Khí nén là gì? Ưu nhược điểm và ứng dụng của khí nén

Khí nén hiện nay được đánh giá là “ứng cử viên” cho ngành công nghiệp sạch, được ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực sản xuất, đời sống, y tế,…với tính chất an toàn và không cạn kiệt với trữ lượng khổng lồ. 

Vậy khí nén là gì? Có những đặc trưng, ưu nhược điểm nào? Được ứng dụng trong những lĩnh vực gì? Cùng CNSG khám phá ngay trong bài viết này nhé!

Khí nén là gì? 

Khí nén tiếng anh là Pneumatic – một cụm quá quen thuộc với con người nhất là trong các cơ sở sản xuất, nhà máy, trong các hoạt động sinh hoạt con người.

Khí nén thực chất được hiểu đơn giản chính là một dạng năng lượng được tạo ra từ không khí tự nhiên hay bằng phương pháp hóa học để nén không khí ở mức áp suất rất cao dao động từ 3000 psi đến 3600 psi.

Ưu nhược điểm của khí nén 

Ưu điểm	Trữ lượng khổng lồ, không cạn kiệt Nếu như các năng lượng không tái tạo như khí đốt, dầu mỏ,…hiện đang cạn kiệt dần và trữ lượng ít đi thì trữ lượng của khí nén rất khổng lồ và không bao giờ cạn kiệt là ưu điểm rất lớn của loại khí này. Khí nén luôn tồn tại trong điều kiện môi trường tự nhiên để sẵn sàng phục vụ cho con người.
	Không gây ô nhiễm môi trường Khí nén được đánh giá cao về mức độ an toàn với con người và môi trường xung quanh khi không gây ra vấn đề ô nhiễm cho môi trường, hoàn toàn thân thiện và không độc hại. Đây là ưu điểm nổi bật, nhất là khi cuộc sống con người đang bị đe dọa bởi rất nhiều yếu tố gây hại, ô nhiễm đến từ dầu, khí đốt, gas,…
	Khai thác đơn giản Hệ thống thiết bị để khai thác tài nguyên khí nén này cũng khá đơn giản và ngày càng đa dạng, phổ biến trên thị trường. Vận chuyển khí nén đi xa cũng ít xảy ra sự hao hụt. Tốc độ truyền động của khí nén khá linh hoạt nên thích hợp với nhiều ứng dụng, máy móc.
Nhược điểm	Bên cạnh những ưu điểm rất ưu việt, khí nén cũng có những nhược điểm không thể tránh như: Tiếng ồn khi xả ra môi trường bên ngoài sau khi kết thúc chu trình. Mức công suất truyền động cho các động cơ của khí nén chỉ được đánh giá ở mức trung bình nên phù hợp với các hệ thống yêu cầu nhỏ và vừa.

