Thông gió và kĩ thuật xử lý khí thải

Khối lượng riêng của hơi nước trong không khí pạ„ khi tiến hành tương tự theo công thức 1-6 ở áp suất khí quyển được tính bằng: 219 Trị số này cũng như là p, trong công thức 1-7, thay

TS NGUYEN DUY DONG

HO TRO TAI LIEU HOC TAP

NHA XUAT BAN GIAO DUC VIET NAM

Công ty Cổ phần sách Đại hoc - Day nghé — Nha xuất bản Giáo dục Việt Nam giữ quyển công bố tác phẩm

LOI MG DAU

Để dẫn từng bước cải thiện điểu kiện làm việc và vệ sinh môi trường

trang các khu công nghiệp và đã thị cần phải tích cực án dụng các biện

pháp tổ chức và kỹ thuật nhằm hạn chế hoặc giảm thiểu các chất độc hại

sinh ra do quá trình sản xuất hoặc đời sống sinh hoại của con người

Trang các công trình nhà văn hóa, cung thể thao, câu lạc bộ, triển lãm,

trưng bày v.v thường có lượng nhiệt ẩm và khí CO; tảa ra rất lớn, dé tao

dược cẩm giắc thoải mái và đâm bảo yêu cầu vệ sinh cho con người cẩn phải tổ chức hệ thống thông gió thổi kháng khí được làm mắt, "sạch" tới

vùng làm việc Đạt với các nhân xưởng có tỏa ra nhiều bụi và các khí độc

hại ngoàt việc tổ chức cung cấp không khí sạch tới củn phải có hệ thống

hút và vận chuyển hẳn hợp khí hụi uà đặc hại về bộ phận thu gam, xử lý

trước khi thải vào môi trường xung quanh Với sự mang muốn thủa mãn phần nào những vấn đề nêu trên đảy chúng tôi biên soạn cuốn sách

“Thông giá và kỹ thuật xử lý khí thải”

Cuẩn sách bạo gồm l4 chương, trình bảy những vấn để cơ bản về tính toản nhiệt, ẩm, lượng độc hại tủa ra trong nhà, trên cơ sở đó xác định lưu

lượng khi cần thiết để khử nhiệt thừa, hơi nước và khí độc hại tỏa ra trong

công trình Cuẩn sách còn nêu lên một số giải pháp tổ chức thông giá chống nông, húi bụi và khi đặc hại tại các thiết bị công nghệ Trong cuốn

sách còn trình bày hệ thống vận chuyển khí nén bụi, phế thải, các thiết bị

thu gom bụi, các thiết bị loại bỏ các khí độc hại khỏi dàng khí thải Cuốn

sách được sử dụng trong các trường đại học kỹ thuật làm tải liệu giảng

dạy, học tắp, thiết kế, nghiên cứu cho chuyên ngành thông giá, vì khí hậu,

kỹ thuật môi trường và cũng rất bổ ích cho cắn bộ, kỹ sư, kỹ thuật viên

trong các viện nghiên cứu, thiết kế, tư vấn, cắc cơ quan quản lý về vấn để

môi trường đã thị và khu công nghiệp, các bộ phận chức năng về an toàn,

bảo hệ lao động, v.v

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn Khaa kỹ thuật môi trường, Trường đại học Xây dựng và Nhà xuất bản Giác dục đã giúp đỡ để cuẩn sách

được hoàn thành, Cảm on Gide su Trdn Ngee Chấn và Phá Giáo sư

Tăng Văn Đoàn đã đồng gồnp những ý kiến quỷ báu cho để cương và nội

dung cuẩn sách

Da khả năng và trình độ có hạn, chắc chẳn không trảnh khỏi những

thiểu sót, chúng tôi mong nhận được những ý kiến đóng gdp của đẳng nghiệp và bạn đọc

TAC GIA

EBOOKBKMT.COM

HO TRO TAI LIEU HOC TAP

CHUONG | KHAI NIEM CHUNG

1.1 KHONG KHÍ VÀ NHỮNG BAC TINH CUA NO

Chúng ta biết rằng sức khỏe và cảm giác tiện nghỉ nhiệt của con người phụ thuộc rất nhiều vào

đô trong sạch của không khí, thành nhần hỗn hợp của không khí và các đặc tính lý hóa của nó

Trong đời sống của con người và sinh vật có thể nói không khí vỏ cũng quan trạng và không

thể thiếu được Nhiệm vụ của kỹ thuật thông gió là phải tạo ra được mỏi trường không khí thật trong

sạch và có các thông số: nhiệt độ, độ ấm, vận tốc chuyển động của không khí v.v phù hợp với yêu cầu mang muốn của con người trong các lĩnh vực khác nhau Để giải quyết được vấn để đó trước hết

chúng ta cần nghiên cứu những khải niệm chung vẻ môi trường khêng khi

1.1.1 Thành phản hỗn hop cua không khí khỏ

Không khí khỏ là hẳn hợp của nhiều chất khí khác nhau trong đó hai thành nhần chủ yếu là Nitơ

va Oxy Trong bang 1-1 cho biét thành phần của các chất có trong không khí được tính theo tỷ lệ

Neon, Heli, Kpipton -

Xémon, Hydro, ñzôn |

Ngoài các loại khí đã nêu trên đây, trong không khí khô còn có bui, vì trùng mà tỉ lệ nhiều hay

ñt tùy thuộc vào địa điểm (thành phố, nông thôn, miến núi ), vào điều kiện thời tiết (nhiệt độ, độ

ẩm, mưa, gió )

Hiện nay, ngoài các loại khí có trong tư nhiên còn có một số chất khí độc hại được thải vào khí

quyền do các hoạt động công nghiệp và các hoạt động khác trong đời sống của con người gây ra

Các loại khí thai: CO, CO,, 50, NO,, H,5, v.v đang ngày cảng gây tác hại cho con người, sinh

vat và làm ö nhiễm mỗi trường ỗ mức độ báo động Vì vậy, công nghệ xử lý khí thải không thể thiếu

được trong sản xuất công nghiệp

1.1.3 Các thông số Iý-học của không khí ẩm

Trong thực tế luôn luôn có sự bay hơi nước từ các nguồn nước thiên nhiên v.v vì vậy trong

không khí còn có một thành phần rất quan trong là hơi nước, nên ta gọi là không khí ẩm Trong không khí ẩm lượng hơi nước thường chiếm khoảng (47% thể tích Trong phạm vì sai số cho phép

đối với các nhép tính kỹ thuật, ta xem không khí ấm là hẳn hợn của hai chất khí: không khí khó và hơi nước,

Theo định luật Danton, mỗi loại khí trong hỗn hợp đều chiếm tất cả thể tích và có áp suất riêng

phần, còn tổng của những áp suất riêng phẩn bảng áp suất toàn phần của hỗn hợp E, đo bằng khí

ấp kế:

trong đó: P, là áp suất riêng phần của khí thành phần Áp suất được đo bảng Pascal (Pa) trong

hệ SÏ (còn trong hệ MCGSS - kg/mẺ hay là mmHg )

Khí thành phần trong thể tích của hỗn hợp V (m”) có nhiệt độ của hỗn hợp T (K) và ở dưới áp

suất riêng phần P,, P Đẳng thức đặc trưng của Clapeiron cho 1 kg khối lượng khí bất kỳ trong hỗn

M, - khối lượng phân tử gam của khí, kg/mol;

U, - số lượng phân tử gam của khí trong hỗn hợp;

Hang s6 khi téng hop trong hé SI, R = 8,314 10° J/mol.K, trong hệ MCGSS khi đo áp suất

kg/m? thi R = 848 kg M/mol.°C; hay 1a do 4p suat mmHg thi R = 62,37 mmHg.M3/molfC

Trong tính toán thông gió, không khí ẩm được xem như là hỗn hợp của hai khí: hơi nước (có

khối lượng phân tử gam M,„ = 18 kg/mol) và không khí khô (được quy ước là khí đồng nhất có

M, = 29 kg/mol) Ấp suất hỗn hợp khí P trong trường hợp này bằng tổng ấp suất riêng phần của

không khí khô P, và hơi nước P,.„

Khi sử dụng khái niệm khối lượng riêng của không khí khô và của hơi nước p, (kg/m”) và hằng

số khí của chúng R, (1/kg.K hay là kg.M/kgfC]) thì ta có được đẳng thức:

Khối lượng riêng của hơi nước trong không khí pạ„ khi tiến hành tương tự theo công thức (1-6)

ở áp suất khí quyển được tính bằng:

219

Trị số này cũng như là p, trong công thức (1-7), thay đổi tỉ lệ thuận với ấp suất hơi nước P,„

tương ứng và tỉ lệ nghịch với nhiệt độ T

Khối lượng riêng của không khí ẩm p có thể xác định như khối lượng riêng của không khí khô

và hơi nước có trong hỗn hợp dưới áp suất riêng phần của chúng

Độ ẩm trong không khí được phân chia làm hai loại: độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tương đối

Độ ẩm tuyệt đổi D (kg/m”) là đại lượng biểu thị trọng lượng hơi nước chứa trong Im không

Độ Ẩm tương đối của không khí @ (%) 14 dai lượng biểu thị bằng tỷ số giữa độ ẩm tuyệt đối D

và độ ấm tuyệt đối bão hòa I1” ở cùng một nhiệt độ Trị số của cũng chính bằng tỷ số giữa áp suất

riêng phần của hơi nước Pạ„ trong không khí ẩm chưa bão hòa và áp suất riêng phần của hơi nước

trong không khí ẩm đã bão hòa P”,„ ở cùng một nhiệt độ:

Phen

¬~

Áp suất hơi nước trong trang thái bão hòa chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ Giá trị của P°„„ bão hòa

được xác định bảng thực nghiệm và được đưa vào trong các bảng, Có nhiều công thức thể hiện sự

phụ thuộc giữa P',„ và nhiệt độ t Thí dụ: trong vùng nhiệt độ đương ta có công thức xác định gần đúng P°ụa, P„ như sau:

Dung ẩm của không khi là khối lượng hơi nước trang khối không khí ẩm có trọng lượng phần

_ khô là I kg Dung ẩm d' (kg/kg} x tinh theo eons thức;

-Trị số d' thường có giá trị rất nhỏ vì vậy trong tính toán thuận tiện hơn là biểu thị dung ẩm

d ở đm vị gam (g} ẩm trong I kg phần khô của không khí ẩm, khi đá công thức (1-13) sẽ có

dang sau:

Pon

P- Hạn

Dung ẩm của không khí có thể có các giá trị khác nhau, tuy nhiên trị số cực đại của nó đạt được

khi không khí được bão hòa hoàn toàn ở nhiệt độ nhất định

Khi sử đụng khái niệm độ ẩm tương đối p, dung ẩm của không khí [theo công thức (1-14)] có

thể được xác định theo công thức:

(1-15)°

Nhiệt dung riêng của không khí khô C và nhiệt dụng riêng của hơi nude C,, trong ving nhiệt

độ đối với quá trình thông gió có thể coi như không đổi và được xác định như sau:

- Đối với hệ SĨ: Cụ = 1,005 k1/kg.K; C = 1,8 kl/kg.K

- Đối với hé MCGSS: C, = 0,24 keal/ke°C, C,, = 0,43 kcal/kgÐC

Nhiệt dung riêng cũng được cơi như giả trị nhiệt riêng của các thành phần

Entanpi của không khí khỏ I, khi nhiệt độ t =0%C được tiếp nhận bằng 0 và entanpi I, ở một

nhiệt độ t bất kỳ bằng:

Nhiét héa hoi riéng phdn cia nude khi t = 0°C bang r = 2500 kJ/kg, hay 1 597,3 kcal/kg va

entanpi cla hoi nude I, trang không khí ẩm ở nhiét dé nay bang r

Entanpi của hơi nước trong không khí J, (kJ/kg hay la keal/kg) khi nhiệt độ t bất kỳ được xác

