Giáo trình điều hòa không khí - Chương 10

Nước ta có khí hậu nhiệt đới gió mùa, mùa hè tương đối nóng nực và có độ ẩm khá cao. Cùng với sự phát triển của đất nước đời sống nhân dân ngày một cải thiện và nâng cao, do đó nhu cầu v

- Đường ống nước lạnh để làm lạnh không khí;

- Đường ống nước nóng và hơi bão hoà để sưởiấm không khí mùa đông;

- Đường ống nước ngưng

Mục đích của việc tính toán ống dẫn nước là xácđịnh kích thước hợp lý của đường ống, xác địnhtổng tổn thất trở lực và chọn bơm Để làm đượcđiều đó cần phải biết trước lưu lượng nước tuầnhoàn Lưu lượng đó được xác định từ các phươngtrình trao đổi nhiệt

5 Nước nóng - Ống thép đen

- Ống đồng cứngCác loại ống thép đen thường được sử dụng đểdẫn nước có nhiều loại với độ dày mỏng khác nhau.Theo mức độ dày người ta chia ra làm nhiều mứckhác nhau từ Schedul 10 đến Schedul 160 Trên bảng10.2 các loại ống ký hiệu ST là ống có độ dày tiêuchuẩn, các ống XS là loại ống có chiều dày rất lớn

Bảng 10.2 Đặc tính của đường ống thép

mm

Đường kính ngoài

mm

Áp suất làm việc

512,7

12,7

19,0

519,0

525,4

25,4

31,7

531,7

538,1

13,71613,71617,14517,14521,33621,33626,6726,6728,8328,8342,16442,16448,2648,2660,32560,32573,02573,02588,988,9114,3114,3168,275168,275

136114581553154816451642164016393759345430494985

40ST80XS40ST80XS40ST80XS40ST80XS40ST80XS40ST80XS40ST80XS40ST80XS

40 ST80XS40ST80XS40ST80XS40ST80XS

4152,

4203,

2203,

2203,

2254254254304,

8304,

8304,

8304,

8355,

6355,

6355,

6355,

6

205202,171193,675257,45254,5247,65307,08303,225298,45288,95336,55333,4330,2317,5

219,07219,07219,07273,05273,05273,05323,85323,85323,85323,85355,6355,6355,6355,6

3745783443623241537634414876

3040ST80XS3040ST80XS30ST40XS80

30 ST40XS80

Đường ống đồng được chia ra các loại K, L, M vàDWV Loại K có bề dày lớn nhất, loại DWV là mỏng

nhất Thực tế hay sử dụng loại L Bảng 10.3 trìnhbày các đặc tính kỹ thuật của một số loại ốngđồng khác nhau.

Bảng 10.3 Đặc tính của đường ống đồng

Đường

kính danh

nghĩa Loa ûi

Đường kính trong,

mm

Đường kính ngoài,

DWVDWVDWVDWVDWVDWVDWVKLMDWVKLMKLM

32,8939,1451,8477,089101,828126,517151,358192,6196,215197,74200,83240244,475246,4287,4293,75295,07

34,92541,27553,97579,375104,775130,185155,57206,375206,375206,375206,375257,175257,175257,175307,975307,975307,975

10.1.2 Sự giãn nở vì nhiệt của các loại đường ống

Trong quá trình làm việc nhiệt độ của nước luônthay đổi trong một khoảng tương đối rộng, nên cầnlưu ý tới sự giãn nở vì nhiệt của đường ống để cócác biện pháp ngăn ngừa thích hợp

Trên bảng 10.4 là mức độ giãn nở của đường ốngđồng và ống thép, so với ở trạng thái 0oC Mức độgiãn nở hầu như tỷ lệ thuận với khoảng thay đổinhiệt độ Để bù giãn nở trong kỹ thuật điều hoà

người ta sử dụng các đoạn ống chữ U, chữ Z vàchữ L.

Bảng 10.4 Mức độ giãn nở đường ống

Khoản g nhiệt độ

Mức độ giãn nở,

mm/m Ống

đồng Ống thép

010203040506070

00,1680,3360,5040,6720,8401,0801,187

00,1110,2230,3360,4590,5720,6840,805

Ngoài phương pháp sử dụng các đoạn ống nêu ởtrên , trong thực tế để bù giãn nở người ta còn sửdụng các roăn giãn nở, dùng ống mềm cao su nếunhiệt độ cho phép

