Giáo trình vi khí hậu 16 ppt

- Đường kính tương đương theo vận tốc: Ống hình chữ nhật a × b qui sang ống tròn dtđv sao cho khi vận tốc trung bình không khí trong đó bằng nhau thì tổn thất về ma sát bằng nhau: b a b.

α : góc của ngoặt, tính theo độ

d

/

R

n = : tỉ số của bán kính cong và đường kính ống

- Chạc ba: Dòng chảy có thể được rẽ nhánh hoặc nhập lại Lúc này hệ số ξ của chạc ba phụ thuộc rất nhiều yếu tố:

Chiều chuyển động của không khí

Góc rẽ nhánh

Tỉ số diện tích nhánh rẽ với nhánh chính: (Fr /Fc)

Tỉ số diện tích nhánh thẳng với nhánh chính: (Ft /Fc)

Tỉ số lưu lượng nhánh rẽ với nhánh chính: (Lr /Lc)

Tỉ số lưu lượng nhánh thẳng với nhánh chính: (Lt /Lc)

Tỉ số vận tốc nhánh rẽ với nhánh chính: (vr /vc)

Tỉ số vận tốc nhánh thẳng với nhánh chính: (vt /vc)

Thực tế có rất nhiều loại chạc ba khác nhau nên người ta lập thành bảng tra cho từng loại cụ thể

 ĐƯỜNG KÍNH ỐNG TƯƠNG ĐƯƠNG:

Các bảng tra, biểu đồ được xây dựng cho tiết diện ống tròn, nên khi áp dụng tính toán cho ống hình chữ nhật cần phải qui đổi sang đường kính ống tương đương

- Đường kính tương đương theo vận tốc:

Ống hình chữ nhật a × b qui sang ống tròn dtđ(v) sao cho khi vận tốc trung bình không khí trong đó bằng nhau thì tổn thất về ma sát bằng nhau:

b a

b a 2

dtđ(v)

+

=

=> Nếu a=b → dtđ(v) = a

- Đường kính ống tương đương theo lưu lượng:

Ống hình chữ nhật a × b qui sang ống tròn dtđ(L) sao cho khi lưu lượng không khí trong đó bằng nhau thì tổn thất về ma sát bằng nhau:

5 3 3 )

L (

b a 265 , 1 d

+

=

- Đường kính tương đương theo diện tích:

Ống hình chữ nhật a × b qui sang ống tròn dtđ(F) sao cho diện tích không khí trong đó bằng nhau:

π

= 4.a.b

dtđ(F)

III

III TÍNH TOÁN THUỶ LỰTÍNH TOÁN THUỶ LỰTÍNH TOÁN THUỶ LỰC CHO HỆ THỐNG THÔC CHO HỆ THỐNG THÔC CHO HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CƠ KHÍNG GIÓ CƠ KHÍNG GIÓ CƠ KHÍ

Có 3 trường hợp:

1/ Trường hợp 1:

Biết lưu lượng, chọn đường kính ống để có vận tốc không khí nằm trong phạm vi cho phép, tính tổn thất áp suất, sau đó chọn máy quạt có khả năng gây được hiệu số áp suất đủ để thắng được sức cản đường ống

2/ Trường hợp 2:

Biết lưu lượng và hiệu số áp suất, tính tiết diện ống

3/ Trường hợp 3:

Khả năng gây ra hiệu số áp suất của máy quạt đã biết, đường ống đã có sẵn, cần xác định lưu lượng chung của hệ thống và lưu lượng trên các ống nhánh

Có nhiều phương pháp để tính toán, nhưng phương pháp tổn thất đơn vị thường được áp dụng hơn cả

Ví dụ: Cho hệ thống thông gió như hình vẽ:

Vấn đề ở đây là chọn tiết diện ống và tổn thất áp suất khi đã biết lưu lượng và độ dài của tất cả các nhánh (trường hợp 1)

Đầu tiên chọn tuyến ống bất lợi nhất, gọi đó là tuyến ống chính và đánh số các đoạn của nó bắt đầu từ ngọn đến gốc Mỗi đoạn có lưu lượng không đổi Vì lưu lượng đã biết nên ta chọn đường kính thế nào để cho vận tốc nằm trong phạm vi hợp lý

Biết được vận tốc, lưu lượng và đường kính dùng bảng số hoặc biểu đồ để tra tổn thất áp suất đơn vị R, sau đó tính ra tổn thất áp suất ma sát trên cả đoạn ống

Tiếp theo tính tổn thất cục bộ qua các chướng ngại vật dựa theo hệ số cản cục bộ của chúng Tiến hành như vậy cho tất cả các đoạn trên ống chính và cuối cùng tổng cộng các trị số tổn thất ma sát và cục bộ kể cả tổn thất áp suất trong các thiết bị đặt trên tuyến ống chính như lưới lọc bụi, bộ sấy không khí, ta được sức cản của hệ thống đường ống:

