Hệ thống điều hoà không khí kiểu ướt (part2)

Hệ thống điều hoà không khí kiểu ướt (part2) Bởi Võ Chí Chính Đinh Văn Thuận NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ TRAO ĐỔI NHIỆT ẨM Hệ số hiệu quả trao đổi nhiệt ẩm Hệ số hiệu quả trao đổi nhiệt ẩm Tr[.]

Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu ướt (part2) Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu ướt (part2) Bởi: Võ Chí Chính Đinh Văn Thuận NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ TRAO ĐỔI NHIỆT ẨM Hệ số hiệu trao đổi nhiệt ẩm Hệ số hiệu trao đổi nhiệt ẩm Trên thực tế trạng thái khơng khí cuối trình trao đổi nhiệt ẩm với nước phun đạt trạng thái φ = 100%, mà đạt trạng thái O với φ = 0,9 ? 0,95 mà Để đặc trưng cho hiệu q trình trao đổi nhiệt ẩm nước khơng khí buồng phun người ta đưa đại lượng gọi hệ số hiệu trao đổi nhiệt ẩm, Ký hiệu E Hệ số trao đổi nhiệt ẩm xác định theo thơng số trạng thái khơng khí Từ O, B ta kẻ đường tO tB cắt đường dA điểm O' B' Ta coi đường tO tB song song với nhau, đó: Đối với trình đoạn nhiệt : tB = tư, 1/12 Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu ướt (part2) Hệ số hiệu trao đổi nhiệt ẩm vạn Trong số trường hợp người ta sử dụng đại lượng gọi hệ số trao đổi nhiệt ẩm vạn E': Hệ số hiệu trao đổi nhiệt ẩm vạn thường sử dụng để tính tốn thiết kế thiết bị buồng phun Ngồi người ta cịn đưa hệ số En nhằm đánh giá hiệu trao đổi nhiệt ẩm buồng phun Những nhân tố ảnh hưởng đến hiệu trao đổi nhiệt ẩm Ảnh hưởng hệ số phun Hệ số phun tỷ lệ lưu lượng nước phun Gf (kg/s) với lưu lượng khơng khí xử lý G (kg/s) Hệ số phun ký hiệu μ Khi hệ số phun μ tăng, hiệu trao đổi nhiệt ẩm tăng Khi μ < 4, hệ số hiệu trao đổi nhiệt ẩm tăng đáng kể tăng μ Khi μ > 4, việc tăng μ hệ số trao đổi nhiệt ẩm E tăng không đáng kể, chi phí điện cho bơm nước phun lớn, nên không kinh tế Trên thực tế người ta vận hành với hệ số phun μ < Ảnh hưởng kết cấu buồng phun Kết cấu buồng phun có ảnh lớn đến hiệu trao đổi nhiệt ẩm buồng phun Các thông số kết cấu ảnh hưởng tới hiệu trao đổi nhiệt ẩm bao gồm: • Số dãy vịi phun dọc theo chiều chuyển động buồng phun: Khi số dãy vòi phun tăng hiệu cao • Số vịi phun dãy: Khi số vịi phun tăng hiệu cao • Chiều phun nước so với khơng khí: Phun ngược chiều nước tăng hiệu trao đổi vân tốc tương đối tăng lên Bảng 7.1 2/12 Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu ướt (part2) Ảnh hưởng chế độ phun nước Khi hạt nước phun bé bề mặt trao đổi nhiệt ẩm tăng nên hiệu trao đổi nhiệt ẩm tăng lên Tùy theo kích thước hạt nước phun mà người ta phân thành chế độ phun khác nhau: • Phun mịn • Phun trung bình • Phun thô Thực nghiệm lý thuyết chứng minh độ mịn nước phun phụ thuộc vào đường kính mủi phun áp suất dư nước trước mủi phun pf Kích thước áp suất pf lớn hạt nước phun mịn Tuy nhiên địi hởi lượng