Xác định áp suất thừa tại các cửa, tính vận tốc không khí tại các cửa đó.. Xác định áp suất thừa tại các cửa từ đó tính được vận tốc không khí tại các cửa và tìm được lưu lượng không khí
Trang 1Tại cửa 1 có sự chênh lệch áp suất:
T N 1
1 h
Tại cửa 2 có sự chênh lệch áp suất:
T N 2
2 h
Chính sự chênh lệch áp suất này tạo điều kiện cho gió đi qua cửa 1 và 2 theo phương trình sau:
( TB) T N 1 N
2 1
g
v
∆
T N 2 R
2 2
g
v
Ở đây, γR là khối lượng riêng của dòng không khí đi ra ở cửa 2
Chia 2 đẳng thức trên cho nhau ta được:
R
N 2 2
2 1 2
1
v
v h
h
γ
γ
×
Từ phương trình cân bằng lưu lượng: LV = LR = L ta có:
L F v
F v
rút ra được :
N 1 1
1 F
L v
γ µ
R 2 2
2 F
L v
γ µ
Thay v1 , v2 vào ta tìm được h1 theo công thức:
2
2
1 R N 2
2 1 1
F
F 1
H h
γ
γ
µ
µ +
=
µ1 , µ2 : tương ứng là hệ số lưu lượng của cửa 1 và cửa 2 phụ thuộc vào góc độ mở cửa và cấu tạo cửa (tra bảng) Khi tính có thể lấy µ = 0,65 ÷ 0,8
Từ đó ta thấy: Nếu F1 = 0 (cửa 1 đóng) thì h1 = H, tức mặt phẳng trung hòa qua tâm cửa 2; còn nếu F2 = 0 (cửa 2 đóng) thì h1 = 0 và h2 = H và mặt phẳng trung hòa qua tâm cửa 2
b/ Phương pháp tính toán:
Bài toán 1: Biết lưu lượng L, xác định diện tích F1 , F2 Cách tính như sau:
Giả sử tỉ số diện tích cửa F1/F2 để tính vị trí mặt phẳng trung hòa Xác định áp suất thừa tại các cửa, tính vận tốc không khí tại các cửa đó
Sau khi tính được diện tích cửa F1 và F2 cần kiểm tra lại tỉ số F1/F2 và so sánh với trị số giả thiết ban đầu nếu sai khác nhau ≤ 5% là được, còn nếu trên > 5% thì cần giả thiết lại tỉ số
F1/F2 và quá trình tính được lặp lại
Bài toán 2: Biết diện tích cửa F1 , F2 , tìm lưu lượng L Cách tính như sau:
Trang 2Tính vị trí mặt phẳng trung hòa Xác định áp suất thừa tại các cửa từ đó tính được vận tốc không khí tại các cửa và tìm được lưu lượng không khí L
c/ Xác định nhiệt độ không khí ra ngoài nhà:
Trong các phân xưởng nếu nguồn nhiệt phân bố tương đối đều thì sự tăng nhiệt độ theo chiều cao nhà có thể theo qui luật tuyến tính Khi này nhiệt độ không khí thoát ra (tR) có thể xác định theo công thức:
( o vlv) vlv
R t a h h
tvlv : nhiệt độ vùng làm việc của con người, thường lớn hơn nhiệt độ không khí ngoài nhà từ 2
÷ 3oC
ho : chiều cao tính từ nền nhà đến tâm cửa thoát không khí ra ngoài, [m]
hvlv : chiều cao vùng làm việc, khoảng 1,5 ÷ 2m
a : hệ số kể đến sự tăng nhiệt độ theo 1m chiều cao nhà xưởng Thông thường a = 1 ÷ 1,5oC/m (tuỳ thuộc phân xưởng)
Trong tính toán thực tế thường t t t 10 15oC
N R
công thức tính để có kết quả được chính xác hơn Theo N.V.Akintrev, nhiệt độ tR từ phân xưởng nóng có thể xác định theo công thức: 2/9 1/92vlv/3 2vlv/9
h t q 14 , 3
V
Q
q = : nhiệt thừa đơn vị của phân xưởng, [kcal/m3h]
V : thể tích của phân xưởng, [m3]
N vlv
vlv t t
∆ : hiệu số nhiệt độ vùng làm việc, khoảng 3 ÷ 5oC
H : khoảng cách tâm cửa gió vào và ra, [m]
tN : nhiệt độ không khí ngoài nhà, [oC]
2/ TÍNH THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN DƯỚI TÁC DỤNG CỦA GIÓ:
Giả sử có một luồng gió thổi tới bề mặt căn nhà với vận tốc vg và trong nhà không có nguồn nhiệt (tN = tT)
a/ Trường hợp nhà có 2 cửa:
Ký hiệu áp suất gió phía ngoài cửa 1 là P1 và ngoài cửa 2 là P2 Aïp suất gió P1, P2 nhận được khi nhân hệ số khí động k với áp suất động của gió là N