1.2 BIEU DO I-d CUA KHONG KHi AM

1.2.1.Cấu tạo của biểu đồ

Trạng thái của không khí ẩm được xác định bởi ba thông số cơ bản là t, tạ, Pạ„ cho nên trong

tính taán thông gió, điều hòa v.v sẽ gặn không ít khó khăn nhức tạp Để đơn giản và nhanh chồng

trong tính toán người ta đã lập ra các biểu đồ: biểu đồ I-t cha Miller, biểu đổ t-d của Cariem hoặc

biểu đổ I-d của Ramzin v.v giáo sư Ramzin đã thành lập biểu đổ: I-d năm 1918 trên cơ sở các

công thức (1-12), (1-15) và (1-18) Biểu đổ 1-d này được giới thiệu trên hình (1-1)

8

AAN AAA

EPO RAR RVR

II AICI

RRO

LLL

LL Loy

MO

Sng MMs

1X NAZASAN

Hiểu đổ này được sử dụng rộng rãi trong tính toán thông giỏ, điều hòa không khí, quả trình làm

khô và các quá trình khác có liên quan đến quá trình thay đổi trạng thái của không khí ẩm

Biểu đồ I - d được xây dựng trong hệ tọa độ nghiêng Điều đó cho nhép mở rộng trên biểu để vùng không khí ẩm chưa bão hòa Hai trục I và d hợn với nhau một góc 135” Theo trục tung của biểu đổ là các giá trị của entanpi Ï, còn theo trục hoành hướng theo góc 135° vé phía trục I là các giá trị của đung ẩm Vùng biểu đổ giữa hai trục Ivà d là các đường đẳng entanpi (Ï= const) và đẳng dung âm (d = const) Trên biểu đồ còn có các dường đẳng nhiệt độ t = const Ngoai các đường

L,d,1 trên vùng của biểu đồ có bố trí các đường độ ẩm tương đổi của không khí tp = const

Trong phần dưới của biểu đổ I- d trên hình L - I được bố tri đường cong án suất hơi nước riêng

nhắn: trục tung của biểu đồ này là thang chia gia trị áp suất hơi nước riêng phần Biểu để này có liên

hệ chặt chẽ với đẳng thức (I-15} mà trong đó có các thông số d và P,

Đường độ ẩm tương đối = 100% chia ving I - d của biểu để lầm 2 phản Vùng phỉa trên của đường là lĩnh vực của không khí ẩm chưa bão hòa hơi nước, nó còn có khả nàng nhận thêm

hơi nước Vùng phía dưới đường g này là đặc trưng cho không khí quá bão hòa (không khí nằm trong

vùng này không ổn định - còn được gọi là vùng sương mù)

Trong vùng của biểu đồ [ - đ, một điểm bất kì nào đó sẽ tương ứng với một trang thái nhiệt ẩm

xác định của không khí Để xác định được vị trí một điểm trạng thái không khí ta cẩn biết được hai

trang năm thông sẽ: I, d, t, @, P,a Khi đỏ ba thông số còn lại sẽ được xác định theo các đường chỉ

dẫn trên biểu đồ [ - d

a Cách lập đường dang nhiét t = const

Tir biéu thite (1-18) cd thé chuyển sang dạng đẳng thức:

1, = 2,Sd,+ 1,005 tr+ 1,8 102 tụ, đ, (1-20")

Tir dang thite (1-20") ta xem l¡ gốm ha thành phần

hợp lại Nếu cho giá trị t = 2,5d, Trong biểu thức này

với một giá trị d, ta sẽ có một giá trị Ï tương ứng Như

vậy đường t = ŒC đã được xác định Trên hình (I-2) chỉ

dẫn cách xác định điểm l bất kỳ năm trên đường

tị = conist tương ứng với entanpi Ï, có trị số bảng tổng

của 3 đoạn thẳng có kích thước như trên hình vẽ

Từ biểu thức (1-20"} và sơ đồ hình l-2 ta có thể rút

ra kết luận như sau,

Trong biểu đổ I-d các đường đẳng nhiệt độ

t= const la khong song song với nhau, Khi nhiệt độ của

không khí ẩm càng cao thì độ lệch của đường đẳng

nhiệt độ lên nhía trên sẽ cảng lớn,

b Cách lập đường áp suấi hơi nước riêng nhần

Tir biéu thie (1-15) ta có thể biến đổi toán hạc; và

nhận được đẳng thức sau:

= aad (1-15") dung t, = const trén biéu dé [-d

; Ta chon dutmg thing nam ngang 00° lam truc hoanh Khi đó áp suất khí quyển PP sẽ cỏ giả trị

nhất định cho từng vùng Trong biểu thức (I-15”} nếu ta cho mỗi giá trị của d thì sẽ có một giá trị tương ứng của P„ được ghi trên trục tung của hiểu để hình (1-1)

c Cách lún đường độ ẩm tương đối của không khí

Đẻ lập các đường to = const trước hết ta cần xây dựng đường cong ¿ = 100%, Sự phụ thuộc của

áp suất hơi nước trong trang thái bão hòa vào nhiệt độ đã được xác định bằng thực nghiệm và đã

P,

I

được Vucalovie đưa vào các bảng phụ lục chuyên ngành Khi nhiệt độ không khí trong khoảng

(20 + 40)°C thì quan hệ giữa áp suất hơi nước bão hòa và nhiệt độ không khí có thể được biểu hiện

qua công thức sau:

T

Khi sir dung bang trang thai nhiét déng cla khong khi va cong thitc (1-14) hay la dutmg cong

Pu„(đ) có thể tìm được vị trí các điểm trạng thái không khí bão hòa hơi nước Đó chính là các điểm

trạng thái trên đường cong tp = 100% trên biểu đồ (I-đ) Sự phụ thuộc giữa d, , Pị trong biểu thức

(1-15} và @ = IÖÔ% cho phép xác định các đường r = const con lai,

Nếu vị trí các đường đẳng nhiệt (t = const) và dang entanpi (1 = const) thực tế không phụ thuộc vào áp suất khí quyển (Pa) thì vị trí các đường cong q = const lại thay đổi theo Pea Khi P,„ tăng thì đường ¿ = I00% sẽ dịch chuyển lên phía trên Trong phạm vì thay đổi của Pkg 1 20mmHg thi

đường g thay đổi không đáng kể

d Nhiét độ điểm sương của không khi t,, °C

Nhiệt độ điểm sương t là nhiệt độ cần thiết để

có được trạng thải bão hòa hơi nước với điểu kiện

dung ẩm d không thay đổi Trên biểu để hình (1-3)

điểm A là điểm đặc trưng cho trạng thái không khí

nào đó Từ A kẻ đường thẳng đứng d, = const cat

đường tạ = 100% ở điểm 5 Nhiệt độ không khí ứng

với điểm § là nhiệt độ điểm sương của trang thái

khong khi A,

e Nhiét dé wit ctia khong khi t,, °C

Nhiệt độ ướt của không khí là nhiệt độ cần thiết

để có được trạng thái bão hòa hơi nước trong quá

trình bay hơi đoạn nhiệt (Ï = const] Do đó muốn tìm

nhiệt độ ướt của trạng thái không khí A trên biểu đổ

I-d ta kẻ đường Ï = const qua À cất đường @ = 100%

tại điểm M Nhiệt độ ứng với điểm M là nhiệt độ Hình I-3 Nhiệt độ ướt và nhiệt độ điểm sương ướt t„ (hình 1- 3)

1.2.2 Các quá trình thay đổi trang thái nhiệt ẩm của không khí trong biểu để 1-d

Trong quá trình thông gió luôn xây ra sự thay `

đổi trạng thái nhiệt ẩm của không khí Sự thay đổi đó

được xác định và tính toán thuận tiện với sự giúp đỡ

của biểu đổ I-d Chúng ta tìm thấy trên hình (1-4)

điểm trạng thái đầu (điểm 1) và trạng thái cuối

(điểm 2) của không khí Đường nối hai điểm 1, 2 đặc

trưng cho quá trình thay đổi trạng thái của không

khí Đường thẳng này được gọi là tia quá trình

Hướng của tia quá trình trong biểu đồ I-d được

xắc định bằng hệ số góc Nếu trạng thái ban đầu

tương ứng với các tham số Ï¡ và dị còn trạng thái

cuối là I„ và d, thì hệ số góc e được xác định theo

bo (1-2) Hình 1-4 Xác định hướng tỉa quá trình thuy đổi

Hệ số gúc £ có đơn vị: k]/kg (hay là kcal/kg) trang thái không khí trang hiểu đồ I - d,

12

Như vậy hệ số góc không chỉ đặc trưng cho

hướng thay đổi trang thái không khí mà còn xác l

định tỷ sở thay đổi số lượng nhiệt và ẩm trong

không khí, Khi mô tả quá trình thay đổi trạng thai

của không khí ta cần vẽ tia quá trình qua điểm đã

cho song song với tia tỷ lệ xích có hệ số góc đã cho

(đã lận sẵn trên I-đd, hình] -1)

Phu thuộc vào tỷ số giữa AI và Ad hà hệ số

góc e (dang 1-22) có thể thay đổi giá trị của nó từ

0 đến + œ Trên hình (1-5) đã vẽ những tia quá

trình £, tương ứng với những sự thay đổi có thể

xây ra

Trên hiểu đồ có thể chia bốn đải quat với

những sự thay đổi đặc trưng của tỉa c Trong dải

quạt Ï các tia quá trình có số gia tăng dương của Hình 1-5 Lĩnh vực đặc trưng giá trị của hệ số chỉ

entanpi (®Al), dung ẩm (+Ad} và hệ số góc e của hướng của tia quả trình - hệ số gúc £ (Ï và HĨ - >Ú;

Trong dải quạt [1 cae tia quá trình có số gia tầng âm ciaéntanpi (-AD) va sé gia tăng dương của dung

ẩm (+Ad) Ở dai quạt này e thay đổi từ 0 đến -œ Những tia quá trình mà có ÁI và Ad mang đấu âm

và E thay đổi từ -œđến Ú nằm trong dải quạt HH, Trong dải quạt I'V cé sé gia tang +Al va -Ad, thay đổi từ 0 đến +øo

Tất cả những khả năng cớ thể thay đổi trạng thái nhiệt ẩm của không khi đều được mô tả và thể

hiện trên biểu đồ I-d Sau đây chúng ta sẽ nghiên cứu một số quá trình thay đổi đó

a Quả trinh nung nóng và làm lạnh

Quá trình sấy nóng và làm lạnh không khí có thể thực hiện bằng hai phương pháp: phương pháp

khô và phương pháp ướt

Phương pháp khô hay còn gọi là phương pháp gián tiếp có chất mang nhiệt trao đổi nhiệt với không khí qua thành vách cứng

Quá trình sấy nóng không khí do không khí được tiếp xúc với bế mặt nóng khó là quá trình đơn

giản nhất Trong quá trình này không khí chỉ nhận nhiệt hiện đối lưu, còn đụng ẩm của không khí không thay đối Vĩ vậy trong biểu đồ I-d quá trình nung nóng hướng từ dưới lên trên theo đường

d = const Nếu trạng thái không khí tương ứng điểm | (cd tị, @¡) được nung nóng trong bộ sấy thì

lên phía trên bắt đầu từ điểm 1 Nhiệt truyền chủ không

khí càng lớn thì không khí càng được nung nóng hơn và

theo đường d,= const vị trí điểm trạng thái không khí được

nung nóng càng ở cao hơn Mếu lượng nhiệt AI, truyền

cho mỗi kg phần khé cha không khí ẩm thì điểm 2 sẽ

tương ứng với trạng thải cuối cùng của nó (xem hình |-6)

Trong quả trình làm lạnh không khi, khi tiếp xúc với,

bế mặt làm lanh khỏ không khí chỉ nhường nhiệt hiện đổi

lưu Trong biểu đồ I-d quá trình này đi từ trên xuống dưới

theo đường d = const Thí dụ khi làm lạnh không khí có

trạng thái tương ứng với điểm 1 đến trạng thái tương ứng

điểm 3 (hình I-6) thì lượng nhiệt AI, sẽ thu từ mỗi kg

nhần khó của không khí ẩm Quá trình làm lạnh không khí

trong thiết bị trao đổi nhiệt có thể đến được trạng thải Flình 1-6 Quá trình nung nắng và làm tương ứng với điểm 4 là giao điểm của d = cũnst và - lạnh không khi