Đặc trưng của khí nén

• Không khí khi được tích vào trong  bình tích áp hoặc bồn chứa sẽ trải qua 1 quá trình nén lại. Quá trình nén khí này được thực hiện giúp khí nén có thể đạt được vận tốc cao, ổn định từ 1-2m/s, đáp ứng các yêu cầu làm việc cơ bản. 
• Trong quá trình sử dụng khí nén cho các hoạt động công nghiệp sản xuất và đời sống, nếu bị xì khí nén ra ngoài thì có thể gây nguy hiểm cho người và đồ vật ở xung quanh.
• Khí nén sẽ không bị thay đổi tính chất vì không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Sử dụng khí nén là con người đang đảm bảo an toàn tối ưu khi lựa chọn một tài nguyên mà khả năng gây cháy nổ rất thấp. Áp suất khi nén của khí có thể cao tuy nhiên thông thường sẽ hoạt động ở mức 6 bar nên việc phòng nổ khá đơn giản.
• Trữ lượng khí nén vô cùng phong phú trong tự nhiên. Trong trường hợp, máy nén khí không phải hoạt động liên tục thì khí nén có thể được chứa ở tại các bình tích áp, các bồn chứa khí chuyên biệt.
• Về việc vận chuyển khí nén cũng được thực hiện rất dễ dàng thông qua các hệ thống ống dẫn, ống hơi khí nén. Do khí nén sau khi được sử dụng sẽ thoát ra ngoài môi trường nên trong một số trường hợp thì việc thiết kế, ống xả, tính toán ống hồi, … sẽ không cần thiết.
• Khí nén nếu được lọc sạch thì đảm bảo tính vệ sinh rất cao. Nó sẽ được loại bỏ hoàn toàn các chất bẩn như: bụi, sợi ni lông, đất cát, vụn giấy hay nước thông qua các lưới lọc, thiết bị lọc khác nhau. Vì vậy mà khí nén được sử dụng cho ngành nước giải khát, sản xuất thực phẩm, thuốc và các thiết bị y tế.
• So với các hệ thống thiết bị thủy lực để khai thác năng lượng dầu, nhớt, hệ thống thiết bị điện để dùng điện năng, nước…thì hệ thống thiết bị khí nén có giá thành phải chăng hơn. Cấu trúc hệ thống không phức tạp với van, bộ lọc, nguồn cấp, xi lanh, ống dẫn và phụ kiện. Khí nén được cung cấp ở bình chứa, thông qua các ống dẫn để đi đến thiết bị cơ cấu, chấp hành và xả ra bên ngoài sau khi kết thúc 1 chu trình làm việc.
• Vận tốc, áp suất của các thiết bị vận hành bằng khí nén có thể được thay đổi và điều chỉnh theo yêu cầu.
• Trong một số hệ thống khí nén thì vẫn xảy ra hiện tượng quá tải nhưng hầu hết các thiết bị khí nén, máy móc, đều nhận tải trong làm việc cho đến khi chúng dừng lại hoàn toàn.

Quy trình tạo ra khí nén

Bước 1: Dùng máy nén khí 

• Trong thực tế đời sống và sản xuất rất cần có khí nén để vận hành các thiết bị, máy móc. Các hãng đã nghiên cứu và cho ra đời chiếc máy nén khí.
• Máy nén là thiết bị sẽ sản sinh ra lượng khí nén cần thiết để cung cấp cho các thiết bị cần như: máy ép, máy dập, trạm nguồn khí… Nó làm tăng áp khí nén nên năng lượng của dòng khí nén tăng lên. Quá trình này cũng làm tăng áp suất và nhiệt độ của khí.
• Trên thị trường có rất nhiều loại máy nén khí như: máy nén trục vít, máy nén piston, máy nén ly tâm. Loại được sử dụng nhiều nhất đó là máy nén khí piston với kết cấu nhỏ gọn, đơn giản, khối lượng nhẹ.

Bước 2: Dùng bình tích áp 

• Thiết bị bình tích áp này sẽ tích trữ khí nén được sản xuất ra từ máy nén khí mà chưa sử dụng đến. 
• Lượng khí sẽ tăng dần lên và chiếm lấy toàn bộ không gian bên trong của bình. Khi con người có nhu cầu sử dụng, bình tích áp này sẽ cung cấp ngược khí cho hệ thống máy móc. 
• Một số loại bình tích áp còn có chức năng hạ nhiệt độ làm mát khí nén trước khi dẫn khí đến máy sấy khí hoặc máy lọc khí.

Bước 3: Lọc qua thiết bị xử lý khí nén

• Cuối cùng của cách tạo ra khí nén từ máy nén khí hay bình tích áp sẽ đi qua thiết bị xử lý khí nén. 
• Bước này rất quan trọng bởi khi tạo ra khí nén trực tiếp từ không khí bên ngoài môi trường luôn chứa một lượng chất bẩn nhất định với đất cát, nước, sợi kim loại… Nếu không được lọc sạch và loại bỏ thì khi đi vào hệ thống sẽ gây tắc nghẽn, ăn mòn nghiêm trọng.
• Hệ thống xử lý khí nén thường sẽ có cấu trúc gồm: Lọc khí thô (loại bỏ những tạp chất có kích thước lớn), sấy khô (loại bỏ hơi nước có trong khí nén), lọc tinh (sẽ loại bỏ những tạp chất còn lại).

