TÍNH TOÁN THIẾT KẾ QUẠT TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ (Báo cáo)

LỜI MỞ ĐẦU1NỘI DUNG3PHẦN 1: ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ31.1.Sơ Lược3PHẦN 2: QUẠT TRONG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ62.1. Khái quát62.2. Quạt hướng trục62.3. Quạt ly tâm82.4. Quạt phối hợp102.5. Quạt dòng ngang trục11PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ QUẠT TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ133.1. Đặt vấn đề thiết kế133.2. Tính toán13TÀI LIỆU THAM KHẢO21KẾT LUẬN22Cuộc sống hiện đại hóa ngày càng tăng, các sản phẩm thiên về công nghiệp cũng tăng theo đặc biệt tăng rất mạnh để có thể đáp ứng kịp thời nhu cầu của người tiêu dùng. Nói đến nghành công nghiệp cơ khí, điện tử điện lạnh thì hiện nay quạt công nghiệp đang là loại sản phẩm có số lượng tiêu thụ lớn bởi nó có nhiều mẫu mã đa dạng với nhiều chức năng được tạo ra để phù hợp với từng địa điểm, khu vực, môi trường khác nhau. Và với điều kiện khí hậu đang nóng dần như hiện nay thì sản xuất quạt là một lĩnh vực tất yếu của các nhà máy, công ty...để đáp ứng nhu cầu phục vụ cuộc sống cho con người. Chính vì vậy, nhóm chúng em xin giới thiệu khái quát chung về loại quạt phổ biến nhất mà sử dụng trong đời sống hàng ngày ở các gia đình, nơi công cộng cũng như ở các xưởng, các khu công nghiệp lớn. Đó chính là quạt.Quạt là để chỉ các thiết bị công nghiệp đảm nhiệm vai trò cung cấp, vận chuyển các dòng khí (không khí hoặc các chất khác) để phục vụ cho các nhu cầu, muc đích khác nhau mà các nhà máy công nghiệp, xây dựng, hóa chất, dệt may hay các tòa nhà cao tần...Có thể kể ra một vài chức năng của quạt, trong các không gian nhỏ hẹp như phòng học, phòng trọ, phòng thí nghiệp, công sở, nhà của chúng ta... thì việc không khí bị ngột ngạt là điều không thể tránh khỏi. Hoặc sử dụng quạt để giải nhiệt cho các dàn nóng của hệ thống lạnh tòa nhà, dùng trong máy sấy công nghiệp. Trong đó điển hình là công nghiệp điện, luyện kim, sản xuất xi măng, khai thác khoáng sản, dầu khí, chế biến thực phẩm, lĩnh vực nhiệt lạnh... Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại quạt thông gió trong đó có hai loại quạt thông gió phổ biến nhất hiện nay đó là quạt thông gió tròn và quạt thông gió vuông được sử dụng rộng rãi.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO



MÔN HỌC BƠM, QUẠT VÀ MÁY NÉN

BÁO CÁO TÍNH TOÁN THIẾT KẾ QUẠT TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU

HÒA KHÔNG KHÍ GVHD:

Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2021

ĐIỂM SỐ

ĐIỂM

NHẬN XÉT

Ký tên

thành

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

Mục Lục

LỜI MỞ ĐẦU 1

NỘI DUNG 3

PHẦN 1: ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 3

1.1 Sơ Lược 3

PHẦN 2: QUẠT TRONG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 6

2.1 Khái quát 6

2.2 Quạt hướng trục 6

2.3 Quạt ly tâm 8

2.4 Quạt phối hợp 10

2.5 Quạt dòng ngang trục 11

PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ QUẠT TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 13

