Trong các dự án thực tế, chúng ta sẽ gặp các điều kiện làm việc khác nhau dưới các đơn vị khác nhau, để có thể đánh giá tốt hơn các thông số làm việc của máy nén khí, chúng ta sẽ sử dụng một số công thức kinh nghiệm và ước lượng để lựa chọn chính xác hơn.
1.1 Chuyển đổi m³ và Nm³
Chúng ta thường biểu thị lưu lượng thể tích, chủ yếu liên quan đến ba thông số "áp suất khí quyển, nhiệt độ, độ ẩm". Trong các đơn vị, m³ và Nm³ rất phổ biến. Hãy bắt đầu từ hai đơn vị này để tìm hiểu công thức chuyển đổi.
Điều kiện làm việc m³ và Nm³ như sau: áp suất đầu vào đều khoảng 0,1MPa, độ ẩm (RH) 0%, khác nhau chỉ ở nhiệt độ, m³ là 20℃, Nm³ là 0℃.
Thông thường, chúng ta sẽ chuyển đổi theo công thức sau để chọn model máy nén khí, ví dụ như sau.
Ví dụ:
Nếu có một khí thực, 10 m³ không khí ở áp suất 1 atm chuẩn (101,32 kPa), nhiệt độ 35°C, và độ ẩm 65% (RH), bạn có thể biểu thị lưu lượng thể tích này bằng "Nm³" và "m³" không?
Tình huống 1 chuyển đổi → "Nm³"
QNm = {[273 × (p - ps × φ)/p] / (273 + t)} × Q
Trong đó:
QNm - điều kiện làm việc chuẩn “1 atm chuẩn (101,32 kPa), nhiệt độ 0°C, độ ẩm 0% (RH)”
p - áp suất đầu vào tuyệt đối, kPa; (cùng đơn vị với p.)
Ps - áp suất riêng phần hơi nước bão hòa, kPa. Thường được liệt kê trong Bảng 14-17.
φ - độ ẩm tương đối, % (RH); t - nhiệt độ tính bằng ℃.
Q - thể tích khí ở trạng thái thực, m³.
QNm = {[273 × (101,32 - 5,627 × 65%) / 101,32] / (273 + 35)} × 10 ≈ 8,54 Nm³
Bảng 14-17.
| Nhiệt độ/℃ | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 55 | 60 |
| Áp suất bão hòa/kPa | 1,228 | 1,706 | 2,339 | 3,169 | 4,246 | 5,627 | 7,381 | 9,589 | 12,34 | 15,75 | 19,93 |
Tình huống 2 chuyển đổi → "m³"
Qm = {[293 × (p - ps × φ)/p] / (273 + t)} × Q
Qm - điều kiện làm việc xác định “mét khối”, “1 atm chuẩn (101,32 kPa), nhiệt độ 20°C và độ ẩm 0% (RH)”;
p - áp suất đầu vào tuyệt đối, kPa; (cùng đơn vị với ps đã duy trì)
ps - áp suất riêng phần hơi nước bão hòa, kPa. Áp suất hơi nước thường dùng xem bảng 14-01
φ - độ ẩm tương đối, % (RH).
t - nhiệt độ Celsius, ℃.
Q - thể tích khí ở trạng thái thực, m³.
Tính toán như sau:
Qm = {[293 × (101,32 - 5,627 × 65%) / 101,32] / (273 + 35)} × 10 ≈ 9,165 m³
Trong việc chọn kích thước máy thực tế, chúng ta thường chuyển đổi sang dữ liệu lưu lượng khí cơ học chính xác để đảm bảo đáp ứng yêu cầu khí của khách hàng.
1.2 Chuyển đổi lưu lượng không khí theo độ cao khác nhau (Ước lượng thể tích khí)
Khi máy nén khí được sử dụng ở vùng cao nguyên, công thức kinh nghiệm để tính lưu lượng khí như sau:
Q1 / Q2 = ε2 / ε1
Trong đó:
Q1 - lưu lượng khí ở khu vực đồng bằng
Q2 - lưu lượng khí ở khu vực cao nguyên
ε1 - tỷ số nén ở khu vực đồng bằng
ε2 - tỷ số nén ở khu vực cao nguyên
Tỷ số nén là tỷ lệ giữa áp suất tuyệt đối tại đầu ra và đầu vào của máy nén.
Ví dụ:
Có một máy nén khí công suất 110 kW, áp suất xả 0,8 MPa, lưu lượng (air flow) 20 m³/phút. Nếu máy nén khí này hoạt động tại khu vực cao nguyên có độ cao 2000 mét so với mực nước biển, thì lưu lượng khí trong điều kiện làm việc mới là bao nhiêu?
(Lưu ý: 2000 m so với mực nước biển được giả định có áp suất khí quyển 0,085 MPa, có thể tra cứu áp suất theo độ cao trên Internet để tính chính xác.)