=

∆

=

bị th n

1

P

∆Pht : tổng tổn thất áp suất của toàn bộ hệ thống, kể cả những thiết bị xử lý không khí đặt trên tuyến ống chính

∆Pms(i) : tổn thất áp suất ma sát trên đường ống thứ i

∆Pcb(i) : tổn thất áp suất cục bộ trên đường ống thứ i

∑∆Pth.bị : sức cản của các thiết bị xử lý không khí đặt trên tuyến ống chính

2

1

3 4

5

7

6 8

10

9

Lập bảng để tính toán :

Đoạn

ống

Lưu

lượng

L, m 3 /h

Độ dài

L,

m

Vận tốc

v, m

Đườn

g kính

d,

mm

Tổn thất đơn vị R, mm/m

Tổn thất ma sát

∆P ms = R.l

Tổng hệ số sức cản cục bộ

Σξ

Aïp suất động

Pđ=

v 2 γ/2g

Tổn thất cục bộ

∆P cb = Σξ.P đ

Tổn thất toàn phần

∆P=

∆P ms +∆P cb

Đoạn 1

Đoạn 2

Đoạn 3

Đoạn n

Th.bị 1

Th.bị 2

Tổng cộng ∆Pht =

Bảng trên áp dụng cho đường ống được làm bằng tôn có độ nhám tiêu chuẩn (∆=0,1mm) Trong thực tế nếu sử dụng các vật liệu khác để làm đường ống và có kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ thì cần thêm 2 cột hệ số hiệu chỉnh n và η

Khi tính xong tuyến chính, tiếp tục tính cho các nhánh phụ

Nguyên tắc tính nhánh phụ là: từ một điểm nút, tổn thất áp suất trên nhánh qui về đó hoặc từ đó xuất phát đi đều bằng nhau

Ví dụ: hình bên, ta có ∆PAB = ∆PAC

Như vậy sau khi tính toán xong tuyến nhánh chính thì tổn thất áp suất trên các nhánh phụ biết được và bây giờ chỉ cần xác định đường kính của chúng Đó chính là trường hợp tính toán htứ 2 Để giải quyết bài toán này trước tiên ta phải tìm tổn thất đơn vị gần đúng của nhánh phụ:

∑

∑∆ −∆

=

l

P P '

R i cb , [kg/m2.m] hay [mmH2O/m]

∑∆Pi: tổng tổn thất áp suất toàn phần của các đoạn trên tuyến ống chính nối song song với ống nhánh phụ đang xem xét

Σl : tổng chiều dài các đoạn trên nhánh phụ, [m]

∆Pcb: tổn thất áp suất cục bộ phỏng chừng trên nhánh phụ, lấy khoảng 40-90% tổn thất áp suất toàn phần

Sau đó dựa vào R' và lưu lượng của từng đoạn mà tra ra đường kính Đường kính tra được có thể lẻ, cần lấy tròn lên đường kính qui chuẩn gần nhất, do đó cần tính lại tổn thất áp

B

A

C

suất ma sát và cục bộ thực Kết quả tính lại nếu khớp với trị số tổn thất áp suất biết trước thì phù hợp, nếu không thì cần điều chỉnh đường kính ống, và tính toán lại tương tự như trên

Khi tính toán thông gió ta cần chọn vận tốc nằm trong phạm vi cho phép xuất phát từ điều kiện kỹ thuật và kinh tế

Về mặt kỹ thuật: nếu vận tốc quá lớn sẽ gây ồn và rung động, đường ống cần phải có độ bền cao để khỏi bị phá vỡ vì áp suất lớn

Về mặt kinh tế: vận tốc lớn ứng với tiết diện ống nhỏ → tiết kiệm được vật liệu, giá thành chế tạo rẻ, dễ lắp đặt và thi công Nhưng vận tốc lớn thì tổn thất cũng lớn → quạt phải tiêu thụ nhiều điện năng, do đó giá thành sử dụng sẽ đắt

Từ đó người ta đưa ra giới hạn vận tốc kinh tế nhất đảm bảo cả 2 điều kiện trên theo bảng sau:

nghiệp

TT Loại ống dẫn và các bộ phận thổi, hút

1 Cửa lá sách của bộ phận thu không khí từ ngoài

vào

 CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN

* Bước 1: Chọn tuyến chính, đánh số từ ngọn đến gốc

* Bước 2: Căn cứ vào lưu lượng, chọn vận tốc chuyển động của không khí trong ống nằm trong phạm vi cho phép → tra ra đường kính và tổn thất áp suất đơn vị R

