Hệ thống vận chuyển không khí: Điều hòa không khí và thông gió

Nội dung text: Hệ thống vận chuyển không khí: Điều hòa không khí và thông gió

1. CHƯƠNG IX: HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN KHÔNG KHÍ Hệ thống phân phối và vận chuyển không khí bao gồm các bộ phận chính sau: - Hệ thống đường ống gió: Cấp gió, hồi gió, khí tươi, thông gió; - Các thiết bị đường ống gió: Van điều chỉnh, tê, cút, chạc, vv ; - Quạt cấp và hồi gió. Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống vận chuyển không khí là công cụ và phương tiện truyền dẫn không khí đã qua xử lý cấp cho các hộ tiêu thụ, không khí tươi, không khí tuần hoàn và không khí thông gió. Vì lý do đó mà hệ thống vận chuyển không khí phải đảm bảo bền đẹp, tránh các tổn thất nhiệt , ẩm trong quá trình vận chuyển, đảm bảo phân phối khí đều đến các hộ tiêu thụ vv 9.1 HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG GIÓ Trong hệ thống điều hoà không khí hệ thống đường ống gió có chức năng dẫn và phân gió tới các nơi khác nhau tuỳ theo yêu cầu. 9.1.1 Phân loại và đặc điểm hệ thống đường ống gió 9.1.1.1 Phân loại Đường ống dẫn không khí được chia làm nhiều loại dựa trên các cơ sở khác nhau: • Theo chức năng Theo chức năng người ta chia hệ thống đường ống gió ra làm các loại chủ yếu sau: - Đường ống cung cấp không khí (Supply Air Duct - SAD) - Đường ống hồi gió (Return Air Duct - RAD) - Đường ống cấp không khí tươi (Fresh Air Duct) - Đường ống thông gió (Ventilation Air Duct) - Đường ống thải gió (Exhaust Air Duct) • Theo tốc độ gió Theo tốc độ người ta chia ra loại tốc độ cao và thấp, cụ thể như sau: Bảng 9.1 Loại đường ống Hệ thống điều hòa dân dụng Hệ thống điều hòa công nghiệp gió Cấp gió Hồi gió Cấp gió Hồi gió - Tốc độ thấp 12,7 m/s - 12,7 - 25,4m/s • Theo áp suất Theo áp suất dư của dòng không khí trong đường ống người ta chia ra làm 3 loại: đường ống có áp suất thấp, trung bình và cao như sau: - Áp suất thấp : 95 mmH2O - Áp suất trung bình : 95 ÷ 172 mmH2O - Áp suất cao : 172 ÷ 310 mmH2O • Theo kết cấu và vị trí lắp đặt - Đường ống gió treo - Đường ống gió ngầm 168
2. • Theo hình dáng tiết diện đường ống - Đường ống chữ nhật, hình vuông; - Đường ống tròn; - Đường ống ô van. • Theo vật liệu chế tạo đường ống - Đường ống tôn tráng kẽm; - Đường ống inox; - Đường ống nhựa PVC; - Đường ống polyurethan (foam PU). Dưới đây chúng ta nghiên cứu đặc điểm và cấu tạo của hai loại đường ống thường hay sử dụng trên thực tế la: đường ống ngầm và đường ống treo. 9.1.1.2 Hệ thống đường ống gió ngầm Đường ống gió ngầm được xây dựng bằng gạch hoặc bê tông và đi ngầm dưới đất. Đường ống gió ngầm thường kết hợp dẫn gió và lắp đặt các hệ thống đường nước, điện, điện thoại đi kèm nên gọn gàng và tiết kiệm chi phí nói chung. Tuy nhiên chính các hạng mục đi kèm trong đường ống gió cũng gây ra những rắc rối nhất định như vấn đề vệ sinh, tuần hoàn gió vv. . . Đường ống gió ngầm được sử dụng khi không gian lắp đặt không có hoặc việc lắp đặt các hệ thống đường ống gió treo không thuận lợi, chi phí cao và tuần hoàn gió trong phòng không tốt. Một trong những trường hợp người ta hay sử dụng đường ống gió ngầm là hệ thống điều hoà trung tâm cho các rạp chiếu bóng, hội trường vv. . . Đường ống gió ngầm thường sử dụng làm đường ống gió hồi, rất ít khi sử dụng làm đường ống gió cấp do sợ ảnh hưởng chất lượng gió sau khi đã xử lý do ẩm mốc trong đường ống, đặc biệt là đường ống gió cũ đã hoạt động lâu ngày. Khi xây dựng cần phải xử lý chống thấm đường ống gió thật tốt. Đường ống thường có tiết diện chữ nhật và được xây dựng sẵn khi xây dựng công trình. Vì vậy có thể nói đường ống gió ngầm rất khó đảm bảo phân phối gió đều vì tiết diện đường ống thường được xây đều nhau từ đầu đến cuối. Hệ thống đường ống gió ngầm thường được sử dụng trong các nhà máy dệt, rạp chiếu bóng. Trong nhà máy dệt, các đường ống gió ngầm này có khả năng thu gom các sợi bông rơi vãi tránh phán tán trong không khí ảnh hưởng đến công nhân vận hành và máy móc thiết bị trong nhà xưởng. Vì vậy trong các nhà máy dệt, nhà máy chế biến gỗ để thu gom bụi người ta thường hay sử dụng hệ thống đường ống gió kiểu ngầm. Nói chung đường ống gió ngầm đòi hỏi chi phí lớn, khó xây dựng và có nhiều nhược điểm. Nó chỉ được sử dụng trong trường hợp bất khả kháng hoặc với mục đích thu gom bụi. 9.1.1.3 Hệ thống ống kiểu treo. Hệ thống đường ống treo là hệ thống đường ống được treo trên các giá đỡ đặt ở trên cao. Do đó yêu cầu đối với đường ống gió treo tương đối nghiêm ngặt: - Kết cấu gọn, nhe; - Bền và chắc chắn; - Dẫn gió hiệu quả, thi công nhanh chóng; - Dễ chế tạo và giá thành thấp. Đường ống gió treo có thể chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau, tiết diện đường ống cũng có hình dạng rất khác nhau. Đường ống gió treo cho phép dễ dàng điều chỉnh tiết diện để đảm bảo phân phối gió đều trên toàn tuyến đường ống. Vì vậy đường ống gió treo được sử dụng rất phổ biến trên thực tế (hình 9.1). 169
3. 8 1 7 2 3 65 4 1- Trần bê tông 5- Thanh sắt đỡ 2- Thanh treo 6- Bông thuỷ tinh cách nhiệt 3- Đoạn ren 7- Ống gió 4- Bu lông + đai ốc 8- Vít nỡ Hình 9.1: Treo đỡ đường ống gió • Vật liệu sử dụng Vật liệu chế tạo đường ống gió thường là tole tráng kẽm, inox, nhựa tổng hợp, foam định hình. Trên thực tế sử dụng phổ biến nhất là tôn tráng kẽm có bề dày trong khoảng từ 0,5 ÷ 1,2mm theo tiêu chuẩn qui định phụ thuộc vào kích thước đường ống. Trong một số trường hợp do môi trường có độ ăn mòn cao có thể sử dụng chất dẻo hay inox. Hiện nay người ta có sử dụng foam để làm đường ống: ưu điểm nhẹ , nhưng gia công và chế tạo khó, do đặc điểm kích thước không tiêu chuẩn của đường ống trên thực tế. Khi chế tạo và lắp đặt đường gió treo cần tuân thủ các qui định về chế tạo và lắp đặt. Hiện nay ở Việt nam chưa có các qui định cụ thể và chi tiết về thiết kế chế tạo đường ống. Tuy nhiên chúng ta có thể tham khảo các qui định đó ở các tài liệu nước ngoài như DW142, SMACNA. Bảng 9.2 trình bày một số qui cách về chế tạo và lắp đặt đường ống gió. Bảng 9.2. Các qui định về gia công và lắp đặt ống gió Cạnh lớn của ống Thanh sắt Thanh đỡ, Độ dày tôn, mm Khẩu độ giá gió, mm treo, mm mm Áp suất thấp, Áp suất cao đỡ, mm trung bình 400 F6 25x25x3 0,6 0,8 3000 600 F8 25x25x3 0,8 0,8 3000 800 F8 30x30x3 0,8 0,8 3000 1000 F8 30x30x3 0,8 0,8 2500 1250 F10 40x40x5 1,0 1,0 2500 1600 F10 40x40x5 1,0 1,0 2500 2000 F10 40x40x5 1,0 1,2 2500 2500 F12 40x40x5 1,0 1,2 2500 170
4. 3000 F12 40x40x5 1,2 - 2500 • Hình dạng tiết diện Hình dáng đường ống gió rất đa dạng: Chữ nhật, tròn, vuông và ô van. Tuy nhiên, đường ống gió có tiết diện hình chữ nhật được sử dụng phổ biến hơn cả vì nó phù hợp với kết cấu nhà, dễ treo đỡ, chế tạo, dễ bọc cách nhiệt và đặc biệt các chi tiết phụ như cút, xuyệt, chạc 3, chạc 4 vv . . . dễ chế tạo hơn các kiểu tiết diện khác. a) b) c) d) a- Chữ nhật; b- Tiết diện vuông; c- Tiết diện tròn; c- Tiết diện ô van Hình 9.2. Các loại tiết diện đường ống • Cách nhiệt Để tránh tổn thất nhiệt, đường ống thường bọc một lớp cách nhiệt bằng bông thủy tinh, hay stirofor, bên ngoài bọc lớp giấy bạc chống cháy và phản xạ nhiệt. Để tránh chuột làm hỏng người ta có thể bọc thêm lớp lưới sắt mỏng. Bảng 9.3. Qui định về bọc cách nhiệt Loại đường ống Cấp gió Hồi gió Khí tươi Thông gió Bọc cách nhiệt Có Có Không Không Hiện nay người ta thường sử dụng bông thuỷ tinh chuyên dụng để bọc cách nhiệt các đường ống gió, bông thuỷ tinh được lắp lên đường ống nhờ các đinh mũ được gắn lên đường ống bằng các chất keo, sau khi xuyên lớp bông qua các đinh chông người ta lồng các mảnh kim loại trông giống như các đồng xu vào bên ngoài kẹp chặp bông và bẻ gập các chông đinh lại. Cần lưu ý sử dụng số lượng cách chông đinh một cách hợp lý , khi số lượng quá nhiều sẽ tạo cầu nhiệt không tốt, nhưng nếu quá ít thì bông sẽ được giữ không chặt. Mật độ đinh gắn khoảng 01 đinh trên 0,06m2 bề mặt ống gió. 1 2 1- Đinh chông; 2- Lớp bông thuỷ tinh cách nhiệt Hình 9.3. Cách gắn lớp cách nhiệt Khi đường ống đi ngoài trời người ta bọc thêm lớp tôn ngoài cùng để bảo vệ mưa nắng Cần lưu ý các loại đường ống gió nào thì cần bọc cách nhiệt và độ dày tương ứng bao nhiêu. Các đường ống bọc cách nhiệt bao gồm: đường cấp gió và đường hồi gió. Các đường ống cấp gió tươi, hút xả và thông gió không cần bọc cách nhiệt. Đường hồi gió đi trong không gian điều hòa không cần bọc cách nhiệt. Riêng đường ống cấp gió đi trong không gian điều hoà có thể bọc hoặc không tuỳ thuộc nhiệt độ và tầm quan trọng của phòng. Khi không bọc cách nhiệt trên bề mặt đường ống khí mới vận hành có 171
5. thể đọng sương, do nhiệt độ trong phòng còn cao, sau một thời gian khi nhiệt độ phòng đã giảm thì không xảy ra đọng sương nữa. Chiều dày lớp bông thủ tinh cách nhiệt phụ thuộc kích thước đường ống và tính năng của đường ống. Nói chung đường ống cấp gió cần bọc bông thuỷ tinh dày hơn đường hồi gió. Đường ống càng lớn, bọc cách nhiệt càng dày. Chiều dày lớp bông cách nhiệt nằm trong khoảng 20÷75mm. • Ghép nối đường ống Để tiện cho việc lắp ráp, chế tạo, vận chuyển đường ống được gia công từng đoạn ngắn theo kích cỡ của các tấm tôn. Việc lắp ráp thực hiện bằng bích hoặc bằng các nẹp tôn. Bích có thể là nhôm đúc, sắt V hoặc bích tôn. Trước kia người ta thường sử dụng các thanh sắt V để làm bích đường ống gió. Ưu điểm của bích nối kiểu này là rất chắc chắn, ghép nối dễ dàng, tuy nhiên việc gắn kết các thanh sắt V vào đường ống gió khó khăn và khó tự động hoá, nên chủ yếu chế tạo bằng thủ công. Đối với công trình lớn, việc làm bích V sẽ rất chậm chạp, khó đạt được tiến độ yêu cầu. 12 3 4 1- Bích sắt V; 2- Đinh tán; 3- Gân gia cường; 4- Ống gió Hình 9.4. Chi tiết bích nối đường ống Để chế tạo hàng loạt bằng máy, hiện nay người ta thường sử dụng bích tôn. Bích tôn có nhiều kiểu gắn kết khác nhau cho ở hình 9-5 dưới đây. Hình 9.5. Các kiểu lắp ghép đường ống • Treo đỡ Việc treo đường ống tùy thuộc vào kết cấu công trình cụ thể: Treo tường, trần nhà, xà nhà . - Khi nối đường ống gió với thiết bị chuyển động như quạt, động cơ thì cần phải nối qua ống nối mềm để khử chấn động theo đường ống gió. - Khi kích thước ống lớn cần làm gân gia cường trên bề mặt ống gió. - Đường ống sau khi gia công và lắp ráp xong cần làm kín bằng silicon. 9.1.2 Các cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế hệ thống đường ống gió Nhiệm vụ của người thiết kế hệ thống đường ống gió là phải đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau: 172
