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
- Hình dung đơn giản
- Kiến thức nền cần có
- Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu
- Xây dựng công thức từng bước
- Lời giải mẫu từng bước
- Áp dụng thực tế và lưu ý
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 hiệu | Ý nghĩa | Đơn vị | Lấy số liệu ở đâu |
|---|---|---|---|
| ΔV | Thể tích dầu cần cấp | L | Diện tích xi lanh × hành trình cần bù (TB09) |
| p1 | Áp suất làm việc nhỏ nhất cho phép | bar (dư) | Áp suất tối thiểu tải vẫn làm việc |
| p2 | Áp suất làm việc lớn nhất | bar (dư) | Áp suất cài van an toàn / cắt bơm |
| k0 | Tỉ lệ áp suất nạp khí p0/p1 | – | Hydac: kiểu bóng ≤ 0,9 |
| pr | Quá 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
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:
| TT | Đại lượng | Ký hiệu | Giá trị | Đơn vị | Ghi chú / nguồn |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Thể tích dầu cần cấp | ΔV | 2 | L | |
| 2 | Áp suất làm việc nhỏ nhất | p1 | 100 | bar (dư) | |
| 3 | Áp suất làm việc lớn nhất | p2 | 150 | bar (dư) | |
| 4 | Tỉ lệ nạp khí p0/p1 | k0 | 0,9 | Kiểu bóng ≤ 0,9 (Hydac) | |
| 5 | Quá trình | pr | Đoạn 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:
| TT | Đại lượng | Ký hiệu | Kết quả | Đơn vị | Công thức / cách tính |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | Số mũ đa biến | n | 1,4 | 1 đẳng nhiệt; 1,4 đoạn nhiệt (nitơ) | |
| 7 | p1 tuyệt đối | a1 | 101 | bar | |
| 8 | p2 tuyệt đối | a2 | 151 | bar | |
| 9 | p0 tuyệt đối | a0 | 90,9 | bar | |
| 10 | THỂ TÍCH BÌNH CẦN | V0 | 8,64 | L | V0 = ΔV/[(p0/p1)^(1/n) − (p0/p2)^(1/n)] (áp suất tuyệt đối) |
| 11 | p2/p0 ≤ 4 (kiểu bóng) | Kiểm tra | ĐẠT |
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).