Xem thêm: [TOP 15+] phụ kiện khí nén thông dụng nhất

Ứng dụng của khí nén trong cuộc sống

Đối với các các lĩnh vực chế biến, nhà máy sản xuất, … khí nén là một phần không thể thiếu để có thể vận hành hệ thống máy móc hoạt động một cách hiệu quả, thông suốt và tiết kiệm chi phí tốt nhất.

Y tế

Trong lĩnh vực y tế, khí nén được cung cấp sẽ sử dụng với mục đích chữa bệnh cho các bệnh nhân. 

Khí nén dùng trong lĩnh vực này trải qua quy trình vệ sinh và lọc nghiêm ngặt, phải đảm bảo không dầu, khô và sạch 100%.

Dược phẩm

Trong ngành sản xuất thuốc (dược phẩm) khí nén cũng được ứng dụng và đóng vai trò rất quan trọng. Khí nén dùng trong ngành này thường phải đảm bảo đầy đủ các tiêu chuẩn về độ tinh, độ sạch. 

Khí nén sẽ được dùng để sấy khô các vỏ thuốc, sấy thuốc, vỏ nhộng, tạo môi trường sạch để nuôi cấy các vi sinh vật phục vụ cho nghiên cứu.

Nha khoa

Hiện nay, hầu hết các phòng khám nha khoa đều trang bị các máy nén khí không dầu để có thể vệ sinh và khử trùng các thiết bị, dụng cụ y tế đồng thời cung cấp oxy cho bệnh nhân khi cần thiết.

Lĩnh vực sửa chữa

Trong dây chuyền hoàn thiện xe, lắp ráp đối hay sửa chữa đối với các nhà máy ô tô- xe cơ giới, đều sử dụng hệ thống khí nén có áp suất ổn định và độ sạch cao.

Bên cạnh đó, khi quan sát tại các khu vực này cũng có thể bắt gặp các máy nén khí tại gara ô tô, tiệm sửa chữa, dịch vụ rửa xe… 

Khí nén được ứng dụng dùng để xịt khô sau khi rửa, bơm căng lốp xe, vệ sinh nội thất và các chi tiết, linh kiện máy hoặc cung cấp cho máy bơm mỡ, cầu nâng, máy phun bọt tuyết…

Khai thác khoáng sản

Đối với khai thác khoáng sản: vàng, boxit, than, sắt, đồng… khí nén sẽ là năng lượng chính của các dây chuyền thăm dò độ sâu, vận chuyển khoáng sản, thông gió, cung cấp lượng khí thở ổn định, nhất là trong môi trường hầm lò độc hại và khá nguy hiểm, rất khó nếu chỉ dùng sức người giống như trước đây.

Công nghiệp chế tạo

Đối với các nhà máy cơ khí  chế tạo thì khí nén sẽ được dùng để vận hành các máy móc nâng hạ, tời, thiết bị tự động hóa. 

Đặc biệt, thời gian tới đây, khí nén cũng là “ứng viên” dùng làm năng lượng để chạy xe, được đánh giá là khá thân thiện với môi trường.

Thực phẩm và nước uống

Ưu tiên hàng đầu của các hãng sản xuất thực phẩm và nước uống giải khát, đóng chai là dùng khí nén có nguồn từ máy nén khí không dầu. 

Lượng khí này sẽ có khả năng sấy thực phẩm, sấy khô thiết bị, sản xuất bao bì chân không, sục khí trong bia…

Trong gia công cơ khí

Trong lĩnh vực sản xuất gỗ thủ công mỹ nghệ, khí nén được ứng dụng trong quá trình đánh bóng gỗ, phun xịt sơn, Pu,… Hiệu quả mang lại cao, nhanh chóng và tiết kiệm chi phí sử dụng nhân công.

Khi gia công cơ khí, khí nén được cung cấp từ máy nén sẽ giúp súng xiết bu lông, súng bắn ốc vít hoạt động.

Ngoài ra, trong lĩnh vực thăm dò năng lượng, người ta sử dụng máy nén khí để có thể thăm dò từ xa.