truyền; 6. Tay quay; 

7. Van nạp; 8. Van xả;

Khi piston đi sang phải V tăng dần. P giảm, van nạp mở ra, không khí ở bên ngoài đi vào trong xi lanh, thực hiện quá trình nạp khí. Khi piston đi sang trái, không khí trong xi lanh được nén lại, P tăng dần, van nạp đóng, đến khi P tăng lớn hơn sức căng lò xo (van xả) van xả tự động mở, khí nén sẽ qua van xả theo đường ống đến bình chứa khí nén kết thúc một chu kỳ làm việc. Sau đó các quá trình được lặp lại, cứ như vậy máy nén khí hoạt động để cung cấp khí nén.

* Máy nén khí kiểu piston 2 chiều, một cấp
Hình dưới trình bày sơ đồ máy nén khí piston 2 chiều một cấp, trong đó cả 2 đầu xilanh đều được làm kín và có lắp van nạp, van xả. Chuyển động của piston đồng thời thực hiện 2 quá trình nạp khí ở phần xilanh này và xả khí ở phần xi lanh kia.

Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy nén khí piston 2 chiều, 1 cấp 

1. Xilanh; 2. Piston; 3. Con đẩy; 4. Con trượt; 5. Thanh truyền; 6. Tay quay; 

7. Van nạp; 8. Van xả; 9. phớt

Khi piston đi xuống, thể tích phần không gian phía trên piston lớn dần, áp suất P giảm xuống van nạp số 7 mở ra không khí được nạp vào phía trên piston. Đồng thời khi piston đi xuống, thể tích dưới piston giảm, P tăng, van xả số 8 mở ra, khí theo đường ống qua bình chứa. Khi piston đi lên không gian phía dưới piston lớn dần, P giảm, van nạp số 7 mở ra, không khí được nạp vào xi lanh, đồng thời V phía trên piston nhỏ dần. P tăng, van xả số 8 mở ra, khí nén phía trên piston được nén đẩy vào bình chứa. Cứ như vậy máy nén khí piston hoạt động để cung cấp khí nén. Phớt số 9 có tác dụng làm kín để không cho khí lọt ra ngoài.



2. Máy nén roto lăn
Máy nén rôto lăn có thân hình trụ như là một xilanh, pittông có dạng hình trụ nằm trong xilanh. Nhờ có bánh lệch tâm, pittông lăn trên bề mặt trong của xilanh và tạo ra hai khoang hút và nén. Khi pittông lăn đến vị trí tấm ngăn, khoang hút đạt thể tích tối đa, quá trình hút kết thúc. Khi pittông tiếp tục lăn, quá trình nén bắt đầu và khoang hút hình thành.Cứ như vậy, khoang nén nhỏ dần và khoang hút tăng dần đến khi hơi nén được đẩy hết ra ngoài, khoang hút đạt cực đại, quá trình hút và nén mới lại bắt đầu.

3. Máy nén rôto tấm trượt
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy nén rôto tấm trượt giống như máy nén rôto lăn. Khác nhau cơ bản là các tấm trượt nằm trên pittông. Pittông không có bánh lệch tâm mà quay ở vị trí cố định. Pittông và xilanh luôn tiếp xúc với nhau ở một đường cố định. Cửa hút không có van, chỉ cửa đẩy có van. Khi pittông quay, các tấm trượt văng ra do lực ly tâm và tạo ra các khoang có thể tích thay đổi, thực hiện quá trình hút,nén và đẩy

4. Máy nén rôto xoắn ốc
Máy nén có hai băng xoắn được bố trí ăn khớp với nhau trong đó có một băng xoắn cố định và một băng xoắn di động. Khi làm việc chất công tác được dẫn vào khoảng trống giửa hai băng xoắn, hai băng xoắn khép dần từng nấc và tiến dần vào tâm của hình xoắn ốc, thể tích nhỏ dần tạo ra áp xuất lớn khi đến tâm, chất công tác sẽ theo theo cửa thoát đi ra ngoài và quá trình này được thực hiện liên tục. Hình 6.6: Máy nén rôto xoắn ốc

5. Máy nén trục vít
Khi các trục vít quay, chất công tác thông qua cửa nạp được hút vào buồng khí ở giữa các trục vít và ở đó chất công tác được nén giữa các răng sau đó theo cửa thoát ra ngoài. Cả cửa nạp và cửa thoát được đóng, mở tự động khi các trục vít quay, Ở cửa thoát của máy nén có lắp một van một chiều để ngăn các trục vít tự quay khi ngừng quá trình nén.

Các thông số đặc trưng máy nén lạnh
-Thể tích hút lý thuyết : là năng suất hút lý thuyết của máy nén trong một đơn vị thời gian. Kí hiệu Vlt (m³/s).
-Thể tích hút thực tế: là thể tích hút thực tế của máy nén trong một đơn vị thời gian.Trong điều kiện làm việc của hệ thống. Kí hiệu Vtt (m³/s).
Vtt = λ.Vlt (m³/s (6.1)
λ:Hệ số cấp (tỉ số giữa thể tích hút thực tế và thể tích hút lý thuyết)

-Năng suất khối lượng của máy nén: là lưu lượng khối lượng môi chất mà máy nén thực hiện hút, nén được trong một đơn vị thời gian. Kí hiệu m (kg/s).
m= Vtt/v= ρ. Vtt (kg/s) (6.2)

Trong đó:v :Thể tích riêng của hơi hút về máy nén (m3/kg).
ρ :Khối lựơng riêng của hơi hút về máy nén (kg/m3)

- Năng suất lạnh của máy nén: là tích số giửa năng suất lạnh riêng và năng suất khối lượng cuả máy nén. Kí hiệu Q0 (kW).
Q0=m.q0 (kW) (6.3)
- Hiệu suất nén:Hiệu suất nén là tỷ số giữa công nén đoạn nhiệt lý thuyết và công nén thực tế cấp cho máy nén. Kí hiệu η
η = Ns/Nel (6.4)
Trong đó
Ns: Công nén đoạn nhiệt lý thuyết (kW).
Nel: Công nén công nén thực tế cấp cho máy nén (kW).

Chia sẻ bài viết