Công thức tính lưu lượng của máy nén khí

Khái niệm cơ bản về dung tích xylanh của máy nén khí

Dung tích xả (lưu lượng xả) của máy nén khí là chỉ tiêu kỹ thuật cốt lõi để đánh giá năng lực hoạt động của máy nén khí. Việc tính toán và đánh giá chính xác dung tích xả có ý nghĩa quan trọng đối với việc lựa chọn thiết bị, phối hợp hệ thống cũng như phân tích hiệu suất năng lượng.

Dung tích xylanh của máy nén khí thường được chia thànhDung tích lý thuyếtVàThể tích xả thực tếDung tích lý thuyết là thể tích khí mà máy nén hút vào trong một đơn vị thời gian khi hoạt động trong điều kiện lý tưởng; còn dung tích xả thực tế là thể tích khí được xả ra, quy đổi về trạng thái hút, trong điều kiện vận hành thực tế của máy nén. Giữa hai giá trị này có sự chênh lệch, chủ yếu do hiệu suất thể tích của máy nén quyết định.

Công thức tính thể tích xả lý thuyết

Dung tích xả lý thuyết chủ yếu phụ thuộc vào kích thước hình học và tốc độ hoạt động của máy nén. Đối với máy nén khí kiểu piston, công thức tính dung tích xả lý thuyết như sau:

V_th = (π / 4) × D² × S × n × Z × 10⁻⁶

• V_th: Thể tích xả lý thuyết, đơn vị là mét khối trên phút (m³/min)
• D: Đường kính trong của xi-lanh, đơn vị là milimét (mm)
• S: Hành trình pít-tông, đơn vị tính bằng milimét (mm)
• n: Tốc độ quay của trục chính máy nén, đơn vị là vòng/phút (r/min)
• ZSố lượng xi-lanh

Đối với máy nén khí kiểu quay, lưu lượng lý thuyết phụ thuộc vào kích thước hình học của đường biên dạng rôto và tốc độ quay của rôto; logic tính toán tương tự, đều là tích giữa thể tích hình học và tốc độ quay.

Công thức tính thể tích xả thực tế

Trong quá trình vận hành thực tế, do các yếu tố như thể tích khoảng trống dư, rò rỉ khí, trở lực hút và gia nhiệt khí, lưu lượng xả thực tế tất yếu sẽ nhỏ hơn lưu lượng xả lý thuyết. Công thức tính lưu lượng xả thực tế như sau:

V_act = V_th × λ

Trong đó,V_hoạt độngĐối với dung tích xả thực tế (m³/min),λHệ số xả (còn gọi là hiệu suất thể tích). Hệ số xả là một giá trị nhỏ hơn 1, thường được nhà sản xuất xác định thông qua thử nghiệm và cung cấp; thông thường, đối với máy nén khí piston, hệ số xả nằm trong khoảng từ 0,65 đến 0,85, còn đối với máy nén khí trục vít thì thường trên 0,90.

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến lưu lượng của máy nén khí

Hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến dung tích xylanh sẽ giúp duy trì hiệu suất vận hành cao của thiết bị trong quá trình bảo dưỡng hàng ngày:

• Thể tích khoảng trống dư: Khí áp suất cao còn lại trong xi-lanh khi pít-tông đạt điểm chết trên sẽ giãn nở, chiếm một phần thể tích trước khi tiến hành quá trình hút, từ đó làm giảm lượng khí nạp.
• Thất thoát do rò rỉRò rỉ khí tại các khe hở của xéc-măng, van và rôto sẽ làm thất thoát một phần khí đã được nạp vào hoặc đã được nén.
• Độ cản trở khi hít vào và sưởi ấm: Sức cản của van hút và sự gia nhiệt trên thành xi-lanh sẽ làm tăng nhiệt độ của khí nạp, đồng thời giảm mật độ, từ đó làm giảm khối lượng khí thực tế được nạp vào.
• Sự thay đổi tốc độ quaySự dao động của tốc độ quay của động cơ dẫn động sẽ ảnh hưởng trực tiếp theo tỷ lệ đến lưu lượng xả lý thuyết.