= 100% Đó chính là nhiệt độ điểm sương của không khí Khi sự làm lạnh được tiếp tục thì hơi

nước trong không khí được ngưng tụ lại và sự thay đổi trang thái nhiệt ẩm sẽ theo đường p = 100%,

thí dụ điểm 5 Quá trình làm lạnh xảy ra theo đúng đường t@ = IŨ0% là quá trình nhường cả nhiệt

hiện và nhiệt kín ngưng tụ Đây là quá trình phức tạp của sự trao đổi nhiệt ẩm của không khí với bể

mặt lạnh

Phương pháp ướt hay còn gọi là phương pháp tiến xúc trực tiếp Chất mang nhiệt là nước hoặc hơi tiếp xúc trực tiếp với không khí Khi tiếp xúc trực tiếp như vậy ngoài trao đổi nhiệt còn có trao

đổi ẩm Tùy theo yêu cầu nhiệt độ của chất mang nhiệt mà ta xác định được điểm trạng thái cuối

cùng của sự trao đổi nhiệt ẩm Phương pháp tiếp xúc trực tiến giữa không khí và chất mang nhiệt

được nghiên cứu kỹ hơn trong các phần dưới đây và trong chương 3

b Quá trình làm ẩm đoạn nhiệt kháng khí

Lấp nước mỏng hay là những giọt nước nhỏ bé khi tiến

xúc với không khí sẽ đạt được nhiệt độ bằng nhiệt độ nhiệt kế

ướt Khi sự tiếp xúc giữa không khí với nước có nhiệt độ như

thế thì xảy ra quá trình làm ẩm đoạn nhiệt không khí Trong

qua trinh nay entanpi của không khí thực tế giữ nguyễn

không đổi và trên biểu đổ I-d nó nằm theo đường Ï = const

{sang phải xuống đưới) Trên hinh (1-7) có trang thái ban đầu

của không khí tương ứng với điểm I Khi tiếp xúc nó với

nước có nhiệt độ của nhiệt kế ướt t,, thi tia quá trình sẽ theo

đường Ï = const đến điểm 2 nếu như không khí đồng hóa

lượng ẩm Ad, trên 1 kg phần khô của không khí Giao điểm -

3 của tia quá trình với đường cong (¡ = 100% tuong ứng với

trạng thái giới hạn của không khí được bão hòa hàn kiên eee ame Al làm ấm đoạn nhiệt

Trong nh vực thông gió người ta thường sử dụng phương pháp làm ẩm đoạn nhiệt không khí

bằng nước tuần hoàn Để làm điều đó trong buồng tưới người ta phun nước lấy từ máng nẫm phía

dưới của buồng này Nước phun được tiếp xúc liên tục với không khí và đạt được nhiệt độ gần với

nhiệt độ ướt của không khí Một phần rất nhỏ nước bay hơi và làm ẩm không khi (1-35)

Tia quá trình thực lệch lên phía trên một chút so với đường Ï = const (da entanni của các giọt

nước bay hơi mang vào không khí) nhưng độ lệch đó không đáng kể

Quá trình làm ẩm đoạn nhiệt xảy ra theo đường Ï = const và có thể được tính toán theo công

At - sự thay đổi nhiệt độ của không khí khi

bị thay đổi dung ẩm

e Quá trình làm ẩm đẳng nhiệt không khí

Nếu cho hơi nước có nhiệt độ bảng nhiệt độ không

khí (theo nhiệt kế khô) vào không khí thì không khí sẽ

được làm ẩm mà nhiệt độ vẫn không thay đổi Quá trình

làm ẩm đẳng nhiệt không khí bằng hơi nước diễn ra theo

đường thang t = const trong biểu đồ I-d (hình 1-8) Điểm

1 là trạng thái đầu của không khí và quá trình thay đổi

theo đường đẳng nhiệt, thí dụ điểm 4 sau khi đã đồng hóa

lượng ẩm Ad; Trạng thái giới hạn của không khí trong

quá trình này tương ứng với điểm 5 là giao điểm của tia Hình 1-8 Quá trình làm ẩm đẳng nhiệt

quá trình với đường cong = 100% không khí

14

Trong lĩnh vực thông gió thực tế người ta đã sử dụng quá trình làm ẩm không khí hằng hơi nước

Hơi nước thường có nhiệt độ lớa hơm LUỚỨC, cao hơn nhiều lần số với nhiệt độ không khí, Tuy nhiên

phan entanpi hiện của hơi nước là không đáng kể, tia quá trình chỉ lệch một chút lên phía trên của

đường đẳng nhiệt Về cơ bản, sự tăng entanpi của không khí được quyết định hởi nhiệt kín của hơi

nước và khi đó nhiệt độ của không khí tăng không đáng kể

Những quá trình làm ẩm đẳng nhiệt diễn ra theo đường t = const có thể tính tuần theo dạng gắn

AI - là sự thay đổi entanpi của không khí tương ứng với sự thay đổi dung ẩm Ad

d Qua trinh trau đổi nhiệt am da bién

Trong quá trình thông gió, sư thay đổi trạng thái không khí còn kèm theo sự đưa thêm vào nó hay thoát ra đồng thời một lượng nhiệt và ẩm Sự thay đổi trạng thái không khi như thế thường xảy

ra trong các gian phòng có đồng thời cả sự thoát nhiệt hiện và ngưng tụ hơi nước trong các thiết bi chuyên môn Thí dụ: Sự làm lạnh và làm khỏ khỏng khí và còn nhiều trường hợp khác v.v khi

không khí đồng hóa số lượng nhiệt và ẩm theo tỉ lệ bất kỳ thì sự thay đổi trang thai của nó có thể

mo ta bing những đường có hưởng khác nhau trên biểu đồ Ï - đ Nếu truyền lượng nhiệt Q' (kh

hay kCal/h) và lượng dm W (kg/h) vào đồng không khí có trọng lượng phần khỏ là G (kg/h) thi

entanpi của nó sẽ thay đổi mội lượng là AI (kJ/kg hay keal/kg) va ta có biểu thức:

Cần dung ẩm của không khí thay đổi một lượng Ad' (kg/kg) và do đó:

Néu dem chia vé phai va trai cla cdc dang thie (1-25) va (1-26) thi có được hệ số chỉ hướng

của tia quá trình thay đổi trạng thái không khí trong biểu đồ I-d và cồn gọi là hệ số góc r:

W Ad

Tỷ số Q'/W trong đẳng thức (1-27) liên hệ với

tỷ số xác định AL/Ad" mà trong đá Al va Ad’ tong [

ứng với gia số trên tung độ và hoành độ của quả

trình trên biểu đỏ I-d Tỷ số (1-27) là góc nghiêng

của tỉa quá trình thay đổi trang thái không khí

Nếu trong biểu để I-d đặt hai doan thing 1-2

và 3-4 song song với nhau thì từ sự đếng dạng

của hai tam giác trên hình 1-9 ta có được đẳng thức

sau:

ATi 2) - 4 t4)

Ader, Adis4)

Sư thay đổi trạng thái không khí trong phòng

cũng như quá trình xử lý nó trang các thiết bị

chuyên môn sẽ dẫn tới su thay đổi entanpi, dung ẩm

và các tham số khác của không khi Khi biết trạng

thái đầu của không khí, biết lượng không khí Œ và

lượng nhiệt Qˆ, ẩm W đi vào không khí ta có thể sử — Hình 1-9 Hệ số góc của hai tỉa quá trình thay

dụng hệ số góc £ và biểu đồ I-d để xác định trạng — đổi trang thái không khí song song với nhau

thái cuối của không khí Quá trình đa biến với hệ số góc bất kỳ £ có thể mô tả tất cả các quả trình

thay đổi trang thái nhiệt ẩm của không khí

Quá trình sấy nóng đẳng đung ẩm tương ứng với:

Ad

Đối với quá trình làm dm đẳng nhiệt theo biểu thức (1-24) trong hệ (kJ/kg) ta cd € = 2,53 va

theo biểu thức (I-24”} trang hệ ( kcal/kg } ta có £ = 0,605

Quá trình đa biến ứng với hệ số góc tùy ý £ có thể tính gắn đúng theo công thức sau:

- Trong hệ Sĩ: =f = (1-32)

e Quá trình hòa trộn không khí

Không khí ngoài nhà trước khi đưa vão trang nhòng trong nhiều trường hợp được hòa trộn trước

với không khí bén trang phòng (sư tuần hoàn trở lại của không khí trang phòng} Trong kỹ thuật thông giá người ta thường hòa trộn hai khối không khí có trang thái khác nhau để có được trạng thái không

khí thích hợp với yêu cầu Trong biểu đồ I-d quá trình hòa trộn không khí được mô tá bằng đoạn thẳng

nối những điểm trạng thái tương ứng của không khí cần hòa trộn Điểm trang thai khong khi hén hop chia đoạn thẳng thành hai đoạn có chiều đài tỷ lệ ngược với khối lượng không khí hòa trộn

Giả sử cần hòa trộn không khí A co trong lượng phẩn khô G„ (kg) entanpi I, va dung am ủ, với

khối không khí B cd G, (kg), I, va dy (hinh 1-10)

Sau khi hòa trên có được trạng thái C Vì tổng lượng nhiệt và lượng ẩm trước và sau khi hàa

trộn không thay đổi nén ta viết được các phương trình sau đây:

Phương trình cân bằng nhiệt:

Từ hai biểu thức {1-33"} và (I an và giá trị các đoan thẳng (A- C) va (C-B) trén hinh 1-10 ta

có được hiểu thức sau:

lỗ

I,-l¢ = dạ - de „Ä-C se Gg lc-lạ de-d, C-B Gy,

Dang thifc (1-33) là phương trình một đường thẳng qua 3 diém A, B, C va điểm trạng thái hòa

G

trộn C (có lo, da} chia doan A-B theo ty sé khdi lugng khong khi thành phần (n = ae

A

Vì vậy muốn tìm điểm hòa trộn C ta hãy chia đoạn thẳng (A-B) làm (n+1} phần và lấy từ điểm

A một đoạn A-C bằng n phần, phần còn lại chính là đoạn (C-B) ( xem hình 1-10)

Ta có thể tìm điểm hòa trộn C bằng cách dat hai vectơ trọng lượng không khí G„ và Gạ song sang và ngược chiều nhau Véc tơ G,„ đặt tại B và véctơ G,, dat tai A Duong néi đỉnh hai véctơ cắt

đường thắng A-B tại điểm C ( xem hinh I-11 )

trộn khối lượng không khí có trạng thái khác nhau không khí bằng cách vẽ các véctơ

1.3 BIỂU ĐỔ NHIỆT ĐỘ HIỆU QUẢ TƯƠNG ĐƯƠNG

Sự trao đổi nhiệt giữa cơ thể con người với môi trường không khí xung quanh phụ thuộc nhiều

vào nhiệt độ, độ ẩm và vận tốc chuyển động của không khí Các yếu tố này được phân phối lại để

đánh giá tác dụng ảnh hưởng của vi khí hậu đến cơ thể con người và được đặc trưng bằng "nhiệt độ

hiệu quả tương đương” được ký hiệu là tho:

Có thể định nghĩa: nhiệt độ hiệu quả tương đương của mỗi trường không khí có nhiệt độ t, độ

ấm q, vận tốc chuyển động v là nhiệt độ của không khí bão hòa (tạ = 100%) và không chuyển động

(v = 0) cé tac dung gây cảm giác (nồng, lạnh, dễ chịu) giống hệt như tác đụng của môi trường không

khí đang xét

Hội kỹ thuật thông gió Hoa Kỳ đã nghiên cứu và để nghị sử dụng thg để đánh giá cảm giác nhiệt

của con người C-G-Webb kiến nghị xác định tạ theo công thức sau day:

tạy = ,5(t, + tụ) + 1,94 ýv (1-34)

trong đó:

_- vận tốc chuyển động của không khí, mựs

tạ,t„ - lần lượt là nhiệt độ khô, ướt của không khí, 0C,

1.3.1 Cau tao biểu đồ

Trên cơ sở biểu thức (1-34) người ta đã xây dựng được biểu đồ nhiệt độ hiệu quả tương đương (hình 1-12) Biéu dé nay được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới Trong biểu đồ

(hinh 1-12), nhiệt độ hiệu quả tương đương tiara Phu thuộc vào ba yếu tổ I, @ (hoặc I,) và v,

Cấu tạo biểu để gồm: trục đứng bén trái ghi trị sẽ của nhiệt độ khô t,, cồn trục tung bên phải

ghi nhiệt độ t„ (vĩ tụ và @ là hai đại lượng đồng biến) Chùm đường cong phản bố giữa hai trục đứng

phi tốc độ chuyển động của không khí từ v = Ù + 3,5m/s Diém that cla chim duémg cong tuong ứng t = 36,5"C là nhiệt độ cơ thể người bình thường khóe mạnh Các trị số của tị, được ghi theo các

đường thẳng xiên góc với v = comal

1.3.1 Cách sử đụng biểu đồ tìm vn

Khi biết được trạng thái không khí xung quanh đặc trưng bảng cúc thông số tụ, tp, v 1a sẽ

tìm được t„ trên biểu đổ I-d Trên biểu đổ nhiệt độ hiệu quả tương đương hình (Ï-l2}) ta xác định được trị số của tý, t Đường thẳng nổi hai điểm này cất đường cong v đã cho tại điểm ( vũ

được giá trị lụa:

Thí dụ: trạng thái không khí có t, = 28°C, p = 80%, v = 1,3m/s Trén biéu dé I-d ta tìm được

ty = 24,6%C Trên biểu đổ (1-12) đường thẳng nối t, va t, cất đường v = 1,3 m/s tai điểm O và đọc được tạ = 24 40C,

1.3.3 Một số trường hợp đặc biệt

Khi trạng thái không khí cá t„ cao hơn 36,5C nếu vận tốc gió càng lớn thì tha cảng lớn, nghĩa

là gió càng mạnh con người càng cảm thấy nóng bức khó chịu Không khí có tị < 7,5PC khi đó độ

ẩm @ là lớn (tức là t„ lớn) cồn tịa có giá trị thấp và con người có cảm giác lạnh buốt Khi này sự trao

đổi nhiệt giữa con người và môi trường xung quanh được thực hiện bằng đối lưu và bức xạ

Trên biểu để !-12, một số nhà nghiên cứu cho biết khoảng ty mà con người Việt Nam cảm thấy

dễ chịu fe (20 + 27)°C trong đó dễ chịu nhất khi ‘= 24 40C về mùa hè và tụ = 23,30 về mùa dong

Một tổ hợp 1, @, v cho ta một giá tri tạ nhưng ứng với mội trị số thg thì có rất nhiều tổ hợp t, 9,

v khác nhau Thực tế cho thấy rằng không phải bất kỳ tổ hợp t, tp, v nào cũng cho ta cảm giác dễ chịu, hợp vệ sinh mà người ta thường thích ứng với những tổ hợp có @ = (60 +70)% Ngoài phạm vi

đó, nhất là khi tạ < 45% thì sẽ không còn cảm giác đễ chịu thoải mắt nữa

Ta thấy rằng lượng nhiệt trao đổi bằng bức xạ Q, có phụ thuộc vào nhiệt độ bể mặt của các kết

cfu xung quanh tym? nhưng trong biểu thức (1-34) thatd lại không liên quan tdi t, Day chinh 1a

nhuge diém cia biéu đá nhiệt độ hiệu quả tương đương vì trong thực tế can người phải chịu tác động

nhiều bởi tạ các kết cấu xây dựng, các thiết bị có trong nhà xưởng v.v

1.4 TÁC DỤNG CỦA MỖI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ ĐẾN CƠ THỂ CON NGƯỜI

1.4.1 Trạng thái ôn hòa dé chịu của con người

Mục địch của kỹ thuật thông giỏ là tạo được cảm giác đễ chịu thoải mái cho côn người khi làm

việc cũng như lúc nghỉ ngơi Điều đó có nghĩa là cần phải nghiên cứu giải quyết mối tương quan tổ hợp của nhiều yếu tổ tắc dụng đồng thời đến con người Xét về mặt tâm sinh lý và kỹ thuật vệ sinh

thi cảm giác ôn hòa dễ chịu của người phụ thuộc vào các yếu tố sau đây:

- Mức độ trong sạch của không khi

- Cường độ lan động của người,

- Lửa tuổi, sức khỏe của con người

- Quần áo mặc trên người

- Khả năng thích ứng và thói quen của người

- Nhiệt độ, độ ẩm và vận tốc chuyển động của không khí xung quanh con người

- Nhiệt độ bể mặt của các kết cấu xung quanh con người

Những yếu tổ trên đây cũng phổi hợp ảnh hưởng hoặc ảnh hưởng riêng biệt đến cảm giác của

con người Điều kiện cân bằng nhiệt giữa cơ thể người và môi trường xung quanh được phản anh qua

Q, = * Qu + Qa t Qa + Quy * Qin (1-35) trong do:

Q, - lượng nhiệt do cơ thể người tỏa ra (kJ/h hay keal/h)

Q,„ Qạị, Q, - lần lượt là lượng nhiệt trao đổi giữa người với môi trường xung quanh

bing con đường bức xạ nhiệt, đối lưu, dẫn nhiệt

Qạụ, Qụ, — - lần lượt là lượng nhiệt trao đổi do sự bay hơi mồ hỏi và sự hỏ hấp

của ñgười

Lượng nhiệt do con người sản ra Q_ nhụ thuộc vào cường độ lao động của con người với những công việc nặng nhẹ khác nhau (ta có thế tham khảo số liệu này trong bảng 2-1 chương 2)

Lượng nhiệt trao đổi giữa con người và môi trường xung quanh bằng con đường dẫn nhiệt và hỏ

hấp là bé so với lượng nhiệt Q nên ta có thể bỏ qua, da đó phương trình (1-35) còn lại như sau:

19

Q,=2Q,tQn+ Qa, - (1-35")

1.4.2 Luong nhiét trao déi bang bife xa Q,., phu thude vao nhiét dé bé mat ket ciu xung quanh và độ ẩm của không khí (không khí có độ ẩm cao thì tia bức xa khó đi qua] được xác định theo công thức:

Qha = Shee F Oly — Thai 2 (1-36)

trong đỏ:

F - điện tich bé mat chiu bite xa, m*

ty Tym - lần lượt là nhiệt độ bể mặt da và kết cấu xung quanh °C

a, - hệ số trao đổi nhiệt bể mặt bằng bức xa (W/m°K hay 1 keal/m7h.°C) 6 thé

1.4.3 Lượng nhiệt trao đổi bằng đối lưu Qạp; phụ thuộc vào nhiệt độ và vận tốc chuyển động

của không khí xung quanh và được xác định bằng công thức:

trong đó:

tv„_- nhiệt độ không khí xung quanh °C

Gan - hệ số trao đổi nhiệt đối lưu, W/m “Khay keal/m7hoC, phu thuộc vào vận tốc

không khí, khi vụ =0,15 — 5 mã thì œ= LI,3ÄV

1.4.4 Lượng nhiệt trao đổi bằng bốc hơi mồ hỏi phụ thuộc vào hiệu số áp suất hơi nước trang không khí Pụ„ và ấp suất hơi nước bãn hòa trên bề mặt da P." và vận tốc chuyển động của không khí

vụ và được tính theo công thức:

Qìnn= mn: W- E th Pin) , (1-38)

trong đó;

Œ„„„- hệ số trao đổi nhiệt bề mặt bay hơi, phụ thuộc vào vị và cá thể tính bằng:

mh = 10,45 + 8,7 v

w - độ ẩm bé mặt da, bình thường w = Ú,2; lúc nhiều mồ hỏi w = l

1.5 ANH HUGNG CUA MOI TRUONG KHÔNG KHÍ TRONG SẲN XUẤT

Trong các nhà máy xỉ nghiệp môi trường không khí có ảnh hưởng lớn đến sức khỏe, bệnh lý và

tuổi thọ của người lao động Vì vậy, chúng ta cẩn luôn luôn tạo ra mỗi trường không khí trong sạch

trong các nhà xưởng có người làm việc Giải quyết được điều kiện vệ sinh đó không chỉ giảm bot

được các laại bệnh nghề nghiệp cho can người mà còn tạo được cảm giác dễ chịu, hưng phẩn trong

công việc góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm và tăng năng suất lao động

Từ trước tới nay và trong tương lai trong nhiều cơ sở sản xuất, môi trường không khí ảnh hưởng

trực tiếp đến chất lượng sản phẩm tạo ra Nhiều quy trình công nghệ sản xuất không thể tiến hành

được nếu không có sự hỗ trợ của hệ thống thông giỏ và xử lý khỉ thải Mỗi ngành công nghiện đều

có những yêu cầu riêng đối với kỹ thuật thông gió, xử lý khí thải nhưng đều có chung một điểm là

cần duy trì một chế độ nhiệt ẩm ồn định, chất lượng không khí đảm bảo điều kiện vệ sinh và khí thải

ra không làm ở nhiễm mỗi trường, Dưới đây chúng ta có thể kể đến sự cần thiết của hệ thống thông gió xử lý khí thải trong một số nhà máy và xí nghiệp

Trong nhà máy sợi, dệt; hệ thống thông gió vận chuyển bông, bụi được bố trí ở gian xưởng cung bông, gian máy chải, ghép, kéo sợi, dệt vải Trong các gian xưởng tẩy và nhuộm vải thường có sự

làm việc của hệ thống thông gió hút các hơi, khí độc hại và nhiệt tổa ra rồi đưa sang hộ nhân xử

lý chúng

20

Trong các nhà máy chế tạo cơ khí, ở các nhân xưởng đúc, rên luôn có lượng nhiệt và khí độc

hại tên ra Trong các công đoạn làm sạch, tẩy gi, mài đánh bóng có lượng bụi và khí độc hại khá lớn

tách ra lam ở nhiễm mỗi trường làm việc của người công nhân Khi độc hại tỏa ra trong các bể mạ

crủm, niken, đồng và quá trình sơn sản phẩm không chỉ ảnh hưởng tới người sản xuất mã còn làm hai tới môi trường sinh thái xung quanh Vì vảy, ở tại những nguồn sinh ra bụi, các hơi và khí độc `

hại cần thiết phải lắp đặt hệ thống thông giỏ hút và đưa sang bộ phận xử lý khí thải

Trong các nhà máy sản xuất hàng tiêu đùng như cao su, chất đẻo tổng hợp, chè, xà phòng, thuốc

lá v.v ngoài nước thải, rác thải còn có một lượng không nhỏ khí độc hai và bụi làm “bẩn” không khí trang vùng và bầu khí quyển

Trong các nhà máy có các nguồn thải cao và sử dụng nguyên liệu rắn, lông, khí đốt như nhiệt điện, luyện kim, xi măng v.v bụi và khí thải ra thường có néng độ cao và sự ảnh hưởng của chúng trong phạm vi rộng lớn (có thể tới vài chục km theo chiều gió thổi) Bụi và các khí độc

hai tỏa ra không chỉ làm ö nhiễm trong một vùng, một quốc gia mà còn nguy hại trong phạm vi

toan cau

Vi vậy, khí thải ra từ các nhà máy cần phải được xử lý bụi và các chất độc hại trước khi thải vào khí quyến

z1

CHUONG 2

TINH TOAN NHIET CHO CONG TRINH

2.1 SỰ CÂN BANG NHIET CUA PHONG

Trong rất nhiều trường hợp nhiệt thừa là một yếu tế độc hại quan trọng đã được xác định Khí

tính toán thông giỏ cho những gian nhồng như vậy ta cần thiết xác lập cân bằng nhiệt của tất cả các

lượng nhiệt xâm nhập vào phòng và tiêu hao của nhằng

Lương nhiệt xâm nhập vào nhồng hạn gồm:

- Lượng nhiệt lủa ra của người;

- Lượng nhiết tủa do sự chiếu sảng;

~ Tỏa nhiệt của những thiết bị và thành phẩm nung nóng;

- Tiêu hao năng lượng điện, cơ khí và sự chuyển hỏa chúng vào năng lượng nhiệt;

- Toa nhiệt do sự làm nguội kim loại thể lòng;

- Sự thu nhiệt từ bức xạ của mặt trời Ngoài ra nhiệt có thể được tỏa vào nhồng do sự ngưng tụ

của hơi nước, sự rồ ri hơi nước từ các thiết bị, máy móc

Lượng nhiệt tiêu hao hay là tổn thất nhiệt của phòng có thể là:

- Nhiệt tổn that qua các kết cấu hao che;

- Tén thất nhiệt do các thành nhẩm đưa ra khỏi phòng;

- Nhiệt tiêu hao để sấy nóng không khí ngoài thảm nhập vào phòng qua lễ hở, khe cửa;

- Nhiệt tiêu hao để làm nóng các vật liệu, thành nhẩm đưa từ ngoài vào Irong nhàng;

Ngoài ra nhiệt của phông còn tiêu hao cho sự.bay hơi của nước hay là những dung dich khác từ

thùng chứa, hoặc từ hể mặt sàn tới v.v

Hiệu số giữa lượng nhiệt thâm nhập và tiêu hưa của phòng chính là lượng nhiệt thừa trang phong

AQ Lượng nhiệt thừa này cần được điều hòa bằng không khi thông piỏ:

trong dd:

EQ, - tng céng cae luong nhiét xâm nhập vào phòng;

XQ, - tổng lượng nhiệt tổn thất của phòng

Trong một số trường hợp ta chỉ cần tính căn bằng nhiệt theo nhiệt hiện Trong những phòng

có quá trình trao đổi ẩm mạnh thì cần thiết xác lâp đẳng thức cân hằng nhiệt theo nhiệt toàn phần

2.2 NHIET ĐỘ TÍNH TOÁN CỦA KHÔNG KHÍ BÉN NGOÀI VÀ BÊN TRONG NHÀ

Để có thể tính toán được số lượng nhiệt tốn thất của nhòng ta cần xác định được nhiệt độ tính

toắn của không khỉ hên ngoài và bên trang nhà

1.3.1 Nhiệt độ tính toán của không khi bên ngoài nhà

Nhiệt độ không khí bên ngoài nhà có trị số luôn thay đổi theo mùa trong năm, từng ngày trong

thắng và từng giờ trong ngày, Nhiệt độ này còn thay đổi theo từng vùng khí hậu, địa điểm, vì vậy ta phải chọn được trị số nhiệt độ tiêu biểu cho vùng đó

Đối với các công trình có bố trí hệ thống thông gió, sưởi ấm người ta thường tỉnh toán từ các

điều kiện bất lợi nhất Tuy nhiên nếu ta chọn nhiệt độ t về mùa hề»vàt,- về mùa đông là nhiệt

độ tính toán thì công suất của máy móc thiết bị sẽ dư thừa nhiều và khóng kinh tế Vì vậy để đảm

22

bảo cả điều kiện kinh tế và kỹ thuật cho hệ thống thơng gid, sưởi ấm cĩ thể chọn nhiệt độ bên ngồi ribet sau:

a Doi vai mia hé nhiét do tinh todn cia khơng khỉ ngưài trời thường lấy theo nhiệt độ trung

binh cua thing ndng nhat trong nam Coe Nhiét dé dé thutmg do vao hic 13" - 14" trong thang 6 hode thắng 7

b Đơi với mùa động, ta chọn nhiét dé tinh tadn nhụ BI vào nhiợi đã Irung hình tháng lành nhất và số ngày cắn sưởi ấm trang năm

nếu: l„ x n < 2000 thị: ng = = 0,005 t,, x a — 3,2%C

khi: 1), xn > S000, thi ta e6: tf, = 0,00345.t,.n — R TÚC

trang đĩ:

- là nhiệt độ lạnh nhất trung bình hãng tháng, đC;

1 - sở ngày đêm cắn sưởi ấm

Đối với một số cơng trình khơng yêu cầu chế độ sưởi ấm vào mùa đơng thì cĩ thể chọn nhiệt

độ tính tốn ngồi nhà kề là nhiệt độ trung bình của tháng lanh nhất vào sáng sớm (6 - T giờ thang |)

2.2.2, Nhiét do tinh todn cba khong khi bén trong nhà

Nhiệt đỏ tỉnh tốn khơng khỉ trong nhà nhụ thuộc vào chức năng, tỉnh chất sử dụng của mỗi loại

nhà, và cĩ thể chọn như sau:

a Mùa hè ta chọn: th = ee + (2+ 5)9C

b Mùa đơng:

Đối với nhà đân dụng ta chọn: 1! = (I8 + 20J%C, sao cho hiệu số giữa bể mặt sàn tÌM và tt

khơng vượt quá giới hạn: (I,25 + 2 SPC

Đối với nhà cơng nghiệp thì chon tt = (16 + 20)°C Ở nước ta để bảo đảm điều kiện tiện nghỉ

nhiệt cho người, một số tác giả để nghị chọn tỊ như sau:

Đối với nhà dân dụng chọn tt = (22 + 240C

Đối với nhà cơng nghiệp th = (20 + 22)%C

2.3 TINH TOAN LUGNG NHIỆT XÂM NHẬP VÀO PHỊNG

2.3.1 Lượng nhiệt tỏa của người

I.ượng nhiệt tỏa của người vào trong phịng bao gồm hai thành phần là nhiệt hiện Q, và nhiệt

kín hay hơi ẩm từ bể mặt cơ thé Q,

Lượng nhiết tận phần tỏa ra của người nhụ thuộc cứ bản vào mức độ nặng nhạc của cơng việc hồn thành Mgồi ra, lượng nhiệt này cịn phụ thuộc vào nhiệt độ của phịng và tính chất quần áo

mặc nhưng ít hơn Phần tỏa nhiệt hiện của người phụ thuộc vào nhiệt độ của phịng, tốc độ chuyển đơng của khơng khí, tính chất của quần án mặc và cường độ làm việc Người mặc quần áo mà làm những cảng việc năng nhọc thì sự tỏa Ẩm sẽ tăng bởi vì quản áo ngăn cần sự tỏa nhiệt hiện Miếu cởi

bỏ hởi quần áo khi làm việc đỏ thi sự tỏa nhiệt hiện sẽ rất lớn Trong cả hai trường hợp vừa nêu lượng nhiệt toần phần tỏa ra do người đểu xấp xỉ như nhau

Khi nhiệt độ mỗi trường xung quanh thấp thì người tủa nhiệt hiện lớn và nhiệt kín nhỏ Cồn khi nhiệt độ xung quanh cao lượng nhiệt hiện tỏa ra sẽ giảm đi, người sẽ để nhiều mổ hỏi và nhiệt cung cấp cho sự bay hơi nước một phần nhận từ cơ thể của người, phần khác từ mỗi trường xung quanh

Lượng nhiệt tỏa do người được chỉ dẫn trong bang 2-1

Khi tỉnh tốn thơng giá cẩn thiết xác định được lượng nhiệt tỏa ra Cĩ thể tính lượng nhiệt này

(đưn vị W hay là kcalj/H} theo cơng thức sau:

23

Q, = Bc B„(2.3 + 10,314v,)135 — tạ) (2-2)

trang đố:

B¿ - hệ số kể đến cường độ làm việc và bằng Ì đổi với công việc nhe; 1,07 với công

việc trung bình và bằng I,l5 với công việc nặng;

ñ„ - hệ số kể đến ảnh hưởng của quản áo va bang | đối với quần áo nhẹ, 0,65 đối với

quần áo bình thường và ñ,4 đối với quần áo ấm;

vụ - vận tốc chuyển động của không khí trong phong, m/s;

Ñy ˆ nhiệt độ không khí trang phòng, °C

BANG 2-1: Sé lượng nhiệt, ẩm (gíh) tỏa ra do người lớn tuổi

Số lượng nhiệt (keal/h), ẩm (h} khi nhiệt độ KK trang phòng °C

2.3.2 Luong nhiét toa do chiéu sang

Lượng nhiệt (W) téa trong phịng do sự chiếu sáng nhân tạo cĩ thể được tính theo cơng thức :

trong do:

- tiéu chudn thap sing Wim’,

F- diện tích mặt sàn của phịng mì”;

Lượng nhiệt, W tỏa ra do chiếu sáng cũng cĩ thể được xác định theo biểu thức:

trong do:

F -dién tich cha phong, m*,

E - độ chiếu sắng (lye) thy thuộc vào chức năng của phịng

(Đối với giảng đường khi dùng đèn huỳnh quang bằng 300, cịn các phịng bình

thường nhận 200),

q.„ lượng nhiệt toa don vị (W/mˆ cho L Iyc} nhận bằng (0,05 + 0,03) đổi với đèn

huỳnh quang và (1,13 + 0,25) đối với đèn dãy Lúc nĩng sáng;

Tle/~ phần nang lượng nhiệt tỏa vào nhịng, Khi đèn đặt gián tiếp trang trần cĩ thơng

giỏ hút thì nhận bằng 0,55 đối với đến huỳnh quang và 0,Đ5 đối với đèn đây tĩc

Khi thành lặp phương trình cân bảng nhiệt của phịng cần chú ý rằng sự chiếu sáng thường chỉ chiếm một phần thời gian trang ngày và sự tủa nhiệt da chiếu sáng ít khi trùng với thời gian thu nhiệt

bức xạ mặt trừi

3.3.3 Lượng nhiệt tủa từ động cơ điện, các máy mắc tiêu thụ điện

Đổi với các thiết bị cơ khí, năng lượng điện tiêu thụ cơ bản để hồn thành cơng cơ học và đồng

thời chuyển vàn năng lượng nhiệt Một phần nhiệt được chuyển vào phịng phần khác tiêu hao để

nung nơng vật thể gia cơng để rồi sau đĩ được làm mắt hởi khơng khí hay là nước v.v

Luượng nhiệt tơn chúng từ động cơ điện và thiết bị được xác định theo cơng thức sau:

Q,V=N.ới 0+ 0y (Í — rị + 0.n) ; W (2-4)

trong đĩ:

H - cơng suất xác định của động cơ điện, W;

- hệ số sử dụng cơng suất cĩ thể tiếp nhận từ (0,7 + 0,9);

@ - hệ số tải trạng thường nhan (0,5 + 0,8);

t0; - hệ số làm việc đồng thời của các động cơ nhận (Ú,5 + 1);

tụ - hệ SỐ chuyển biến cơ năng thành nhiệt năng cĩ thể nhận (0,1 + 1), khi cho rang

nhiệt cĩ thể được thốt ra hằng nhũ tướng lanh sau đá được chuyển cho nước hộc

khơng khí và được đưa ra khỏi phịng;

nị - hiệu suất của động cơ điện đạt khoảng (0.75 + 0,92),

2.3.4, Téa nhiệt do đốt cháy nhiên liệu

Trong các lị cĩ sự đốt cháy nhiên liệu, trong các phân xưởng rèn, đúc, hàn hơi, thổi thủy tỉnh

v.v những sản phẩm cháy tỏa vào trong phịng làm bẩn khơng khí và mang một lượng nhiệt vào

phịng Lượng nhiệt này cĩ thể tính theo cơng thức sau:

G,, - long nhién liệu tiêu thu để đốt cháy trong | gid, kg/h;