3.1 Đặt vấn đề thiết kế 13

3.2 Tính toán 13

TÀI LIỆU THAM KHẢO 21

KẾT LUẬN 22

LỜI MỞ ĐẦU

Cuộc sống hiện đại hóa ngày càng tăng, các sản phẩm thiên về công nghiệpcũng tăng theo đặc biệt tăng rất mạnh để có thể đáp ứng kịp thời nhu cầu củangười tiêu dùng Nói đến nghành công nghiệp cơ khí, điện tử điện lạnh thì hiệnnay quạt công nghiệp đang là loại sản phẩm có số lượng tiêu thụ lớn bởi nó cónhiều mẫu mã đa dạng với nhiều chức năng được tạo ra để phù hợp với từng địađiểm, khu vực, môi trường khác nhau Và với điều kiện khí hậu đang nóng dầnnhư hiện nay thì sản xuất quạt là một lĩnh vực tất yếu của các nhà máy, công ty đểđáp ứng nhu cầu phục vụ cuộc sống cho con người Chính vì vậy, nhóm chúng emxin giới thiệu khái quát chung về loại quạt phổ biến nhất mà sử dụng trong đờisống hàng ngày ở các gia đình, nơi công cộng cũng như ở các xưởng, các khu côngnghiệp lớn Đó chính là quạt

Quạt là để chỉ các thiết bị công nghiệp đảm nhiệm vai trò cung cấp, vậnchuyển các dòng khí (không khí hoặc các chất khác) để phục vụ cho các nhu cầu,muc đích khác nhau mà các nhà máy công nghiệp, xây dựng, hóa chất, dệt mayhay các tòa nhà cao tần Có thể kể ra một vài chức năng của quạt, trong các khônggian nhỏ hẹp như phòng học, phòng trọ, phòng thí nghiệp, công sở, nhà của chúngta thì việc không khí bị ngột ngạt là điều không thể tránh khỏi Hoặc sử dụngquạt để giải nhiệt cho các dàn nóng của hệ thống lạnh tòa nhà, dùng trong máy sấycông nghiệp Trong đó điển hình là công nghiệp điện, luyện kim, sản xuất xi măng,khai thác khoáng sản, dầu khí, chế biến thực phẩm, lĩnh vực nhiệt lạnh Hiện naytrên thị trường có rất nhiều loại quạt thông gió trong đó có hai loại quạt thông gió

Chính vì thế mà quạt thông gió được ứng dụng rộng rãi trên toàn quốc Quạt thônggió được chia làm hai loại chính quạt thông gió tròn và quạt thông gió vuông:

Quạt thông gió tròn là quạt có hình tròn, có khả năng làm mát không khínhanh chóng mà tiêu tốn rất ít điện năng Quạt thông gió tròn thường được ứngdụng nhiều trong đường ống Quạt thông gió vuông là loại có hình dạng quạtvuông Nó có khả năng hút gió rất mạnh, tiết kiệm điện năng và thông gió hiệu quảcao Ngoài ra, quạt thông gió vuông được ứng dụng trong hầu hết các địa hình, cácphòng ốc khác nhau Chính vì thế mà quạt thông gió vuông rất được ưa chuộngtrên thị trường quạt công nghiệp

Quạt thông gió vuông được cấu tạo bởi hệ thống motor nhỏ nhẹ nên khônggây ra tiếng ồn Tuổi thọ motor cao, có khả năng chạy liên tục trong vòng 72h màkhông bị hư hỏng, thiết kế sang trọng, gọn nhẹ Giúp dễ dàng di chuyển và lắp đặtquạt thông gió vuông Với thiết kế gọn nhẹ bày thì quạt thông gió vuông cũngkhông chiếm diện tích lớn Tất cả linh kiện, bộ phận của máy đều được cấu tạo bởicác loại thép cao cấp, chống gỉ sét Vì vậy mà bạn sẽ hoàn toàn yên tâm khi đặt nóvào mất cứ môi trường nào Quạt thông gió hình vuông được bảo vệ bởi 2 lớp lướiphía trước và sau Chính vì thế mà nó có thể cản bui hoặc các sinh vật trong quátrình làm thông thoáng khí Thiết kế rất đẹp và hiện đại, đạt chuẩn châu Âu Quạtthông gió vuông được thiết kế với nhiều kích cỡ khác nhau Phù hợp với nhiều môitrường và phòng ốc khác nhau

ẩm, theo phương pháp xử lý nhiệt ẩm, theo đặc điểm môi chất giãi nhiệt, theo khả năng

xử lý nhiệt ẩm, theo đặc điểm của máy nén lạnh, theo đặc điểm, kết cấu và chức năng của các máy điều hòa

Điều hòa không khí có thể được dung trong công nghiệp để điều hòa và các ứng dụng xã hội Điều hòa điều tiết không khí đã hỗ trợ đắc lực cho nhiều nghành kinh tế như công nghiệp dệt may, thuốc lá, chè các nhà máy sản xuất bột và giấy, các xưởng in ấn …