6. - Ít gây ồn; - Tổn thất nhiệt nhỏ; - Trở lực đường ống bé; - Đường ống gọn, đẹp và không làm ảnh hưởng mỹ quan công trình; - Chi phí đầu tư và vận hành thấp; - Tiện lợi cho người sử dụng; - Phân phối gió cho các hộ tiêu thụ đều. 9.1.2.1 Quan hệ giữa lưu lượng gió các miệng thổi và cột áp tĩnh trong đường ống gió 1). Quan hệ giữa lưu lượng và tốc độ gió ra miệng thổi Nhiệm vụ của người thiết kế hệ thống đường ống gió là phải đảm bảo phân bố lưu lượng gió cho các miệng thổi đều nhau. Giả sử tất cả các miệng thổi có kích cỡ giống nhau, để lưu lượng gió ra các miệng thổi bằng nhau ta chỉ cần khống chế tốc độ gió trung bình ở các miệng thổi bằng nhau là được. Lưu lượng gió chuyển động qua các miệng thổi được xác định theo công thức: 3 Lx = fx.vx , m /s (9-1) 3 Lx - Lưu lượng gió ra một miệng thổi, m /s; 2 fx - Tiết diện thoát gió của miệng thổi, m ; vx - Tốc độ trung bình của gió ra miệng thổi, m/s. 2). Quan hệ giữa cột áp tĩnh trên đường và vận tốc không khí ra các miệng thổi . Tốc độ trung bình vx ở đầu ra miệng thổi được tính theo công thức: vx = gx/fx , m/s (9-2) Thực ra do bị nén ép khi ra khỏi miệng thổi nên tiết diện bị giảm và nhỏ hơn tiết diện thoát gió thực. Theo định luật Becnuli áp suất thừa của dòng không khí (còn gọi là áp suất tĩnh Ht) đã chuyển thành cột áp động của dòng không khí chuyển động ra miệng thổi: (β'.v )2 p − p = ρ. x = H ,Pa (9-3) x o 2 t 2 px, là áp suất tuyệt đối của dòng không khí trong ống dẫn trước miệng thổi, N/m ; 2 po là áp suất không khí môi trường nơi gió thổi vào, N/m ; β’ Hệ số thu hẹp dòng phụ thuộc điều kiện thổi ra của dòng không khí; 2 Ht - Cột áp tĩnh tại tiết diện nơi đặt miệng thổi , N/m . Từ đó rút ra: 1 2.H v = . t ,m / s (9-4) x β' ρ Theo (9-3) và (9-4) có thể nhận thấy để đảm bảo phân bố gió cho các miệng thổi đều nhau người thiết kế phải đảm bảo áp suất tĩnh dọc theo đường ống không đổi là được. Vì vậy thay vì khảo sát tốc độ ra miệng thổi vx (hay gx vì tiết diện của các miệng thổi đều nhau) ta khảo sát phân bố cột áp tĩnh Ht dọc theo đường ống để xem xét với điều kiện nào phân bố cột áp tĩnh sẽ đồng đều trên toàn tuyến ống. 173
7. 9.1.2.2 Sự phân bố cột áp tĩnh dọc đường ống dẫn gió. Xét một đường ống gió, tốc độ gió trung bình và cột áp tĩnh của dòng không khí tại tiết diện có miệng thổi đầu tiên là ω1 và H1 , của miệng thổi thứ 2 là ω2 và H2 vv và của miệng thổi thứ n là ωn và Hn (hình 9.5). Trở kháng thủy lực tổng của đường ống là Σ∆p Theo định luật Becnuli ta có: ρ.ω2 ρ.ω2 H + 1 = H + n + Σ∆p (9-5) 1 2 n 2 i 1 2 n p ϖ p ϖ p ϖ 1 1 2 2 n n H H H v v n vn 1 1 2 2 Hình 9.6. Phân bố cột áp tĩnh dọc theo đường ống gió Hay: ω2 − ω2 H = H + ρ. 1 n − Σ∆p (9-6) n 1 2 i Từ đó suy ra: ω2 − ω2 ∆H = H − H = ρ. 1 n − Σ∆p (9-7) n 1 2 i 2 2 Thành phần ρ(ω 1 - ω n)/2 gọi là độ giảm cột áp động. Như vậy để duy trì cột áp tĩnh trên tuyến ống không đổi ∆H =0 ta phải thiết kế hệ 2 2 thống đường ống gió sao cho ρ(ω 1 - ω n)/2 - Σ∆p = 0, tức là giảm cột áp động bằng tổng trở lực trên đường ống. Ta có các trường hợp có thể xảy ra như sau: 2 2 a. Trường hợp ρ(ω 1 - ω n)/2 = Σ∆p ta có Hn = H1: Cột áp thuỷ tĩnh ở miệng thổi đầu bằng miệng thổi cuối. Điều đó xay ra khi giảm cột áp động bằng tổng tổn thất trên tuyến ống. Đây là trường hợp lý tưởng, tốc độ và lưu lượng ở các miệng thổi đầu tiên và cuối tuyến ống sẽ đều nhau. Tuy nhiên để tất cả các miệng thổi có lưu lượng gió đều nhau thì phải thoả mãn điều kiện sau: ω2 ω2 ω2 ω2 ρ. 1 = ρ. 2 + ∆p = ρ. 3 + ∆p = = ρ. n + ∆p 2 2 1−2 2 1−3 2 1−n (9-8) Tức là giảm cột áp động từ miệng thổi thứ nhất đến miệng thổi bất kỳ đúng bằng tổng trở lực từ miệng thổi thứ nhất đến miệng thổi đó. Hay nói cách khác, trong quá trình chuyển động của dòng không khí cần thiết kế đường ống sao cho giảm cột áp động vừa đủ để bù tổn thất áp suất từng đoạn ống. Từ đây chúng ta có thể suy ra cơ sở để thiết kế đường ống gió đảm bảo phân bố gió đều giữa các miệng thổi là giảm dần tốc độ gió dọc theo chiều chuyển động vừa đủ để giảm cột áp động giữa các miệng thổi bằng tổng trở lực trên đoạn ấy. 2 2 b. Trường hợp ρ(ω 1 - ω n)/2 > Σ∆p hay Hn > H1 Giảm cột áp động lớn hơn tổng tổn thất áp lực trên tuyến ống. Trong trường hợp này ta có cột áp thủy tĩnh phía cuối tuyến ống lớn hơn phía trước, gió sẽ dồn về cuối tuyến ống. Trường hợp này có thể xãy ra khi: 174
8. - Tốc độ đoạn đầu quá lớn, nên áp suất tĩnh bên trong ống rất nhỏ trong khi tốc độ đoạn cuối nhỏ. Trong một số trường hợp nếu tốc độ đi ngang qua tiết diện nơi lắp các miệng thổi ở đoạn đầu quá lớn thì các miệng thổi đầu có thể trở thành miệng hút lúc đó tạo nên hiện tượng hút kiểu EJectơ. Để khắc phục, cần giảm tốc độ đoạn đầu, tăng tốc độ đoạn cuối. Vì thế khi lưu lượng dọc theo đường ống gió giảm thì phải giảm tiết diện tương ứng để duy trì tốc độ gió, tránh không nên để tốc độ giảm đột ngột . - Đường ống ngắn, ít trở lực cục bộ nhưng có nhiều miệng thổi hoặc đoạn rẻ nhánh. Trường hợp này trở lực Σ∆p rất nhỏ, nhưng tốc độ giảm nhanh theo lưu lượng. Để khắc phục cần giảm nhanh tiết diện đoạn cuối nhằm khống chế tốc độ phù hợp. Điều này có thể gặp trong trường hợp ví dụ dưới đây. Trên một đoạn ống khá ngắn, bố trí nhiều miệng thổi . Do lưu lượng thay đổi một cách nhanh chóng nên nếu không thay đổi L tiết diện đường ống thì tốc độ ω = i giảm rất nhanh, kết quả cột áp động cũng giảm i f nhanh. Tuy nhiên do đoạn ống rất ngắn nên ∆pi rất nhỏ, có thể bỏ qua. Vì vậy ta sẽ có H4 >> H1 . Gió sẽ tập trung về cuối tuyến ống (trường hợp A). A) L (l/s) MT1 MT2 MT3 MT4 B) L (l/s) MT1 MT2 MT3 MT4 Hình 9.7 Để khắc phục cần tăng tốc độ đoạn cuối bằng cách giảm diện tích fi của đường ống. Trong trường hợp này do ∆pi ≈ 0, nên phải tăng fi sao cho ωi ≈ ω1 tức là: L 1 L 2 L 3 L 4 = = = = ωi f 1 f 2 f 3 f 4 (9-9) L L L f f f Nhưng do: L = 3 = 2 = 1 nên suy ra f = 3 = 2 = 1 4 2 3 4 4 2 3 4 2 2 c. Trường hợp ρ(ω 1 - ω n)/2 < Σ∆p hay Hn < H1 Giảm cột áp động nhỏ hơn tổng tổn thất áp lực trên tuyến ống. Trong trường hợp này gió tập trung vào đầu tuyến ống. Nguyên nhân gây ra có thể là: - Chọn tốc độ đoạn đầu quá nhỏ, nhưng đường ống quá dài và khúc khuỷu. Trong trường hợp này gió không đủ năng lượng để chuyển động đến cuối đường ống và tập trung ở các miệng thổi đầu. - Tổn thất đường ống quá lớn: Đường ống quá dài, có nhiều chổ khúc khuỷu, nên tổn thất áp suất quá lớn, giảm cột áp động không đủ bù tổn thất áp suất. - Tiết diện đường ống được giảm quá nhanh không tương ứng với mức độ giảm lưu lượng nên tốc độ dọc theo tuyến ống giảm ít, không giảm thậm chí còn tăng. Vì thế cột áp tĩnh đầu tuyến ống lớn hơn cuối tuyến ống. Vì vậy khi thiết kế đường ống cần phải chú ý: 175
9. 9.1.2.3 Sự phân bố cột áp tĩnh trên đường ống hút. Xét một đường ống hút, tốc độ trung bình và cột áp tĩnh của dòng không khí ngang qua tiết diện có miệng hút đầu là ω1 và H1 , của miệng hút thứ 2 là ω2 và H2 và của miệng hút thứ n là ωn và Hn . Trở kháng thủy lực tổng của đường ống là Σ∆p 1 2 n p ϖ p ϖ p ϖ 1 1 2 2 n n H v H v H v 1 1 2 2 n n Hình 9.8. Phân bố cột áp tĩnh dọc theo đường ống hút Tương tự như trường hợp dòng không khí dọc theo đường ống cấp gió, ta có biểu thức: ω2 ω2 ω2 H + ρ. 1 = H + ρ. 2 + ∆p = = H + ρ. n + ∆p (9-10) 1 2 2 2 1−2 n 2 1−n Như vậy, để đảm bảo H1 = H2 = . . . = Hn Thì phải đảm bảo ω2 ω2 ω2 ρ. 1 = ρ. 2 + ∆p = = ρ. n + ∆p (9-11) 2 2 1−2 2 1−n Xét miệng hút thứ nhất với miệng hút thứ n, để đảm bảo phân bố gió đều giữa 02 miệng hút đó ta phải đảm bảo giảm cột áp động từ miệng hút thứ nhất đến miệng hút thứ n bằng tổng tổn thất áp suất trong khoảng đó, tức là: ω2 − ω2 ρ. 1 n = ∆p (9-12) 2 1−n 9.1.3 Tính toán tổn thất áp lực trên hệ thống đường ống gió 9.1.3.1. Lựa chọn tốc độ không khí trên đường ống Lựa chọn tốc độ gió có liên quan tới nhiều yếu tố. - Khi chọn tốc độ cao đường ống nhỏ, chi phí đầu tư và vận hành thấp, nhưng trở lực hệ thống lớn và độ ồn do khí động của dòng không khí chuyển động cao. - Ngược lại khi tốc độ bé, đường ống lớn chi phí đầu tư và vận hành lớn, khó khăn lắp đặt, nhưng trở lực bé. Tốc độ hợp lý là một bài toán kinh tế, kỹ thuật phức tạp. Bảng 9.3 dưới đây trình bày tốc độ gió thích hợp dùng để tham khảo lựa chọn khi thiết kế. Bảng 9.4. Tốc độ gió trên đường ống gió, m/s Khu vực Độ ồn nhỏ Bình thường Ống cấp Ống nhánh Ống đi Ống về Ống đi Ống về - Nhà ở 3 5 4 3 3 - Phòng ngủ 5 7,6 6,6 6 5 - Phòng ngủ k.s và bệnh viện - Phòng làm việc 6 10,2 7,6 8,1 6 - Phòng giám đốc - Thư viện - Nhà hát 4 6,6 5,6 5 4 176
10. - Giảng đường - Văn phòng chung 7,6 10,2 7,6 8,1 6 - Nhà hàng, cửa hàng cao cấp - Ngân hàng - Cửa hàng bình thường 9,1 10,2 7,6 8,1 6 - Cafeteria - Nhà máy, xí nghiệp, phân x 12,7 15,2 9,1 11,2 7,6 9.1.3.2. Xác định đường kính tương đương của đường ống Để vận chuyển không khí người ta sử dụng nhiều loại ống gió: Chữ nhật, vuông, ô van, tròn. Tuy nhiên để tính toán thiết kế đường ống gió thông thường người ta xây dựng các giãn đồ cho các ống dẫn tròn. Vì vậy cần qui đổi tiết diện các loại ra tiết diện tròn tương đương, sao cho tổn thất áp suất cho một đơn vị chiều dài đường ống là tương đương nhau, trong điều kiện lưu lượng gió không thay đổi. Đường kính tương đương có thể xác định theo công thức hoặc tra bảng. Để thuận lợi cho việc tra cứu và lựa chọn , người ta đã lập bảng xác định đường kính tương đương của các đường ống dạng chữ nhật nêu ở bảng 9-4. - Đường kính tương đương của tiết diện chữ nhật được xác định theo công thức sau: (a.b)0,625 d = 1,3 ,mm (9-13) td (a + b)0,25 a, b là cạnh chữ nhật, mm Tuy tổn thất giống nhau nhưng tiết diện trên 2 ống không giống nhau π.d2 S'= axb> S = td (9-14) 4 - Đường kính tương đương của ống ô van: A 0,625 d = 1,55. (9-15) td P0,25 A - Tiết diện ống ô van: π.b2 A = + b(a − b) (9-16) 4 a, b là cạnh dài và cạnh ngắn của ô van, mm p Là chu vi mặt cắt : p = π.b + 2(a-b), mm 177
11. Bảng 9.5. Đường kính tương đương của ống chữ nhật a b, mm mm 100 125 150 175 200 225 250 275 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 900 100 100 125 122 137 150 133 150 164 175 143 161 177 191 200 152 172 189 204 219 225 151 181 200 216 232 246 250 169 190 210 228 244 259 273 275 176 199 220 238 256 272 287 301 300 183 207 229 248 266 283 299 314 328 350 195 222 245 267 286 305 322 339 354 383 400 207 235 260 283 305 325 343 361 378 409 437 450 217 247 274 299 321 343 363 382 400 433 464 492 500 227 258 287 313 337 360 381 401 420 455 488 518 547 550 236 269 299 326 352 375 398 419 439 477 511 543 573 601 600 245 279 310 339 365 390 414 436 457 496 533 567 598 628 656 650 253 289 321 351 378 404 429 452 474 515 553 589 622 653 683 711 700 261 298 331 362 391 418 443 467 490 533 573 610 644 677 708 737 765 750 268 306 341 373 402 430 457 482 506 550 592 630 666 700 732 763 792 820 800 275 314 350 383 414 442 470 496 520 567 609 649 687 722 755 787 818 847 875 900 289 330 367 402 435 465 494 522 548 597 643 686 726 763 799 833 866 897 927 984 1000 301 344 384 420 454 486 517 546 574 626 674 719 762 802 840 876 911 944 976 1037 1100 313 358 399 437 473 506 538 569 598 652 703 751 795 838 878 916 953 988 1022 1086 1200 324 370 413 453 490 525 558 590 620 677 731 780 827 872 914 954 993 1030 1066 1133 1300 334 382 426 468 506 543 577 610 642 701 757 808 857 904 948 990 1031 1069 1107 1177 1400 344 394 439 482 522 559 595 629 662 724 781 838 886 934 980 1024 1066 1107 1146 1220 1500 353 404 452 495 536 575 612 648 681 745 805 860 913 963 1011 1057 1100 1143 1183 1260 1600 362 415 463 508 551 591 629 665 700 766 827 885 939 991 1041 1088 1133 1177 1219 1298 1700 371 425 475 521 564 605 644 682 718 785 849 908 964 1018 1069 1118 1164 1209 1253 1335 1800 379 434 485 533 577 619 660 698 735 804 869 930 988 1043 1096 1146 1195 1241 1286 1371 1900 387 444 496 544 590 633 674 713 751 823 889 952 1012 1068 1122 1174 1224 1271 1318 1405 2000 395 453 506 555 602 646 688 728 767 840 908 973 1034 1092 1147 1200 1252 1301 1348 1438 2100 402 461 516 566 614 659 702 743 782 857 927 993 1055 1115 1172 1226 1279 1329 1378 1470 2200 410 470 525 577 625 671 715 757 797 874 945 1013 1076 1137 1195 1251 1305 1356 1406 1501 179
