Tìm hiểu bình tách dầu

Trong các hệ thống lạnh, bôi trơn là cần thiết để giảm ma sát và tăng tuổi thọ thiết bị. Khi máy nén hoạt động, dầu bôi trơn có thể bị cuốn theo dòng môi chất lạnh, gây thiếu dầu trong hệ thống.

Để tách lượng dầu này, bình tách dầu được lắp đặt trên đầu ra của máy nén. Bình này giúp tách dầu khỏi khí lạnh, hồi phục dầu về máy nén hoặc bình thu hồi dầu. Quy trình này đảm bảo bôi trơn liên tục, nâng cao hiệu suất và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

Nhiệm vụ của bình tách dầu

Bình tách dầu được lắp đặt sau máy nén và trước thiết bị ngưng tụ, với các nhiệm vụ chính như sau:

• Tách dầu khỏi dòng môi chất: Bình tách dầu giúp loại bỏ dầu bôi trơn khỏi dòng khí lạnh, ngăn chặn sự hình thành lớp trở nhiệt do dầu, từ đó nâng cao hiệu suất trao đổi nhiệt của các thiết bị.
• Ổn định nhiệt độ và áp suất: Việc tách dầu giúp giữ cho nhiệt độ và áp suất ngưng tụ (Tk, Pk) ổn định, đồng thời giảm nhiệt độ và áp suất bay hơi (T0, P0) đều đặn.
• Tăng năng suất lạnh: Nhờ vào việc duy trì hiệu suất trao đổi nhiệt, hệ thống lạnh hoạt động với năng suất lạnh cao hơn.
• Hồi dầu về máy nén: Dầu bôi trơn được hồi phục về máy nén, đảm bảo máy nén không bị thiếu dầu, từ đó làm việc ổn định hơn.

Cấu tạo và nguyên lý tách dầu

Cấu tạo

1. Đường hơi môi chất nén lên.
2. Đường xả dầu tự động.
3. Đường hơi môi chất dàn ngưng
4. Thân bình tách dầu.
5. Lá chắn dầu.
6. Phao
7. Van hồi dầu tự động.
8. Dầu

Nguyên lý tách dầu

• Giảm đột ngột tốc độ dòng gas từ tốc độ cao (khoảng 18-25 m/s đối với NH₃; 15-18 m/s đối với freon) xuống tốc độ thấp 0,5-1,0 m/s. Khi giảm tốc độ đột ngột giọt dầu mất động năng và rơi xuống.
• Thay đổi hướng chuyển động của dòng môi chất một cách đột ngột. Dòng môi chất đưa vào bình thường đưa ngoặt theo những góc nhất định.

Phương pháp hồi dầu

Xả định kỳ về máy nén: Trên đường hồi dầu từ bình tách dầu về cacte máy nén có bố trí van chặn hoặc van điện từ. Trong quá trình vận hành quan sát thấy mức dầu trong cacte xuống quá thấp thì tiến hành hồi dầu bằng cách mở van chặn hoặc nhấn công tắc mở van điện từ xả dầu.

Xả tự động nhờ van phao: sử dụng bình tách dầu có rơle phao tự động hồi dầu khi mức dầu trong bình dâng lên cao, van phao nổi lên và mở cửa hồi dầu về máy nén

Hồi dầu về bình thu hồi dầu: cách hồi dầu này thường được sử dụng cho máy lạnh NH₃. Bình thu hồi dầu không chỉ dùng thu hồi dầu từ bình tách dầu mà còn từ tất cả các bình khác. Để thu hồi dầu, người ta tạo áp lực thấp trong bình nhờ đường ống nối từ bình tập trung dầu với đường ống hút của máy nén

Xả ra ngoài: trong một số hệ thống, những thiết bị nằm ở xa hoặc trường hợp dầu bị bẩn, việc thu gom dầu khó khăn, người ta xả dầu ra ngoài. Sau khi được xử lý và sử dụng lại.

