Khí nén là gì? Đặc trưng và ứng dụng của khí nén trong công nghiệp và đời sống
Có thể bạn chưa biết khí nén là gì nhưng khí nén hiện diện ở mọi khía cạnh trong đời sống hằng ngày và có nhiều ứng dụng thực tiễn vô cùng quan trọng trong các ngành công nghiệp, y tế, xây dựng,…Vì vậy để giải đáp những thắc mắc của bạn về khí nén là gì và hiểu rõ tầm quan trọng của khí nén, hãy cùng Tonson tìm hiểu ngay bài viết dưới đây!
Mục lục
Khí nén là gì?
Khí nén là một dạng năng lượng được chuyển hóa từ không khí tự nhiên hoặc các hợp chất khí hóa học được nén ở áp suất 3000psi hoặc 3600psi. Trong đó, không khí được nén khí là một hỗn hợp khí bao gồm nhiều khí, chủ yếu là nitơ (78%) và oxy (21%).
Khí nén được hình thành bằng cách giảm thể tích khí để tạo thành áp lực lớn, từ đó nó có thể trở thành nguồn năng lượng đầy hiệu năng.
Để có thể sử dụng khí nén trong cuộc sống hằng ngày hay trong ngành công nghiệp, y tế,… bạn sẽ cần phải trang bị các máy nén khí đa dạng chủng loại khác nhau như máy nén khí piston, máy nén khí công nghiệp, máy nén khí mini…
Đặc điểm quan trọng cần lưu ý về khí nén
Đặc điểm nổi bật nhất của khí nén là nó không độc và không cháy vì thành phần chính của khí nén là không khí tự nhiên có chứa 21% oxy và 78% nitơ. Bên cạnh đó, khí nén cũng có một số đặc điểm quan trọng cần biết để có thể sử dụng khí nén hợp lý và hiệu quả nhất
Về số lượng
Khí nén được tạo từ không khí tự nhiên và đây là nguồn năng lượng dồi dào vô tận giống như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, nước…Sau khi hoàn thành quy trình sử dụng, khí nén sẽ được thoát ra ngoài môi trường, hòa với không khí và được tiếp tục tái sử dụng.
Về vận chuyển
Không bị ảnh hưởng bởi trọng lượng hay đặc tính vật lý, khí nén có thể được vận chuyển cực kì nhanh chóng và dễ dàng thông qua các đường ống có cự ly phù hợp. Bên cạnh đó, khí nén còn có thể được nén trong bình chứa và sau đó được phân phát vận chuyển trong hệ thống khí nén.
Về lưu trữ
Sau khi khí nén được tạo ra bởi các máy tạo khí nén chúng sẽ được lưu trữ trong các thiết bị chứa cho những khi hệ thống hoặc cá nhân cần sử dụng. Do đó máy nén khí không cần phải tạo ra khí nén liên tục trong quá trình sử dụng.
Về nhiệt độ
Bản chất của khí nén là không khí nên nó không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của nhiệt độ ở môi trường xung quanh. Tuy nhiên chúng ta cũng nên giới hạn sử dụng khí nén ở mức nhiệt độ từ 0 – 99°C.
Về cháy nổ
Khí nén là dạng năng lượng trung tính và nó không có khả năng gây cháy nổ chính vì thế mà khi nén thường được dùng ở những nơi có thể gây cháy nổ như mỏ khai thác than, dầu,… thay cho các năng lượng khác như gas, điện, xăng,…
Hơn thế nữa, khí nén thường chỉ có mức áp suất 6bar nên nó sẽ hạn chế mức tối đa gây cháy nổ trong môi trường làm việc.
Vận tốc khí nén
Thực tế, việc nén không khí càng lớn thì khí nén có lưu tốc càng lớn. Thông thường, tốc độ khí nén được đo trong các xi lanh là 1-2m/s.
Vấn đề an toàn, vệ sinh
Nếu như năng lượng điện có thể rò rỉ, chập cháy gây nguy hiểm cho người dùng thì khí nén được đánh giá là một trong những nguồn năng lượng an toàn nhất vì độ trung tính và không có tính dẫn nhiệt hay tác nhân làm cháy nổ. Do đó khí nén được sử dụng ngày càng phổ biến hơn trong dân dụng và các ngành công nghiệp, y tế, xây dựng vì độ đảm bảo an toàn cực kì cao của nó.
