Tiểu luận thiết lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí

Học phần : Kỹ thuật Điều hịa khơng khí THIẾT LẬP VÀ TÍNH TỐN SƠ ĐỒ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ MỤC TIÊU Về kiến thức : Phân tích diễn biến trình sơ đồ điều hịa khơng khí Xác định tính tốn thơng số sơ đồ điều hịa khơng khí Về kỹ : Nhận dạng, hiểu biết cách thức tính tốn thơng số thành thạo Về thái độ : - Sinh viên nghiêm túc tiếp thu giảng, tham gia phát biểu để ôn luyện củng cố kiến thức - Rèn luyện tính tư duy, tinh thần hoạt động nhóm, tạo động thi đua học tập Học phần : Kỹ thuật Điều hịa khơng khí THIẾT LẬP VÀ TÍNH TỐN SƠ ĐỒ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ Nội dung 5.1 Cơ sở thiết lập sơ đồ điều hịa khơng khí 5.2 Thiết lập tính tốn Sơ đồ điều hịa khơng khí theo đồ thị t-d 5.2.1 Các thuật ngữ đặc trưng sơ đồ điều hoà theo đồ thị t-d 5.2.1.1 Hệ số nhiệt SHF 5.2.1.2 Hệ số nhiệt phòng RSHF 5.2.1.3 Hệ số nhiệt tổng GSHF 5.2.1.4 Hệ số vòng BF 5.1.2.5 Hệ số nhiệt hiệu dụng 5.2.1.6 Xác định suất lạnh, lưu lượng không khí dàn lạnh 5.2.2 Các sơ đồ điều hồ khơng khí mùa Hè 5.2.2.1 Sơ đồ thẳng 5.2.2.2 Sơ đồ tuần hoàn cấp 5.2.2.3 Sơ đồ tuần hoàn cấp 5.2.3 Các sơ đồ điều hồ khơng khí mùa Đơng 5.3 Tính tốn sơ đồ điều hịa khơng khí theo đồ thị i-d Học phần : Kỹ thuật Điều hịa khơng khí THIẾT LẬP VÀ TÍNH TỐN SƠ ĐỒ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ 5.1 Cơ sở thiết lập sơ đồ điều hịa khơng khí Thành lập sơ đồ ĐHKK xác định các quá trình thay đổi trạng thái KK đồ thị nhằm xác định: Các khâu cần xử lý Năng suất thiết bị Đạt trạng thái KK cần thiết trước đưa vào kg cần điều hòa Sơ đồ ĐHKK thành lập sở : a) Điều kiện khí hậu nơi lắp đặt : tN , φN b) Yêu cầu về tiện nghi công nghệ : tT , φT c) Các kết tính cân nhiệt : QT , WT d) Thỏa mãn điều kiện vệ sinh: - Nhiệt độ kk trước thổi vào phòng tv : t V ≥ tT - a Đ/v hệ ĐHKK thổi từ lên : a = 7oC Đ/v hệ ĐHKK thổi từ xuống : a = 10oC Nếu không thỏa mãn, cần phải tiến hành sấy nóng kk tới nhiệt độ tV= tT –a - Lượng khí tươi cấp vào phải đảm bảo đủ cho người phòng LN = n.ρk Vk , kg/s n - Số người phòng Vk - Lượng kk tươi cấp cho người (tra bảng), m3/h.người ρk - Khối lượng riêng kk, ρ = 1,2 kg/m3 Chú ý: lưu lượng gió bổ sung khơng nhỏ 10% tổng lượng gió cung cấp cho phịng Kỹ thuật Điều hịa khơng khí Đồ thị t-d ( Ẩm đồ CARRIER) Ví dụ: Dùng đồ thị t-d xác định thông số kk Biết φ=50%, t=24oC Học phần : Kỹ thuật Điều hịa khơng khí THIẾT LẬP VÀ TÍNH TỐN SƠ ĐỒ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ 5.2 Thiết lập tính toán các Sơ đồ điều hịa khơng khí theo đồ thị t-d 5.2.1 Các thuật ngữ đặc trưng sơ đồ điều hoà theo đồ thị t-d 5.2.1.1 Hệ số nhiệt SHF(Sensible heat factor) Trong trình biến đổi trạng thái kk từ trạng thái đến trạng thái Hệ số nhiệt  SHF SHF  lượng biến đổi nhiệt tổng lượng biến đổi nhiệt nhiệt ẩn SH SH ,024.