12. 2300 417 478 534 587 636 683 728 771 812 890 963 1031 1097 1159 1218 1275 1330 1383 1434 1532 2400 424 486 543 597 647 695 740 784 826 905 980 1050 1116 1180 1241 1299 1355 1409 1461 1561 2500 430 494 552 606 658 706 753 797 840 920 996 1068 1136 1200 1262 1322 1379 1434 1488 1589 2600 437 501 560 616 668 717 764 810 853 935 1012 1085 1154 1220 1283 1344 1402 1459 1513 1617 2700 443 509 569 625 678 728 776 822 866 950 1028 1102 1173 1240 1304 1366 1425 1483 1538 1644 2800 450 516 577 634 688 738 787 834 879 964 1043 1119 1190 1259 1324 1387 1447 1506 1562 1670 2900 456 523 585 643 697 749 798 845 891 977 1058 1135 1208 1277 1344 1408 1469 1529 1586 1696 100 125 150 175 200 225 250 275 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 900 Tiếp bảng (9-4) a b, mm mm 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 1000 1093 1100 1146 1202 1200 1196 1`25 1312 1300 1244 6 1365 1421 1400 1289 1306 1416 1475 1530 1500 1332 1354 1464 1526 1584 1640 1600 1373 1400 1511 1574 1635 1693 1749 1700 1413 1444 1555 1621 1684 1745 1803 1858 1800 1451 1486 1598 1667 1732 1794 1854 1912 1968 1900 1488 1527 1640 1710 1778 1842 1904 1964 2021 2077 2000 1523 1566 1680 1753 1822 1889 1952 2014 2073 2131 2186 2100 1558 1604 1719 1973 1865 1933 1999 2063 2124 2183 2240 2296 2200 1591 1640 1756 1833 1906 1977 2044 2110 2173 2233 2292 2350 2405 2300 1623 1676 1793 1871 1947 2019 2088 2155 2220 2283 2343 2402 2459 2514 2400 1655 1710 1828 1909 1986 2060 2131 2200 2266 2330 2393 2453 2411 2568 2624 2500 1685 1744 1862 1945 2024 2100 2173 2243 2311 2377 2441 2502 2562 2621 2678 2733 2600 1715 1776 1896 1980 2061 2139 2213 2285 2355 2422 2487 2551 2612 2672 2730 2787 2842 2700 1744 1808 1929 2015 2097 2177 2253 2327 2398 2466 2533 2598 2661 2722 2782 2840 2896 2952 2800 1772 1839 1961 2048 2133 2214 2292 2367 2439 2510 2578 2644 2708 2771 2832 2891 2949 3006 3061 2900 1800 1869 1992 2081 2167 2250 2329 2406 2480 2552 2621 2689 2755 2819 2881 2941 3001 3058 3115 3170 1898 a, mm 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 180
13. 9.1.3.3. Xác định tổn thất áp suất trên đường ống gió Có 2 dạng tổn thất áp lực: - Tổn thất ma sát dọc theo đường ống ∆pms - Tổn thất cục bộ ở các chi tiết đặc biệt: Côn, cút, tê, chạc, van 1). Tổn thất ma sát Tổn thất ma sát được xác định theo công thức: l ρ.ω2 ∆p = λ. . ,mmH O (9-17) ms d 2 2 λ - Hệ số trở lực ma sát l - chiều dài ống, m; d - đường kính hoặc đường kính tương đương của ống, m; ρ - Khối lượng riêng của không khí, kg/m3; ω - Tốc độ không khí chuyển động trong ống , m/s; * Đối với ống tôn mỏng hoặc nhôm có bề mặt bên trong láng và tiết diện tròn thì hệ số trở lực ma sát có thể tính như sau: 0,3164 λ = ,khi Re 105 (9-19) trong đó: Re là tiêu chuẩn Reynolds : ω.d Re= (9-20) ν ν - Độ nhớt động học của không khí , m2/s ω - Tốc độ chuyển động trung bình của không khí trên đường ống, m/s d - Đường kính của ống, m Đối với ống chữ nhật có thể tính theo công thức này nhưng quy đổi ra đường kính tương đương. * Đối ống gió có bề mặt bên trong nhám 1 λ = (9-21) Re 1,81.log k (Re. 1 + 7)2 d k1 là hệ số mức độ gồ ghề trung bình, m Bảng 9.6. 3 Loại ống k1.10 , mm Kéo liền 0 ÷ 0,2 Mới sạch 3 ÷ 10 Không bị rỉ 6 ÷ 20 Tráng kẽm, mới 10 ÷ 30 * Đối với ống bằng nhựa tổng hợp 0,323 - Đối với polyetylen: λ = (9-22) d0,07.Re0,25 0,39 - Đối với vinylplast : λ = d0,01. (9-23) Re0,25 181
14. Việc tính toán theo các công thức tương đối phức tạp, nên người ta đã xây dựng đồ thị để xác tổn thất ma sát, cụ thể như sau: Từ công thức (9-18) ta có thể viết lại như sau: ∆pms = l . ∆p1 (9-24) l - Chiều dài đường ống, m ∆p1 - Tổn thất áp lực trên 1m chiều dài đường ống, Pa/m Hình 9.9. Đồ thị xác định tổn thất ma sát Người ta đã xây dựng đồ thị nhằm xác định ∆p1 trên hình 9.9. Theo đồ thị này khi biết 2 trong các thông số sau: lưu lượng gió V (lít/s), tốc độ không khí ω (m/s) trong đường ống, đường kính tương đương dtđ (mm) là xác định được tổn thất trên 1m chiều dài đường ống. Phương pháp xác định theo đồ thị rất thuận lợi và nhanh chóng. 2). Tổn thất cục bộ Tổn thất áp lực cục bộ được xác định theo công thức: 182
15. ρ.ω2 ∆p = ξ. (9-25) cb 2 Trị số ξ trở lực cục bộ phụ thuộc hình dạng, kích thước và tốc độ gió qua chi tiết. Nếu tốc độ trên toàn bộ ống đều thì có thể xác đinh Có 2 cách xác định tổn thất cục bộ: a). Xác định tổn thất cục bộ theo công thức (9-25), trong đó hệ số ξ được xác định cho từng kiểu chi tiết riêng biệt: Cút, côn, Tê, Chạc vv và cho ở các phụ lục. ρ.ω2 ∆p = ξ. , N/m2 (9-26) cb 2 b). Qui đổi ra độ dài ống thẳng tương đương và xác định theo công thức tổn thất ma sát: ⎛ ξ.d ⎞ ⎜ ⎟ ρ.ω2 λ ρ.ω2 l ρ.ω2 ∆p = ξ. = λ.⎝ ⎠ . = λ. td . cb 2 d 2 â 2 ξ.d trong đó l = là chiều dài tương đương, m td λ ∆pc = ltđ . ∆p1 (9-27) Dưới đây chúng tôi lần lượt giới thiệu cách tính tổn thất cục bộ theo 2 cách nói trên. 9.1.3.4 Xác định hệ số tổn thất cục bô ξ Tổn thất cục bộ xác định theo hệ số ξ được tính toán theo công thức: 2 2 ∆pcb = ξ.ρω /2 , N/m 2 ∆pcb - Tổn thất trở lực cục bộ , N/m ξ - Hệ số trở lực cục bộ. ρ - Khối lượng riêng của không khí. Đối với không khí trong pham vi điều hoà không khí ρ ≈ 1,2 kg/m3. ω - Tốc độ gió đi qua chi tiết tính toán, m/s Đối với các chi tiết mà tốc độ đầu vào và đầu ra khác nhau, thì thường được xác định theo tốc độ đầu vào, trong trường hợp đặc biệt sẽ được chỉ dẫn cụ thể. Dưới đây là giá trị của hệ số tổn thất cục bộ cho các trường hợp thường gặp a.1 Cút tiết diện tròn Cút tiết diện tròn có các dạng chủ yếu sau (hình 9-9a,b,c): - Cút 90o tiết diện tròn, cong đều; - Cút 90o tiết diện tròn, ghép từ 3÷5 đoạn; - Cút 90o ghép từ 02 đoạn thẳng tạo thành góc θo; R R ° d θ θ° θ° d d (a) (b) (c) Hình 9.10. Cút tiết diện tròn 183
16. a.1.1- Cút 90o, tiết diện tròn, cong đều . Hệ số trở lực cục bộ ξ được tra theo tỷ số R/d ở bảng 9.6 dưới đây: R - Bán kính cong tâm cút ống, m; d - Đường kính trong của ống, m; Bảng 9.7. Hệ số ξ cút tiết diện tròn, cong đều 90o R/d 0,5 0,75 1,0 1,5 2,0 2,5 ξ 0,71 0,33 0,22 0,15 0,13 0,12 Đối với cút khác 90o cần nhân hệ số hiệu chỉnh K cho ở bảng 9.7 dưới đây: Bảng 9.8. Hệ số xét tới ảnh hưởng của góc cút θ 0o 20o 30o 45o 60o 75o 90o 110o 130o 150o 180o K 0 0,31 0,45 0,60 0,78 0,90 1,00 1,13 1,2 1,28 1,4 a.1.2. Cút 90o, tiết diện tròn, ghép từ 3-5 đoạn Bảng 9.9. Hệ số ξ của cút tròn ghép từ 3-5 đoạn Số đoạn Tỷ số R/d 0,5 0,75 1,0 1,5 2,0 5 - 0,46 0,33 0,24 0,19 4 - 0,50 0,37 0,27 0,24 3 0,98 0,54 0,42 0,34 0,33 R - Bán kính cong tâm cút ống, m; d - Đường kính trong của ống, m. a.1.3 Cút tiết diện tròn, ghép từ 2 đoạn tạo thành góc θ. Bảng 9.10. Hệ số ξ cút tiết diện tròn ghép từ 2 đoạn Góc θ 20o 30o 45o 60o 75o 90o ξ 0,08 0,16 0,34 0,55 0,81 1,2 θ - Góc giữa 2 đoạn ghép của cút a.2 Cút tiết diện chữ nhật Cút tiết diện chữ nhật thường được chế tạo theo một trong các cách sau đây: Trên hình 9-10 là các dạng cút tiết diện chữ nhật có thể có. - Trường hợp 1: Cút 90o, tiết diện chữ nhật, cong đều. Yêu cầu kỹ thuật là bán kính trong R1 tuỳ chọn, nhưng không nên quá bé. Tối ưu là R1= 0,75W , R2=1,75W và R = 1,25W - Trường hợp 2: Cút 90o, thẳng góc và không có cánh hướng. Loại này ít dùng trên thực tế vì trở lực cục bộ khá lớn. - Trường hợp 3: Cút 90o, thẳng góc và có các tấm hướng dòng cánh đơn với bước cánh là S, đoạn thẳng của cánh là L 184
17. - Trường hợp 4: Cút 90o, thẳng góc và có các cánh hướng dạng khí động, bước cánh S, bán kính cong của cánh là R. R ° H ° H θ θ W W (a) (b) L S S H ° H θ° θ W W (c) (d) Hình 9.11. Cút tiết diện chữ nhật a.2.1 Cút 90o, tiết diện hình chữ nhật , cong đều Các thông số kỹ thuật của cút bao gồm: R - Bán kính cong tâm cút ống, mm; H - Chiều cao của cút (khi đặt nằm), mm; W - Chiều rộng của cút : W = R2 - R1 ; R1, R2 - Bán kính trong và ngoài của cút, mm Bảng 9.11. Hệ số ξ R/W H/W 0,25 0,5 0,75 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 8,0 0,5 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 1,0 1,1 1,1 1,2 1,2 0,75 0,57 0,52 0,48 0,44 0,40 0,39 0,39 0,40 0,42 0,43 0,44 1,0 0,27 0,25 0,23 0,21 0,19 0,18 0,18 0,19 0,20 0,27 0,21 1,5 0,22 0,20 0,19 0,17 0,15 0,14 0,14 0,15 0,16 0,17 0,17 2,0 0,20 0,18 0,16 0,15 0,14 0,13 0,13 0,14 0,14 0,15 0,15 Tỷ số tối ưu trong trường hợp này là R/W = 1,25 a.2.2 Cút 90o, tiết diện chữ nhật, thẳng góc, không có cánh hướng Bảng 9.12. Hệ số ξ H/W θ 0,25 0,5 0,75 1,00 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 8,0 20o 0,08 0,08 0,08 0,07 0,07 0,07 0,06 0,06 0,05 0,05 0,05 30o 0,18 0,17 0,17 0,16 0,15 0,15 0,13 0,13 0,12 0,12 0,11 45o 0,38 0,37 0,36 0,34 0,33 0,31 0,28 0,27 0,26 0,25 0,24 60o 0,60 0,59 0,57 0,55 0,52 0,49 0,46 0,43 0,41 0,39 0,38 75o 0,89 0,87 0,84 0,81 0,77 0,73 0,67 0,63 0,61 0,58 0,57 90o 1,3 1,3 1,2 1,2 1,1 1,1 0,98 0,92 0,89 0,85 0,83 185
18. a.2.3 Cút 90o, tiết diện chữ nhật , thẳng góc, có cánh hướng đơn Bảng 9.13. Hệ số ξ Kích thước, mm Hệ số ξ No R S L 1* 50 38 19 0,12 2 115 57 0 0,15 3 115 83 41 0,18 trong đó: R - Bán kính cong của cánh hướng, mm; S- Bước cánh hướng, mm; L- Độ dài phần thẳng của cánh hướng, mm; * Số liệu để tham khảo a.2.4 Cút 90o, tiết diện chữ nhật, thẳng góc, có cánh hướng đôi (dạng khí động) Bảng 8.14. Hệ số ξ TT Kích thước, Tốc độ không khí, m/s mm R S 5 10 15 20 1 50 38 0,27 0,22 0,19 0,17 2 50 38 0,33 0,29 0,26 0,23 3 50 54 0,38 0,31 0,27 0,24 4 115 83 0,26 0,21 0,18 0,16 trong đó: R- Bán kính cong của cánh hướng, mm; S - Bước cánh, mm a.3. Côn mở và đột mở Côn mở hay đột mở là chi tiết nơi tiết diện tăng dần từ từ hay đột ngột Trong trường hợp này tốc độ tính theo tiết diện đầu vào 2 A1- Diện tích tiết diện đầu vào, m ; 2 A2- Diện tích tiết diện đầu ra, m ; Đối với côn mở và đột mở ta có các trường hợp phổ biến như sau: - Côn hoặc đột mở tiết diện tròn; - Côn hoặc đột mở tiết diện chữ nhật. Cần lưu ý rằng đột mở là trường hợp đặc biệt của côn khi góc mở hoặc góc thu là 180o A2, ϖ2 A2, ϖ2 A1, ϖ1 A1, ϖ1 ° ° D θ θ A2, ϖ2 A2, ϖ2 A1, ϖ1 A1, ϖ1 D (a) (b) Hình 9.12. Côn mở và đột thu 186