dẫn động tăng vòi phun dễ bị tắc Theo kinh nghiệm - Phun mịn khi: = 1,5 - mm pf > bar - Phun trung bình khi: = - mm pf = - bar - Phun thô khi: = - mm pf < bar Việc chọn đường kính mủi phun áp suất tùy thuộc vào suất u cầu Ảnh hưởng tốc độ dịng khí Khi tốc độ khơng khí tăng làm tăng trao đổi nhiệt ẩm Nhưng ωk cao có khả theo hạt nước vào gian máy Trong kỹ thuật người ta khống chế ωk theo trị số lưu tốc ρωk cách hợp lý Thường chọn ρωk = 2,8 - 3,5 kg/m2.s 3/12 Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu ướt (part2) Ảnh hưởng chiều dài quảng đường dịng khí Khi tăng chiều dài quảng đường khơng khí thời gian tiếp xúc lớn E tăng Tuy kích thước buồng phun tăng nên làm tăng giá thành vận hành lắp đặt khó khăn Vì thực cần thiết người ta tăng l, ví dụ khơng khí ban đầu có độ ẩm bé Thời gian tiếp xúc hợp lý nước khơng khí giây Quan hệ phụ thuộc hệ số hiệu trao đổi nhiệt ẩm vào hệ số phun biểu thị theo công thức sau đây: - Khi phun mịn: - Khi phun trung bình thơ: z- Số dãy phun; pf - Ap suất dư nước phun, bar ; ρωk - Lưu tốc khơng khí, kg/m2.s; E- Hệ số hiệu trao đổi nhiệt ẩm TÍNH TỐN BUỒNG PHUN Tính thiết kế Nhiệm vụ toán thiết kế buồng phun xác định thơng số kỹ thuật kích thước chủ yếu buồng phun, biết trước thơng số nhiệt khơng khí vào ra, lưu lượng khơng khí cần xử lý cụ thể: Các thơng số ban đầu - Lưu lượng gió cần xử lý G, kg/s; 4/12 Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu ướt (part2) - Trạng thái khơng khí đầu vào (t1, φ1) đầu (t2, φ2); - Năng suất lạnh yêu cầu thiết bị Qo, kW; - Nhiệt độ nước lạnh đầu vào t’nl Các thơng số cần tính tốn - Kích thước buồng phun: Chiều cao h (m); chiều rộng b(m) chiều dài l (m); - Lưu lượng nước phun Gf, kg/s; Các bước tính tốn Chọn lưu tốc khơng khí qua tiết diện ngang buồng phun ρωk Thông thường người ta chọn ρωk = 2,8 ? 3,2 kg.m2/s Nếu nhỏ hiệu trao đổi nhiệt ẩm thấp, cao q có khả theo giọt ẩm Khối lượng riêng khơng khí khoảng 1,2 kg/m3, tốc độ chuyển động khơng khí nằm khoảng ωk = 2,3 ? 2,7 m/s Chọn ωK = 2,5 m/s Xác định kích thước buồng phun - Tiết diện ngang buồng phun: h - Chiều cao buồng phun, chiều cao h cần chọn hợp lý khoảng ? 2,5 m Nếu cao phân bố lưu lượng gió khó đều, ngược laih chọn thấp bề rộng lớn, chiếm nhiều diện tích; b- Chiều rộng buồng phun, m; G - Lưu lượng gió cho trước xác định thành lập sơ ddoof điều hồ khơng khí, kg/s Xác định thơng số đặc trưng khác buồng phun - Chọn số dãy phun Z: Trên sở kích thước sơ buồng phun, chọn số dãy vòi phun Số dãy vòi phun, biết nằm khoảng 1?3 dãy; 5/12 Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu ướt (part2) - Chọn cách bố trí dãy vịi phun Có cách bố trí sau: thuận chiều, ngược chiều kết hợp cách Các trường hợp bố trí trình bày bảng 6-1; - Chọn chế độ phun: Phun thơ, trung bình mịn; - Chọn loại mũi phun; - Chọn