Nguyên lý của máy thổi chuyển vị dương là công nghệ tiên tiến khi các anh em nhà Roots phát hiện ra vào năm 1854. Tuy nhiên, đã có rất ít cải tiến về hiệu suất trong hơn 150 năm qua. Đây là lý do tại sao việc so sánh máy thổi cánh guồng với máy thổi trục vít là điều cần thiết.
Máy thổi cánh guồng hoạt động như thế nào?
Hình 1. Máy thổi cánh guồng
Máy thổi cánh guồng hay còn gọi là máy thổi “Roots” là một máy nén không có van, không có sự nén nội bộ. Nó hoạt động dựa trên nguyên lý nén isochoric. Tại đây, không khí vào buồng nén và thể tích không khí vẫn giữ nguyên khi các rotor giống hệt nhau quay. Thể tích của buồng nén giảm dần theo sự quay liên tục. Như vậy, nén xảy ra bên ngoài chống lại áp suất đối kháng đầy đủ do không khí vào từ đường ống kết nối. Nén bên ngoài dẫn đến hiệu suất thấp và mức độ tiếng ồn cao. Do đó, việc sử dụng công nghệ cánh guồng chỉ được hạn chế ở các ứng dụng áp suất rất thấp và nén ở một giai đoạn duy nhất.
Lợi ích của công nghệ máy thổi trục vít
Hình 2. Các loại máy thổi trục vít khác nhau
Máy thổi trục vít sử dụng một yếu tố nén vít. Các rotor “nam” và “nữ” quay theo hướng ngược nhau trong khi thể tích giữa các rotor và vỏ giảm dần. Mỗi yếu tố vít có tỷ lệ áp suất cố định, được tích hợp sẵn và không có lực cơ học gây mất cân bằng. Điều này có nghĩa là công nghệ vít có thể hoạt động ở tốc độ trục cao và có thể kết hợp lưu lượng lớn dù kích thước bên ngoài nhỏ.
So sánh máy thổi trục vít và máy thổi cánh guồng
Nén isochoric với nén isentropic
Như đã chỉ ra ở trên, máy thổi cánh guồng hoạt động dựa trên nguyên lý nén isochoric. Trong khi đó, máy thổi trục vít dựa trên nén isentropic. Để hiểu rõ hơn về sự khác biệt, đáng để xem xét công thức cho cả hai quá trình:
– Khí lý tưởng trong trạng thái nén isochoric lý tưởng: T2 = T1 (P2 / P1)
– Khí lý tưởng trong trạng thái nén isentropic lý tưởng: T2 = T1 (P2 / P1) (γ-1)/γ
Năng lượng tiêu thụ của máy thổi trục vít và cánh guồng
Dựa trên thông tin ở trên, rõ ràng rằng nhiệt độ T2 trong nén isentropic thấp hơn so với nén isochoric. Nói một cách đơn giản, hiệu suất của yếu tố vít cao hơn so với yếu tố cánh guồng khi ở cùng một áp suất. Hãy hiểu khái niệm này qua một ví dụ:
– Nhiệt độ môi trường: 35 °C
– Lưu lượng định mức: 2000 mét khối/giờ
– Áp suất: 0,7 bar(g)
Công suất tiêu thụ của máy thổi cánh guồng là 60 kW với nhiệt độ không khí đầu ra là 125 °C. Với máy thổi trục vít, công suất tiêu thụ là 43 kW với nhiệt độ không khí đầu ra là 94 °C.
Do đó, máy thổi trục vít tiết kiệm năng lượng hơn nhiều so với máy thổi cánh guồng.
Hình 3. Năng lượng tiêu thụ của máy thổi trục vít và cánh guồng
Kết luận
Trong máy thổi trục vít, đường dẫn không khí bên trong được tối ưu hóa để giảm áp suất và độ xoáy của không khí. So với máy thổi cánh guồng máy thổi trục vít sử dụng ít hơn 30% năng lượng.
Tất cả những lợi ích này kết hợp với việc tiết kiệm năng lượng khiến máy thổi trục vít trở thành lựa chọn ưu tiên hơn so với máy thổi cánh guồng.
Nếu bạn cần thêm thông tin hay tư vấn, VietMRO sẵn sàng hỗ trợ bạn!