Qi - nhiệt trị thấp của nhiên liệu cơng tác được tra theo các bảng nhiệt trị của nhiên

liệu hay then cơng thức của Mlenđel¿én (giáo trình trạm nhiệt;

rị_- hệ số kế đến sự cháy khơng hồn tồn của nhiên liệu cĩ thể lấy bằng (0,9 - 0,97)

1.3.5 Tỏa nhiệt do quá trình nguội dắn của các vật thể nung nĩng

Sau khi vật thể được nung nĩng ở trong gian bên cạnh và được đưa vào phịng để gia cơng thì

lượng nhiệt toa (kJ/h) do vat nung nĩng nguội dân phải được kể đến trong cân bằng nhiệt của phịng

vi duoc tinh tain theo hai tring hop:

trong dd:

a- Đối với vật thể nguội đần mà trạng thái vật lý ban đầu thay đổi (vật liệu lỏng khi làm nguội

thì đông lai) thì tổng lượng nhiệt Q tỏa ra khi làm nguội bằng:

Q=[C¿(t= ty) + ine + Coltye (OG =; (kh) (2-6)

trang đó:

C,,C, - lần lượt là nhiệt dung riêng của vật liệu ở trạng thải long va ran;

testy, ~ là nhiệt độ tương ứng với trạng thai đầu cuối và chuyển hiến pha (nóng chảy)

của vật liệu;

G - khối lượng vật liệu (kg) đưa vào làm việc trang thời gian | giờ,

Sö liệu cần thiết để tính toán theo công thức (2-6) đối với thép và gang được cho trong

bang (2-2)

BANG 2-2: Nhiing đặc tính vat lý của thép và gang

Nhiệt dung riêng của vật liệu

Nhiệt độ nắng chảy | Nhiệt nắng chảy ¡ -

tuy oC kl/kg (kcal/kg) Cụ kl/kg.K | C trung bình khi t=0+ tà,

(kcal/kg "C) | kI/kg (kcal/kg “C)

Vật liệu

1300 + 1500 92 +100 (22 #24) | 1,17(02H) 0.73 (0,174) —

1050 + 1500 96 +100 (23424) | 1,05 (0.25) | 0,755 (0,18)

b- Đối với vật thể nguội dẫn mà vẫn giữ nguyên trạng thái ban đầu (không có sự chuyển biến

pha) lượng nhiệt tỏa được tính theo công thức:

G - lượng vật liệu (kg/h} được lầm nguội

Cường độ tỏa nhiệt của vật liệu thay đổi theo thời gian Trong tính toán thường biết trước nhiệt

độ tạ, còn nhiệt độ cuối của vật thể t„ sau một khoảng thời gian nhất định chưa được biết rõ Vị

vậy chỉ cần quan tâm đến cường độ tỏa nhiệt lớn nhất của vật thể làm nguội trong những giờ đầu

tiên (hoặc giữ cuối cùng]

2.3.6 Tủa nhiệt từ thiết bị nung núng

Các thiết bị nung nóng ở đây là các thùng chứa, bể chứa thường làm bằng kim loại bên trong

có dung dịch, dầu hoặc nước nóng Nhiệt độ tường xung quanh của thùng hoặc bể gần với nhiệt độ dung dịch chứa ở bên trong Nhiệt độ của dung dịch đã được biết trước và nhụ thuộc vào yêu cầu

công nghệ

Lượng nhiệt tủa ra từ Im? bể mặt tường có nhiệt độ t,,„ vào không khí trung phòng có nhiệt độ

trong phòng là tụ có thể xác định theo công thức:

=

q= (Q4 - Ca b + A tạ - tí }Íym — tụ}

= đun ~ tự} (2-8)

trang đỏ:

b - hệ số nhiệt độ có trong thành phần trao đổi nhiệt bức xạ;

A - hệ số trong phần trao đổi nhiệt đối lưu

Hệ số b và À phụ thuộc vào hiệu số nhiệt độ tạ và tụ Tà có thể xem nhiệt độ tụ không thay đổi và khi này hệ số A (đối với bể mặt thẳng đứng) và hệ số b chỉ còn phụ thuộc vào t, và được

cho trong bảng (2-3)

— Đổi với bể mặt nóng nằm ngang hướng lên phía trên hệ số A cần tăng tới 30%, còn khi hướng

xuống phía dưới thi giảm đi 30%

Hệ số bức xạ quy dẫn e„c„ đối với bế mat

nhiệt không lớn có thể coi hãng hệ số bức xạ của

bể mặt nóng, nghĩa là EQd:C = Epm:Cọ:

Đối với hề mặt bằng thép đã bị axy hóa hệ số

bức xạ bể mặt gần bằng 4,7

Như đã phân tích ở trên ta thấy rằng các hệ số

trao đổi nhiệt bức xa và đổi lưu œ„„, œ¡, và hệ số

trao đổi nhiệt chung œ„„ cũng chỉ phụ thuộc

vào nhiệt độ bế mật tr Sự phụ thuộc của các

hệ số trao đổi nhiệt Ole Gy Va Op» Wao t,, dug

thể hién trén biéu dé hinh (2-1)

Khi biết được điện tích bể mặt trao đổi nhiệt

Fưm, nhiệt độ tụ, và o„ (theo hình 2-L) có thể

tính được lượng nhiệt tòa ra Q, „ từ bể mặt nắng

vào nhòng theo công thức:

Qh = alto tk)-Fom (2-8)

2.3.7 Lượng nhiệt tủa ra từ các lò nung

Tính toán tỏa nhiệt từ các là nung, là hơi, là

sấy v.v là khá phức tạp bởi vì tường lò thường có

nhiều lớp vat ligu có sức kháng nhiệt đảng kể,

Lượng nhiệt tòa vàn không gian của phòng qua

tường, nóc lò, qua cửa lò lúc đóng và mở, và qua

đáy lò

a Truyền nhiệt qua tưởng là

Mếu ta đã biết được nhiệt độ trong lò, tinh

chất và bể dày các lớp vật liệu tường lò, nhiệt

độ không khí vùng làm việc nang quanh lò tu

thì lượng nhiệt truyền qua Imˆ tường lò vào

phòng W/mˆ có thể được tinh theo công thức:

t„ - nhiệt độ bể mặt trong của tường lò OC

từ bế mặt trang của là đến không khí trang phòng

(2-10)

Ở đây ỗ,„À, - chiều đầy (m) và hệ số dẫn nhiệt (W/m.K) các lớp vật liệu tường lò;

tuy - hệ số trao đổi nhiệt ở bế mặt tường ngoài W/m?.K

21

Tính toân như trín đđy lă tương đối phức tạp bởi vì hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoăi a, phụ

thuộc văo nhiệt độ bể mặt ngoăi 1n„ mă chúng ta chưa biết

Trong thực tế có thể giải quyết băi toân năy bằng phương phâp kế tiếp gắn đúng theo trình tự

Có thể phải hiệu chính trị số dục vă sau đó lă r„ văi ba lần để sao cho lượng nhiệt tính theo

công thức (2-11) so với lượng nhiệt tính theo công thức (2-11") sai khâc nhau nhỏ hơn 5% lă đạt

yíu cầu

Chúng ta còn có thể giải quyết băi toân truyền nhiệt qua tường lò bằng phương phâp giải tích

theo cac bước sau day:

Sau khi tiếp nhận nhiệt độ bể mặt trong thấp hơn nhiệt độ trong lò 50C ta giả thiết nhiệt độ bể

mặt tường ngoăi 1„„ vă bế mắt câc lớp tường ở giữa 1,

Tính hệ số truyển nhiệt k, theo công thức (2-10) vă lượng nhiệt truyền đơn vị theo công thức (2-11')

Để tính lượng nhiệt tỏa ra từ bể mặt tường ngoăi theo công thức (2-ll) ta cẩn phải xâc định

được hệ số tran đổi nhiệt bể mặt tường ngoăi:

L - kích thước đặc trưng của hề mặt trao đổi nhiệt m;

N, - tiíu chuẩn Nútxen phụ thuộc vẳ câc chuẩn số p, vă G„ Khi tích số p„G, > 2.107 thi:

Ở đây 0 là độ nhớt động lực học của không khí (mÊ/s} được tra trong phụ lục 2 cùng với các thông số vật lý khác

So sánh lượng nhiệt truyền xuyên qua tưởng q, theo công thức (2-9') và lượng

nhiệt tỏa từ bể mặt tường q„ theo (2-11)

nếu chúng sai khác nhau với giá trị nhỏ

hon 5% thì quá trình tính toán kết thúc,

còn riểu sai số lớn hơn 3% thì ta cần phải

giả thiết lại nhiệt độ bề mặt ngoài Tạ VỀ

quấ trình tính toần được lặp lại nhữ đã

trinh bày ở trên Sau khi hai lấn giả thiết

sẽ lim được ir| số Toe phù hợp như trên

Hinh 2-3, Cach xác định nhiệt độ hế mật

phía ngoài tường là Tip

Đối với gạch Samối nặng : A, = 0,65 + 0,55.10-*.t Ti

Đi với pạch Samốt nhẹ : Lạ= 0,35 + 0,55.1077.+ Tip)

Dodi voi vat ligu Diatémit : A, = 0,1 +0,1.10~%.1 Tg

Ddéi vei vat liéu Amiang : A, = 0,042 + 0,16.10°

€ ©

khi đưa nguyên liệu vào lò ta phải mở cửa lò trong một thời gian nhất định, vì vậy nhiệt sẽ đi

vào phòng bảng con dường bức xạ Để đơn giản trong tính toán người ta tiếp nhận rằng: lượng nhiệt

bức xạ qua cửa mở q,„, W/m° tương ứng với bức xa của vật đen tuyệt đối và bằng:

T 4 ,T 4

trong đó:

T., T,„„ - là nhiệt độ tuyệt đối trong lò và các bể mặt đối diện với cửa lò;

Co - hệ sử bức xạ quy diễn, lăng, trường hợp này lấy bằng hệ số bức xạ của vật

đen tuyệt đối; c = 4, 26 W/m°

Lũ cửa trong tường cé chiéu day nhất định tạo ra như một đường mương có tác dung giảm hớt

sự bức xạ ra ngoài và ta gọi là nhiễu xạ Lượng nhiệt bức xa (W) khi này có thể tính theo hiểu thức:

trong dé: A, B- chiều cao và chiều rộng của cửa lồ m

k,„ - hệ số nhiễu xạ của cửa lò phụ thuộc vào hình dạng, kích thước của cửa và được

xác định theo biểu đồ hình (2-4) Ta ký hiệu ỗ là chiểu sâu cửa lò (xấp xỉ bằng chiều dãy của tường lò) Đối với cửa hình tròn có đường kính đ = A, còn đối

với hình chữ nhật ta căn cứ vào các trị sé A/G va B/S để tra biểu để (2-4) và tìm

được các hệ số k, và k¿ Trị số trung bình kạ, của k, và k; dùng để tính nhiệt

bức xa Q,„ trong công thức (2-16)

nx

29

Hinh 2-4 Biểu đồ để xác định hệ số nhiễu xạ của cửa lò đốt

c Lượng nhiệt tủa da bản than cảnh cửa là

Khi cửa lò ở trạng thải đóng thì lượng nhiệt truyền qua cửa lỗ vào phòng được tính toản tương

tự như qua tường lò Cấu tạo của cửa là thường có hai lớp: lớp chịu lực bằng gang và lớp cách nhiệt

bằng vật liệu chịu lửa

Khi cửa là mở, ngoài lượng nhiệt bức xạ qua cửa lò (đã tính ở phần trên}, còn lượng nhiệt da

bản thân cánh cửa lò tích lũy tiếp tục tỏa vào trong phòng Trong một số trường hợp để đơn giản cho

tỉnh toán người ta coi lượng nhiệt tỏa ra lúc cửa mở bằng một nửa lúc cửa đóng Có nghĩa là

Qn = 1/2.Q4-

d Luong nhiệt tủa từ nác là

Tính toán nhiệt tỏa ra từ nóc lò tương tự nhiệt tỏa ra từ tường lò Nếu cấu tao của nóc lò giổng

như các lớp của tường lò thì lượng nhiệt đơn vị tỏa ra tính cho ImẺ diện tích kết cấu là như nhau