10.1.3 Giá đỡ đường ống

Để treo đỡ đường ống người ta thường sử dụngcác loại sắt chữ L hoặc sắt U làm giá đỡ Các giáđỡ phải đảm bảo chắc chắn, dễ lắp đặt đường ốngvà có khẩu độ hợp lý Khi khẩu độ nhỏ thì sốlượng giá đỡ tăng, chi phí tăng Nếu khẩu độ lớnđường ống sẽ võng, không đảm bảo chắc chắn Vìthế người ta qui định khoảng cách giữa các giá đỡ.Khoảng cách này phụ thuộc vào kích thước đườngống, đường ống càng lớn khoảng cách cho phép cànglớn

Sàn bê tông Vít nở

Gố i lò xo Thanh đỡ Thanh ren

Đường ố ng Gố i gỗ

Sắ t U

Hình 10.1 Giá đỡ đường ống nước

Bảng 10.5 Khẩu độ hợp lý của giá đỡ ống

Từ 19,05  31,75 38,1  63,5 76,2  88,9 101,6  152,4 203,2 đến 304,8 355,6 đến 609,6

2,4383,0483,6574,2674,8776,096

Bảng 10.6 Khẩu độ hợp lý của giá đỡ ống

đồng

Đường kính danh nghĩa của ống , mm

Khẩu độ m

15,87522,225  28,57534,925  53,97566,675  130,175155,575  206,375

1,8292,4383,0483,6574,267

10.2 TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG DẪN NƯỚC

10.2.1 Lưu lượng nước yêu cầu

Lưu lượng nước yêu cầu được xác định tuỳthuộc trường hợp cụ thể

- Nếu nước sử dụng để giải nhiệt bình ngưngmáy điều hoà:

K p

k n

t C

Q G



- Lưu lượng nước lạnh:

O p

O nl

t C

Q G



- Lưu lượng nước nóng:

nn p

SI nn

t C

Q G

tn, tnl, tnn - Độ chênh nhiệt độ nước vào ra bìnhngưng, bình bay hơi và bộ sấy Thường t  3  5 oC;

Cp - Nhiệt dung riêng của nước, Cp 4186 J/kg.K

Dọc theo tuyến ống lưu lượng thay đổi vì vậycần phải thay đổi tiết diện đường ống một cáchtương ứng

10.2.2 Chọn tốc độ nước trên đường ống

Tốc độ của nước chuyển động trên đường ốngphụ thuộc 2 yếu tố

- Độ ồn do nước gây ra Khi tốc độ cao độ ồn lớn ,khi tốc độ nhỏ kích thước đường ống lớn nên chi phítăng

- Hiện tượng ăn mòn : Trong nước có lẫn cặn bẩnnhư cát và các vật khác , khi tốc độ cao khả năng ămmòn rất lớn

Bảng 10.7 Tốc độ nước trên đường ống

Trường hợp Tốc độ

của nước

- Đầu đẩy của bơm 2,4  3,6

- Đầu hút của bơm

10.2.3 Xác định đường kính ống dẫn

Trên cơ sở lưu lượng và tốc độ trên từng đoạnống tiến hành xác định đường kính trong của ốngnhư sau :

m ,

V 4 d

- Khối lượng riêng của nước, kg/m3;

- Tốc độ nước chuyển động trên ống, được lựachọn theo bảng 10.7, m/s

10.2.4 Xác định tổn thất áp suất

Có 2 cách xác định tổn thất áp lực trên đườngống

- Phương pháp xác định theo công thức

- Xác định theo đồ thị

10.2.4.1 Xác định tổn thất áp suất bằng tính toán

Tổn thất áp lực được xác định theo công thức

p = pms + pcb (10-5)trong đó:

pcb, pms - Tổn thất áp suất cục bộ và tổn thấtáp suất ma sát, N/m2

2

d

l 2

.

d

l

- Cút 45o tiêu chuẩn

- Cút 90o tiêu chuẩn

- Cút 90o bán kínhcong lớn

- Chữ T, nhánhchính

0,5

2  30,350,750,450,41,50,10,250,040,200,904,524,06,49,5

Đối với đoạn ống mở rộng đột ngột, hệ số tổnthất cục bộ có thể tính theo công thức sau :

2 2

1)F

F1( 



trong đó : F1, F2 - lần lượt là tiết diện đầu vào vàđầu ra của ống

Trường hợp đường ống thu hẹp đột ngột thì hệsố trở lực ma sát có thể tra theo bảng 10.9 Cần lưu

ý là tốc độ dùng để tính tổn thất trong trường hợpnày là ở đoạn ống có đường kính nhỏ

