Công thức hiệu chỉnh lưu lượng khí thực tế của máy nén khí

Tại sao cần hiệu chỉnh lưu lượng khí của máy nén khí?

Lưu lượng xả ghi trên nhãn mác của máy nén khí thường được hiểu là lưu lượng thể tích ở trạng thái tiêu chuẩn (với nhiệt độ, áp suất và độ ẩm xác định). Tuy nhiên, trong điều kiện lắp đặt và vận hành thực tế, các thông số khí quyển thường khác biệt so với trạng thái tiêu chuẩn. Nếu không tiến hành hiệu chỉnh mà trực tiếp sử dụng các giá trị danh định làm cơ sở thiết kế hệ thống, có thể dẫn đến tình trạng cung cấp khí không đủ hoặc chọn lựa thiết bị quá lớn, từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất sản xuất và làm tăng chi phí năng lượng.

Các yếu tố cốt lõi ảnh hưởng đến sản lượng khí thực tế

Theo phương trình trạng thái của khí, thể tích của không khí sẽ thay đổi theo sự biến đổi của các điều kiện môi trường. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến thể tích khí thực tế được máy nén khí hút vào và xả ra bao gồm:

• Nhiệt độ môi trường: Nhiệt độ tăng sẽ làm giảm mật độ không khí; trong cùng một thể tích, khối lượng không khí hít vào giảm, từ đó làm giảm khối lượng thực tế của khí sản xuất.
• Áp suất khí quyển: Ở các khu vực có độ cao lớn, áp suất khí quyển thấp, không khí loãng; mặc dù lưu lượng khí thực tế của máy nén khí thay đổi không nhiều, nhưng khi quy đổi về trạng thái tiêu chuẩn thì lưu lượng khí sản xuất sẽ giảm đáng kể.
• Độ ẩm tương đốiTrong không khí, hơi nước chiếm một phần thể tích. Độ ẩm càng cao thì áp suất riêng của không khí khô càng nhỏ, đồng thời lượng khí thực tế có thể sản xuất ra cũng bị ảnh hưởng nhất định.

Công thức hiệu chỉnh sản lượng khí thực tế

Để chuyển đổi lượng khí sản xuất danh định ở trạng thái tiêu chuẩn sang lượng khí sản xuất trong điều kiện vận hành thực tế, hoặc để quy đổi lượng khí đo được trong điều kiện thực tế về trạng thái tiêu chuẩn, thông thường người ta sử dụng các công thức hiệu chỉnh dựa trên phương trình trạng thái của khí lý tưởng. Công thức hiệu chỉnh cơ bản như sau:

Q_thực tế = Qchuẩn × (P_thực tế / Pchuẩn) × (Tchuẩn / Tthực tế) × F_độ ẩm

Ý nghĩa các tham số trong công thức như sau:

• Q_thực tế: Lượng khí sinh ra trong điều kiện vận hành thực tế.
• Q_chuẩn: Lượng khí sinh ra danh định ở trạng thái tiêu chuẩn (số liệu trên nhãn).
• P_thực tế: Áp suất tuyệt đối của môi trường thực tế (áp suất khí quyển địa phương).
• P_điển hình: Áp suất khí quyển chuẩn (thường lấy 101.325 kPa）。
• T_thực tế: Nhiệt độ tuyệt đối của môi trường thực tế (độ C + 273,15, đơn vị là K).
• T_tiêu chuẩn: Nhiệt độ tuyệt đối ở trạng thái tiêu chuẩn (thường lấy 20℃ + 273,15 = 293.15 K, hoặc lấy theo tiêu chuẩn cụ thể 0℃）。
• Độ ẩm F: Hệ số hiệu chỉnh độ ẩm (thông thường có thể bỏ qua trong các tính toán sơ bộ không yêu cầu cao, nhưng khi yêu cầu độ chính xác cao thì cần thực hiện phép quy đổi dựa trên áp suất riêng của hơi nước).

Tính toán hệ số hiệu chỉnh độ ẩm

Khi độ ẩm môi trường cao và yêu cầu về độ chính xác tính toán rất nghiêm ngặt, nhất thiết phải áp dụng hệ số hiệu chỉnh độ ẩm. Áp suất riêng của không khí khô bằng tổng áp suất khí quyển trừ đi áp suất riêng của hơi nước. Hệ số hiệu chỉnh độ ẩmĐộ ẩm_FCó thể được biểu diễn gần đúng như sau:

Độ ẩm F = 1 – (P_v / P_thực tế)

• P_v: Áp suất riêng của hơi nước trong không khí môi trường có thể được xác định bằng cách tra bảng dựa trên nhiệt độ và độ ẩm tương đối của môi trường, hoặc tính toán theo công thức kinh nghiệm.

Các bước tính toán và những lưu ý trong công trình

Trong ứng dụng kỹ thuật thực tế, khi áp dụng các công thức nêu trên cần lưu ý những chi tiết sau:

• Đơn vị thống nhấtĐảm bảo rằng đơn vị áp suất và đơn vị nhiệt độ (phải sử dụng nhiệt độ nhiệt động học K) được giữ thống nhất trước và sau khi áp dụng công thức.
• Giá trị nhiệt độ khí nạp: Nhiệt độ thực tế trong công thức nên lấy tại máy nén khíCửa hút khíNhiệt độ thực tế tại nơi lắp đặt, chứ không phải chỉ là nhiệt độ môi trường bên ngoài. Nếu máy nén khí được lắp đặt trong phòng máy kín, nhiệt độ khí vào thường cao hơn nhiệt độ bên ngoài.
• Dư lượng thiết bịKhi lựa chọn thiết bị hệ thống dựa trên lưu lượng khí thực tế đã được hiệu chỉnh, nên dành ra một mức dự phòng lưu lượng hợp lý để ứng phó với tình trạng rò rỉ trong mạng lưới đường ống, sự gia tăng trở lực của lõi lọc cũng như hiện tượng suy giảm hiệu suất sau thời gian vận hành dài hạn của thiết bị.