Và không thể thiếu trong các nghành như kỹ thuât thông tin, vô tuyến điện tử, vi tính, máy tính, quang học cơ khí chính xác sinh học, vi sinh, …

Ngoài ra thì điều hòa không khí có thể thấy ở các nơi công cộng như y tế, văn hóa, thể dục, thể thao, vui chơi, giải trí, và du lịch…để điều hòa làm mát sao cho tạo ra cảm giác thỏa mái và đem đến cho con người môi trường sống khỏe mạnh.

I.2 Các hệ thống điều hòa không khí trong các công trình

- Điều hòa không khí cục bộ (Split Air Conditioner)

Hình 1.1: Split Air Conditioner

- Điều hòa không khí trung tâm làm lạnh bằng nước (Water Chiller)

Hình 1.2: Water chiller

- Điều hòa không khí trung tâm kiểu biến tầng VRV ,VRF (Variable Refrigerant Volume,Variable Refrigerant Flow)

Hình 1.3: VRV

PHẦN 2: QUẠT TRONG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 2.1 Khái quát

Ta thường thấy ở bất cứ dàn lạnh và cục nóng của điều hòa những chiếc quạt gió được lắp đặt bên trong thân máy

Quạt là thiết bị dùng để vận chuyển và phân phối không khí là thiết bị không thể thiếu được trong hệ thống điều hòa không khí và đời sống.

Có 2 loại quạt:

- Loại được lắp đặt trong các máy điều hoà

- Quạt được sử dụng để thông gió

Mỗi quạt đều được đặc trưng bởi 2 thống số cơ bản sau: Lưu lượng gió, V, m3/s hoặc m3/h, cột áp hoặc mmH2O

Dựa theo đặc tính khí động có 02 loại quạt: quạt hướng trục và quạt ly tâm Ngoài

ra còn có quạt kết hợp và quạt dòng ngang trục.

2.2 Quạt hướng trục

Quạt hướng trục thực chất là quạt thông gió, với chiều hút và chiều thổi gió song song với trục quạt Quạt hướng trục là quạt công nghiệp có hiệu suất cao hơn quạt ly tâm Nhưng có cột áp thấp chỉ khoảng dưới 500 Pa, tức là khoảng dưới 40 mét cao, nếu tính tổn thất áp lực qua co, tê, cút, miệng gió thì chỉ còn khoảng 35 mét cao Hiện nay trên thị trường quạt hướng trục được chia ra làm 2 loại cơ bản:

- Quạt hướng trục trực tiếp: Là loại quạt có cánh gắn trực tiếp vào mô tơ.

- Quạt hướng trục gián tiếp: Sử dụng dây curoa để truyền lực xoay từ mô

tơ tới cánh.

Bên cạnh đó, người ta còn căn cứ vào 2 loại chính này để tạo ra những chiếc quạt khác nhau như: Quạt tạo ra áp suất và quạt không tạo ra áp suất; quạt hướng trục thân tròn, thân vuông cố định và không cố định Quạt hướng trục không tạo ra áp suất được

sử dụng nhiều nhất là quạt thông gió hướng trục thân vuông, còn gọi là quạt hút công nghiệp hay quạt công nghiệp đường kính cánh lớn.

Nguyên lý làm việc của quạt hướng trục: Quạt hướng trục chỉ có số lượng cánh quạt ít và cắt không khí một cách trực tiếp nên môi trường không khí nếu có chất cặn bẩn

sẽ gây hiện tượng nhanh ăn mòn cánh quạt do ma sát với bụi và không khí Motor đặt phía ngoài chuyển động bằng dây curoa, thì giữa phần tiếp xúc giữa dây curoa với Puli

mà có bụi với kích thước lớn sẽ làm hỏng dây curoa Với motor đặt trên trục phía trong thì bụi bám vào cuộn dây đồng hoặc bạc đạn bên trong cũng làm cho motor nhanh bị nóng lên và chạy không bền nữa từ đó làm giảm hiệu suất tải.