Bảng 10.9 Hệ số ma sát đoạn ống đột mở

Tỉ số F 2 /F 1 Hệ số 

0,10,20,30,40,50,60,70,80,91,0

0,370,350,320,270,220,170,100,060,020

 Xác định trở lực cục bộ bằng độ dài tương đương

Để xác định trở lực cục bộ ngoài cách xác địnhnhờ hệ số trở lực cục bộ , người ta còn có cáchqui đổi ra tổn thất ma sát tương đương và ứng vớinó là chiều dài tương đương

Dưới đây là chiều dài tương đương của một sốthiết bị đường ống nước

Bảng 10.10 Chiều dài tương đương của các loại van (mét

Van

45 o Y

Van góc

Van cửa

Van 1 chiê öu lật

Lọc Y mặ t bích

Lo üc Y ren

Van 1 chiê öu nân g

3/8 5,180 2,438 1,829 1,829 0,183 1,524 - - Van 1

2,134 2,743 3,657 4,572 5,486 7,315 8,839 10,66 8 12,49 6 14,32 5 17,67 8 21,33 6 25,91 0 32,00 0 39,62 4 47,24 0 54,86 4 60,96 0 71,62 8 80,77 2

2,134 2,743 3,657 4,572 5,486 7,315 8,839 10,66 8 12,49 6 14,32 5 17,67 8 21,33 6 25,91 0 32,00 0 39,62 4 47,24 0 54,86 4 60,96 0 71,62 8 80,77 2

0,213 0,274 0,305 0,457 0,548 0,701 0,853 0,975 1,219 1,372 1,829 2,134 2,743 3,657 3,692 4,572 5,182 5,791 6,705 7,620

1,829 2,438 3,048 4,267 4,877 6,096 7,620 9,144 10,66 8 12,19 2 15,24 0 18,28 8 24,38 4 30,48 0 36,57 6 41,14 8 45,72 0 50,29 2 60,96 0 73,15 2

- - - - 8,229 8,534 12,80 0 14,63 0 18,28 8 23,38 0 33,52 8 45,72 0 57,19 2 76,20 0 - - - - -

-0,91 4 1,21 9 1,52 4 2,74 3 3,04 8 4,26 7 6,09 6 12,1 92 - - - -

chiề u dạn g cầu giốn

g van cầu

Van 1 chiề u dạn

g góc giốn

g van góc

Bảng 10.11 Chiều dài tương đương của Tê, cút

Cút

90 o ren tron g ren ngoa ìi

Cút

45 o chu ẩn

Cút

45 o ren tron g ren ngoa ìi

Cút 180o chuâ øn

Tê Đườ

ng nhá nh

Đường chính



khôn g đổi



giả m 25%



giả m 50%

0,701 0,762 0,975 1,250 1,707 1,920 2,500 3,048 3,657 4,572 5,182 6,400 7,620 - - - -

0,21 3 0,24 4 0,27 4 0,39 6 0,51 8 0,64 0 0,79 2 0,97 5 1,22 0 1,43 2 1,58 5 1,98 1 2,40 8 3,04 8 3,96 2 4,87 7 5,48 6 6,09 6 7,01 0 7,92 5 9,14 4

0,335 0,396 0,487 0,640 0,914 1,036 1,371 1,585 1,951 2,225 2,591 3,353 3,962 - - - -

0,701 0,762 0,975 1,250 1,707 1,920 2,500 3,048 3,657 4,572 5,182 6,400 7,620 10,06 0 12,80 0 15,24 0 16,76 0 18,89 7 21,33 6 24,69 0 28,65 0

0,823 0,914 1,220 1,524 2,133 2,438 3,048 3,657 4,572 5,486 6,400 7,620 9,144 12,19 0 15,24 0 18,28 8 20,72 6 23,77 4 25,91 0 30,48 0 35,05 0

0,274 0,305 0,427 0,518 0,701 0,792 1,006 1,249 1,524 1,798 2,042 2,500 3,050 3,692 4,877 5,791 7,010 7,925 8,839 10,05 8 12,19 2

0,366 0,427 0,579 0,701 0,945 1,128 1,432 1,707 2,133 2,438 2,743 3,657 4,267 5,486 7,010 7,925 9,144 10,67 0 12,19 2 13,41 1 15,24 0

0,427 0,487 0,609 0,792 1,006 1,219 1,524 1,829 2,286 2,743 3,048 3,692 4,877 6,096 7,620 9,114 4 10,36 3 11,58 2 12,80 0 15,24 0 18,28 8

