Máy bơm không khí có dây là một thiết bị nén khí được sử dụng rộng rãi trong các kịch bản ô tô, công nghiệp, y tế và gia đình. Hiệu quả làm việc của nó ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí vận hành hệ thống, tuổi thọ sản phẩm và trải nghiệm người dùng cuối. Trong các môi trường phức tạp khác nhau, nhiệt độ, như một biến bên ngoài chính, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng truyền vật lý, hiệu quả hệ thống điện và độ chính xác của máy bơm không khí.
Những thay đổi về mật độ không khí ảnh hưởng đến hiệu suất hút của bơm
Mật độ của không khí giảm khi nhiệt độ tăng. Ở nhiệt độ phòng, mật độ không khí khoảng 1,2 kg/m³, trong khi mật độ giảm đáng kể trong môi trường nhiệt độ cao. Khi bơm không khí hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao, khối lượng không khí chứa trong một khối lượng đơn vị giảm, dẫn đến giảm hiệu quả nén. Do khối lượng không khí được hít vào bởi cơ thể bơm vẫn không thay đổi ở cùng tốc độ, nên sự giảm mật độ có nghĩa là khối lượng không khí biến dạng trên mỗi đơn vị thời gian giảm, điều này trực tiếp dẫn đến giảm hiệu quả đầu ra.
Trong môi trường nhiệt độ thấp, mật độ không khí tăng lên và không khí chứa nhiều phân tử trên mỗi đơn vị thể tích, điều này có lợi về mặt lý thuyết để tăng hiệu quả nén. Tuy nhiên, với sự gia tăng độ nhớt của không khí, điện trở lưu lượng không khí tăng, sẽ tạo ra khả năng chống lại hệ thống bánh công tác hoặc piston lớn hơn, ảnh hưởng gián tiếp đến tỷ lệ hiệu quả năng lượng. Do đó, nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp sẽ có tác động tiêu cực đến hiệu suất hút.
Hiệu suất nhiệt của động cơ bị hạn chế bởi nhiệt độ môi trường
Nguồn năng lượng cốt lõi của máy bơm không khí có dây là hệ thống động cơ. Các động cơ sẽ tạo ra nhiệt trong quá trình hoạt động. Nhiệt độ môi trường càng cao, càng khó phân tán nhiệt và nhiệt độ tăng càng nhanh của cuộn dây. Điện trở vận động tương quan tích cực với nhiệt độ. Đối với mỗi lần tăng nhiệt độ 10 ° C, điện trở của dây đồng tăng khoảng 4%, điều này sẽ trực tiếp làm giảm hiệu suất chuyển đổi hiện tại của động cơ, khiến năng lượng đầu vào được chuyển thành nhiệt hơn là công việc cơ học.
Khi nhiệt độ tiếp tục tăng, vật liệu từ tính trong động cơ có thể bị mất từ tính, mật độ từ thông giảm và công suất đầu ra bị giảm thêm. Nếu nhiệt độ môi trường vượt quá phạm vi thiết kế cho phép, cơ chế bảo vệ nhiệt cũng có thể được kích hoạt, buộc sức mạnh phải giảm, điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quả công việc.
Trong môi trường nhiệt độ thấp, mặc dù các điều kiện tản nhiệt của động cơ được cải thiện, hệ thống bôi trơn rất dễ dàng để củng cố và điện trở chuyển động của bánh răng tăng lên, dẫn đến tăng dòng điện bắt đầu và hiệu quả năng lượng ban đầu thấp. Nếu dầu mỡ nhiệt độ thấp không được chọn, sự hao mòn cục bộ hoặc hoạt động ùn tắc có thể xảy ra do lỗi bôi trơn.
Hiện tượng trôi nhiệt độ của mạch điều khiển ảnh hưởng đến hiệu quả điều hòa hệ thống
Máy bơm không khí có dây thường được trang bị các hệ thống điều khiển điện tử để điều chỉnh áp suất, khởi động và dừng tự động và quản lý thời gian chạy. Thay đổi nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đến trạng thái làm việc của các thành phần như điện trở, tụ điện và MCU trong mạch điều khiển, dẫn đến trôi dạt nhiệt độ.