∆Pma sát = R.l.η.n

* Bước 3: Lập bảng tính thủy lực để xác định các thông số khác

* Bước 4: Dựa vào bảng tính thủy lực sẽ biết được lưu lượng và tổn thất thủy lực để chọn quạt gió

I

I KHÁI NIỆM KHÁI NIỆM KHÁI NIỆM

Thông gió tự nhiên là hiện tượng trao đổi không khí giữa bên trong và bên ngoài nhà một cách có tổ chức dưới tác dụng của những yếu tố tự nhiên như gió, nhiệt thừa, hoặc tổng hợp cả 2 yếu tố gió và nhiệt thừa Yêu cầu ở đây là chúng ta phải dự tính trước được lượng không khí trao đổi và điều chỉnh được lượng không khí trao đổi ấy tùy theo các điều kiện bên ngoài: nhiệt độ không khí, hướng và vận tốc gió

Yï nghĩa của thông gió tự nhiên là nó cho phép thực hiện được quá trình trao đổi không khí với lưu lượng rất lớn mà không đòi hỏi chi phí năng lượng

Thông gió tự nhiên áp dụng được hầu hết các công trình chỉ trừ một số ít phân xưởng trong đó yêu cầu công nghệ cần phải có chế độ nhiệt ẩm nhất định

Khi tính toán thông gió tự nhiên, ta có thể phân biệt 2 trường hợp khác nhau sau đây:

- Trường hợp thứ nhất: xác định diện tích cửa để đảm bảo lượng không khí trao đổi đã định trước

- Trường hợp thứ hai: khi đã biết diện tích cửa, cần xác định lưu lượng trao đổi không khí

CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN ĐỂ THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN :

- Giả thiết thư nhất: trong điều kiện ổn định, trọng lượng của khối không khí vào nhà và từ nhà thoát ra ngoài trong cùng đơn vị thời gian phải bằng nhau:

LV = LR hoặc VV.γV = VR.γR , [kg/h]

- Giả thiết thứ hai: lượng nhiệt cùng với không khí vào nhà cộng với lượng nhiệt tỏa ra bên trong nhà phải bằng lượng nhiệt do không khí ra mang theo Lúc đó:

L.IV + Qth = L.IR , [kcal/h]

Hoặc L.Ck.tV + Qth = L.Ck.tR , [kcal/h]

L = LV = LR : lượng không khí vào hoặc ra, [kg/h]

IV , IR : nhiệt hàm không khí vào và ra, [kcal/kgKK]

Qth : nhiệt thừa trong nhà, [kcal/h]

VV , VR : lưu lượng thể tích của không khí vào và ra, [m3/h]

γV , γR : tỉ trọng của không khí vào và ra, [kg/m3]

Ck : tỉ nhiệt của không khí, [kcal/kgoC]

tV , tR : nhiệt độ của không khí vào và ra, [oC]

II

II SỰ PHÂN BỐ ÁP SUẤT TRÊN BỀ MẶT CÔNG TRÌNH SỰ PHÂN BỐ ÁP SUẤT TRÊN BỀ MẶT CÔNG TRÌNH SỰ PHÂN BỐ ÁP SUẤT TRÊN BỀ MẶT CÔNG TRÌNH

1/ SỰ PHÂN BỐ ÁP SUẤT TRÊN BỀ MẶT CÔNG TRÌNH DƯỚI TÁC DỤNG CỦA CHÊNH LỆCH NHIỆT ĐỘ:

Giả sử nhiệt độ trong nhà tT lớn hơn nhiệt độ ngoài nhà tN, từ sự chênh lệch nhiệt độ dẫn đến sự khác nhau về khối lượng riêng (γT < γN) và sự chênh lệch áp suất bên trong và bên ngoài nhà

Xét tại mặt phẳng O-O, chênh lệch áp suất giữa bên trong và bên ngoài nhà được gọi là áp suất thừa tại mặt phẳng O-O:

( OO ) PN ( OO ) PT ( O )

Nếu xét tại mặt phẳng A-A phía dưới mặt phẳng O-O một đoạn là h ta thấy áp suất phía ngoài và bên trong nhà:

( AA ) N ( OO ) N

Lúc đó hiệu số áp suất của mặt phẳng A-A:

( ) P ( ) P ( ) P( ) h( )

PAA = NAA − TAA =∆ O + γN −γT

∆

1 Khái niệm áp suất thừa chỉ là tương đối Có tài liệu quan niệm áp suất thừa lấy áp suất bên trong trừ cho áp suất bên ngoài; có tài liệu lại lấy ngược lại Để đúng với quan niệm: ký hiệu + là áp suất ngoài lớn hơn bên trong nên ở đây chọn ngoài trừ cho trong là áp suất thừa

Hình 1: Phân bố áp suất do chênh lệch nhiệt độ

3

A

A

B

B