So với máy nén khí có dầu bôi trơn, máy nén khí trục vít không dầu có tiềm năng thu hồi nhiệt thải cao hơn.
Do thiếu hiệu ứng làm mát của dầu, quá trình nén không tuân theo quy trình nén đẳng nhiệt, và phần lớn năng lượng được chuyển hóa thành nhiệt nén của khí nén, đây cũng là lý do dẫn đến nhiệt độ khí thải cao của máy nén khí trục vít không dầu. Việc thu hồi phần nhiệt năng này và sử dụng nó cho nước công nghiệp, máy sưởi sơ bộ và nước sinh hoạt của người dùng sẽ giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng của dự án, từ đó đạt được mục tiêu giảm phát thải carbon và bảo vệ môi trường.
Nguyên lý cơ bản
① Phân tích nguyên lý hoạt động của máy nén khí ly tâm
Máy nén khí ly tâm được dẫn động bởi cánh quạt để quay khí ở tốc độ cao, do đó khí sinh ra lực ly tâm. Do dòng chảy khuếch tán của khí trong cánh quạt, lưu lượng và áp suất của khí sau khi đi qua cánh quạt tăng lên, và khí nén được tạo ra liên tục. Máy nén khí ly tâm chủ yếu gồm hai phần: rôto và stato. Rôto bao gồm một cánh quạt và một trục. Trên cánh quạt có các cánh, ngoài ra còn có đĩa cân bằng và một phần của phớt trục. Phần thân chính của stato là vỏ (hình trụ), và stato cũng được bố trí bộ khuếch tán, ống uốn, thiết bị hồi lưu, ống dẫn khí vào, ống xả và một số phớt trục. Nguyên lý hoạt động của máy nén ly tâm là khi cánh quạt quay ở tốc độ cao, khí cũng quay theo. Dưới tác dụng của lực ly tâm, khí bị đẩy vào bộ khuếch tán phía sau, và một vùng chân không được hình thành ở cánh quạt. Lúc này, khí tươi từ bên ngoài được đưa vào cánh quạt. Cánh quạt quay liên tục, khí được hút vào và đẩy ra liên tục, do đó duy trì dòng khí liên tục.
Máy nén khí ly tâm dựa vào sự thay đổi động năng để tăng áp suất của khí. Khi rôto có cánh (tức là bánh xe làm việc) quay, các cánh sẽ dẫn động khí quay, truyền công cho khí và làm cho khí có được động năng. Sau khi vào phần stato, do sự giãn nở dưới tác dụng của stato, năng lượng tốc độ được chuyển đổi thành áp suất cần thiết, tốc độ giảm và áp suất tăng. Đồng thời, nó sử dụng hiệu ứng dẫn hướng của phần stato để đi vào giai đoạn tiếp theo của cánh quạt để tiếp tục tăng áp, và cuối cùng được thải ra từ vỏ xoắn ốc. Đối với mỗi máy nén, để đạt được áp suất thiết kế yêu cầu, mỗi máy nén có số lượng giai đoạn và phân đoạn khác nhau, thậm chí bao gồm một số xi lanh.
② Quá trình thu hồi nhiệt thải của máy nén khí ly tâm
Máy ly tâm thường trải qua ba giai đoạn nén. Hai giai đoạn đầu tiên của quá trình nén khí không thích hợp cho việc thu hồi nhiệt thải do ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất đầu ra. Thông thường, việc thu hồi nhiệt thải được thực hiện ở giai đoạn thứ ba của quá trình nén khí, và cần phải bổ sung thêm bộ làm mát khí sau, như thể hiện trong Hình 8. Điều này cho thấy rằng khi đầu nóng không cần sử dụng nhiệt, khí nén được làm mát mà không ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống.
Một phương pháp thu hồi nhiệt thải khác cho máy nén khí làm mát bằng nước
Đối với các máy nén khí như máy nén khí trục vít phun dầu làm mát bằng nước, máy nén khí trục vít không dầu và máy ly tâm, ngoài việc thu hồi nhiệt thải bằng cách sửa đổi cấu trúc bên trong, còn có thể trực tiếp sửa đổi đường ống nước làm mát để thu hồi nhiệt thải mà không cần thay đổi cấu trúc thân máy.
Bằng cách lắp đặt một bơm phụ trên đường ống nước làm mát đầu ra của máy nén khí, nước làm mát được dẫn vào bộ phận chính của bơm nhiệt nguồn nước, và cảm biến nhiệt độ ở đầu vào của dàn bay hơi của bộ phận chính sẽ điều chỉnh van điều chỉnh ba chiều bằng điện theo thời gian thực để kiểm soát nhiệt độ đầu vào của dàn bay hơi ở một giá trị cố định nhất định. Với một giá trị cố định, nước nóng ở nhiệt độ 50~55°C có thể được tạo ra thông qua bộ phận bơm nhiệt nguồn nước.
Nếu không có nhu cầu về nước nóng ở nhiệt độ cao, một bộ trao đổi nhiệt dạng tấm cũng có thể được mắc nối tiếp trong mạch nước làm mát tuần hoàn của máy nén khí. Nước làm mát ở nhiệt độ cao trao đổi nhiệt với nước mềm từ bể chứa nước mềm, điều này không chỉ làm giảm nhiệt độ nước bên trong mà còn làm tăng nhiệt độ nước bên ngoài. Nước đã được làm nóng được trữ trong bể chứa nước nóng, sau đó được đưa vào mạng lưới sưởi ấm để sử dụng ở những nơi cần nguồn nhiệt độ thấp.