Ở nhiệt độ cao, sự dao động của các thông số điện của các thành phần bên trong bộ điều khiển tăng lên và tham chiếu điện áp trở nên không ổn định, điều này có thể gây ra các bài đọc cảm biến không chính xác và các lỗi phán đoán hệ thống làm nặng thêm. Ví dụ, cảm biến nhiệt độ có thể trì hoãn đáp ứng với sự thay đổi nhiệt độ thực tế, khiến máy bơm chạy lâu hơn dự kiến, tăng mức tiêu thụ năng lượng và giảm hiệu quả.
Ở nhiệt độ thấp, tốc độ phản ứng của các thành phần điện tử chậm lại, điện dung của các tụ điện điện phân giảm và thực hiện logic khởi động bị trì hoãn hoặc không thành công, làm giảm thêm hiệu quả phản ứng hệ thống. Nếu thuật toán điều khiển không thể được điều chỉnh động theo biến động nhiệt độ, nó sẽ hạn chế đáng kể khả năng điều khiển tự động của bơm không khí và gây ra sự sai lệch hiệu quả.
Ma sát và tổn thất tăng phi tuyến với sự thay đổi nhiệt độ
Cấu trúc của bơm không khí có dây chứa nhiều bộ phận chuyển động cơ học, chẳng hạn như trục khuỷu, piston, con dấu, vòng bi, v.v ... Các hệ số ma sát của các bộ phận này sẽ dao động không tuyến tính với sự thay đổi nhiệt độ. Ở nhiệt độ cao, chất bôi trơn bị pha loãng, ma sát bị giảm và hiệu quả vận hành có thể được cải thiện trong giai đoạn đầu. Tuy nhiên, nếu chất bôi trơn bay hơi hoặc xấu đi ở nhiệt độ quá cao, nó sẽ gây ra ma sát khô trên bề mặt kim loại, tăng hệ số ma sát và giảm đáng kể hiệu quả.
Trong điều kiện nhiệt độ thấp, độ nhớt của dầu bôi trơn tăng hoặc thậm chí hóa rắn, dẫn đến tăng điện trở khởi đầu, vận hành thiết bị chậm và tăng tiêu thụ năng lượng động cơ. Đặc biệt trong các kịch bản khởi động thường xuyên theo chu kỳ ngắn, việc mất năng lượng cơ học do nhiệt độ thấp gây ra là nổi bật hơn và sự suy giảm hiệu quả là rõ ràng hơn.
Hiệu quả của hệ thống điện bị hạn chế gián tiếp bởi sự dao động nhiệt độ
Hầu hết các máy bơm không khí có dây phụ thuộc vào nguồn điện bên ngoài hoặc nguồn cung cấp năng lượng xe. Trở kháng bên trong của hệ thống điện (đặc biệt là pin) giảm ở nhiệt độ cao, dòng điện đầu ra tăng và hiệu suất cung cấp năng lượng được cải thiện trong thời gian ngắn. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ cao tiếp tục, nó sẽ đẩy nhanh quá trình lão hóa hóa học của pin và gây ra sự suy giảm hiệu suất lâu dài.
Trong môi trường lạnh, dung lượng pin phân rã đáng kể và công suất đầu ra tức thời là không đủ, điều này sẽ gây ra nguồn điện không đủ cho động cơ và trạng thái hoạt động không ổn định, gián tiếp kéo xuống hiệu quả của bơm không khí. Khả năng của hệ thống điện để đáp ứng với các thay đổi nhiệt độ là một biến số quan trọng khác để đảm bảo hoạt động hiệu quả của máy bơm không khí.
Sự mở rộng nhiệt cấu trúc ảnh hưởng đến khoảng cách làm việc và hiệu quả niêm phong
Hiệu ứng mở rộng nhiệt của nhiệt độ trên vật liệu sẽ thay đổi thiết kế khoảng cách bên trong của bơm không khí. Ví dụ, trong điều kiện nhiệt độ cao, sự mở rộng của các bộ phận kim loại dẫn đến giảm độ thanh thải, có thể dễ dàng gây nhiễu giữa các bộ phận và vòng bi, và sự mở rộng của vỏ nhựa có thể gây ra trật tự cấu trúc bên trong, ảnh hưởng đến độ mịn của kênh luồng khí.
Về các bộ phận niêm phong, vòng cao su hoặc miếng đệm làm mềm do nhiệt độ cao và khí rò rỉ, làm giảm hiệu quả niêm phong và tỷ lệ nén; Nhiệt độ thấp sẽ khiến vật liệu niêm phong co lại và nứt, dẫn đến rò rỉ không khí, điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quả nén và độ ổn định của hệ thống.