2 g
g
v
P k
3 Khi sử dụng công thức Akintrev cần để ý đến các điều kiện áp dụng cho phù hợp.
Trang 3Tiếp nhận mặt phẳng đi qua tâm cửa 1 làm mức ban đầu để tiến hành tính toán, áp suất bên ngoài cửa 1 bằng 0, còn áp suất bên trong nhà bằng Px (cùng trên một mặt phẳng qua tâm cửa) Như vậy hiệu số áp suất ∆P1 (áp suất dư) tại 1 được tính bằng: ∆P=P1−Px
Xét tại cửa 2 ta có:
Aïp suất phía trong cửa: Px −H.γT
Aïp suất phía bên ngoài: P2−H.γN
Hiệu số áp suất: ∆P2 =Px −P2 ; (γT =γN)
Chính hiệu số áp suất ∆P1 tại cửa 1 và ∆P2 tại cửa 2 đã gây ra sự chuyển động của dòng không khí qua cửa 1 với vận tốc v1 và qua cửa 2 với vận tốc v2, cụ thể là:
N
2 1 x 1
g
v P P
∆
T
2 2 2 x
g
v P P
Do nhiệt độ không khí trong và ngoài bằng nhau nên γN = γT nên phương trình cân bằng lưu lượng:
( 1 x)
N 1
1.F 2.g.γ P −P
µ =µ2.F2 2.g.γN(Px−P2)
Giả thiết hệ số lưu lượng µ1 = µ2 sau khi giải phương trình ta có:
2 2
2 1
2
2 2 1
2 1
P F P F P
+
+
=
Nếu đóng cửa 2 (F2=0) ta sẽ có Px = P1
Nếu đóng cửa 1 (F1=0) mở cửa 2 thì Px=P2
Khi F1 = F2 ta sẽ có:
2
P P
x
+
= Nếu đặt α = F1/F2 thì đẳng thức trên sẽ đưa về dạng sau:
2 2 1 2
P P P
α +
+ α
=
P1
P2
Px
H
vg
γN γT
1
2
Hình 13: Sơ đồ thông gió nhà 2 cửa
Trang 4b/ Trường hợp nhà có nhiều cửa:
Trong trường hợp này sơ đồ thông gió có thể theo 2 phương án:
Phương án 1: Cửa 1 và 3 gió vào, còn cửa 2 gió ra (đường liền)
Phương án 2 : Cửa 1 gió vào, còn cửa 2 và 3 gió ra (đường đứt)
So sánh 2 phương án ta thấy phương án 1 thông gió cho nhà tốt hơn, đảm bảo sự thoát chất độc hại và nhiệt ra ngoài mà ít ảnh hưởng đến người
Phương trình áp suất tại các cửa:
x 1
1 P P
∆ ; ∆P2 =Px −P2 ; ∆P3 =P3−Px hoặc P −x P3
Phương trình cân bằng lưu lượng:
- phương án 1: L1+L3 =L2
- phương án 2: L1 =L2+L3
Sau khi giải phương trình cân bằng lưu lượng sẽ có được biểu thức tính toán Px Để đơn giản ta ký hiệu:
3
2
L
L
=
3
2
F
F
=
3
2
µ
µ
=
η và nhận được biểu thức dạng sau:
2 2
2 2 3 2
P P P
β η + α
β η + α
=
Khi η=1 ta sẽ có: 2 23 22 2
x
P P P
β + α
β + α
=
Để đảm bảo phương án thông gió đã chọn thì Px phải tuân theo điều kiện:
- Đối với phương án 1: P2< Px< P3, P1
- Đối với phương án 2: P2, P3< Px< P1
3/ TÍNH THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TỔ HỢP NHIỆT THỪA VÀ GIÓ:
Trong trường hợp này trong nhà có nguồn tỏa nhiệt và nhiệt độ không khí tT > tN và có luồng gió thổi với vận tốc vg
H
vg
1
2
Hình 14: Sơ đồ thông gió nhà nhiều cửa
3