( t  t )   SH  LH TH I  I1 • SH (Sensible Heat) - lượng biến đổi nhiệt hiện, kW • LH (Latent Heat) - lượng biến đổi nhiệt ẩn, kW • TH ( Total Heat) - lượng biến đổi nhiệt tổng, TH=SH+LH , kW • t1, t2 - Nhiệt độ khơng khí đầu cuối q trình, oC • I1, I2 - Entanpi kk đầu cuối trình, kJ/kg kkk Học phần : Kỹ thuật Điều hịa khơng khí THIẾT LẬP VÀ TÍNH TỐN SƠ ĐỒ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ 5.2.1.2 Hệ số nhiệt phòng(Room sensible heat factor) RSH RSHF  RSH  RLH RSH - Tổng nhiệt bên phòng tỏa ra, kW RLH - Tổng nhiệt ẩn toả từ phòng, kW RSHF - Tổng nhiệt ẩn nhiệt tỏa từ phòng ( tổng nhiệt thừa phịng); kW • Điểm - Lần lượt trạng thái khơng khí cấp vào phịng khơng khí phịng • Đường 1-2 biểu thị q trình khơng khí sau vào kg cần điều hịa nhận nhiệt thừa ẩm thừa, tự thay - thái. Đường gọi đường hệ số đổi trạng nhiệt kg cần điều hòa RSHF Xác định đường RSHF theo các bước sau: Trên đồ thị d-t , có điểm G (gọi điểm sở) đánh dấu trịn vị trí t = 24oC ϕ = 50% Song song với trục d có đường biểu thị giá trị hệ số nhiệt SHF Vẽ đường thẳng nối điểm G với điểm giá trị RSHF đường SHR đồ thị t-d Vẽ đường 1-2 song song với đường G-SHF Học phần : Kỹ thuật Điều hịa khơng khí THIẾT LẬP VÀ TÍNH TỐN SƠ ĐỒ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ Ví dụ Một khơng gian cần điều hịa có phụ tải nhiệt 16kw phụ tải nhiệt ẩn 4kw Biết kk cấp vào khơng gian có trạng thái xác định t=160 C φ= 95% , xác định đường RSHF ẩm đồ Giải Ta có RSHF  16  0.8 16  -Trên thang chia SHF ẩm đồ, xác định vị trí ứng với giá trị 0,8 nối điểm với điểm sở Ta đường có độ nghiêng ứng với SHF=0,8 - Từ t=160 C φ= 95% Xác định điểm , kẻ đường thẳng song song với đường [G-0,8] ta đường RSHF Học phần : Kỹ thuật Điều hịa khơng khí THIẾT LẬP VÀ TÍNH TỐN SƠ ĐỒ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ 5.2.1.3 Hệ số nhiệt tổng GSHF (Grand sensible heat factor) thiết bị Khi qua thiết bị xử lý, khơng khí thải nhiệt nhiệt ẩn để biến đổi trạng thái từ đến GSHF  m I h TSH  GTH m I  m .I h â  m - Lưu lượng kk qua dàn lạnh m I h - Lượng biến đổi nhiệt mà kk thải thiết   m I â bị xử lý khơng khí - Lượng biến đổi nhiệt ẩn mà kk thải thiết bị xử lý khơng khí - Đường thẳng 1-2 biểu thị thay đổi trạng thái khơng khí qua thiết bị xử lý khơng khí gọi đường GSHF - Cách xác định phương đường thẳng GSHF tương tự cách xác định đường RSHF trạng thái kk đầu vào thiết bị xử lý kk trạng thái kk đầu thiết bị xử lý kk Học phần : Kỹ thuật Điều hịa khơng khí THIẾT LẬP VÀ TÍNH TỐN SƠ ĐỒ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ 5.1.2.4 Hệ số vịng BF(Bypass factor) Lượng khơng khí xử lý Dàn lạnh phân thành dòng: - Dòng qua dàn lạnh, trao đổi nhiệt ẩm đạt trạng thái bão hồ - Dịng thứ vịng qua dàn khơng trao đổi nhiệt ẩm 1- Lưu lượng kk có trao đổi nhiệt ẩm, kg/s; - Lưu lượng kk qua dàn lạnh không trao đổi nhiệt ẩm, kg/s; - Tổng lưu lượng gió qua dàn, kg/s - Thực tế trạng thái đầu khơng đạt trạng thái bão hồ, nằm khoảng φ = 90 ÷ 95% -Trạng thái hỗn hợp trạng thái: trạng thái ban đầu trạng thái bão hoà Học phần : Kỹ thuật Điều hịa khơng khí THIẾT LẬP VÀ TÍNH TỐN SƠ ĐỒ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ 5.1.2.4 Hệ số vòng BF(Bypass factor)  Hệ số vòng BF tỉ số lượng khơng khí qua dàn lạnh không trao đổi nhiệt ẩm so với tổng lượng khơng khí qua dàn: BF = I2  I6 BF  I1  I6 d2  d6 BF  d1  d6 t  t6 BF  t1  t6  Hệ số tiếp xúc (1-BF) biểu diễn tỉ lệ kk qua dàn lạnh có tiếp xúc với bề mặt thiết bị I I  BF  I1  I6 d d  BF  d1  d6 t1  t2  BF  t1  t6 Học phần : Kỹ thuật Điều hịa khơng khí THIẾT LẬP VÀ TÍNH TỐN SƠ ĐỒ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ b/ Sơ đồ tuần hồn cấp điều chỉnh độ ẩm  Xác định suất các thiết bị ERSH , kg / s - Lưu lượng gió tổng cấp vào phòng: 1,2.