Giải pháp:
Theo phương trình Q1/Q2 = ε2/ε1
Q2 = ε1 × Q1 / ε2
ε1 = 0,9 / 0,1 = 9
ε2 = (0,8 + 0,085) / 0,085 = 10,4
Q2 = ε1 × Q1 / ε2 = (20 × 9) / 10,4 ≈ 17,3 m³/phút
Nếu địa điểm vận hành của bạn ở độ cao lớn hơn, thì công thức này cần được xem xét để tăng khả năng xả khí của máy nén khí. Hoặc bạn có thể cung cấp dữ liệu độ cao khi mua máy nén khí và các kỹ sư của Dream sẽ hỗ trợ bạn.
1.3 Ước lượng lượng khí tiêu thụ cho nhiều thiết bị cùng lúc
Trong thực tế, ở một nơi sử dụng khí, có thể có hơn một, hai hoặc thậm chí 10 thiết bị sử dụng khí khác nhau. Các thiết bị hoặc công cụ khí này thường không sử dụng cùng lúc.
Dưới đây là một công thức kinh nghiệm để bạn tham khảo ước lượng lượng khí tiêu thụ.
Trong điều kiện làm việc gián đoạn của từng thiết bị khí, phương pháp tính lượng khí tiêu thụ hệ thống nguồn khí như sau:
Q = 0,5 × ψ × k1 × k2 × k3 × Qmax
Trong đó:
Qmax - nhu cầu thực tế lớn nhất về khí (thiết bị khí, công cụ khí nén và lưu lượng khí ghi trên nhãn).
ψ - hệ số sử dụng: xét đến tất cả các thiết bị khí không sử dụng đồng thời, giá trị kinh nghiệm 0,95 ~ 0,65. Nói chung, số lượng thiết bị khí càng nhiều, khả năng sử dụng đồng thời càng ít, giá trị càng nhỏ, và ngược lại. 2 thiết bị lấy 0,95; 4 thiết bị lấy 0,9; 6 thiết bị lấy 0,85; 8 thiết bị lấy 0,8; 10 thiết bị lấy 0,65.
k1 - hệ số rò rỉ, giá trị trong khoảng 1,2 ~ 1,5.
k2 - hệ số dự phòng, giá trị trong khoảng 1,2 ~ 1,6.
k3 - hệ số không đều. Xem xét trong hệ thống cung cấp khí theo trung bình lượng tiêu thụ khí tính toán, đảm bảo sử dụng tối đa và định mức, giá trị trong khoảng 1,2 ~ 1,4.
1.4 Ước lượng lượng dầu của máy nén khí bơm dầu
Có một máy nén khí công suất 250 kW, áp suất xả 0,8 MPa, lưu lượng khí 40 m³/phút. Giả sử máy có hàm lượng dầu 3 ppm, vậy lượng dầu tiêu thụ sẽ là bao nhiêu?
Tiêu thụ dầu lý thuyết trong 1.000 giờ hoạt động như sau:
Một vài lưu ý:
ppm là viết tắt của “parts per million”, nghĩa là phần triệu, hay còn gọi là một phần triệu. Nó có thể tính theo tỷ lệ khối lượng (ppmw) hoặc tỷ lệ thể tích (ppmv). Thường khi nói ppm, chúng ta hiểu là tỷ lệ khối lượng.
(1 phần triệu của 1 kg là 1 mg).
Giải pháp:
Tiêu thụ dầu trên mỗi m³ khí/phút: 3 × 1,2 = 3,6 mg/m³
(Ở 1 áp suất khí quyển tiêu chuẩn, 20 ℃, mật độ không khí khoảng 1,2 kg/m³, 1 ppm ≈ 1,2 mg).
Vậy:
Lưu lượng khí 40 m³/phút: 40 × 3,6 = 144 mg/phút
Tiêu thụ dầu trong 1000 giờ chạy máy:
1000 × 60 × 144 = 8.640.000 mg = 8.640 g = 8,64 kg
Chuyển đổi từ khối lượng sang thể tích (dầu bôi trơn có mật độ khoảng 0,9):
8,64 ÷ 0,9 ≈ 9,6 L
Trên đây là lượng dầu tiêu thụ lý thuyết. Trong thực tế, lượng dầu thường lớn hơn nhiều do:
Nếu tính theo 4.000 giờ lý thuyết, máy nén khí lưu lượng 40 m³/phút tiêu thụ khoảng 38 L dầu, nhưng thực tế thường gấp 1,5~2 lần. Tổng lượng dầu bôi trơn của máy nén 40 m³/phút khoảng 150 L, tiêu thụ trong 4.000 giờ chiếm 20%~40%.
Dream Compressors đã cam kết đồng hành cùng ngành công nghiệp máy nén khí Trung Quốc trong 14 năm, giúp nhiều khách hàng cải tiến, nâng cấp thiết bị sử dụng khí cũng như mở rộng các dự án mới. Chúng tôi mong được hợp tác với bạn.