Bảng 10.12 Chiều dài tương đương của một số

trường hợp đặc biệt

0,09 2 0,12 2 0,15 2 0,21 3 0,30 5 0,36 6 0,48 8 0,60 9 0,79 2 0,91 4 1,15 8 1,52 4 1,82 9 2,59 1 3,35 3 3,96 2 4,87 7 5,48 6 6,09 6 - -

0,213 0,274 0,366 0,487 0,701 0,884 1,22 1,524 1,981 2,347 2,743 3,657 4,572 - - - -

0,152 0,213 0,305 0,366 0,548 0,67 0,914 1,158 1,493 1,829 2,072 2,743 3,353 4,572 6,096 7,62 - - - - -

0,09 1 0,12 2 0,15 2 0,21 3 0,30 5 0,36 6 0,48 8 0,60 9 0,79 2 0,91 4 1,15 8 1,52 4 1,82 9 2,59 1 3,35 3 3,96 2 4,87 7 5,48 6 6,09 6 - -

0,457 0,548 0,853 1,127 1,615 2,012 2,743 3,657 4,267 5,181 6,096 8,23 10,05 8 14,32 5 18,28 8 22,25 26,21 29,26 35,05 43,28 49,68

0,244 0,305 0,427 0,548 0,792 1,006 1,341 1,707 2,194 2,59 3,048 4,267 5,791 7,315 8,839 11,28 13,71 6 15,24 17,67 8 21,33 6 25,29 8

0,457 0,548 0,853 1,127 1,615 2,012 2,743 3,657 4,267 5,181 6,096 8,23 10,05 8 14,32 5 18,28 8 22,25 26,21 29,26 35,05 43,28 49,68

0,335 0,457 0,67 0,823 1,28 1,524 2,073 2,651 3,353 3,962 4,877 6,096 7,62 10,68 8 14,02 17,37 20,11 7 23,47 27,43 32,91 8 39,62 4

Các trường hợp đường ống nối vào thùng :

(1) - Nước chuyển động từ ống vào thùng và đườngống nối bằng mặt với cạnh thùng

(2) - Nước chuyển động từ thùng ra đường ống vàđường ống nối bằng mặt với cạnh thùng.

(3)- Nước chuyển động từ ống vào thùng và đườngống nối nhô lên khỏi cạnh thùng

(4) - Nước chuyển động từ thùng ra đường ống vàđường ống nối nhô lên khỏi cạnh thùng

10.2.4.2 Xác định tổn thất áp suất theo đồ thị

Ngoài cách xác định theo công thức, trên thực tếngười ta hay sử dụng phương pháp đồ thị Các đồthị thường xây dựng tổn thất áp suất cho 1m chiềudài đường ống Khi biết 2 trong ba thông số : Lưulượng nước tuần hoàn (L/s), đường kính ống (mm)và tốc độ chuyển động (m/s) Thông thường chúng tabiết trước lưu lượng và chọn tốc độ sẽ xác địnhđược kích thước ống và tổn thất áp suất cho 1mống

Hình 10.2 Tổn thất áp suất (Pa/m) trên ống dẫn thép đen Schedul 40

Hình 10.3 Tổn thất áp suất (Pa/m) trong ống dẫn nước bằng đồng

Hình 10.4 Tổn thất áp suất (Pa/m) trong các ống dẫn nước bằng

plastic

Trên hình 10.3 biểu diễn đồ thị xác định tổn thấtáp suất (Pa/m) trong các ống dẫn đồng loai K, L, M Hình 10.4 trình bày đồ thị xác định tổn thất ápsuất trong các ống dẫn plastic Khi xây dựng đồ thịngười ta lấy nhiệt độ nước là 20oC.

Ví dụ 1 : Xác định tổn thất áp suất trên một

tuyến ống thép 100mm trước đầu đẩy bơm, biếtchiều dài tổng là 50m, 01 van cửa và có 6 cút 90o

- Chiều dài tương đương của 6 cút 90o

10.3 THÁP GIẢI NHIỆT VÀ BÌNH GIÃN NỠ

10.3.1 Tháp giải nhiệt

Trong hệ thống điều hoà không khí giải nhiệt bằngnước bắt buộc phải sử dụng tháp giải nhiệt Thápgiải nhiệt được sử dụng để giải nhiệt nước làmmát bình ngưng trong hệ thống lạnh máy điều hoàkhông khí

Trên hình 10.5 trình bày cấu tạo của một tháp giảinhiệt

Hình 10.5 Tháp giải nhiệt RINKI (Hồng Kông)