19. a.3.1 Côn hoặc đột mở (khi θ =180o) tiết diện tròn Bảng 9.15. Hệ số ξ Re A2/A1 θ 16o 20o 30o 45o 60o 90o 120o 180o 2 0,14 0,19 0,32 0,33 0,33 0,32 0,31 0,30 0,5.105 4 0,23 0,30 0,46 0,61 0,68 0,64 0,63 0,62 6 0,27 0,33 0,48 0,66 0,77 0,74 0,73 0,72 10 0,29 0,38 0,59 0,76 0,80 0,83 0,84 0,83 >16 0,31 0,38 0,60 0,84 0,88 0,88 0,88 0,88 2.105 2 0,07 0,12 0,23 0,28 0,27 0,27 0,27 0,26 4 0,15 0,18 0,36 0,55 0,59 0,59 0,58 0,57 6 0,19 0,28 0,44 0,90 0,70 0,71 0,71 0,69 10 0,20 0,24 0,43 0,76 0,80 0,81 0,81 0,81 >16 0,21 0,28 0,52 0,76 0,87 0,87 0,87 0,87 6.105 2 0,05 0,07 0,12 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 4 0,17 0,24 0,38 0,51 0,56 0,58 0,58 0,57 6 0,16 0,29 0,46 0,60 0,69 0,71 0,70 0,70 10 0,21 0,33 0,52 0,60 0,76 0,83 0,84 0,83 >16 0,21 0,34 0,56 0,72 0,79 0,85 0,87 0,89 trong đó: 2 A1 - Tiết diện đầu vào côn, mm ; 2 A2- Tiết diện đầu ra, mm ; Re = 66,34.D.ω (9-28) D - Đường kính ống nhỏ (đầu vào), mm; ω- Tốc độ không khí trong ống nhỏ (đầu vào), m/s; θ - Góc côn, đối với đột mở θ = 180o. a.3.2 Côn hoặc đột mở (khi θ =180o) tiết diện chữ nhật. Bảng 9.16. Hệ số ξ o A2/A1 Góc θ 16o 20o 30o 45o 60o 90o 120o 180o 2 0,18 0,22 0,25 0,29 0,31 0,32 0,33 0,30 4 0,36 0,43 0,50 0,56 0,61 0,63 0,63 0,63 6 0,42 0,47 0,58 0,68 0,72 0,76 0,76 0,75 >10 0,42 0,49 0,59 0,70 0,80 0,87 0,85 0,86 Trong đó: 2 A1 - Tiết diện đầu vào côn, mm ; 2 A2- Tiết diện đầu ra, mm ; θ - Góc côn, đối với đột mở θ = 180o. a.4. Côn thu và đột thu - Côn thu là nơi tiết diện giảm theo chiều chuyển động của không khí. Côn thu có 2 loại: loại tiết diện thay đổi từ từ và loại tiết diện thay đổi đột ngột (đột thu). Tiết diện côn có thể là loại tròn hay chữ nhật. - Khi tính toán trở lực tính theo tiết diện và tốc độ đầu vào 187
20. A1, ϖ1 A1, ϖ1 A2, ϖ2 A2, ϖ2 θ° θ° (a) (c) A1, ϖ1 A2, ϖ2 (b) Hình 9.13. Côn thu và đột thu 2 A1 - Tiết diện đầu vào của côn, mm ; 2 A2- Tiết diện đầu ra của côn (A2 > A1) , mm ; θ - Góc côn, o. Bảng 9.17. Hệ số ξ A2/A1 θ 10o 15o-40o 50o-60o 90o 120o 150o 180o 2 0,05 0,05 0,06 0,12 0,18 0,24 0,26 4 0,05 0,04 0,07 0,17 0,27 0,35 0,41 6 0,05 0,04 0,07 0,18 0,28 0,36 0,42 10 0,05 0,05 0,08 0,19 0,29 0,37 0,43 a.5 Đoạn ống hội tụ Đoạn ống hội tụ là đoạn ống góp từ 2 dòng không khí trở lên. Thông thường ta gặp các đoạn ống hội tụ trong các ống hút về, ống thải. Trên hình 9-9 là các trường hợp thường gặp. Để tính toán trong trường hợp này , tốc độ được chọn là tốc độ đoạn ống ra As, Ls Ac, Lc As, Ls Ac, Lc As, Ls Ac, Lc Ab, Lb Ab, Lb Ab, Lb (a) (b) (c) A1b, L1b A1b, L1b As, Ls Ac, Lc Ac, Lc Ac, Lc θ θ Ab, Lb A2b, L2b A2b, L2b (d) (e) (f) Hình 9.14. Đoạn ống hội tụ tiết diện chữ nhật a.5.1 Tê hội tụ: Ống nhánh tròn nối với ống chính chữ nhật 188
21. Bảng 9.18. Hệ số ξ, tính cho ống nhánh ω Lb/Lc m/s 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 6 -0,49 -0,21 0,23 0,60 1,27 2,06 2,75 3,70 4,93 5,95 3 Lb - Lưu lượng gió ở nhánh, m /s ; 3 Lc- Lưu lượng gió tổng (sau khi hội tụ), m /s ; ω - Tốc độ không khí đầu ra (sau khi hội tụ), m/s ; * Các giá trị âm chứng tỏ một phần áp suất động biến thành áp suất tĩnh và vượt quá tổn thất. Bảng trên tính cho trường hợp: AS = AC = 2.Ab a.5.2 Ống nhánh chữ nhật nối với ống chính chữ nhật Bảng 9.19. Hệ số ξ, tính cho ống nhánh ω Lb/LC m/s 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 6 -0,69 -0,21 0,23 0,67 1,17 1,66 2,67 3,36 3,93 5,13 a.5.3 Tê hội tụ: Ống nhánh hướng góc 45o với ống chính chữ nhật Bảng 9.20. Hệ số ξ , tính cho ống nhánh ω Lb/LC m/s 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 6 -0,72 -0,52 -0,23 0,34 0,76 1,14 1,83 2,01 2,90 3,63 a.5.4 Tê hội tụ: Dạng chữ Y , tiết diện chữ nhật. Bảng 8.21.a: Hệ số ξbc , tính cho ống nhánh Ab/AS Ab/AC Lb/Lc 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0.25 0,25 -0,50 0 0,5 1,2 2,2 3,7 5,8 8,4 11 0,33 0,25 -1,2 -0,40 0,4 1,6 3,0 4,8 6,8 8,9 11 0,5 0,5 -0,50 -0,20 0 0,25 0,45 0,7 1,0 1,5 2,0 0,67 0,5 -1,0 -0,60 -0,2 0,1 0,30 0,6 1,0 1,5 2,0 1,0 0,5 -2,2 -1,50 -0,95 -0,5 0 0,4 0,8 1,3 1,9 189
22. 1,0 1,0 -0,60 -0,30 -0,1 -0,04 0,13 0,21 0,29 0,36 0,42 1,33 1,0 -1,2 -0,80 -0,4 -0,2 0 0,16 0,24 0,32 0,38 2,0 1,0 -2,1 -1,4 -0,9 -0,5 -0,2 0 0,2 0,25 0,30 2 Ab - Tiết diện nhánh ống, mm ; 2 As - Tiết diện vào của ông chính, mm ; 2 Ac- Tiết diện ra của ống chính, mm ; 3 Lb - Lưu lượng gió ống nhánh, m /s ; 3 Lc - Lưu lượng tổng đầu ra, m /s ; ξbc - Hệ số tổn thất cục bộ khi tính theo đường nhánh từ b đến c ξsc - Hệ số tổn thất cục bộ khi tính theo đường nhánh từ s đến c Bảng 9.21.b: Hệ số ξsc , tính cho ống chính AS/AC Ab/AC Lb/Lc 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,75 0,25 0,30 0,30 0,20 -0,10 -0,45 -0,92 -1,5 -2,0 -2,6 1,0 0,5 0,17 0,16 0,10 0 -0,08 -0,18 -0,27 -0,37 -0,46 0,75 0,5 0,27 0,35 0,32 0,25 0,12 -0,03 -0,23 -0,42 -0,58 0,5 0,5 1,20 1,10 0,90 0,65 0,35 0 -0,40 -0,80 -1,3 1,0 1,0 0,18 0,24 0,27 0,26 0,23 0,18 0,10 0 -0,12 0,75 1,0 0,75 0,36 0,38 0,35 0,27 0,18 0,05 -0,08 -0,22 0,5 1,0 0,80 0,87 0,80 0,68 0,55 0,40 0,25 0,08 -0,10 a.5.5 Tê hội tụ chữ Y ống nhánh nghiêng góc θ với ống chính Bảng 9.22. Hệ số ξ L1b/Lc hoặc L2b/Lc θ 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 15 -2,6 -1,9 -1,3 -0,77 -0,30 0,10 0,41 0,67 0,85 0,97 1,0 30 -2,1 -1,5 -1,0 -0,53 -0,10 0,28 0,69 0,91 1,1 1,4 1,6 45 -1,3 -0,93 -0,55 -0,16 0,20 0,56 0,92 1,3 1,6 2,0 2,3 a.5.6 Tê hội tụ chữ Y đối xứng tiết diện chữ nhật Trong trường hợp đối xứng: R/Wc = 1,5 L1b/Lc = L2b/Lc = 0,5 Bảng 9.23. Hệ số ξ A1b/Ac 0,5 1,0 ξ 0,23 0,07 a.6 Đoạn rẽ nhánh - Đoạn ống rẽ nhánh là đoạn ống mà dòng phân thành 2 dòng nhỏ trở lên. Trong trường hợp này tính tổn thất theo tốc độ đầu vào của đoạn ống. Trên hình 9-10 trình bày các trường hợp thường gặp của đoạn ống rẽ nhánh, dưới đây là hệ số trở lực cục bộ cho từng trường hợp cụ thể: 190
23. ϖc ,L c ϖ s ,Ls ϖc ,L c ϖ s ,Ls ϖc ,L c ϖ s ,Ls ϖc ,L c ϖ s ,Ls A c=As A c=As A c=A s A c=As ϖb ,Lb ϖb ,Lb ϖb ,Lb ϖb ,Lb (a) (b) (c) (d) ϖc ,L c ϖ s ,Ls ϖcc ,L ϖ s ,Ls ϖc ,L c ϖ s ,Ls ϖc ,L c ϖ s ,Ls A =A A =A A =A c s c s c s R W R=W ϖb ,Lb ϖb ,Lb ϖb ,Lb ϖb ,Lb (e) (f) (g) (h) Hình 9.15. Đoạn ống rẽ nhánh a) Tê rẻ nhánh 45o, ống chính và ống nhánh chữ nhật b) Tê rẽ nhánh 45o, ống chính và ống nhánh chữ nhật có cánh hướng c) Tê rẽ nhánh 90o, ống chính và ống nhánh chữ nhật, không có cánh hướng d) Tê rẻ nhánh 90o, ống chính và ống nhánh chữ nhật có cánh hướng e) Tê rẻ nhánh 90o, ống chính và ống nhánh chữ nhật có nhiều cánh hướng f) Tê rẻ nhánh 90o, ống chính chữ nhật, ống nhánh tròn g) Tê rẻ nhánh 90o, ống chính chữ nhật, ống nhánh tròn có đoạn côn tròn h) Tê chữ Y rẻ nhánh , tiết diện chữ nhật a.6.1 Tê rẽ nhánh 45o, ống chính và ống nhánh chữ nhật Bảng 9.24. Hệ số ξ, tính cho ống nhánh ωb/ωc Lb/Lc 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,2 0,91 0,4 0,81 0,79 0,6 0,77 0,72 0,70 0,8 0,78 0,73 0,69 0,66 1,0 0,78 0,98 0,85 0,79 0,74 1,2 0,90 1,11 1,16 1,23 1,03 1,86 1,4 1,19 1,22 1,26 1,29 1,54 1,25 0,92 1,6 1,35 1,42 1,55 1,59 1,63 1,50 1,31 1,09 1,8 1,44 1,50 1,75 1,74 1,72 2,24 1,63 1,40 1,17 a.6.2 Tê rẽ nhánh 45o, ống chính và ống nhánh chữ nhật có cánh hướng Bảng 9.25. Hệ số ξ, tính cho ống nhánh ωb/ωc Lb/Lc 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,2 0,61 0,4 0,46 0,61 0,6 0,43 0,50 0,54 0,8 0,39 0,43 0,62 0,53 1,0 0,34 0,57 0,77 0,73 0,68 191
24. 1,2 0,37 0,64 0,85 0,98 1,07 0,83 1,4 0,57 0,71 1,04 1,16 1,54 1,36 1,18 1,6 0,89 1,08 1,28 1,30 -1,69 2,09 1,81 1,47 1,8 1,33 1,34 2,04 1,78 1,90 2,40 2,77 2,23 1,92 a.6.3 Tê rẽ nhánh , ống chính và ống nhánh chữ nhật, không có cánh hướng Bảng 9.26. Hệ số ξ, tính cho ống nhánh ωb/ωc Lb/Lc 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,2 1,03 0,4 1,04 1,01 0,6 1,11 1,03 1,05 0,8 1,16 1,21 1,17 1,12 1,0 1,38 1,40 1,30 1,36 1,27 1,2 1,52 1,61 1,68 1,91 1,47 1,66 1,4 1,79 2,01 1,90 2,31 2,28 2,20 1,95 1,6 2,07 2,28 2,13 2,71 2,99 2,81 2,09 2,20 1,8 2,32 2,54 2,64 3,09 3,72 3,48 2,21 2,29 2,57 a.6.4 Tê rẻ nhánh , ống chính và ống nhánh chữ nhật có cánh hướng Bảng 9.27. Hệ số ξ, tính cho ống nhánh ωb/ωc Lb/Lc 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,2 0,58 0,4 0,67 0,64 0,6 0,78 0,76 0,75 0,8 0,88 0,98 0,81 1,01 1,0 1,12 1,05 1,08 1,18 1,29 1,2 1,49 1,48 1,40 1,51 1,70 1,91 1,4 2,10 2,21 2,25 2,29 2,32 2,48 2,53 1,6 2,72 3,30 2,84 3,09 3,30 3,19 3,29 3,16 1,8 3,42 4,58 3,65 3,92 4,20 4,15 4,14 4,10 4,05 a.6.5 Tê rẻ nhánh , ống chính và ống nhánh chữ nhật có nhiều cánh hướng Bảng 9.28.a: Hệ số ξ , tính cho ống nhánh ωb/ωc Lb/Lc 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,2 0,60 0,4 0,62 0,69 0,6 0,74 0,80 0,82 0,8 0,99 1,10 0,95 0,90 1,0 1,48 1,12 1,41 1,24 1,21 1,2 1,91 1,33 1,43 1,52 1,55 1,64 1,4 2,47 1,67 1,70 2,04 1,86 1,98 2,47 1,6 3,17 2,40 2,33 2,53 2,31 2,51 3,13 3,25 1,8 3,85 3,37 2,89 3,23 3,09 3,03 3,30 3,74 4,11 192
25. Bảng 9.28.b: Hệ số ξ , tính cho ống chính ωb/ωc 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 ξ 0,03 0,04 0,07 0,12 0,13 0,14 0,27 0,30 0,25 a.6.6 Tê rẻ nhánh , ống chính chữ nhật, ống nhánh tròn Bảng 9.29. Hệ số ξ , tính cho ống nhánh ωb/ωc Lb/Lc 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,2 1,00 0,4 1,01 1,07 0,6 1,14 1,10 1,08 0,8 1,18 1,31 1,12 1,13 1,0 1,30 1,38 1,20 1,23 1,26 1,2 1,46 1,58 1,45 1,31 1,39 1,48 1,4 1,70 1,82 1,65 1,51 1,56 1,64 1,71 1,6 1,93 2,06 2,00 1,85 1,70 1,76 1,80 1,88 1,8 2,06 2,17 2,20 2,13 2,06 1,98 1,99 2,00 2,07 a.6.7 Tê rẻ nhánh , ống chính chữ nhật, ống nhánh tròn có đoạn côn tròn Bảng 9.30. Hệ số ξ , tính cho ống nhánh ωb/ωc 0,4 0,5 0,75 1,0 1,3 1,5 ξ 0,80 0,83 0,90 1,0 1,1 1,4 a.6.8 Tê chữ Y rẻ nhánh , tiết diện chữ nhật Bảng 8.31.a: Hệ số ξ , tính cho ống nhánh Ab/As Ab/Ac Lb/Lc 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,25 0,25 0,55 0,50 0,60 0,85 1,20 1,80 3,10 4,40 6,00 0,33 0,35 0,35 0,50 0,80 1,30 2,00 2,80 3,80 5,00 0,50 0,62 0,48 0,40 0,40 0,48 0,60 0,78 1,10 1,50 0,67 0,52 0,40 0,32 0,30 0,34 0,44 0,62 0,92 1,40 1,00 0,44 0,38 0,38 0,41 0,52 0,68 0,92 1,20 1,60 1,00 0,67 0,55 0,46 0,37 0,32 0,29 0,29 0,30 0,37 1,33 0,70 0,60 0,51 0,42 0,34 0,28 0,26 0,26 0,29 2,00 0,60 0,52 0,43 0,33 0,24 0,17 0,15 0,17 0,21 Bảng 9.31.b: Hệ số ξ , tính cho ống chính Ab/As Ab/Ac Lb/Lc 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,25 0,25 -0,10 -0,03 -0,01 0,05 0,13 0,21 0,29 0,38 0,46 0,33 0,25 0,08 0 -0,02 -0,01 0,02 0,08 0,16 0,24 0,34 193