đường kính mũi phun do: 3; 3,5; 4; 4,5; 5; 6mm; - Chọn mật độ mũi phun tiết diện ngang buồng phun n Theo kinh nghiệm số mũi phun 1m2 diện tích nằm khoảng 18?24 cái; - Tính số mũi phun: N = fb.Z n, Tính hệ số phun,hệ số hiệu E lưu lượng nước phun Để xác định quan hệ - Xác định hệ số hiệu trao đổi nhiệt ẩm vạn năng: tu1, tu2 - Nhiệt độ nhiệt kế ướt ứng với trạng thái không khí vào - Xác định hệ số phun dựa hệ số hiệu trao đổi nhiệt ẩm vạn Tính theo cơng thức (7-7) (7-8) thay E E’ Tính nhiệt độ nước phun Để xác định nhiệt độ nước phun ta dựa vào phương trình cần nhiệt Nếu bỏ qua tổn thất nhiệt lượng làm lạnh khơng khí nhiệt làm tăng nhiệt độ nước từ nhiệt độ t’n đến t”n Qo = G.(I1-I2) = Gnl.Cpn.(t”n-t’n) (a) Mặt khác, ta có biểu thức Kết hợp (a), (b) cho biết Gf = Gnl ta có: 6/12 Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu ướt (part2) Giá trị Δtn phải thoả mãn điều kiện Δtn ≤ 5oC, lớn phải tăng hệ số phun μ xác định lại giá trị En Từ suy ra: t”n = t’n + Δtn Nhiệt độ nước vào suy từ biểu thức (7-3) (7-10): Tính lưu lượng nước phun lưu lượng nước lạnh Hệ thống cấp nước bể phun thực theo hai cách sau: - Nước làm lạnh đưa đến phun trực tiếp buồng phun Trong trường hợp lưu lượng nước phun lưu lượng nước lạnh - Nếu nước lạnh cấp tới bể chứa từ nước bơm đến phun buồng phun Trong trường hợp nước tuận hồn theo hai vịng khác lưu lượng nước phun nước tuần hồn khơng giống (do bơm trở lực hệ thống khác nhau) a) Lưu lượng nước phun (nước lạnh) xác định theo công thức: Gf = G.μ, kg/s (7-11) b) Lưu lượng nước lạnh: Nước lạnh cấp vào bể chứa để từ bơm phun bơm vào buồng phun trao đổi nhiệt ẩm Lưu lượng nước lạnh khác lưu lượng nước phun đó: t”n, tnl - Nhiệt độ nước phun đầu (bằng nhiệt độ nước lạnh hồi về) nhiệt độ nước lạnh vào bể nước phun; 7/12 Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu ướt (part2) Qo - Cơng suất lạnh yêu cầu, kW Xác định áp suất trước mũi phun số mũi phun N - Năng suất phun mủi phun xác định theo công thức sau: Năng suất phun có ảnh hưởng tới áp suất dư trước mũi phun quan hệ xác định sau: Đối với mũi phun kim loại: Đối với mũi phun nhựa: - Đường kính mũi phun, mm; pf - Ap suất dư mũi phun, at Từ giá trị gf xác định áp suất dư sau: Đối với mũi phun kim loại: Đối với mũi phun nhựa: Quan hệ áp suất dư suất phun ứng với loại vịi phun có đường kính khác biểu thị hình 7.11 Theo yêu cầu kỹ thuật áp suất dư trước mũi phun không nên lớn, lớn yêu cầu cột áp bơm phải cao Thực tế nên chọn pf < 2,5at Vì tính tốn, áp suất dư lớn phải tăng số mũi phun N, để giảm áp suất dư Trong phần tuỳ theo điều kiện thực tế mà chọn áp suất dư pf định trước xác định số mũi phun cần thiết Tuy nhiên chọn số mũi 8/12 Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu ướt (part2) phun nhiều, áp suất giảm, chế độ phun chuyển sang phun thô, hiệu trao đổi nhiệt ẩm giảm Các loại vật liệu làm tơi nước Bố trí dàn phun Có thể tham khảo cách bố trí dàn phun Nga nêu tài liệu [ ] • Bề rộng chắn nước trước a = 120mm; • Bề rộng chắn nước sau b = 185 ? 