Cấu tạo của tháp giải nhiệt gồm: Thân và đáy

tháp bằng nhựa composit Bên trong có các khối sợinhựa có tác dụng làm tơi nước, tăng bề mặt tiếpxúc, thường có 02 khối Ngoài ra bên trong còn có hệthống ống phun nước, quạt hướng trục Hệ thốngống phun nuớc quay xung quanh trục khi có nướcphun Mô tơ quạt đặt trên đỉnh tháp Xung quanh phầnthân còn có các tấm lưới , có thể dễ dàng tháo rađể vệ sinh đáy tháp, cho phép quan sát tình hìnhnước trong tháp nhưng vẫn ngăn cản rác có thể rơivào bên trong tháp Thân tháp được lắp từ một vàitấm riêng biệt, các vị trí lắp tạo thành gân tăng sứcbền cho thân tháp

Phần dưới đáy tháp có các ống nước sau : Ốngnước vào, ống nước ra, ống xả cặn, ống cấp nướcbổ sung và ống xả tràn

Khi chọn tháp giải nhiệt người ta căn cứ vào côngsuất giải nhiệt Công suất đó được căn cứ vào mãhiệu của tháp Ví dụ tháp FRK-80 có công suất giảinhiệt 80 Ton

Bảng 10.13 dưới đây trình bày các đặc tính kỹthuật của tháp giải nhiệt RINKI Theo bảng đó ta cóthể xác định được lưu lượng nước yêu cầu, cácthông số về cấu trúc và khối lượng của tháp Từ

lưu lượng của tháp có thể xác định được công suấtgiải nhiệt của tháp.

Q = G.Cn.tnG- Lưu lượng nước của tháp, kg/s;

Cn- Nhiệt dung riêng của nước : Cn = 1 kCal/kg.độ;

tn - Độ chênh lệch nhiệt độ nước vào ra tháp tn =

4oC

Bảng 10.13 Bảng đặc tính kỹ thuật của tháp giải nhiệt RINKI

10.3.2 Bình (thùng) giãn nở

Trong các hệ thống ống dẫn nước kín thường cótrang bị bình giãn nở Mục đích của bình giãn nở làtạo nên một thể tích dự trữ nhằm điều hoànhững ảnh hưởng do giản nỡ nhiệt của nước trêntoàn hệ thống gây ra, ngoài ra bình còn có chức năngbổ sung nước cho hệ thống trong trường hợp cầnthiết

Có 2 loại bình giãn nở : Loại hở và loại kín

Bình giãn nở kiểu hở là bình mà mặt thoáng tiếp xúc với khí trời trên phía đầu hút của bơm và ở vị trí cao nhất của hệ thống

Trên hình 10.7 , cột áp thuỷ tĩnh đoạn AB phải đảmbảo lớn hơn trở lực của đoạn AC, nếu không nướcvề trên đường (1) không trở về đầu hút của bơm mà

bị đẩy vào thùng giãn nỡ làm tràn nước Khi lắp thêmtrên đường hút của bơm các thiết bị phụ, ví dụ nhưlọc nước thì cần phải tăng độ cao đoạn AB

Hình 10.7 Lắp đặt thùng giản nở

Để tính toán thể tích bình giãn nở chúng ta căn cứvào dung tích nước của hệ thống và mức độ tăngthể tích của nước theo nhiệt độ cho ở bảng 10.14.Bình giãn nở kiểu kín được sử dụng trong hệthống nước nóng và nhiệt độ cao Bình giãn nở kiểukín không mở ra khí quyển và vận hành ở áp suấtkhí quyển Bình cần trang bị van xả khí Bình giãn nởkiểu kín được lắp đặt trên đường hút của bơm, chophép khi vận hành áp suất hút của bơm gần nhưkhông đổi

Trong hệ thống điều hoà chúng ta ít gặp bình giãnnở kiểu kín

Bảng 10.14 Giãn nở thể tích nước theo nhiệt độ

10.4.1 Khái niệm và phân loại bơm

Bơm nước được chia làm 02 loại chủ yếu sau: Bơmhướng trục và bơm ly tâm Bơm hướng trục thườngđược sử dụng để bơm nước giải nhiệt cho bình

ngưng Bơm ly tâm được sử dụng để bơm nước lạnhhoặc nước nóng cho các hộ tiêu thụ.

Trên hình 10.8 là một số bơm ly tâm thường đượcsử dụng trong điều hoà không khí

Hình 10.8 Một số loại bơm nước

10.4.2 Đặc tính của bơm

Cũng như quạt bơm cũng có đường đặc tính tươngtự như vậy Đường đặc tính của bơm biểu thị quanhệ giữa cột áp với lưu lượng ở hiệu suất bơm khácnhau, đường kính guồng cánh và công suất bơm