Người ta thường lắp đặt quạt hướng trục trong các nhà xưởng để phục vụ cho nhu cầu tải nhiệt, thông gió, làm mát nhà xưởng đồng thời vận chuyển không khí độc hại mang đến môi trường trong lành cho toàn bộ không gian.

Quạt cũng giúp xua tan đi sự nóng bức do sự tỏa nhiệt của các máy móc, làn gió thu được từ quạt thông gió hướng trục sẽ làm dịu đi sự ngột ngạt khó chịu, oi bức của nhà xưởng, giúp người lao động thoải mái hơn trong quá trình làm việc.

Trong các nhà kính, lớp học văn phòng, quạt hướng trục sẽ giúp thông khí, tạo cảm giác mát mẻ, thông thoáng, dễ chịu.

Ưu điểm của quạt hướng trục:

- Hoạt động êm không ồn

- Tiêu tốn ít năng lượng

- Hoạt động ổn định, độ bền cao

Quạt hoạt động theo nguyên lý bơm ly tâm, khi làm việc rô-tô sẽ hút khôngkhí dọc theo trục, lúc này áp suất tại tâm quạt nhỏ không khí sẽ chuyển từ nơi có

áp suất cao xuống nơi có áp suất thấp Nói một cách khác, không khí sẽ được luânchuyển vào tâm quạt và được cấp thêm năng lượng ly tâm

Nhờ có lực ly tâm quanh vỏ quạt, không khí dọc theo trục sẽ bị đẩy rahướng thẳng góc với trục quạt Khi sản xuất thực tế, quạt ly tâm sẽ có 2 chiều quay

là cùng chiều và ngược chiều quay của kim đồng hồ Tùy từng nhu cầu hút, đẩykhác nhau mà chọn chiều quay phù hợp.

Nguyên tắc hoạt động của hầu hết các quạt ly tâm như sau: Không khí đượcguồng cánh quay hút vào bên trong và ép lên thành vỏ quạt Vỏ quạt có cấu tạo đặcbiệt để biến áp suất động thành áp suất tĩnh lớn ở đầu ra, đồng thời đổi hướngchuyển động của luồng gió Môtơ dẫn động thường được gắn trực tiếp lên trụcquạt hoặc dẫn động bằng đai Ở trong dàn lạnh, dàn nóng, người ta lắp một hệthống quạt để giúp không khí được lưu thông một lượng đều đặn, không khí từngoài môi trường đưa vào, nhờ hệ thống quạt, làm mát các chi tiết máy bên trongdàn, tản nhiệt, làm bụi bẩn không bám vào dàn – giúp khí tỏa ra từ điều hòa đạt vệsinh, không có mùi hôi do sự tích tụ của bụi bẩn làm vi khuẩn sinh sôi Việc lắpquạt ở dàn nóng và dàn lạnh là cần thiết Vì giúp tản nhiệt nên chi tiết linh kiện bêntrong 2 khối trục hình chữ nhật này đỡ bị hỏng hóc do nhiệt gây ra Khi quạt bịhỏng,cần gọi thợ để thay thế,vệ sinh lại điều hòa nhà bạn tức thời, không nên đểlâu

Với lực hút mạnh, đẩy xa và khả năng tạo được sức ép lớn nên quạt có khảnăng truyền gió xa và mạnh Bên cạnh đó, quạt ly tâm có tính nén tốt, số lượngcánh cắt không khí lớn nên hiệu quả lọc không khí rất tốt

Chính vì lý do đó mà loại quạt này được sử dụng phổ biến để hút gió, khíthải cũng như chất độc hại và khí bụi tại: Các hệ thống xay xát, sản xuất gạo,xưởng gỗ

Tuy nhiên có một lưu ý đó chính là động cơ quạt thường bị quá tải khikhông kết nối vào hệ thống nên thường phải có van tiết lưu đầu vào hoặc có phụ

Hình 2: Hình ảnh quạt ly tâm thực tế

2.4 Quạt phối hợp

Là dạng kết hợp ưu điểm của 2 loại quạt hướng trục (lưu lượng lớn) và lytâm (áp suất cao,ít ồn) Không khí đi vào như với quạt hướng trục, được roto lytâm ra vỏ, và theo vỏ thoát ở cửa ra Khác với quạt ly tâm, hướng không khí ratrùng với hướng không khí vào (giống quạt hướng trục) Loại này được sử dụngcho một số yêu cầu dung hòa giữa quạt hướng trục và quạt ly tâm, nghĩa là cả lưulượng và áp suất đều khá cao