Tuy nhiên nóc lò là bế mặt nóng nằm ngang có hướng tỏa nhiệt lên phía trên, cho nên cường độ tỏa

nhiệt mạnh hơn tường đứng và xấp xỉ 1,3 lần tức là q, = 1,3.q,

¿ Lượng nhiệt truyền qua day Id

Tổn thất nhiệt qua đấy lồ thấp hơn tổn thất nhiệt qua tường và nóc lò Tuy vậy, trong một số trường hợp lượng nhiệt tổn thất này cần tính toán Để ngăn ngừa cho móng của công trình khỏi bị

hư hỏng bởi nhiệt độ cao của là, người ta chấp nhận làm khối xảy đáy chống nhiệt có chiếu dày lớn

Tính toán chính xác lượng nhiệt này là tương đối phức tạp Tà có thể tính gần đúng khi sử dụng công

.= bể rộng đáy hay đường kính đáy m;

- hệ sở dẫn nhiệt qua đây lò;

- nhiệt độ bể mặt của là và không khí xung quanh lò;

- hệ số kể đến hình dạng đáy lò:

g =4,1 đối với đáy hình tron;

(=4,6 đối với đáy hình vuông;

=3,6 đối với đáy hình chữ nhật

2.3.8 Toa nhiét tir cac thiét bi sir dung hei putic

a Doi vai may chay bang hoi nude

Trong các cơng trình dân dung va 9 dic hier hs cing nghiền hơi nước đã được sử dụng kha phỏ biến, thí dụ búa hơi, các thiết bị trao đối nhiệt làm nĩng nước, khơng, khi, lồ sấy

Lượng nhiệt tịa ra từ các máy mĩc thiết bi LkÍ/h hoặc keal/h) dựtc tỉnh thco cơng thức sau đây:

trong da:

LẺ - lượng hơi nước do máy tiểu thu trong mot giờ kg;

- entanpi của hơi nước tương ứng với áp! suất khi xàn và khi ra khỏi thiết bi kI/kg

hay [kcal/kg],

ụ - hé 86 ké dén su lam việc khơng đồng thời của các rhiết bi, thường nhận trị số

nhỏ hơn Ì

b Tủa nhiệt từ đường ống đẫn hơi nước

Đổi với các đường ống khơng bọc lớp vật liệu cách nhiết thì lượng nhiệt tỏa ra k1h hay [kcal/h]

cĩ thể được xác định theo cơng thức sau:

Q¿=1H dạ, Oye > (tụ — tv).| (2-19) trang đĩ:

Ơng - đường kinh ngồi của ống dẫn m;

- hệ số trao đổi nhiệt bể mãi ngồi one;

th - nhiệt độ của hơi nước trang ống và khơng khí xung quanh °C;

, - chiều đài của đường ống dẫn hơi m Nếu khơng khí xung quanh ống chuyển đĩng yếu, thì hệ số 0, „ coi như khơng phụ thuộc vào v

+ d,, d., ,d, - đường kính ngồi của các lép bao 6n the 1,2, 0 (m);

+ À4, Agee Ân - hệ số dẫn nhiệt của lúp cách nhiệt thứ 1, 2 n (kJ/m.K);

+, - nhiệt độ bể mặt ngội của lớp hảo ơn thử n

3.3.9 Lượng nhiệt đo bức xạ mặt trời truyền vào phịng

Ta hiết rằng cường độ bức xạ mặt trời trên mơi mặt phẳng nào đĩ là lượng nhiệt (k] hoặc kcal)

do các tỉa bức xa nhát ra từ mặt trời chiếu lên 1 đem vị diện tích mặt phẳng đo trong | đơn vị thời

gian Bức xạ mặt trời bao gồm trực xạ và tần xạ Khi các tia bức xạ mặt trời chiếu trực tiếp vào bể

mặt chịu bức xa thì gọi là trực xa Cịn tần xa là kết quả của sự nhân xạ ánh sáng từ mặt đất, cơng trình, nhà cửa v.v cường độ bức xạ càng lớn khi bầu trời trang và ít mây Độ trong suốt của bẩu trời

phụ thuộc vào lượng hơi nước và bụi cĩ trong khơng khí Ngồi ra cường độ bức xạ cịn phụ thuộc

vio vi dé, độ cao của mặt trời so với mặt nhẳng chịu hức xạ

Bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua kết cấu bao che mái, tưởng, cửa v.v và lượng này truyền

vào nhà nhiều hay ít, nhanh hay chậm là hồn tồn tùy thuộc vào tính chất của la vật liệu ngắn cách

a Lượng nhiệt hức xạ mặt trừi xuyên qua của kính

Kính thường cĩ độ trong suốt rất cao, rên hấu liết các tỉa bức xạ đều xuyên qua được vào trong

31

nhà, và được hấp thụ hoàn toàn Kết quả là nhiệt độ không khí và đó vật trang nhà tăng lên Lượng

nhiệt bức xạ (k1/h hay kcaUh) xuyên qua cửa kính được tính theo công thức:

Qy = Tye Ty Ty Tạ qụ,, F (2-23)

trang đỏ:

qu„ - cường độ bức xạ mặt trời trên mặt nhẳng chịu bức xạ ứng với thời điểm tỉnh toán;

F - diện tích cửa kính chịu bức xạ m';

t, - hé sé kể đến độ trong suốt của kính Đối với cửa có Ì lớp kính thì t, = 0,9, cửa

Cửa mái l lớp khung gỗ 0,67 + 0,75;

Cửa mái, cửa số I lớp khung thép dimg =: 0,75 + 0,79;

Cita mai, cita sé | lép khung thép nghiéng : 0,81 + 0,83

tạ - hệ số kể đến mức độ che khuất cla tim che nang Déi vi 6 vang 1 0,95; đối

với lá sách là Ú,7; kính sơn trắng đục là 0,65 + 0,8; kính nhám là 0,3; rềm che

nắng phía ngoài cửa là Ũ,7; còn phía trong cửa là 0,4

b Nhiệt hức xạ truyền vào nhà qua mai va trong

Khi các tia bức xạ mặt trời chiếu đến mái và tường nhà thì một nhắn bị phan xa trở lại, một phản khác được kết cấu bao che hãn thụ Trong phần hấn thụ này có một phản nhỏ năng lượng làm nóng

kết cấu má: và làm tăng nhiệt độ của nó (gây ra trao đổi nhiệt đối lưu với môi trường ngoài), phần

còn lại xuyên qua kết cấu bao che vào trong nhà

Dưới tác dụng của bức xạ mặt trời lớp không khí bên ngoài gắn sát mái có nhiệt độ tăng cao Người ta thay thế tác dụng của cường độ bức xạ mãi trời bảng trị số nhiệt độ tương đương của lớn

không khí sát mái và nó được xác định theo công thức:

Pi

SN

trong do:

a ~ cường độ bức xạ mật trời trung bình trong ngày đêm;

tuy - hệ số trao đổi nhiệt bẻ mặt ngoài của kết cấu;

p_ - hệ số hấp thu nhiệt bức xạ của bẻ mặt kết cấu bao che phụ thuộc vào tính chất,

màu sắc của lớp vật liệu ngoài cùng Vật liệu xốp, có màu sắng sẽ hấp thụ nhiệt bức xa ít hơn và ngược lại Bảng (2-4) cho các giá trị của hệ số p tương ứng với

loại và mầu sắc vật liệu

Nhiệt độ tương đương và nhiệt độ không khí ngoài cùng nung nóng lớp không khí sắt bể mặt

ngoài kết cấu bao che, do đó ta có được nhiệt độ tổng hợp bằng:

giữa lớp không khỉ sát bể ngoài kết

cấu với không khi trang nhà nên có

lượng nhiệt truyển từ ngoài vàn

trong (k1h hay keal/h) và được xác

định theo công thúc:

ORs K.FtUu, 7 tự) (2-26)

Mgaài lượng nhiệt trên đây còn

có lượng nhiệt truyền vào nhà do sự

dao động nhiệt độ Cường độ bức

xã mặt trời có tính chất đạo động

theo thời gian với chủ kỳ ngày đêm

là 24 giữ Một cách gắn đúng ta coi

sự dao động này là dao động hình

sin (hình 2-6] với biến độ dao động

là hiệu sử giữa cường độ hức xạ

dao động q

trung bình qix trong ngay dém va va dao dong nhiet dé trong npay

được xác định theo biểu thức:

Tương ứng với biên độ này ta có hiên độ dao động nhiệt độ tương đương:

P-Aq — P-(Gynax ~ Vx) - mux bx (2-28)

Nhiệt độ không khí ngoài trời cũng dao động theo thời gian với chủ kỳ 24 giữ và biến độ dao

động nhiệt dộ ngoài trời được tính như sau:

Cường độ bức xạ mặt trời đạt giá trị cực đại trang ngày trên mặt phẳng nằm ngang vào lúc 12

giờ trưa, còn nhiệt độ không khí ngoài trời thường có giả trị lớn nhất vào lúc 13, 14 giờ (tùy theo vị

trí địa lý) Hai dao động này lệch nha nhau một trị số gợi là Az Vị vậy biên độ đao động nhiệt độ

Dao động của nhiệt độ tổng hợp với biên độ At,, khi truyền vào trong nhà phải di qua các lớp

kết cấu bao che do đó nó sẽ bị tắt dân Ở hề mặt trong của các lớp kết cấu bao che dao động nhiệt

độ tổng hợp sẽ nhỏ hơn v lin so với biên độ đạo động bề mặt ngoài Gọi to là hệ số tắt dần của đao

động xã nó được xác định theo công thức sau;

s - hệ số hầm nhiệt của các lớp vật liệu thứ ¡ được tra theo bảng (2-6);

Yj - hệ số hàm nhiệt bể mặt ngoài của các lớp kết cấu thứ ¡ và được tính theo

1+ RY G1

Ta xếp thứ tự các lớp kết cấu từ 1 i n theo chiếu từ ngoài nhà vào đến phía trong nhà

Trong một số trường hợp ta có thể sử dụng công thức đơn giản hơn để tính hệ số tắt đấn dao

œ,„ - hệ số trao đổi nhiệt bể mặt trong của kết cấu bao che;

E - diện tích bể mặt trong kết cấu bao che

Về mùa đông lượng nhiệt truyền do dao động nhiệt độ là nhỏ ta có thể bổ qua

Lượng nhiệt bức xa mặt trời truyền vào nhà bao gồm cả hai lượng nhiệt truyền do chênh lệch nhiệt độ và dao động nhiệt độ

Nếu kết cấu bao che của công trình gồm nhiều lớp có nhiệt trở càng lớn thì số thời gian cầm để

lượng nhiệt bức xạ mặt trời truyền vào trong nhà càng nhiều Ta ký hiệu độ trễ thời gian là š thì nó

có thể tính theo biểu thức:

Ệ a (4055p - arg 3 Oy + artg aa, =|, (2-37)

Oye + ¥yN2 Get Vee N2

YagY„ - hỆ số hàm nhiệt bể mặt bên ngoài và bên trong kết cấu bao che;

0y O„ - hệ Số trao đổi nhiệt bể mặt ngoài và bề mặt trong của kết cấu bao che,

trong đó:

34 : 5.TGI@ETRAL ÐHÍ THÊẢU B

Trong trường hợp nhà có tầng hầm mái thì nên tỉnh nhiệt độ trong tầng hầm mái theo đẳng thức

cân bằng giữa lượng nhiệt truyền từ bên ngoài vào hãm mái với lượng nhiệt truyền từ hắm mái vào nhà, từ đó để dàng tính được lượng nhiệt truyền từ bên ngoài vào trong nhà