Phân loại

Bình tách dầu kiểu nón chắn

Bình tách dầu kiểu nón chắn có nhiều dạng khác nhau, nhưng phổ biến nhất là loại hình trụ, đáy và nắp dạng elip, các ống gas vào ra ở hai phía thân bình.

1- Hơi vào: 2- Vành gia cường: 3- Hơi ra: 4- Nón chăn trên; 5- Cửa hơi xả vào bình: 6- Nón chắn dưới: 7- Dầu ra

Bình tách dầu kiểu nón chắn được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống lạnh lớn và rất lớn. Nguyên lý hoạt động của nó dựa vào việc rẽ ngặt dòng và giảm tốc độ dòng khí để tách dầu hiệu quả.

Nguyên lý tách dầu: Khi dòng hơi từ máy nén đi vào bình, nó rẽ ngoặt 90 độ, dẫn đến giảm tốc độ dòng xuống khoảng 0,5 m/s. Nhờ vậy, các giọt dầu lẫn trong dòng khí sẽ rơi xuống đáy bình.

Sử dụng nón chắn: Các nón chắn bên trong bình có nhiệm vụ cản lại các giọt dầu còn sót lại. Dòng hơi tiếp tục thoát lên trên qua các lỗ khoan nhỏ trên các tấm chắn.

Chống sục tung: Để ngăn chặn hiện tượng sục tung lượng dầu đã tách, một nón chắn không có lỗ được bố trí ở đáy bình. Nó có các khoảng hở cho phép dầu chảy xuống dưới.

Xả hơi: Ống dẫn hơi ở đầu cuối không xả trực tiếp xuống đáy bình mà phân phối hơi ra xung quanh qua các rãnh xẻ hai bên, giúp ổn định áp lực và ngăn cản dòng chảy hỗn loạn.

Cấu trúc gia cường: Đáy bình được hàn với thân bình từ bên ngoài và được gia cường bằng một vành rộng khoảng 30mm ở bên trong, đảm bảo độ bền và ổn định cho thiết bị.

Bình tách dầu có van phao hồi dầu tự động

Bình tách dầu có van phao tự động thu hồi dầu cũng có rất nhiều kiểu dạng khác nhau, tuy nhiên có điểm chung là bên trong có van phao nối với đường thu hồi dầu. Khi lượng dầu trong bình đủ lớn, van phao tự động mở cửa để dầu thoát ra ngoài.

Bình tách dầu đơn giản – Hình a

Cấu tạo: Bình có đầu nối ống hơi vào và ra, bên trong gắn các bao lưới kim loại với lỗ lưới rất nhỏ.

Nguyên lý hoạt động:

• Tách dầu: Bao lưới có tác dụng cản lại các giọt dầu, giảm động năng của chúng, giúp tách hiệu quả lượng dầu ra khỏi dòng hơi.
• Ngăn cuốn dầu: Khi dòng hơi đi ra, bao lưới ngăn không cho dầu bị cuốn ra ngoài.
• Van phao: Khi lượng dầu trong bình đủ lớn, van phao mở cửa cho dầu thoát ra ngoài.

Bình tách dầu với nguyên lý khác – Hình b

Nguyên lý hoạt động:

• Dòng hơi môi chất đi vào từ phía dưới, sau đó đi vào khoang hơi xung quanh và đi lên phía trên.
• Trước khi ra khỏi bình, hơi được dẫn qua lớp vật liệu xốp, giúp tách hoàn toàn dầu.

Hình dưới đây là bình tách dầu có van phao thu hồi dầu thường được sử dụng cho các hệ thống nhỏ và trung bình, đặc biệt trong các hệ thống môi chất freon.

---

*Nguồn tham khảo: Tự động điều khiển các quá trình nhiệt lạnh – Nguyễn Tấn Dũng, Trịnh Văn Dũng