26. 0,5 0,50 -0,03 -0,06 -0,05 0 0,06 0,12 0,19 0,27 0,35 0,67 0,50 0,04 -0,02 -0,04 -0,03 -0,01 0,04 0,12 0,23 0,37 1,00 0,50 0,72 0,48 0,28 0,13 0,05 0,04 0,09 0,18 0,30 1,00 1,00 -0,02 -0,04 -0,04 -0,01 0,06 0,13 0,22 0,30 0,38 1,33 1,00 0,10 0 0,01 -0,03 -0,01 0,03 0,10 0,20 0,30 2,00 1,00 0,62 0,38 0,23 0,13 0,08 0,05 0,06 0,10 0,20 a.7 Đoạn ống rẽ nhánh chữ Y đối xứng ϖ1b ,L 1b ϖ ,L 1b 1b A 1b ϖ cc ,L ϖ c ,Lc θ θ Ac ϖ2b ,L 2b A 2b ϖ2b ,L 2b (a) (b) Hình 9.16. Đoạn ống rẽ nhánh chữ Y đối xứng a.7.1 Đoạn ống chữ Y đối xứng, nhánh rẽ nghiêng với nhánh chính một góc θ Bảng 9.32: Hệ số ξ ωb/ωc θ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 15o 0,81 0,65 0,51 0,38 0,28 0,20 0,11 0,06 0,14 0,30 0,51 0,76 1,00 30o 0,84 0,69 0,56 0,44 0,34 0,26 0,19 0,15 0,15 0,30 0,51 0,76 1,00 45o 0,87 0,74 0,63 0,54 0,45 0,38 0,29 0,24 0,23 0,30 0,51 0,76 1,00 60o 0,90 0,82 0,79 0,66 0,59 0,53 0,43 0,36 0,33 0,39 0,51 0,76 1,00 90o 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 a.7.2 Đoạn ống chữ Y đối xứng, nhánh rẽ vuông góc nhánh chính Bảng 9.33: Hệ số ξ A1b/Ac hay A2b/Ac 0,5 1,0 R/Wc 1,5 1,5 L1b/Lc hay L2b/Lc 0,5 0,5 ξ 0,30 0,25 a.8 Tổn thất do các vật chắn - Các vật chắn trên hệ thống đường ống chủ yếu là các van điều chỉnh lưu lượng gió, van chặn lửa vv Trên hình 9-12 trình bày 3 dạng van điều chỉnh chủ yếu + Van điều chỉnh dạng cánh bướm. + Van điều chỉnh dạng cổng (tròn, chữ nhật) + Van điều chỉnh kiểu lá sách (song song hoặc đối nhau) 194
27. ϖo A o θ D ° o D A h h D (a) (b) ϖo H H H h D (c) (d) (e) Hình 9.17. Các dạng vật chắn trên đường ống a.8.1 Van điều chỉnh gió dạng cánh bướm lắp trên ống tròn hoặc chữ nhật (hình 9-12a) * Tiết diện ống tròn Bảng 9.34: Hệ số ξ D/Do Góc nghiêng của cánh điều chỉnh θ, độ 0o 10o 20o 30o 40o 50o 60o 70o 75o 80o 85o 0,5 0,19 0,27 0,37 0,49 0,61 0,74 0,86 0,96 0,99 1,00 1,00 0,6 0,19 0,32 0,48 0,69 0,94 1,20 1,50 1,70 1,80 1,90 1,90 0,7 0,19 0,37 0,64 1,00 1,50 2,10 2,80 3,50 3,70 3,90 4,1 0,8 0,19 0,45 0,87 1,60 2,60 4,1 6,10 8,40 9,40 10 10 0,9 0,19 0,54 1,20 2,50 5,00 9,60 17,00 30 38 45 50 1,0 0,19 0,67 1,80 4,40 11,00 32,00 113 - - - - D- Đường kính cánh van, mm; Do- Đường kính ống, mm; θ- Góc nghiêng của cánh điều chỉnh so với trục ống. * Tiết diện ống chữ nhật Bảng 9.35. Hệ số ξ Loại H/W θ, độ 0o 10o 20o 30o 40o 50o 60o 65o 70o Loại 1 1,0 0,13 0,35 1,3 3,6 10 29 80 155 230 Lưu ý: H, W là chiều cao và rộng của tiết diện van. - Loại 1: Có trục van song song cạnh lớn của ống - Loại 2: Có trục van song song cạnh bé của ống - θ - Góc nghiêng của trục van với tâm ống a.8.2 Van điều chỉnh dạng cổng trên ống tiết diện tròn (hình 9-12b) Bảng 9.36. Hệ số ξ h/D 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Ah/Ao 0,25 0,38 0,50 0,61 0,71 0,81 0,90 0,96 ξ 35 10 4,6 2,1 0,98 0,44 0,17 0,06 2 Ao - Tiết diện ống dẫn tròn, m ; 2 Ah - Tiết diện của đoạn ống không bị van điều chỉnh che, m . 195
28. a.8.3 Van điều chỉnh dạng cổng lắp trên ống tiết diện chữ nhật (hình 9-12c) Bảng 9.37: Hệ số ξ H/W h/H 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,5 14 6,9 3,3 1,7 0,83 0,32 0,09 1,0 19 8,8 4,5 2,4 1,2 0,55 0,17 1,5 20 9,1 4,7 2,7 1,2 0,47 0,11 2,0 18 8,8 4,5 2,3 1,1 0,51 0,13 a.8.4 Van điều chỉnh dạng có các cánh song song, trong ống chữ nhật (hình 9-12d) Bảng 9.38. Hệ số ξ L/R Góc nghiêng cánh điều chỉnh θ, độ 0o 10o 20o 30o 40o 50o 60o 70o 0,3 0,52 0,79 1,4 2,3 5,0 9 14 32 0,4 0,52 0,85 1,5 2,4 5,0 9 16 38 0,5 0,52 0,92 1,5 2,4 5,0 9 18 45 0,6 0,52 0,92 1,5 2,4 5,4 9 21 45 0,8 0,52 0,92 1,5 2,5 5,4 9 22 55 1,0 0,52 1,00 1,6 2,6 5,4 10 24 65 1,5 0,52 1,00 1,6 2,7 5,4 10 28 102 trong đó: N - Số cánh thẳng song song của van; W - Chiều dài cạnh song song trục quay của van, mm; H- Chiều cao của tiết diện ống, mm; L - Tổng chiều dài của các cánh, mm; R- Chu vi đường tiết diện ống, mm; θ- Góc nghiêng của cánh với trục ống. Ta có: L N.W = (9-29) N 2(H + W) a.8.5 Van điều chỉnh dạng có các cánh đối nhau , trong ống chữ nhật (hình 9-12e) Bảng 9.39. Hệ số ξ L/R Góc nghiêng của canh điều chỉnh θ, độ 0o 10o 20o 30o 40o 50o 60o 70o 0,3 0,52 0,85 2,1 4,1 9 21 73 284 0,4 0,52 0,92 2,2 5,0 11 28 100 332 0,5 0,52 1,00 2,3 5,4 13 33 122 377 0,6 0,52 1,00 2,3 6,0 14 38 148 411 0,8 0,52 1,10 2,4 6,6 18 54 188 495 1,0 0,52 1,20 2,7 7,3 21 65 245 547 1,5 0,52 1,40 3,0 9,0 28 107 361 677 Các trị số L và R xác định giống trường hợp trên a.8.4 196
29. a.9 Tổn thất ở đầu ra của quạt a.9.1 Tổn thất ở đầu ra của quạt khi thổi vào không gian rộng Để xác định tổn thất áp suất đầu ra của quạt trong trường hợp này, người ta dựa vào đại lượng gọi là chiều dài hiệu dụng Le: ωo . A o L = , khi ωo > 13 m/s (9-30) e 4500 A o L = , khi ωo 1 K häng 0,4 2,0 1,0 0,40 0,18 0 A o, ωo gian räüng 0,5 2,0 1,0 0,40 0,18 0 0,6 1,0 0,66 0,33 0,14 0 L 0,7 0,8 0,40 0,14 0 0 A b 0,8 0,47 0,22 0,10 0 0 0,9 0,22 0,14 0 0 0 K häng 1,0 0 0 0 0 0 A o, ωo gian räüng L Hình 9.18. a.9.2 Tổn thất ở đầu ra của quạt khi có rẻ dòng Theo số lượng cửa hút của quạt, có 2 dạng quạt sau đây: - Quạt có 01 cửa hút. - Quạt có 02 cửa hút. Nếu liền ngay trên đầu ra của quạt, cách một khoảng cách L nào đó, đường ống rẻ góc 90o theo một trong các hướng A, B, C, D (hình 9-14) thì xuất hiện trở lực cục bộ. Trở lực cục bộ này có hệ số ξ cho trên các bảng 9-40 và 9-41. Trong các bảng này, các đại lượng Ab, Ao, L và Le giống như trường hợp a.9.1 Khi đầu ra của quạt nối với cút liên tụa. Ta có 4 trường hợp xãy ra C D B A Hình 9.19. Các vị trí lắp đặt cút đầu ra 197
30. Bảng 9.41: Hệ số ξ đầu ra quạt có 1 cửa hút Ab/Ao Vị trí L/Le cút 0 0,12 0,25 0,5 > 1,0 A 3,2 2,7 1,8 0,84 0 B 4,0 3,3 2,2 1,0 0 0,4 C 5,8 4,8 3,2 1,5 0 D 5,8 4,8 3,2 1,5 0 A 2,3 1,9 1,3 0,60 0 0,5 B 2,8 2,4 1,6 0,72 0 C 4,0 3,3 2,2 1,0 0 D 4,0 3,3 2,2 1,0 0 A 1,6 1,3 0,88 0,40 0 0,6 B 2,0 1,7 1,1 0,52 0 C 2,9 2,4 1,6 0,76 0 D 2,9 2,4 1,6 0,76 0 A 1,1 0,88 0,60 0,28 0 0,7 B 1,3 1,1 0,72 0,36 0 C 2,0 1,6 1,1 0,52 0 D 2,0 1,6 1,1 0,52 0 A 0,76 0,64 0,44 0,20 0 0,8 B 0,96 0,80 0,52 0,24 0 C 1,4 1,2 0,76 0,36 0 D 1,4 1,2 0,76 0,36 0 Bảng 9.42: Hệ số ξ đầu ra quạt có 2 cửa hút Ab/Ao Vị trí L/Le cút 0 0,12 0,25 0,5 > 1,0 A 3,2 2,7 1,8 0,84 0 B 5,0 4,2 2,8 1,3 0 0,4 C 5,8 4,8 3,2 1,5 0 D 4,9 4,1 2,7 1,3 0 A 2,3 1,9 1,3 0,60 0 0,5 B 3,6 3,0 2,0 0,90 0 C 4,0 3,3 2,2 1,0 0 D 3,4 2,8 1,9 0,88 0 A 1,6 1,3 0,88 0,40 0 0,6 B 2,5 2,1 1,4 0,65 0 C 2,9 2,4 1,6 0,76 0 D 2,5 2,1 1,4 0,65 0 A 1,1 0,88 0,60 0,28 0 0,7 B 1,7 1,4 0,90 0,45 0 C 2,0 1,6 1,1 0,52 0 D 1,7 1,4 0,92 0,44 0 A 0,76 0,64 0,44 0,20 0 0,8 B 1,2 1,0 0,65 0,30 0 C 1,4 1,2 0,76 0,36 0 D 1,2 0,99 0,65 0,31 0 A 0,60 0,48 0,32 0,16 0 0,9 B 0,94 0,80 0,55 0,25 0 C 1,1 0,92 0,78 0,54 0 198
31. D 0,95 0,78 0,54 0,24 0 A 0,56 0,48 0,32 0,16 0 1,0 B 0,85 0,70 0,45 0,20 0 C 1,0 0,84 0,56 0,28 0 D 0,85 0,71 0,48 0,24 0 a.10 Tổn thất ở đầu vào của quạt a.10.1 Ống hút tiết diện tròn, nối cút liên tục, cách miệng hút quạt đoạn L Bảng 9.43. Hệ số ξ D R/D L/D 0 2 > 5 L 0,75 1,4 0,80 0,40 ωο 1,0 1,2 0,66 0,33 1,5 1,1 0,60 0,33 R 2,0 1,0 0,53 0,33 3,0 0,66 0,40 0,22 Hình 9.20. R - Bán kính cong tâm cút, m; D- đường kính ống hút, m; L- Khoảng cách từ miệng hút của quạt ly tâm tới cút, m a.10.2 Ống hút tiết diện tròn, nối cút thẳng góc hoặc cút ghép từ nhiều mãnh, cách miệng hút một khoảng L D D D L L L ο ο ο ω ω R ω R a) b) c) Hình 9.21. a). Cút thẳng góc: Bảng 9.44. Hệ số ξ L/D 0 2 > 5 ξ 3,2 2 1 b). Cút thẳng góc ghép từ 3 và 4 đoạn đoạn: Bảng 9.45. Hệ số ξ R/D L/D R/D L/D 0 2 > 5 0 2 > 5 0,50 2,5 1,6 0,80 0,50 1,8 1,0 0,53 0,75 1,6 1,0 0,47 0,75 1,4 0,80 0,40 199
32. 1,0 1,2 0,66 0,33 1,0 1,2 0,66 0,33 1,5 1,1 0,66 0,33 1,5 1,1 0,60 0,33 2,0 1,0 0,53 0,33 2,0 1,0 0,53 0,33 3,0 0,8 0,47 0,26 3,0 0,66 0,40 0,22 a) Cút ghép từ 3 mãnh b) Cút ghép từ 4 mãnh a.10 3 Ống hút tiết diện vuông, nối cút cong liên tục qua đoạn ống thẳng dài L và đoạn ống chuyển đổi tiết diện vuông-tròn có hoặc không có các cánh hướng dòng H H H H L L R R ωο ωο a) b) Hình 9.22. Bảng 9.46. Hệ số ξ R/H L/H R/D L/D 0 2,5 > 6 0 2,5 > 6 0,50 2,5 1,6 0,80 0,50 0,80 0,47 0,26 0,75 2,0 1,2 0,66 1,0 0,53 0,33 0,18 1,0 1,2 0,66 0,33 1,5 0,40 0,28 0,16 1,5 1,0 0,57 0,30 2,0 0,26 0,22 0,14 2,0 0,8 0,47 0,26 a) Không có cánh hướng dòng b) Có cánh hướng dòng 9.1.3.5. Xác định hệ tổn thất cục bộ theo chiều dài tương đương Theo định nghĩa chiều dài tương đương là chiều dài của đoạn ống thẳng có tiết diện bằng tiết diện tính toán của chi tiết gây nên tổn thất cục bộ, nhưng có tổn thất tương đương nhau . Hay: ltđ = ξ.dtđ / λ (9-32) ∆pc = ltđ . ∆p1 (9-33) a.1 Chiều dài tương đương của cút tròn Bảng 9.47. Chiều dài tương đương ltđ Dạng cút tròn Hình vẽ R/d a = ltđ/d d - Cút 90o, cong liên tục 1,5 9 R - Cút 90o, ghép từ 3 đoạn 1,5 17 200
33. d R d - Cút 90o, ghép từ 5 đoạn 1,5 12 R d o - Cút 45 , ghép từ 3 đoạn R 1,5 6 d - Cút 45o, cong liên tục 1,5 4,5 R - Cút thẳng góc + Có hướng dòng d 22 + Không có hướng dòng 65 Trong đó: R - Bán kính cong của tâm cút, mm d- đường kính tiết diện cút, mm d.2 Chiều dài tương đương của cút chữ nhật Bảng 9.48. Chiều dài tương đương ltđ Dạng cút tròn Hình dạng W/H ltđ/d 0,5 5 1 7 d - Cút cong 90o, không cánh 3 8 hướng R=1,25 W W R 6 12 0,5 8 1 10 d -Cút cong 90o, 1 cánh 3 14 hướng dòng, R = 0,75.W W R 6 18 0,5 7 -Cút cong 90o, 2 cánh 1 8 hướng dòng, R = 0,75.W 3 10 201
34. 6 12 d W R 0,5 7 1 7 3 8 o d -Cút cong 90 , 3 cánh 6 10 hướng dòng, R = 0,75.W W R 0,5 8 1 10 o -Cút thẳng góc 90 , có 3 12 nhiều cánh hướng d 6 13 W 0,5 6 o 1 8 -Cút thẳng góc 90 , nhiều d cánh hướng dạng khí động 3 9 W 6 10 9.1.4. Tính toán thiết kế đường ống gió 9.1.4.1. Các phương pháp thiết kế đường ống gió Hiện nay để thiết kế đường ống gió người ta sử dụng rất nmhiều phương pháp khác nhau. Mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm khác nhau, dưới đây chúng tôi xin trình bày các nét chính của các phương pháp đó. - Phương pháp tính toán lý thuyết: Phương pháp này dựa vào các công thức lý thuyết và tính toán tuần tự kích thước đường ống tuần tự từ đầu đến cuối tuyến ống sao cho áp suất tĩnh ở các vị trí lắp các miệng thổi và hút không đổi. Đây là phương pháp có thể coi là chính xác nhất. Tuy nhiên phương pháp này tính toán khá phức tạp. - Phương pháp giảm dần tốc độ. Người thiết kế bằng kinh nghiệm của mình chủ động thiết kế giảm dần tốc độ theo chiều chuyển động của dòng không khí trong đường ống. Đây là phương pháp thiết kế tương đối nhanh nhưng phụ thuộc nhiều vào chủ quan người thiết kế và khó đánh giá được mức độ chính xác. Khi thiết kế theo phương pháp này hệ thống bắt buộc phải lắp các van điều chỉnh lưu lượng gió. - Phương pháp ma sát đồng đều: Thiết kế hệ thống đường ống gió sao cho tổn thất trên 1 m chiều dài đường ống đều nhau trên toàn tuyến, ở bất cứ tiết diện nào và bằng tổn thất trên 1m chiều dài đoạn ống chuẩn. Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất, nhanh và tương đối chính xác. Khác với các phương pháp khác là phải tính toán thiết kế đường ống một cách tuần tự, muốn xác định kích thước đoạn sau phải biết kích thước đoạn trước, phương pháp ma sát đồng đều cho phép xác định bất cứ đoạn ống nào trên mạng mà không cần phải 202