BANG 3-6: Hệ số hàm nhiệt của các lie vật liệu

2.4 TÍNH TOÁN LƯỢNG NHIỆT TIỂU HAO CUA PHONG

2.4.1 Tẩn thất nhiệt của nhòng qua kết cấu bao che

Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa không khí bên trong phòng và ngoài trời thì sẽ phát sinh đồng

nhiệt truyền qua kết cấu bao che làm mất đi một lượng nhiệt trang nhà Lượng nhiệt tổn thất đó (kJ/h

hay kcalth) được xác định bằng công thức cơ bản sau đây:

trang đỏ:

At,, - hiệu số nhiệt độ tính toán giữa bên trong và bên ngoài nha °C;

E_- diện tích truyền nhiệt của kết cấu bao che m”;

tt - nhiệt độ tính toán của không khí bên trong và bên ngoài nhà; lí” ng

tự - hệ số kế đến vị trí tương đối của kết cấu bao che so với không khi ngoài trời

Hinh (2-6) mỏ tả một số vị trí sẵn, trắn, trừng của nhòng sa với bên ngoài nhà

b Hệ sẽ truyền nhiệt của kết cấu bao che

Kết cấu bao che của các nhà han gồm tường, cửa đi, cửa số, trần, sàn, mái, nền với các loại vat

liệu rất khác nhau Hệ số truyền nhiệt của các loại kết cấu này được tính toán theo công thức cơ bản

sau đây:

35

BANG 2-7: Một số giá trị hệ số của một sở loại kết cấu và vị trí tương đối của chúng

Tên gọi của kết cấu và vị trí của nó

1- Trần hắm mái với mái lợp tên, phibørôximänE

2 Trần hãm mái với mái lợp giấy dầu

Ä3- Tường ngăn cách phòng thông gió và phòng không thông giỏ:

a phong không thông giề tiến xúc trực liếp với ngoài trời b- phòng không thòng piế không tiếp xúc với ngoài trời - 4- Sản trên tắng hầm cao hơn mặt đất không quả Ïm:

a- đổi với Lắng hầm có cửa số t- đối với tỉng hắm không có cửa số -

A Tường, mất và nỀn tiếp xúc trực tiếp với hên ngài

Oj, O,, - hé s6 trao đổi nhiệt đổi lưu và bức xạ

Trường hợp trang phòng "lặng gió” thì do sự chênh lệch nhiệt độ giữa bể mặt kết cấu và lớp

không khí sắt nó gây nên sự trao đổi nhiệt bằng con đường “đổi lưu tự do” Trong thực tế rất it gap

"đối lưu tự do” bởi vì không khí luôn chuyển động bởi các yếu tế như pió, người đi lại, máy chạy

.w mã luôn gặp sự "đối lưu cưỡng bức”, “đối lưu cưỡng bức” thường có cường độ trao đổi nhiệt

lớn hơm "““đối lưu tự da” tới 25%,

Trao đổi nhiệt bức xa gây ra chủ yếu do sự chênh lệch nhiệt độ bề mặt kết cấu với các đồ vật

xung quanh Một cách gần đúng ta coi nhiệt độ của các đồ vật đó bằng nhiệt độ của không khí xung

h/a > 0/3 có œ„„ = 6 + "6,5 keal/m? noe

trong đó h, a chiều cao và bể sein cla pty, + Bẻ mặt tiếp xúc với không khí ngoài có có On, = 20 keal/mˆ”.h.0C

3h

* Hệ sũ dẫn nhiệt của vật liệu 2

Các vật liệu có tính chất khác nhau vẻ độ rỗng, độ xốp, độ ẩm, nhiệt độ v.v do đó chúng có hệ

sé din nhiệt 2 khác nhau

Vật liệu có độ rằng càng lớn và càng nhiều lỗ rồng thì hệ số dẫn nhiệt của nó càng bé, vì không

khí thường chứa đẩy trong các lỗ rỗng của vật liệu và chính nó có hé số dẫn nhiệt bé nhất Các loai

vật liệu cách nhiệt tốt thường là xốp, nhiều lễ và có trọng lượng riêng nhỏ

Độ Ẩm của vật liệu càng lớn thì hệ số dẫn nhiệt của nó càng lớn Khi vật liệu bị ẩm ướt thì trong

các lỗ này sẽ chứa đẩy nước, mà nước lại có hệ số dẫn nhiệt cao hơn nhiều số với không khí

Thí dụ: Không khí có 1, = 0,06 keal/m h.OC, còn nước có À„ = (0,5 + 2) kcal/m h.'C, khi nước

đông đặc thì có hệ số dẫn nhiệt ^ khá lớn

Khi nhiệt độ của vật liệu tăng lên thì hệ số dẫn nhiệt À tăng theo Sự thay đổi phụ thuộc đó có

thể được xác định theo biểu thức sau đây:

trong da:

A, Ag ~ hé 86 din nhiét của vặt liệu tương ứng với nhiệt độ của nó bảng ĐC và ỨC,

t - nhiệt độ của vật liêu ở ÚC;

b - hệ số ty lệ kể đến sự gia tăng của hệ số dẫn nhiệt theo nhiệt độ, thường

b= 0.0001 + 0,001

Hệ số dẫn nhiệt của một số loại vật liệu có trong bảng phụ lục (bảng 3) có thể sử dụng để tính tuần truyền nhiệt qua kết cấu bao che

Trong trường hợp giữa hai lớp kết cấu bao che phẳng người ta để một khe không khí có chiều

dày nhất định để cách nhiệt, âm (thi dụ giữa hai lớp kính, giữa hai lớp tưởng) thì nhiệt trở của lớp

không khí này có các giá trị là Rự = Šy„/À„ và được thống kẻ trong bảng (2-8)

“BẰNG 2-8

Vị tri khe khong khi

và dòng nhiệt đi qua "¬" 5

Khe không khỉ ngung:

* Nhiệt trử yêu cầu của kết cấu bạo che

Kết cấu bao che của nhà và công trình có chức năng tạo đắng kiến trúc, phân cách không gian

giữa trong nhà với ngoài trời và không gian của các nhòng có chức nang khác nhau Ngoài ra kết cấu

bạo che còn có thể chống xâm thực của hơi nước, giữ sự ổn định nhiệt trong các phòng để không làm

gia tăng cảm giác lạnh lẽo về mùa đông và nóng bức về mùa hè cho can người

Về phương điện truyền nhiệt, kết cấu bao che của cảng trình cẩn phải tính chọn loại vật liệu va chiểu dày của nó để sao cho tổng nhiệt trở của kết cấu không được nhỏ hơn một trị số giới hạn

Trị số giới hạn đó gọi là nhiệt trở yêu cầu của kết cấu bao che và được xác định bằng công thức:

R,, - nhiệt trở bể mặt trong phòng của kết cấu bao che va bang: R,, = I/o,,;

vo hệ số kể đến vị trí tương đối của kết cấu so với không khí ngoài;

- hệ sở kế đến quán tính của kết cấu ban che phụ thuộc vàn độ kiên cố của kết cấu

được biểu thị qua tổng nhiệt quán tính D (đã có 27D = 2 R,.5, ) Hệ số m có các trị số tương ứng với các loại kết cấu sau đây:

37

+ Két clu ning ed D7, thi m= 1,00

+ Kết câu trung bình có D= (4,1 + 7)thì m = 1,08

+ Kết cấu nhẹ có D = (2,I + 4,0} thì m= I,20

+ Kết cẩu dac biét nhe cd De 2,1 thi m= 1,3

At, - độ chênh nhiệt độ cho nhép giữa

nhiệt độ bể mặt phía trong của kết cấu với

nhiệt độ không khỉ trang phòng Hình (2-7)

mô tả các trạng thái nhiệt độ của không khí

trong, ngoài nhà và trên hể mặt kết cấu ban

che

Bé mặt bên trang của kết cấu luôn hãn

thụ nhiệt hức xạ đa người và thiết bị có trong

phòng tỏa ra Nếu nhiệt độ bể mặt trong tụ

càng thấp, tức là kết cấu không đủ chiều dày

để ngăn cản lương lạnh xâm nhập từ ngoài

trời thì cơ thể người phải bức xa ra một lượng

nhiệt càng lớn và da đó gây ra cảm giác lạnh

giá về mùa đông mặc dù nhiệt độ không khí

trong phòng không lạnh lắm Điểu này

chứng tỏ rằng nhiệt độ +„ của kết cấu có ảnh

hưởng rất lớn đến cảm giác nhiệt của con người Mếu nhiệt độ t„ có giá trị cảng cao thì sẽ gay cho người cảm giắc nóng bức

Khi tính toán nhiệt trở yêu cầu của kết cấu bao che, để có được bẻ dầy cần thiết của kết cấu,

ngoài tính chất của vật liệu ta phải căn cứ và độ chênh lệch nhiệt độ cha phép giữa không khí trong

phòng về mùa đông và nhiệt độ bể mặt trong của kết cấu At Cac trị số At, tương ứng với loại phòng và loại kết câu bao che được cho trong bảng (3-9)

BANG 2-9

Hình 3-7 Mỏ tả sự thay đổi nhiệt độ theo chiều

đi của dong nhiệt q

- ƒ Điện tích truyền nhiệt

Điện tích truyền nhiệt của kết cấu bao che mái, trần, sằn, tường v thường được tính theo công

thức hình học khi có các kích thước đo cụ thể trên bé mặt bằng và bề mặt đứng

Chiểu cao phòng thường lấy khoảng cách giữa hai mặt sàn nhà (h,, h„) còn đối với nhà có tầng hầm mà nền tắng hầm thấp hơn mặt đất tự nhiên bên ngoài thì chiếu cao tường tầng hầm tính từ bé

mặt đất đến mặt trên của sản ting I, phdn tường còn lại thấp hơn mắt đất được tính cho nên nhà

38

Diện tích tường trong nhà tính theo kích thước từ tìm tường nọ đến tìm tường kỉa, còn điện tích

mặt tường ngoài thì lấy theo kích thước mép ngoài cúa tường, Đối với diện tích sản, trần thì kích

thước được lấy từ mép trong của tường

Đối với nến nhà, độ chênh lệch nhiệt độ tính tnán giữa bén trong và bên ngoài nhà được coi là nguyên nhân sinh ra dòng nhiệt truyền từ trong nhà qua nến ra ngoài, Việc xác định diện tích truyền

nhiệt và nhiệt trừ của các lớp kết cấu (hay hệ số Kì cả khác so với tính truyền nhiệt qua tường Ta

chia nén ra thành hốn dải xem hình (2-8) Các đải L HH, HH có bể ràng 2m, cồn đải IV có bề rộng tùy theo diện tích còn lại của nền Ở dải Ï điện tích các óc được tính hai lấn vì ở đây coi sự truyền

nhiệt theo hai phương Trong trường hợp nền nhà thấp hơn mặt đất tư nhiên bên ngoài thì việc chia

đải nền được tỉnh từ mặt đất đá (xem hình 2-Ba)

I

Hình 2-8 Chia dải nên nhà khi

mặt đất phía ngoài can hơn nền nhà {a) và thấp hơn hoặc bang

nền nhà (hị,

Cấu tạo của nến nhà có nhiều loại khác nhau, nhưng về phương diện truyền nhiệt ta cớ thể chia

làm ba loại chính để tính toán: nên không cách nhiệt, nên cíích nhiệt và nên đật trên gối tựa

Đổi với nên không cách nhiệt, tức là nến có các lới: vat liệu cảu tạo có hệ số dẫn nhiệt

%>l kealm ;h.ÖC Khi đó hà số truyền nhiệt K và nhiệt trà R của các đải nến được tiếp nhận các giá

Nền cách nhiệt là nền có một trong các lớp vật liệu cấu tạo có hệ số dẫn nhiệt Ä.< Ikcal/m.h.0C:

(hay 4< 1,16 W/m.K), Khi nay nhiệt trở của các đả! nên được xác định theo công thức:

REN = (1 + 1,25.ER,).ROS (2-44)

trong đỏ:

ER, - téng nhiệt trở của các lớp cấu tạo của nền;

RON nhiét trở của các dải nên không cách nhiệt đã xét ở trên (có giá trị là 2,5; 5;