Bình tích áp

TB13Định luật khí (Boyle / đa biến) – phương pháp Hydac, Parker

Thể tích danh định bình tích áp để cấp lượng dầu ΔV khi áp suất giảm từ p2 xuống p1.

Giải thích chi tiết

Bài toán dùng để làm gì

Bình tích áp kiểu bóng trữ dầu có áp để cấp bù lưu lượng đỉnh ngắn (cho phép dùng bơm nhỏ hơn), giữ áp khi kẹp lâu, hoặc làm nguồn dự phòng khẩn cấp. Bài toán tính thể tích danh định bình cần để cấp được lượng dầu ΔV khi áp suất giảm từ p2 xuống p1.

Hình dung đơn giản

Hãy tưởng tượng

Bình tích áp giống quả bóng bay nhét trong chai: bơm dầu vào chai thì bóng khí nitơ bị nén nhỏ lại (như lò xo bị ép). Khi cần dầu, khí nở ra và đẩy dầu trở lại hệ thống. Khí nén càng nhiều thì áp càng cao. Chỉ có phần thể tích giữa p2 và p1 là dùng được, nên bình phải lớn hơn nhiều so với ΔV.

Kiến thức nền cần có

Đọc lại các mục sau ở Chương 0 nếu chưa nắm chắc: 0.2 đơn vị (áp suất dư, tuyệt đối) · 0.12 năng lượng · 0.15 áp suất

Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu

Ký hiệuÝ nghĩaĐơn vịLấy số liệu ở đâu
ΔVThể tích dầu cần cấpLDiện tích xi lanh × hành trình cần bù (TB09)
p1Áp suất làm việc nhỏ nhất cho phépbar (dư)Áp suất tối thiểu tải vẫn làm việc
p2Áp suất làm việc lớn nhấtbar (dư)Áp suất cài van an toàn / cắt bơm
k0Tỉ lệ áp suất nạp khí p0/p1–Hydac: kiểu bóng ≤ 0,9
prQuá trình: đẳng nhiệt (chậm) hay đoạn nhiệt (xả nhanh < 1 phút)–Theo thời gian xả dầu

Xây dựng công thức từng bước

Công thức tổng quát không “từ trên trời rơi xuống”: nó được ghép từ những công thức con đơn giản. Đi lần lượt từng bước:

Bước 1. Số mũ quá trình

Khí nén chậm thì kịp trao đổi nhiệt (đẳng nhiệt, n = 1); nén/xả nhanh thì không kịp (đoạn nhiệt, nitơ n = 1,4):


n = 1 hoặc 1,4

Bước 2. Đổi sang áp suất tuyệt đối

Định luật khí chỉ đúng với áp suất tuyệt đối; áp suất nạp p0 lấy theo tỉ lệ k0:


a1 = p1 + 1 ; a2 = p2 + 1 ; a0 = k0·a1

Bước 3. Thể tích bình cần

Theo định luật Boyle (đa biến) p·Vⁿ = hằng số, thể tích khí ở p1 và p2 chênh nhau đúng bằng ΔV:


V0 = ΔV / [(a0/a1)^(1/n) − (a0/a2)^(1/n)]

Bước 4. Kiểm tra tỉ số nén của bóng

Bóng cao su bị nén quá mức sẽ nhanh hỏng:


a2/a0 ≤ 4

Hình TB13.2 – Sơ đồ hình thành công thức: số liệu → từng công thức con → kết luận
Hình TB13.2 – Sơ đồ hình thành công thức: số liệu → từng công thức con → kết luận

Lời giải mẫu từng bước (số liệu mẫu của công cụ tính ở đầu trang)

Bước A – Số liệu đầu vào (ô vàng của công cụ tính). Đây là bộ số ví dụ có sẵn; khi làm thật bạn thay bằng số của mình:

TTĐại lượngKý hiệuGiá trịĐơn vịGhi chú / nguồn
1Thể tích dầu cần cấpΔV2L
2Áp suất làm việc nhỏ nhấtp1100bar (dư)
3Áp suất làm việc lớn nhấtp2150bar (dư)
4Tỉ lệ nạp khí p0/p1k00,9Kiểu bóng ≤ 0,9 (Hydac)
5Quá trìnhprĐoạn nhiệt (xả nhanh < 1 phút)

Bước B – Tính lần lượt (web tự tính, bạn có thể bấm tay để kiểm tra lại). Dòng xanh lá là kết quả chính:

TTĐại lượngKý hiệuKết quảĐơn vịCông thức / cách tính
6Số mũ đa biếnn1,41 đẳng nhiệt; 1,4 đoạn nhiệt (nitơ)
7p1 tuyệt đốia1101bar
8p2 tuyệt đốia2151bar
9p0 tuyệt đốia090,9bar
10THỂ TÍCH BÌNH CẦNV08,64LV0 = ΔV/[(p0/p1)^(1/n) − (p0/p2)^(1/n)] (áp suất tuyệt đối)
11p2/p0 ≤ 4 (kiểu bóng)Kiểm traĐẠT

Bước C – Kết luận ví dụ

Kết quả chính: THỂ TÍCH BÌNH CẦN = 8,64 L.

Kiểm tra: p2/p0 ≤ 4 (kiểu bóng): ĐẠT.

Nếu đổi số liệu ở ô vàng, mọi kết quả tự tính lại. Ô nào báo KHÔNG ĐẠT thì xem mục Áp dụng thực tế bên dưới để biết cần sửa gì.

Áp dụng thực tế và lưu ý

  • Chọn bình có thể tích danh định chuẩn ≥ V0 (Hydac SB330, Parker, Olaer: 1; 2,5; 4; 6; 10; 20; 32; 50 L).
  • Áp suất nạp khí p0 chỉ đúng ở nhiệt độ nạp; cần kiểm tra lại định kỳ (6–12 tháng) bằng bộ nạp chuyên dụng. Chỉ nạp NITƠ, không bao giờ nạp khí nén hay oxy.
  • Nếu tỉ số nén KHÔNG ĐẠT: giảm p2 hoặc tăng p0 (trong giới hạn 0,9·p1); hoặc dùng bình kiểu piston.
  • Bình tích áp là thiết bị chịu áp lực: phải có van xả an toàn và van xả dầu về thùng để xả áp trước khi sửa chữa.
  • Lỗi hay gặp: dùng áp suất dư trong công thức Boyle; dùng n = 1 cho trường hợp xả nhanh (cho bình nhỏ hơn thực tế cần).

← TB12 Ống thủy lực  ·  TB14 Thùng dầu, làm mát →

Lên đầu trang