35. biết kích thước các đoạn trước đó. Điều này rất phù hợp với thực tế thi công tại các công trường. - Phương pháp phục hồi áp suất tĩnh Phương pháp phục hồi áp suất tĩnh xác định kích thước của ống dẫn sao cho tổn thất áp suất trên đoạn đó đúng bằng độ gia tăng áp suất tĩnh do sự giảm tốc độ chuyển động của không khí sau mỗi nhánh rẽ . Phương pháp này tương tự phương pháp lý thuyết nhưng ở đây để thiết kế người ta chủ yếu sử dụng các đồ thị. Ngoài các phương pháp trên người ta còn sử dụng một số phương pháp sau đây: - Phương pháp T - Phương pháp tốc độ không đổi - Phương pháp áp suất tổng. 9.1.4.2. Phương pháp thiết kế lý thuyết Phương pháp lý thuyết là phương pháp xác định kích thước đường ống sao cho đảm bảo phân bố cột áp tĩnh tại các miệng thổi đều nhau trên cơ sở tính toán lý thuyết. Gọi cột áp tĩnh tại các miệng thổi là H1, H2, . . Hn. Điều kiện là: H1 = H2 = . . . = Hn (9-34) Hay: ω2 ω2 ω2 ω2 ρ. 1 = ρ. 2 + ∆p = ρ. 3 + ∆p = = ρ. n + ∆p (9-35) 2 2 1−2 2 1−3 2 1−n Trên cơ sở công thức đó, phương pháp tính toán lý thuyết tiến hành theo các bước sau: Bước 1 - Chọn tốc độ đoạn ống đầu tiên ω1 . - Dựa vào lưu lượng gió tổng đầu vào, xác định kích thước của đoạn ống đầu tiên: L 1 F1 = = a1xb1 (9-36) ω1 - Dựa vào kích thước thiết kế đã chọn, xác định đường kính tương đương của đoạn ống đầu tiên theo bảng hoặc công thức tính toán. (a.b)0,625 d = 1,3 ,mm (9-37) td (a + b)0,25 - Xác định tổng trở lực từ vị trí miệng thổi đầu tiên đến miệng thổi thứ 2. Tổn thất áp suất có thể tính hoặc tra theo đồ thị. ms cb ∆p1−2 = Σ∆p1−2 + Σ∆p1−2 (9-37) Bước 2 - Xác định tốc độ các đoạn tiếp theo ω2 dựa vào phương trình: 2.∆p ω = ω2 − 1−2 (9-38) 2 1 ρ trong đó ∆p1-2 tổng tổn thất áp suất từ vị trí lắp miệng thổi 1 đến vị trí miệng thổi 2 (hoặc đoạn rẻ nhánh vào các miệng thổi) Kiểm tra lại so với giá trị được chọn trước đó, nếu sai lệch lơn cần tính lặp lại. - Dựa vào lưu lượng gió đoạn ống kế tiếp, xác định kích thước của nó: L 2 F2 = = a2xb2 (9-39) ω2 - Xác định đường kính tương đương đoạn ống kế tiếp 203
36. Bước 3 - Tiếp tục xác định tuần tự tốc độ và kích thước các đoạn kế tiếp cho đến đoạn cuối cùng của tuyến ống như đã tính ở bước 2 Phương pháp lý thuyết có các đặc điểm sau: - Các kết quả tính toán chính xác, tin cậy cao. - Tính toán tương đối dài và phức tạp, nên thực tế ít sử dụng. 9.1.4.3. Phương pháp giảm dần tốc độ Nội dung của phương pháp giảm dần tốc độ là người thiết kế bằng kinh nghiệm của mình lựa chọn tốc độ đoạn ống chính trên cơ sở độ ồn cho phép và chủ động giảm dần tốc độ các đoạn kế tiếp dọc theo chiều chuyển động của không khí. Phương pháp giảm dần tốc độ được thực hiện theo các bước sau: Bước 1: - Chọn tốc độ trên đường ống chính trước khi rẽ nhánh ω1. - Dựa vào lưu lượng xác định kích thước đoạn ống chính: L 1 F1 = = a1xb1 (9-40) ω1 Bước 2: Chủ động giảm dần tốc độ gió dọc theo tuyến ống chính và ống rẽ nhánh ω2,ω3 ωn - Trên cơ sở lưu lượng và tốc độ trên mỗi đoạn tiến hành tính toán kích thước của các đoạn đó. L i Fi = = ai xbi (9-41) ωi Bước 3: Dựa vào đồ thị xác định tổn thất áp suất theo tuyến ống dài nhất (tuyến có trở lực lớn nhất) . Tổng trở lực theo tuyến này là cơ sở để chọn quạt. Phương pháp giảm dần tốc độ có nhược điểm là phụ thuộc nhiều vào chủ quan của người thiết kế, vì thế các kết quả là rất khó đánh giá. Đây là một phương pháp đơn giản, cho phép thực hiện nhanh nhưng đòi hỏi người thiết kế phải có kinh nghiệm. Chỉ nên sử dụng phương pháp này cho trường hợp hệ thống đường ống đơn giản ngắn, gọn. Đối với hệ thống đường ống phức tạp nên lựa chọn phương pháp khác. 9.1.4.4. Phương pháp ma sát đồng đều Nội dung của phương pháp ma sát đồng đều là thiết kế hệ thống đường ống gió sao cho tổn thất áp suất trên 1m chiều dài đường ống bằng nhau trên toàn tuyến ống. Phương pháp ma sát đồng đều cũng đảm bảo tốc độ gió trên đường ống giảm dần theo chiều chuyển động và do đó một phần áp suất động được biến đổi thành áp suất tĩnh vì vậy đảm bảo phân bố gió đều. Phương pháp ma sát đồng đều thường hay được sử dụng cho đường ống gió tốc độ thấp với chức năng cấp gió, hồi gió và thải gió. Theo phương pháp này, có hai hướng lựa chọn để thiết kế: - Cách 1: Chọn tiết diện đoạn đầu nơi gần quạt làm tiết diện điển hình, chọn tốc độ chuyển động thích hợp của không khí cho đoạn đó. Từ đó xác định kích thước đoạnn ống điển hình, xác định tổn thất ma sát trên 1m chiều dài của đoạn ống điển hình. Giá trị tổn thất đó được coi là chuẩn trên toàn tuyến ống. - Cách 2: Chọn tổn thất áp suất hợp lý và giữ nguyên giá trị đó trên toàn bộ hệ thống đường ống gió. Trên cơ sở lưu lượng từng đoạn đã biết tiến hành xác định kích thước từng đoạn. 204
37. Cách 2 có nhược điểm là lựa chọn tổn thất thế nào là hợp lý. Nếu chọn tổn thất bé thì kích thước đường ống lớn chi phí đầu tư tăng, nhưng nếu chọn tốc độ lớn sẽ gây ồn, chi phí vận hành tăng. Người ta khuyên rằng đối vơi hệ thống tốc độ thấp nên chọn tổn thấp ∆p=1 ± 0,5 N/m2 cho 1 m chiều dài đường ống. Trên thực tế người ta chọn cách thứ nhất vì tốc độ gió cho ở các bảng là các thông số đã được xác định dựa trên tính toán kinh tế kỹ thuật đã cân nhắc đến các yếu tố nêu trên. Sau đây là các bước thiết kế theo cách thứ nhất. Bước 1: - Lựa chọn tiết diện đầu làm tiết diện điển hình. - Chọn tốc độ gió cho tiết diện đó ω1 - Tính kích thước đoạn ống điển hình: L 1 F1 = = a1xb1 ω1 - Xác định đường kính tương đương đoạn ống điển hình theo bảng. - Từ lưu lượng, đường kính tương đương xác định tổn thất áp suất cho 1 m ống tiết diện điển hình (theo đồ thị hình 9-9) . Giá trị đó được cố định cho toàn tuyến. Bước 2: Trên cơ sở tổn thất chuẩn tính kích thước các đoạn còn lại dựa vào lưu lượng đã biết. Tuy nhiên để tiện lợi cho việc tính toán người ta đã đưa ra số liệu tính toán trên bảng 9-48. Theo bảng này nếu lấy tiết diện và lưu lượng đoạn ống điển hình làm chuẩn thì có thể xác định tỷ lệ % của đoạn ống bất kỳ so với đoạn ống chuẩn này khi biết được tỷ lệ % lưu lượng của đoạn ống đó so với đoạn ống điển hình. - Xác định tỷ lệ % lưu lượng của các đoạn ống theo tiết diện điển hình: L L i k i = .100% L 1 F - Căn cứ vào bảng 9-48 xác định tỷ lệ % về tiết diện ki của các đoạn ống - Xác định kích thước của các đoạn ống theo tỷ lệ % so với tiết diện đoạn ống điển hình F1 F Fi = k i .F1 = ai xbi Bước 3: Tổng trở lực đoạn ống có chiều dài tổng lớn nhất là cơ sở để chọn quạt dàn lạnh. Σ∆p = (ΣL + ΣL td ).∆pl ΣL - Tổng chiều dài của các đoạn ống trên tuyến đang xét, m; ΣLtđ - Tổng chiều dài tương đươc của các tổn thất cục bộ, m; 3 ∆pl - Tổn thất áp suất trên 1 m chiều dài đường ống (Giá trị cố định), N/m Bảng 9.49. Xác định tỷ lệ phần trăm tiết diện theo phương pháp ma sát đồng đều Lưu Tiết diện Lưu Tiết diện Lưu Tiết diện Lưu Tiết diện lượng, % % lượng, % % lượng, % % lượng, % % 1 2,0 26 33,5 51 59,0 76 81,0 2 3,5 27 34,5 52 60,0 77 82,0 3 5,5 28 35,5 53 61,0 78 83,0 4 7,0 29 36,5 54 62,0 79 84,0 5 9,0 30 37,5 55 63,0 80 84,5 6 10,5 31 39,0 56 64,0 81 85,5 7 11,5 32 40,0 57 65,0 82 86,0 8 13,0 33 41,0 58 65,5 83 87,0 205
38. 9 14,5 34 42,0 59 66,5 84 87,5 10 16,5 35 43,0 60 67,5 85 88,5 11 17,5 36 44,0 61 68,0 86 89,5 12 18,5 37 45,0 62 69,0 87 90,0 13 19,5 38 46,0 63 70,0 88 90,5 14 20,5 39 47,0 64 71,0 89 91,5 15 21,5 40 48,0 65 71,5 90 92,0 16 24,0 41 49,0 66 72,5 91 93,0 17 24,0 42 50,0 67 73,5 92 94,0 18 25,0 43 51,0 68 74,5 93 94,5 19 26,0 44 52,0 69 75,5 94 95,0 20 27,0 45 53,0 70 76,5 95 96,0 21 28,0 46 54,0 71 77,0 96 96,5 22 29,5 47 55,0 72 78,0 97 97,5 23 30,5 48 56,0 73 79,0 98 98,0 24 31,5 49 57,0 74 80,0 99 99,0 25 32,5 50 58,0 75 80,5 100 100 Đặc điểm của phương pháp: - Phương pháp ma sát đồng đều có ưu điểm là thiết kế rất nhanh, người thiết kế không bắt buộc phải tính toán tuần tự từ đầu tuyến ống đến cuối mà có thể tính bất cứ đoạn ống nào tuỳ ý, điều này có ý nghĩa trên thực tế thi công ở công trường. - Phương pháp ma sát đồng đều cũng đảm bảo tốc độ giảm dần dọc theo chiều chuyển động, có độ tin cậy cao hơn phương pháp giảm dần tốc độ. - Không đảm bảo phân bố lưu lượng đều trên toàn tuyến nên các miệng thổi cần phải bố trí thêm van điều chỉnh. - Việc lựa chọn tổn thất cho 1m ống khó khăn. Thường chọn ∆p= 0,5 - 1,5 N/m2 cho 1 m ống - Phương pháp ma sát đồng đều được sử dụng rất phổ biến. Ví dụ 1: Giả sử có một đường ống gió có 8 miệng thổi với chiều dài các đoạn thể hiện trên hình 9-18. Lưu lượng yêu cầu cho mỗi miệng thổi là 0,32 m3/s. Thiết kế hệ thống đường ống gió theo phương pháp ma sát đồng đều. C 5m DE5m 5m F5m G 5m H VÂC VÂC VÂC VÂC VÂC VÂC 12m 12m VÂC VÂC B l=0,32 m3/s K 5m A L=2,56 m3/s Hình 9.23. Sơ đồ đường ống Bước 1: Chọn và xác định các thông số tiết diện điển hình - Chọn đoạn đầu tiên AB làm tiết diện điển hình. Lưu lượng gió qua tiết diện đầu là 3 L1 = 8 x 0,32 = 2,56 m /s - Chọn tốc độ đoạn đầu ω1 = 8 m/s. 2 - Diện tích tiết diện đoạn ống đầu: f1 = L1/ω1 = 2,56 / 8 = 0,32 m 206
39. - Chọn kích thước đoạn đầu: a1 x b1 = 800x400mm - Tra bảng (9-3) ta có đường kính tương đương của đoạn ống điển hình là: dtđ = 609mm - Dựa vào lưu lượng L1 = 2560 L/s và dtđ = 609mm tra đồ thị ta được tổn thất áp suất cho 1 mét ống là: ∆p1 = 1,4 Pa/m. Bước 2: Tính toán kích thước các đoạn ống còn lại Trên cơ sở tỷ lệ phần trăm lưu lượng của các đoạn kế tiếp ta xác định được tỷ lệ phần trăm diện tích của nó, xác định kích thước ai x bi của các đoạn đó, xác định diện tích thực và tốc độ thực. Bảng 9.50. Kết quả tính toán Đoạn Lưu lượng Tiết diện Tốc độ Kích thước % m3/s % m2 a x b (mm) AB 100 2,56 100 0,32 8 m/s 800 x 400 BC 87,5 2,24 90,2 0,289 7,76 725 x 400 CD 75 1,92 80,5 0,258 7,45 600 x 400 DE 62,5 1,60 70 0,224 7,14 550 x 400 EF 50 1,28 58 0,186 6,90 475 x 400 FG 37,5 0,96 46 0,147 6,52 475 x 300 GH 25 0,64 32,5 0,104 6,15 350 x 300 HK 12,5 0,32 19,5 0,062 5,13 300 x 200 Bước 3: Tính tổng trở lực Bảng 9.51 Đoạn Chi tiết dtđ , mm Chiều dài, m Chiều dài tương đương, m AB Đường ống 609 5 BC Đường ống 583 12 Cút 4,1 CD Đường ống 533 5 DE Đường ống 511 5 EF Đường ống 476 5 FG Đường ống 410 5 GH Đường ống 354 12 Cút 2,5 HK Đường ống 266 5 Tổng chiều dài tương đương của đoạn AK là 60,6m bao gồm các đoạn ống thẳng và chiều dài tương đương của các cút. Tổng trở lực đường ống: Σ∆p = 60,6 x 1,4 = 84,84 Pa 9.1.4.5. Phương pháp phục hồi áp suất tĩnh Nội dung của phương pháp phục hồi áp suất tĩnh xác định kích thước của ống dẫn sao cho tổn thất áp suất trên đoạn đó đúng bằng độ gia tăng áp suất tĩnh do sự giảm tốc độ chuyển động của không khí sau mỗi nhánh rẽ. Phương pháp phục hồi áp suất tĩnh được sử dụng cho ống cấp gió, không sử dụng cho ống hồi. Về thực chất nội dung của phương pháp phục hồi áp suất tĩnh giống phương pháp lý thuyết , tuy nhiên ở đây người ta căn cứ vào các đồ thị để xác định tốc độ đoạn ống kế tiếp. 207