Dựa vào Rôto của thiết bị, quạt phối hợp có hai dạng:

- Dạng 1: có vòng giữ

- Dạng 2: không có vòng giữ

Hình 4: Quạt kết hợp có vòng giữ và không vòng giữ

Hình 5: Sự khác nhau giữa quạt hướng trục và phối hợp

2.5 Quạt dòng ngang trục

Roto giống như ở quạt ly tâm, với cánh cong tới rộng Nhưng vỏ quạt được

xẻ dọc nên dòng không khí không đổi hướng thẳng góc như ở quạt ly tâm, mà chảyngang qua trục quạt Loại này được sử dụng khá nhiều trong điều hòa không khí;đặc điểm là lưu lượng lớn, tĩnh áp thấp và ít ồn, nhưng hiệu suất thấp

PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ QUẠT TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA

KHÔNG KHÍ 3.1 Đặt vấn đề thiết kế

Hình 3.1: Mô hình minh họa bài toán

- Quạt hút khí ngoài trời vào AHU cấp cho 1 công ty với 5 văn phòng.

- Một phòng có diện tích là 60 m 2

- Bỏ qua trở lực đi trong AHU

3.2 Tính toán

Theo tiêu chuẩn VN 5687:2010 của bộ xây dựng thì:

- Lưu lượng cần cấp cho 1 người: 30 m3/h => 0,008 m3/s

- Một người làm việc cần 5m2 => Phòng 60 m2 => 12 người /phòng

Đoạn 4: 300 x 240  A4= 0,072 m2

V4= Tra bảng 11.4 => 10,6 PaTra đồ thị 11.5



Đoạn 5: 260 x 220  A5= 0,0572 m2

V5= Tra bảng 11.4 => 7,4 PaTra đồ thị 11.5



Đoạn 6: 200 x 200  A6 = 0,04 m2

V6 = Tra bảng 11.4 => 3,8 PaTra đồ thị 11.5

Công suất lý thuyết

PHẦN 4: HỆ THÔNG THỰC TẾ

yêu cầu đặt ra là phòng sạch class 10.000

- Lưu lượng gió: 14500m3/h

- Năng suất lạnh: 68,8 kW

- Tổng áp suất: 850 Pa

- Công suất: 63 kW

Hình 4.1: Phòng sạch

Hình 4.1 Hình ảnh thực tế AHU

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.https://meta.vn/hotro/quat-ly-tam-la-gi-cong-dung-va-nguyen-ly-hoat-dong-3640

2.https://meta.vn/hotro/quat-huong-truc-la-gi-cong-dung-va-nguyen-ly-hoat-dong-3638

mixed-flow.html

3.https://thonggiolammat.com.vn/tim-hieu-ve-quat-phoi-hop-cong-nghiep-mf-4 Quạt và Hệ thống do Thạc sĩ Nguyễn Hùng Tâm biên soạn và sửa đổi

http://fme.hcmuaf.edu.vn/data/Quat&HThong_2012_BmonNL2.pdf

5 Lê Chí Hiệp, Điều hòa không khí

6 Bùi Trung Thành, Bơm quạt và máy nén

KẾT LUẬN

Thông qua bài tập này đã giúp tụi em có thể học được cách tính toán cũng nhưchọn được quạt trong cho phù hợp với nhu cầu mà điều hòa không khí cần để điềuchỉnh phù hợp cho mục đích sử dụng Và em đã thấy được đây không phải là mộtviệc dễ dàng gì nên chúng em sẽ tiếp tục trao dồi để sau này có thể tính toán các hệthống được giao cho

Cảm ơn vì thầy đã giành thời gian của mình để xem qua và chỉnh sửa về tiểuluận của tụi em Về đề tài đây có lẽ không phải là một đề tài quá khó nhưng những

gì nhóm em đã vận dụng được từ kiến thức đọc được trong tài liệu, bài viết thamkhảo trên các trang báo mạng để có một khái niệm tổng quát nhất về đề tài quạttrong hệ thống điều hòa không khí cũng như là những ứng dụng và tính toán thiếtkế