250mm; • Các kích thước khác: c = 200mm; l = 1500mm; m=660mm; n=400mm; p=600mm; v = 900mm; • Khoảng cách cọc phun từ 250?350mm Khoảng cách mũi phun theo chiều đứng khoảng 400?600mm 9/12 Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu ướt (part2) Bố trí buồng phun Nga a- Một dãy phun thuận chiều; b- Một dãy phun ngược chiều; c- Hai dãy phun ngược chiều; d-Hai dãy phun thuận ngược chiều; e- Ba dãy phun Tính kiểm tra Các bước tính tốn kiểm tra Xác định suất phun mũi phun gf theo pf dựa vào đồ thị hình 7.11 theo cơng thức (7-13) (7-14) Tính lưu lượng nước phun Gn: Tính hệ số phun: Tính tốc độ lưu lượng khối lượng khơng khí Xác định E’b, Eb khc E’ = E’b.khc En = Eb.khc Tính nhiệt độ nhiệt kế ướt khơng khí sau xử lý 10/12 Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu ướt (part2) tư2 = (1 - En).(tư1 - t’n) + t”n t”n xác định theo công thức sau: t”n = t’n + (m1.tư1 - m2.tư2)/μ m1 m2 - hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào nhiệt độ cho theo bảng lấy theo áp suất khí Bảng 7.2 Để xác định m2 cần xác định tư2 cần phải tiến hành tính lặp Các bước tính lặp thực sau: • Tạm lấy giá trị nước theo kinh nghiệm: t”n = t’n + (3?5)oC; • Xác định nhiệt độ tư2 theo công thức: tư2 = (1 - En).(tư1 - t’n) + t”n • Tra bảng 7.2 để xác định giá m1 theo tư1 m2 theo tư2 ; • Tính lại giá trị t”n theo cơng thức: t”n = t’n + (m1.tư1 - m2.tư2)/μ Nếu sai số không lớn chấp nhận - Xác định tư2 theo giá trị t”n xác định Xác định I2 theo tư2 đồ thị I-d: Đường I2 = const qua điểm bão hồ có nhiệt độ tư2 Xác định t2 theo E’ theo công thức: t2 = tư2 + (1-E’).(t1 - tư2) Theo t2 I2 (hoặc tư2) xác định điểm I-d thông số trạng thái khác: φ2, d2; Xác định suất lạnh thiết bị xử lý khơng khí: 11/12 Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu ướt (part2) Qo = G.(I1 - I2) Kiểm tra nhiệt lượng nước lạnh nhận Qn = Gn.Cpn.(t”n - t’n) So sánh giá trị Qo Qn; sai lệch không 10% 12/12 ... hệ số phun: Tính tốc độ lưu lượng khối lượng khơng khí Xác định E’b, Eb khc E’ = E’b.khc En = Eb.khc Tính nhiệt độ nhiệt kế ướt khơng khí sau xử lý 10/12 Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu ướt (part2). .. nhiệt khơng khí vào ra, lưu lượng khơng khí cần xử lý cụ thể: Các thơng số ban đầu - Lưu lượng gió cần xử lý G, kg/s; 4/12 Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu ướt (part2) - Trạng thái khơng khí đầu vào.. .Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu ướt (part2) Hệ số hiệu trao đổi nhiệt ẩm vạn Trong số trường hợp người ta sử dụng đại lượng gọi hệ số trao đổi nhiệt ẩm vạn E': Hệ số hiệu trao