Bên cạnh đó khí nén còn là một dạng năng lượng sạch vì không khí được xử lý các tạp chất trước khi được tạo thành khí nén và lưu trữ trong bình chứa. Chính vì thế khí nén sạch và cực kì an toàn khi sử dụng trong các ngành đặc thù như chế biến thực phẩm, y tế, nha khoa,…
Thiết bị nào tạo ra khí nén?
Máy nén khí là thiết bị trực tiếp sản xuất ra khí nén để cung cấp tới các thiết bị, máy móc khác cần sử dụng tới khí nén. Khi lựa chọn máy nén khí sử dụng cho hệ thống, chúng còn phụ thuộc vào nhu cầu và tính chất đặc thù của từng ngành cụ thể.
Có một số loại máy nén khí được biết đến và sử dụng rộng rãi hiện nay đó chính là máy nén khí piston, trục vít, ly tâm và cao áp.
Ứng dụng thực tiễn của khí nén trong cuộc sống hiện nay
Lĩnh vực sửa chữa
Trong các hãng sửa chữa xe ô tô, xe máy hiện nay bạn sẽ thấy nhiều thiết bị sử dụng áp suất khí nén như máy ra vào lốp xe, súng siết bulong, xì khô xe, cấp khí cho cầu nâng, máy bơm mỡ,…đã hỗ trợ và tiết kiệm được rất nhiều thời gian, công sức cho người thợ trong quá trình sửa chữa.
Xưởng mộc, xưởng gia công cơ khí,
Thay vì làm thủ công tốn nhiều sức lao động như ngày xưa thì với việc ứng dụng áp suất khí nén vào các thiết bị gia công trong cơ khí, xưởng mộc đã làm cho quá trình tạo ra sản phẩm được rút ngắn và có tính thẩm mỹ cao hơn.
Cụ thể khí nén được dùng trong các thiết bị như cấp nguồn khí cho công cụ, điều khiển thiết bị truyền động, ép phun, phun sơn, hỗ trợ nung chảy, làm sạch dụng cụ, cưa,…
Dược phẩm
Trong chế tạo dược phẩm, hệ thống khí nén giúp cấp khí cho các thí nghiệm hóa sinh, quy trình chế tạo thuốc và sấy khô thuốc,…
Nha khoa
Khí nén là ứng dụng vô cùng quan trọng trong các thiết bị nha khoa giúp các nha sĩ chữa răng, nhổ răng, lấy nha, máy nội nha, vệ sinh răng miệng,… Ngoài ra áp suất khí nén còn được ứng dụng phổ biến trong việc khử khuẩn khử trùng các trang thiết bị nha khoa.
Y tế
Trong lĩnh vực y tế, các máy khí nén được sử dụng để khử trùng dụng cụ, vận hành hệ thống hô hấp bệnh viện để cung cấp máy thở phục vụ cho bệnh nhân.
Khai thác khoáng sản
Khí nén còn thể hiện được “nội lực” của mình trong ngành khai thác khoáng sản khi áp suất khí nén được dùng để vận hành máy bơm, thiết bị truyền động, thăm dò độ sâu, vận chuyển…
Công nghiệp chế tạo
Trong các nhà máy có dây chuyền hóa tự động, họ thường dùng khí nén để vận hành hệ thống sản xuất và lắp ráp tự động, hệ thống nén khí sạch để sản xuất hoặc các thiết bị liên quan đến khí nén như xi lanh khí nén, van điều khiển khí nén, van điện từ khí nén…
Chế biến thực phẩm
Với ưu điểm vượt trội là nguồn năng lượng sạch, khí nén được ứng dụng rất phổ biến trong ngành chế biến thực phẩm như sục khí sạch cho nước, đóng gói chân không, đóng chai, sấy khô hay điều khiển thiết bị truyền động, vận chuyển dây chuyền sản xuất,… Ứng dụng khí nén trong các thiết bị máy bơm màng khí nén phục vụ khâu nhập liệu, sang chiết, đóng gói…
Đôi nét tiêu biển về hệ thống khí nén.
Trong các hoạt động quy mô nhỏ, bạn chỉ cần một chiếc máy nén khí và hệ thống dây dẫn là đã có thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng. Mặt khác đối với những hoạt động công nghiệp có quy mô lớn thì hệ thống khí nén chuyên nghiệp là một trong những bộ máy vận hành không thể thiếu.
Hệ thống khí nén là gì?
Thông thường mọi người thường nhầm lẫn giữa máy nén khí và hệ thống khí nén. Thực chất máy nén khí chỉ là một phần nhỏ nằm trong hệ thống khí nén.