Trang 5Phương pháp tính toán cho trường hợp này được qui về theo phương pháp tính toán thông gió cho nhà dưới tác dụng của gió, nhưng với lưu ý γT ≠ γN (do tT ≠ tN)
Hiệu số áp suất tại cửa 1 và cửa 3 được xác định như sau:
x 1
1 P P
Còn tại cửa 2 thì:
T
x H
- Aïp suất phía ngoài: P2−H.γN
Chênh lệch áp suất tại cửa 2:
N 2
x
∆
N
P − γ −γ có thể xem như đặc trưng cho áp suất gió ở cửa 2 khi trong nhà không có nguồn nhiệt và được gọi là áp suất qui ước, ký hiệu là P2qư
N 2
qu
Lúc này bài toán trở về dạng như thông gió tự nhiên dưới tác dụng của gió, chỉ khác thay vì P2 thì được thay bằng P2qư Như vậy, sau khi xác định P2qư thì quá trình tính toán theo trình tự sau:
1- Xác định lưu lượng không khí trao đổi
2- Chọn sơ đồ thông gió và phân phối lưu lượng cho các cửa Thí dụ chọn L1/L3=1;
L1=L3=L2/2
3- Tìm áp suất qui ước tại cửa 2:
N 2
qư
4- Tính áp suất Px :
2 2 2
qư 2 2 2 3 2
P P P
β η + α
β η + α
x
P P P
β + α
β + α
P1
P2-HγN
Px H
vg
1
2
Hình 15: Sơ đồ thông gió dưới tác dụng gió + nhiệt
P3
3
Trang 6Trong đó:
3
2
L
L
=
3
2
F
F
=
3
2
µ
µ
=
5- Tính diện tích các cửa [m2] theo các đẳng thức:
( 1 x)
N 1
1 1
P P g 2
L F
− γ µ
=
( x 2 qư) R
2
2 2
P P g 2
L F
− γ µ
=
( 3 x)
N 3
3 3
P P g 2
L F
− γ µ
=
4/ TÍNH THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN CHO NHIỀU KHẨU ĐỘ:
Trong nhà xưởng có nhiều khẩu độ liên tiếp nhau cần phải chú ý chọn lựa sơ đồ thông gió tự nhiên cho phù hợp Nếu ta bố trí các phân xưởng nguội và phân xưởng nóng xen kẽ nhau (hình 13î) thì hiệu quả trao đổi không khí sẽ rất tốt Khi bố trí các vách ngăn giữa các khẩu độ thì sẽ giảm đáng kể lượng không khí nóng tuần hoàn giữa các gian nhà, không làm tăng nhiệt độ vùng không khí đi qua các cửa khá ổn định
Trong trường hợp này diện tích của các cửa tường ngăn đã biết trước, ta cần phải tìm diện tích cửa 1, 2, 3, 4, 5
Ký hiệu áp suất dư trên mặt phẳng ngang qua tâm các cửa 1, 5 của các khẩu độ là Px,
Py , Pz thì có thể xem mỗi khẩu độ là riêng biệt nhau sau khi đã thay thế khẩu độ kề bên cạnh bằng áp suất tương ứng của khẩu độ đó (Px , Py và Pz) Thí dụ khẩu độ I xem là đứng độc lập, sau khi thay khẩu độ II bằng tác động áp suất Py thì việc tính toán sẽ tương tự như trên
5/ TÍNH THÔNG GIÓ CHO PHÂN XƯỞNG NHIỀU TẦNG:
Hình vẽ cho thấy sơ đồ nhà xưởng 2 tầng thông nhau 4 Lượng nhiệt thừa riêng biệt trong tầng I ký hiệu là QI, còn trong tầng II là QII Lượng không khí cần thiết để khử nhiệt thừa trong tầng I sẽ là:
4 để vận chuyển vật liệu, cầu thang,
Hình 16: Sơ đồ thông gió nhà nhiều khẩu độ