40. Các bước tính thiết kế: Bước 1: - Chọn tốc độ hợp lý của đoạn ống chính ra khỏi quạt ω1 và tính kích thước đoạn ống đó. Bước 2: Xác định tốc độ đoạn kế tiếp như sau 0,61 - Xác định tỉ số Ltđ/Q dựa vào tính toán hoặc đồ thị (hình 9-16) cho đoạn ống đầu. trong đó Ltđ - Chiều dài tương đương của đoạn đầu gồm chiều dài thực đường ống cộng với chiều dài tương đương tất cả các cút. Q - lưu lượng gió trên đoạn đầu 0,61 - Dựa vào tốc độ đoạn đầu ω1 và tỷ số a = Ltđ/Q , theo đồ thị hình 9-13, xác định tốc độ đoạn ống tiếp theo , tức là tốc độ sau đoạn rẽ nhánh thứ nhất ω2. - Xác định kích thước đoạn ống thứ 2 F2 = L2/ω2 Bước 3: Xác định tốc độ và kích thước đoạn kế tiếp như đã xác định với đoạn thứ 2 * Đặc điểm của phương pháp phục hồi áp suất tĩnh - Đảm bảo phân bố lưu lượng đều và do đó hệ thống không cần van điều chỉnh. - Tốc độ cuối tuyến ống thấp hơn nên đảm bảo độ ồn cho phép. - Khối lượng tính toán tương đối nhiều. - Kích thước đường ống lớn hơn các cách tính khác nhất là các đoạn rẽ nhánh, nên chi phí đầu tư cao. Ví dụ 2: Thiết kế hệ thống đường ống dẫn gió cho hệ thống đường ống gió gồm 4 miệng thổi , mỗi miệng có lưu lượng gió là 0,9 m3/s. Kích thước các đoạn như trên hình 9-15. A B C DE 15m 12m 10m 11m QUAÛT 0,9 m3/s 0,9 m3/s 0,9 m3/s 0,9 m3/s Hình 9.24. Sơ đồ đường ống * Xác định các thông số đoạn đầu - Lựa chọn tốc độ đoạn AB: ω1 = 12 m/s 3 - Lưu lượng gió: Q1 = 4 x 0,9 = 3,6 m /s 2 - Tiết diện đoạn đầu: F1 = 3,6/12 = 0,3m - Kích thước các cạnh 600 x 500mm - Tra bảng ta có đường kính tương đương: dtđ = 598 mm - Tổn thất cho 1m ống: 0,4 Pa/m * Xác định tốc độ và kích thước đoạn tiếp 0,61 0,61 0,61 - Tỷ số a= L/Q : L1/Q = 49 / 7628 = 0,211 0,61 - Xác định ω2 theo đồ thị với ω1 =7628 FPM và L/Q = 0,211: ω2 = 2000 FPM hay ω2 = 10,16 m/s * Xác định các đoạn kế tiếp một cách tương tự bước 2 và ghi kết quả vào bảng dưới đây Bảng 9.52. Bảng kết quả tính toán 0,61 Tiết diện Lưu lượng Tốc độ Ltđ L/Q m3/s CFM m/s FPM m FT AB 3.6 7628 12 2362 15 49 0.211 BC 2.7 5721 10.16 2000 12 39 0.201 CD 1.8 3814 8.53 1680 10 33 0.214 208
41. DE 0.9 1907 7.32 7 11 36 0.360 Hình 9.25. Đồ thị xác định tốc độ đoạn ống kế tiếp 9.2 CÁC THIẾT BỊ PHỤ ĐƯỜNG ỐNG GIÓ 9.2.1 Van điều chỉnh lưu lượng gió Công dụng: Dùng điều chỉnh lưu lượng gió cấp Phương pháp điều chỉnh: Bằng tay hoặc bằng mô tơ Vị trí lắp đặt: Ngay trước các miệng thổi hoặc trên đường ống gió 9.2.1.1 Cửa điều chỉnh gió kiểu lá sách cánh gập 1 chiều Van điều chỉnh gió kiểu lá sách thường hay được sử dụng để lắp đặt trên các đoạn đường ống và đầu ra trước các miệng thổi gió. Cửa có một hoặc 1 vài cánh, khi chiều cao nhỏ hơn hoặc bằng 200mm thì chỉ có 1 cánh. Khi chiều rộng lớn hơn 500mm thì cửa được chia thành nhiều phần, mỗi phần chiều dài cánh không quá 500mm. Kích thước chiềuv dài L phụ thuộc vài kích thước van điều chỉnh. 209
42. Hình 9.26. Van điều chỉnh kiểu lá sách gập a chiều Về cấu tạo: Cánh được làm từ tôn tráng kẽm dày 1,2mm đến 1,6mm. Có thể sơn hoặc không sơn bề mặt. Ông dụng: Dùng điều chỉnh gió trên đường ống vuông hoặc đầu ra các miệng thổi. Bộ phận điều chỉnh có thể bằng cơ khí hoặc bằng mô tơ. 9.2.1.2 Cửa điều chỉnh gió kiểu lá sách cánh gập đối xứng Cấu tạo: Cửa điều chỉnh gió kiểu lá sách có tiết diện chữ nhật, gồm phần khung và phần cánh điều chỉnh. Hình 9.27. Van điều chỉnh kiểu lá sách gập đối xứng Khung được làm từ nhôm định hình hoặc tôn độ dày khoảng 1,0mm. Cánh cũng được làm từ nhôm định hình hoặc tôn dày 1,0mm và có gân gia cường. Các cánh có thể dễ dàng xoay quanh các trục của nó. Khi thay đổi hướng các cánh thì tiết diện gió qua van thay đổi và do đo có thể khống chế lưu lượng gió đi ra các miệng thổi một cách phù hợp. Sau khi điều chỉnh xong, các cánh được cố định tại vị trí điều chỉnh nhờ cơ cấu cố định nằm ở bên ngoài khung van. Đặc điểm sử dụng: Dùng điều chỉnh lưu lượng gió và lắp đặt liền cùng với các miệng thổi Dưới đây là các thông số van điều chỉnh gió loại DGA của Reetech tương ứng với các loại miệng gió lắp đặt. Bảng 9.53. Các thông số của van điều chỉnh gió kiểu lá sách cánh gập đối xứng Miệng 150x150 225x225 300x300 375x375 450x450 525x525 600x600 675x675 750x750 thổi Van 152x152 227x227 302x302 377x377 452x452 527x527 602x602 677x677 752x752 đ/c 210
43. 9.2.1.3 Cửa điều chỉnh gió tròn một cánh gập Cấu tạo: Gồm phần vỏ, cánh hướng và cánh điều chỉnh. Phần khung được làm từ tôn tráng kẽm, bên trong có các cánh hướng gió cố định, cánh điều chỉnh cũng được chế tạo từ tôn tráng kẽm. Cánh điều chỉnh được cố định nhờ chi tiết đinh ốc đính ở giữa cánh. Góc nghiêng cực đại của cánh là 45o Đặc điểm sử dụng: Dùng điều chỉnh lưu lượng gió và lắp tại hộp chụp miệng thổi. Hình 9.28. Van điều chỉnh tròn 1 cánh gập 9.2.1.4 Cửa điều chỉnh gió tròn hai cánh gập Cấu tạo: Gồm phần vỏ và bộ phận cánh điều chỉnh. Vật liệu chế tạo là tôn tráng kẽm dày khoảng 1,2mm. Cánh điều chỉnh gồm 02 cánh hình bán nguyệt đối xứng nhau. Bộ phận điều chỉnh là 01 ốc vít ở giữa van có thể quay chuyển động lên xuống để thay đổi góc mở của cánh điều chỉnh Đặc điểm sử dụng: Dùng điều chỉnh lưu lượng gió và lắp tại hộp chụp miệng thổi. Hình 9.29. Van điều chỉnh tròn 2 cánh gập Các thông số cơ bản của các van điều chỉnh tròn, hai cánh gập của Reetech, model DGC: Bảng 9.54. Các thông số của van điều chỉnh tròn, hai cánh gập Φ (mm) 95 145 195 245 295 345 395 445 H (mm) 90 140 190 240 290 340 390 440 9.2.1.5. Cửa điều chỉnh gió tròn cánh xoay Cấu tạo gồm phần vỏ và bộ phận cánh điều chỉnh. Vật liệu chế tạo là tôn tráng kẽm hoặc thép tấm dày khoảng 1,2mm. Vị trí lắp đặt: Lắp cùng miệng thổi hoặc trên đường ống gió Bộ phận điều chỉnh: Bằng tay hoặc bằng mô tơ. Các thông số cơ bản của các van điều chỉnh tròn, cánh xoay của reetech, model DGD: Bảng 9.55. Các thông số của van điều chỉnh tròn, cánh xoay Φ (mm) 95 145 195 245 295 345 395 445 211
44. L (mm) 120 190 240 290 340 390 440 490 Tv Lắp với ống gió 1,0 1,0 1,2 1,2 1,2 1,5 1,5 1,5 (mm) Lắp với miệng 0,8 0,8 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 thổi Tc (mm) 1,2 1,2 1,4 1,4 1,4 1,6 1,6 1,6 Tv - Chiều dày vỏ . Tc - Chiều dày cánh Trên hình 9.26 minh hoạ việc sử dụng và lắp đặt van điều chỉnh M để điều chỉnh lưu lượng gió cho các ống nhánh hệ thống cấp gió tươi cho các FCU. FCU FCU FCU FCU FCU M M M M M MMMMM FAN FCU FCU FCU FCU FCU Hình 9.30. Lắp đặt van điều chỉnh trên đường ống 9.2.2 Van điều chặn lửa Để tránh hiện tượng ngọn lửa lây lan theo hệ thống đường ống gió từ khu vực bị hoả hoạn sang khu vực khác. Đối với các công trình quan trọng, ở vị trí đường ống xuyên qua tường ngăn cách giữa các phòng, người ta có bố trí các van chặn lửa. Khi xảy ra hoả hoạn, do nhiệt độ cao dây chì đứt và cửa tự động đóng lại và chặn không cho ngọn lửa lây lan theo đường ống sang phòng bên cạnh. 9.2.2.1 Van chặn lửa tiết diện chữ nhật , nhiều cánh Cấu tạo gồm có khung, vỏ và phần cánh. Khung có thể làm từ thép L, vỏ có thể từ thép tấm hoặc tôn tráng kẽm, cánh được chế tạo từ thép tấm. Qui cách kỹ thuật của cánh, vỏ và khung có thể tham khảo từ bảng 9- dưới đây. Cầu chì sẽ đứt ở nhiệt độ khoảng 75oC Vị trí lắp đặt chặn lửa: Lắp xuyên sàn và lắp xuyên tường. Đối với loại lắp xuyên sàn chiều dài khoảng 350mm và có cơ cấu lò xo để đóng chặt hơn, tránh ảnh hưởng của trọng lực. Đối với loại xuyên tường chiều dài L=150 hoặc 250mm. Chiều rộng của các cánh không quá 200mm và chiều dài không quá 500mm. Khi kích thước lớn hơn thì ghép nhiều cánh Van chặn lửa tiết diện chữ nhật được lắp cho các ống chữ nhật có cùng kích thước. 212
45. Hình 9.31. Van chặn lửa tiết diện chữ nhật Dưới đây là các kích thước cơ bản của van chặn lửa kiểu CLA của Reetech Bảng 9.56. Các kích thước cơ bản của van chặn lửa CLA Kích thước ống gió Kích thước khung Chiều dày vỏ Chiều dày cánh Mm mm mm mm Đến 300 25 x 25 x 3 2,0 1,5 Trên 300 đến 600 30 x 30 x 3 3,0 2,0 Trên 600 đến 2000 30 x 30 x 3 3,0 3,0 Trên 2000 50 x 50 x 5 3,0 3,0 9.2.2.2 Van chặn lửa tiết diện tròn Cấu tạo gồm có vỏ và phần cánh. Vỏ và cánh được làm từ thép tấm hoặc tôn tráng kẽm. Qui cách kỹ thuật của cánh, vỏ và khung có thể tham khảo từ bảng 9- dưới đây. Cầu chì sẽ đứt ở nhiệt độ khoảng 75oC Hình 9.32. Van chặn lửa tiết diện tròn Vị trí lắp đặt chặn lửa: Lắp xuyên sàn và lắp xuyên tường. Đối với loại lắp xuyên sàn chiều dài khoảng 350mm và có cơ cấu lò xo để đóng chặt hơn, tránh ảnh hưởng của trọng lực. Đối 213
46. với loại xuyên tường chiều dài L=150 hoặc 250mm. Chiều rộng của các cánh không quá 200mm và chiều dài không quá 500mm. Van chặn lửa tiết diện tròn được lắp cho các ống tiết diện tròn có cùng kích thước. Dưới đây là các kích thước cơ bản của van chặn lửa tròn kiểu CLB của Reetech Bảng 9.57: Các kích thước cơ bản của van chặn lửa CLB Kích thước ống gió Chiều dày vỏ Chiều dày cánh Φ mm mm mm Đến 300 1,5 1,5 Trên 300 đến 600 2,0 2,0 Trên 600 3,0 3,0 9.2.3 Van giảm áp hay van 1 chiều Về cấu tạo van giảm áp và van một 1 chiều rất giống nhau, tuy nhiên về công dụng có khác nhau. Van giảm áp được lắp đặt trên tường ở đầu ra của các quạt nhằm làm giảm áp lực trên đường ống. Hình 9.33. Van 1 chiều Van 1 chiều được lắp trên đường ống nhằm ngăn cản hiện tượng dội ngược lại . Khi kích thước đường ống quá lớn, người ta chia cửa ra thành nhiều phần. Chiều dày của các cánh phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của gió trên đường ống. Nếu tốc độ dưới 7,5 m/s thì chiều dày cánh là 0,6mm. Nếu đạt tới 12 m/s thì chiều dày cánh là 1,2mm. Kích thước trục xoay cũng phụ thuộc vào độ rộng của cửa và khoảng Φ8÷Φ12. 9.3 TÍNH CHỌN QUẠT GIÓ 9.3.1 Khái niệm và phân loại quạt Quạt là thiết bị dùng để vận chuyển và phân phối không khí là thiết bị không thể thiếu được trong hệ thống điều hòa không khí và đời sống. Có 2 loại quạt: Loại được lắp đặt trong các máy điều hoà hoặc quạt được sử dụng để thông gió. Mỗi quạt đều được đặc trưng bởi 2 thống số cơ bản sau: - Lưu lượng gió, V, m3/s hoặc m3/h. - Cột áp Hq , Pa hoặc mmH2O • Phân loại 214