Cụ thể, hệ thống khí nén là một tập hợp nhiều thiết bị khác kết hợp với nhau để sản xuất ra khí nén có chất lượng đạt chuẩn cho hệ thống máy móc công nghiệp lớn, trong đó có các loại máy như:
– Máy nén khí công nghiệp.
– Bình tích áp.
– Máy sấy khí công nghiệp.
– Bầu lọc khí nén.
– Hệ thống ống dẫn khí nén.
Các dạng truyền động sử dụng hệ thống khí nén
Trong thực tế có hai dạng truyền động phổ biến sử dụng khí nén:
– Truyền động thẳng: đây là loại truyền động chiếm ưu thế trong hệ thống khí nén nhờ vào kết cấu đơn giản và linh hoạt trong cơ cấu vận hành. Do đó, truyền động thẳng thường được sử dụng nhiều trong các các thiết bị đột dập, phân loại và đóng gói sản phẩm, các thiết bị gá kẹp các chi tiết khi gia công,…
– Truyền động quay: thường được sử dụng trong những trường hợp yêu cầu tốc độ truyền động rất cao nhưng công suất không lớn. Chính vì thế truyền động quay bằng khí nén sẽ gọn nhẹ và tiện lợi hơn nhiều so với các dạng truyền động được sử dụng bằng các năng lượng như điện, nước,..
Điển hình là các máy khoan, mài công suất dưới 3kW, các công cụ vặn ốc vít trong sửa chữa và lắp ráp chi tiết. Tuy nhiên, khi sử dụng khí nén ở những hệ truyền động quay công suất lớn sẽ làm cho chi phí vận hành hệ thống khí nén tăng cao so với truyền động điện.
Các công thức tính toán công suất cho hệ thống khí nén
Khi biết cách tính toán công suất máy nén khí phù hợp cho hoạt động sản xuất bạn có thể vận hành hệ thống nén khí trơn tru và tiết kiệm nhiên liệu hơn.
Để tính toán và đưa ra giá trị công suất máy nén khí chính xác thì người dùng cần làm theo các bước sau:
Bước 1: Tính tổng công suất của hệ thống khí nén (m3/min) theo công thức sau:
– Tổng công suất hệ thống khí nén= công suất tiêu thụ khí nén của (thiết bị 1 + thiết bị 2+ …+ thiết bị n).
Bước 2: Lấy kết quả bước 1 nhân với 1.2 hệ số tổn thất của đường ống.
Bước 3: Lấy kết quả bước 2 nhân với thời gian mà các thiết bị hoạt động (đơn vị tính theo giờ).
Ví dụ: nếu thiết bị chạy trong khoảng 30 phút thì hệ số thời gian là 0.5 giờ.
Một số sơ đồ lắp đặt hệ thống khí nén tiêu biểu hiện nay
Trong từng lĩnh vực sản xuất khác nhau, các nhà máy hay công xưởng sẽ có cách bố trí sơ đồ hệ thống máy nén khí phù hợp với nguyên lý giải nhiệt và tiêu chuẩn kỹ thuật. Cụ thể, bạn có thể tham khảo một vài sơ đồ lắp đặt hệ thống máy nén khí phổ biến hiện nay theo hình bên dưới:
Tổng quan trong sơ đồ hệ thống nén khí, bạn sẽ nhận thấy bình chứa khí luôn đứng ngay sau máy nén khí để đảm bảo áp suất khí nén sau bình chứa khí đạt được sự ổn định tương đối. Mặt khác khi nhiệt độ khí nén đi vào máy sấy và các thiết bị lọc sẽ được bình chứa khí giải nhiệt một phần, từ đó làm cho máy sấy khí và máy nén khí chạy hiệu quả và bền hơn.
Dù vậy trong thực tế, một số phòng máy nén khí lắp đặt các thiết bị sai thứ tự sẽ làm cho thiết bị trên hệ thống nén khí bị giảm tuổi thọ của và gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Chính vì thế việc tuân thủ nghiêm ngặt sơ đồ hệ thống máy nén khí tiêu chuẩn sẽ mang lại nhiều lợi ích kinh tế và tối ưu hóa được nhiều chi phí sản xuất hơn.
Hi vọng thông qua bài chia sẻ của TONSON về khí nén là gì, bạn đã có được cái nhìn tổng quan về tầm quan trọng của khí nén và những ứng dụng thực tiễn của nó trong đời sống và sản xuất. Từ đó bạn có thể đưa ra những lựa chọn hợp lý khi sử dụng thiết bị khí nén trong cuộc sống và sản xuất.