47. - Theo đặc tính khí động Rheo đặc tính khí động của không khí người ta chia ra làm 02 loại quạt: quạt hướng trục và quạt ly tâm. + Quạt hướng trục: Không khí vào và ra đi dọc theo trục. Quạt hướng trục có cấu tạo gọn nhẹ có thể cho lưu lượng lớn với áp suất bé. Thường dùng trong hệ thống không có ống gió hoặc ống ngắn. + Quạt ly tâm: Không khí đi vào theo hướng trục quay, nhưng đi ra vuông góc trục quay, cột áp tạo ra do lực ly tâm. Vì vậy cần có ống dẫn gió mới tạo áp suất lớn. Nó có thể tạo nên luồng gió có áp suất lớn. Trong hầu hết dàn lạnh máy điều hoà không khí người ta đều sử dụng quạt ly tâm. - Theo cột áp: Theo cột áp người ta chia quạt ra làm 03 loại có áp suất: Hạ áp, trung áp và cao áp. + Quạt hạ áp: Hq 3000 Pa - Theo công dụng Theo công dụng người ta chia quạt ra rất nhiều loại khác nhau: + Quạt gió + Quạt khói + Quạt bụi + Quạt thông hơi 9.3.2 Các loại quạt gió 9.3.2.1 Quạt ly tâm Quạt lý tâm có nhiều dạng khác nhau. Đặc điểm chung của quạt ly tâm là phải có vỏ quạt để tạo cột áp lớn. a) Theo đặc điểm cánh quạt có thể chia quạt lý tâm ra các dạng chính sau: - Quạt ly tâm cánh cong về phía trước (forward Curve - FC) - Quạt ly tâm cánh nghiêng về phía sau (Backward Inclined - BI) - Quạt ly tâm cánh hướng kính (Radial Blade - RB) - Quạt ly tâm dạng ống (Tubular Centrifugal - TC) Nguyên tắc hoạt động của hầu hết các quạt ly tâm như sau: Không khí được guồng cánh quay hút vào bên trong và ép lên thành vỏ quạt. Vỏ quạt có cấu tạo đặc biệt để biến áp suất động thành áp suất tĩnh lớn ở đầu ra, đồng thời đổi hướng chuyển động của luồng gió. Môtơ dẫn động thường được gắn trực tiếp lên trục quạt hoặc dẫn động bằng đai. (1) (2) (3) (4) 215
48. Hình 9.34. Các loại quạt ly tâm Dưới đây là đặc điểm của một số quạt ly tâm thường gặp. 1. Quạt ly tâm cánh cong về phía trước (FC) Quạt ly tâm cánh hướng về phía trước được sử dụng trong các trường hợp cần lưu lượng lớn nhưng áp suất tĩnh thấp. Số lượng cánh của quạt thường nằm từ 24 đến 64 cánh. Khoảng làm việc có hiệu qủa cao (hiệu suất cao) của quạt nằm trong khoảng 30% đến 80% lưu lượng định mức. Hiệu suất có thể đạt tới 70%. Quạt ly tâm có cánh cong về phía trước có các ưu điểm: - Đơn giản nên giá thành rẻ - Tốc độ quay thấp. - Phạm vi hoạt động rộng. Tuy nhiên , quạt FC cũng có nhược điểm là khi cột áp tĩnh thấp có khả năng động cơ bị quá tải, kết cấu cánh không vững chắc. 2. Quạt ly tâm cánh nghiêng về phía sau (BI) Quạt ly tâm cánh hướng sau có 2 dạng cánh đơn và cánh dạng khí động (cánh 2 lớp). Đặc điểm của quạt BI là tốc độ quay lớn, áp suất tạo ra lớn. Do đặc điểm cấu tạo nên hiệu suất quạt BI khá lớn, có thể đạt 80%. Khả năng quá tải của động cơ ít xãy ra do đường đặc tính của công suất đạt cực đại ở gần ngoài vùng làm việc. Khoảng làm việc hiệu quả từ 45% đến 85% lưu lượng định mức. 3. Quạt ly tâm cánh hướng kính (RB) Quạt RB ít được sử dụng trong kỹ thuật do đường kính rôto lớn. Đặc điểm của quạt RB là khả năng tạo áp suất tĩnh lớn , chính vì vậy nó thường được sử dụng để vận chuyển vật liệu dạng hạt. Đường đặc tính công suất N gần như tỷ lệ với lưu lượng, vì thế loại này có thể kiểm soát lưu lượng thông qua kiểm soát năng lượng cung cấp môtơ. Nhược điểm của quạt RB là giá thành cao và hiệu suất không cao. Hiệu suất cực đại có thể đạt 68%. 4. Quạt ly tâm dạng ống (TC) Quạt ly tâm thổi thẳng (dạng ống): (Tubular centrifugal fan, in-line centrinfugal fan) Quạt TC gồm một vỏ hình trụ, guồng cánh, cánh, miệng hút và ống côn. Dòng khí đi vào quạt theo trục, qua quạt đổi hướng 90o và bị ép vào vỏ trụ tạo nên áp suất, sau đó lại đổi hướng song song với trục. Quạt TC thoạt trông giống quạt hướng trục nhưng nguyên lý khí đông khác hẳn. Hiệu suất thấp và độ ồn cao, nhưng không thay đổi dòng nên được sử dụng thay cho quạt hướng trục khi cần áp suất cao. b) Theo đặc điểm cấu tạo 1. Quạt ốc sên Hình 9.35. Quạt ly tâm Nguyên lý làm việc của quạt ốc sên như sau: Dòng không khí theo cửa lấy gió 4 đi vào guồng cánh 2 theo hướng dọc trục. Khi cánh quay sẽ ép dòng không khí lên vỏ quạt 1, dòng bị hãm và biến động năng thành áp năng. Ống khuyếch tán có dạng côn, tiết diện tăng dần có tác 216
49. dụng biến một phần áp suất động thành áp suất tĩnh. Như vậy dòng không khí đi ra quạt có áp suất khá lớn và hướng chuyển động thay đổi theo phương tiếp tuyến với guồng cánh. Trong điều hoà không khí, người ta thường sử dụng dạng quạt ly tâm với guồng cánh gồm nhiều cánh nhỏ gọi là quạt lồng sóc, quạt này có độ ồn nhỏ Hình 9.36. Guồng cánh quạt ly tâm của các máy điều hoà 2). Quạt ly tâm dạng ống Quạt ly tâm dạng ống (tubular centrifugal hoặc in-line centrifugal fan) có cấu tạo gồm một ống trục 1 có tác dụng nắn dòng ly tâm thành dòng hướng trục, guồng cánh 2 (từ 6-12 cánh) có gắn các cánh tĩnh 3, miệng hút gió 4 và ống côn 5. Khi làm việc, dòng không khí đi vào từ miệng hút gió, chuyển đông song song dọc trục , sau đó được các cánh giá tốc và dồn ép lên vỏ quạt theo hướng vuông góc với trục, biến một áp suất động thành áp suất tĩnh. Sau đó dòng không khí đổi hướng chuyển động song song với trục. Đầu ra quạt có dạng ống khuyếch tán có tác dụng biến động năng của dòng thành áp năng. Các cánh tĩnh có tác dụng khử chuyển động xoáy của dòng đầu ra ống trụ. Quạt ly tâm dạng ống có hiệu suất thấp và độ ồn cao. Nó thường được sử dụng trong các hệ thống thông gió hoặc cấp không khí tươi cho các công trình lớn. Hình 9.37. Quạt ly tâm dạng ống 3). Quạt mái Quạt ly tâm lắp mái thường được sử dụng để hút thải gió từ các hộp kỹ thuật của các toà nhà cao từng thải bỏ ra ngoài. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của quạt gồm các bộ phận chính như sau: Không khí từ hộp kỹ thuật phía dưới được hút lên theo ống hút 1, sau đó được guồng cánh 2 gia tốc và ép lên vỏ bảo vệ 3 và thoát ra ngoài. Quạt mái có cột áp nhỏ nhưng lưu lượng lớn. 217
50. Hình 9.38. Quạt ly tâm lắp mái 1- Ống hút; 2- Guồng cánh; 3- Chụp bảo vệ; 4- Động cơ; 5- Sàn mái 9.3.2.2 Quạt hướng trục: Quạt hướng trục có nhiều kiểu loại, nhưng phổ biến nhất là các loại quạt hướng trục sau: - Quạt dọc trục kiểu chong chóng; - Quạt hướng trục dạng ống; - Quạt hướng trục dạng ống có cánh hướng Hình 9.39. Các loại quạt hướng trục Đối với quạt hướng trục cácác đặc tính của nó phụ thuộc rất lớn vào tỷ số đường kính chân cánh và đỉnh cánh RhB B = DoB /DB 1B B 1. Quạt hướng trục dạng chong chóng: Sử dụng tương đối rộng rãi, có 3 đến 6 cánh , tỷ số RhB B nhỏ hơn 0,15 nên cột áp bé trong khi lưu lượng lớn. Loại quạt hướng trục kiểu chong chóng thường thêm vành cánh hay vành đĩa phía trước. Quạt chong chóng có cấu tạo và hình dáng bên ngoài rất khác nhau. Hình 9.40. Các loại quạt chong chóng 2. Quạt hướng trục dạng ống Loại dạng ống thường có 6 đến 9 cánh, đặt trong vỏ trụ, hai đầu uốn cong dạng khí động. Tỉ số RhB B không quá 0,3. Quạt có lưu lượng và cột áp lớn so với kiểu chong chóng. 218
51. Hình 9.41. Các loại quạt hướng trục dạng ống 3. Quạt có cánh hướng Quạt có cánh hướng cũng có vỏ trụ tương tự quạt dạng ống. Để triệt tiêu dòng xoáy và nắn thẳng dòng phía sau guồng cánh còn có thêm các cánh hướng . Các cánh hướng còn có tác dụng biến một phần áp suất động thành áp suất tĩnh. Quạt có cánh hướng thường có tỉ số RhB B >U U 0,3 , nên có khả năng tạo ra áp suất cao và lưu lượng lớn. Số lượng cánh thường nhiều từ 8 đến 16 cánh. 9.3.3 Đặc tính quạt và điểm làm việc của quạt trong mạng đường ống. • Đồ thị đặc tính Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa cột áp H và lưu lượng V ứng với số vòng quay n của guồng cánh của quạt gọi là đồ thị đặc tính của quạt. Trên đồ thị đặc tính người ta còn biểu thị các đường tham số khác như đường hiệu suất quạt ηqB ,B đường công suất quạt Nq.B B • Đặc tính mạng đường ống Mỗi một quạt ở một tốc độ quay nào đó đều có thể tạo ra các cột áp HqB B và lưu lượng V B khácB nhau ứng với tổng trở lực ∆p dòng khí đi qua Quan hệ ∆p - V gọi là đặc tính mạng đường ống. Trên đồ thị đặc tính điểm A được xác định bởi tốc độ làm việc của quạt và tổng trở lực mạng đường ống gọi là điểm làm việc của quạt. Như vậy ở một tốc độ quay quạt có thể có nhiều chế độ làm việc khác nhau tùy thuộc đặc tính mạng đường ồng. Do đó hiệu suất của quạt sẽ khác nhau và công suất kéo đòi hỏi khác nhau. Nhiệm vụ của người thiết kế hệ thống đường ống là phải làm sao với một lưu lượng V cho trước phải thiết kế đường ống sao cho đạt hiệu suất cao nhất hoặc chí ít càng gần ηBmax càngB tốt. 219
52. Hình 9.42. Đồ thị đặc tính của quạt 9.3.4 Lựa chọn và tính toán quạt gió. Muốn chọn quạt và định điểm làm việc của quạt cần phải tiến hành xác định các đại lượng: - Lưu lượng cần thiết VqB B - Cột áp cần thiết HqB B Các đại lượng VqB B và HqB B được xác định thông qua lưu lượng tính toán VttB B và cột áp tính toán HttB .B Sau đó cần lưu ý một số yếu tố như: độ ồn cho phép, độ rung nơi đặt máy, nhiệt độ chất khí, khả năng gây ăn mòn kim loại, nồng độ bụi trong khí 1) Lưu lượng tính toán VttB B Lưu lượng tính toán VttB đượB c xác định tuỳ thuộc vào chức năng của quạt. Đối với hệ thống điều hoà không khí, quạt dàn lạnh, dàn ngưng được lắp đặt kèm theo máy. Ta có thể xác định điểm làm việc dựa vào đường đặc tính của quạt - Quạt dàn lạnh: Lưu lượng tính toán của quạt dàn lạnh chính là lưu lượng gió cần thiết LvB B của thiết bị xử lý không khí đã xác định trong chương 4 Q V = O ρ(I C −I O ) QoB B - Công suất lạnh của dàn lạnh, W ICB ,B IOB B - Entanpi của không khí vào ra dàn lạnh, J/kg 3 ρ - Khối lượng riêng của không khí: ρ = 1,2 kg/mP P - Quạt dàn ngưng: Khi qua dàn ngưng chỉ có trao đổi nhiệt không có sự trao đổi ẩm nên lưu lượng không khí được xác định theo công thức: Qk Vk = " ' ρ.Cp .(t K − t K ) trong đó: Qk - Công suất giải nhiệt của dàn ngưng 2) Cột áp tính tóan chính là HttB B = Σ∆p 3) Lưu lượng cần thiết của quạt chọn như sau 220
53. - Với môi trường sạch: VqB B = VttB B - Với quạt hút hay tải liệu: VqB B = 1,1 VttB B 4) Cột áp cần tiết của quạt HqB B chọn theo áp suất khí quyển và và nhiệt độ chất khí: 273+ t 760 ρK H q =H tt . . . 293 B ρKK o ρkB B , ρkkB B khối lượng riêng của chất khí và không khí tính ở 0P CP và BoB B = 760mmHg - Nếu quạt tải bụi hoặc các vật rắn khác (bông, vải, sợi . . ) thì chọn HqB B = 1,1 .(1 + K.N).HttB B (6-34) K là hệ số tùy thuộc vào tính chất của bụi N - Nồng độ khối lượng của hổn hợp được vận chuyển 5) Căn cứ vào VqB B và HqB B tiến hành chọn quạt thích hợp sao cho đường đặc tính H-V có hiệu suất cao nhất (gần ηBmax).B 6) Định điểm làm việc của quạt và xác định số vòng quay n và hiệu suất của nó. Từ đó tính được công suất động cơ kéo quạt. Khi chọn quạt cần định tốc độ tiếp tuyến cho phép nằm trong khoảng u U U 1000mm cho phép chọn u 5 1,10 1,05 Khi chọn quạt phải lưu ý độ ồn. Độ ồn của quạt thường được các nhà chế tạo đưa ra trong các catalogue. Nếu không có catalogue ta có thể kiểm tốc độ dài trên đỉnh quạt. Tốc độ đó không được quá lớn ω = π.D1.n <U U 40 ÷ 45 m/s * * * 221