(t  tadp ).(1  BF ) - Lưu lượng gió (Các điểm T, C, O L xác định) • Lượng khơng khí bổ sung LN xác định vào số lượng người lượng gió tươi cần cung cấp cho người đơn vị thời gian: LN = n.ρk.Vk, kg/s L • Lưu lượng gió L1 L2 LT xác định theo phương pháp hình học dựa vào trình hịa trộn dàn lạnh: LT CN  • Q trình hịa trộn điểm C: TC LN  LT  L N • Q trình hịa trộn điểm V: OV  L2  L  L1 VC • Lưu lượng gió L2 : L1 L2  L  L1 - Năng suất lạnh thiết bị xử lý( dàn lạnh): Qo = (L-L2).(IC - IO), kW - Năng suất làm khô thiết bị xử lý: W = (L-L2).(dC - dO), kg/s L1 CN TC  L1  L VC OC Học phần : Kỹ thuật Điều hòa khơng khí THIẾT LẬP VÀ TÍNH TỐN SƠ ĐỒ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ b/ Sơ đồ tuần hồn cấp điều chỉnh độ ẩm - Ưu điểm:  Nhiệt độ độ ẩm khơng khí thổi vào phịng điều chỉnh để thỏa mãn điều kiện vệ sinh thoả mãn độ ẩm → không cần trang bị thiết bị sấy thiết bị phun ẩm bổ sung  Năng suất lạnh suất làm khô yêu cầu thiết bị xử lý giảm: • Cơng suất lạnh giảm : ΔQO = L2.(IC - IO), kW; • Năng suất làm khô giảm : ΔWO = L2.(dC - dO), kg/s; → không cần phải đầu tư hệ thống xử lý khơng khí q lớn, cồng kềnh - Nhược điểm:  Phải có thêm buồng hịa trộn thứ hệ thống trích gió đến buồng hịa trộn → chi phí đầu tư vận hành tăng Học phần : Kỹ thuật Điều hịa khơng khí THIẾT LẬP VÀ TÍNH TỐN SƠ ĐỒ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ Bài tập Trên các sơ đồ mặt tính phụ tải lạnh: - Thiết lập tính toán thơng số các điểm nút thể các quá trình đồ thị t-d - Tính cơng suất máy lạnh, quạt hút gió … - Vẽ bố trí các thành phần hệ thống Học phần : Kỹ thuật Điều hịa khơng khí THIẾT LẬP VÀ TÍNH TỐN SƠ ĐỒ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ 5.2.3 Sơ đồ điều hịa khơng khí mùa đơng • Sơ đồ mùa Đơng sơ đồ dùng cho ngày nhiệt độ khơng khí ngồi trời nhỏ nhiệt độ khơng khí nhà Để trì nhiệt độ nhà phải tiến hành cấp nhiệt • Các nguồn nhiệt thiết bị thường sử dụng để sưởi ấm mùa Đông: - Điện trở: dùng để sấy nóng khơng khí trước thổi vào phịng nhằm trì nhiệt độ phịng nằm mức cho phép Phương pháp dùng điện đơn giản, không kinh tế giá điện tương đối cao khơng an tồn phịng cháy - Hơi nước: Hơi từ lò nhỏ trung tâm nhiệt điện đưa đến trao đổi nhiệt kiểu bề mặt để trao đổi nhiệt với khơng khí trước thổi vào phịng Các dàn trao đổi nhiệt đặt độc lập đặt đồng cụm dàn lạnh máy lạnh mùa hè • Các sơ đồ mùa Đông thường sơ đồ thẳng, cấp tương tự sơ đồ mùa Hè Điểm khác sơ đồ mùa Đơng thay sử dụng thiết bị xử lý làm lạnh khơng khí người ta sử dụng thiết bị gia nhiệt SV tham khảo tài liệu Học phần : Kỹ thuật Điều hịa khơng khí THIẾT LẬP VÀ TÍNH TỐN SƠ ĐỒ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ 5.2.3 Sơ đồ điều hịa khơng khí mùa đơng • Sơ đồ cấp mùa Đơng Kỹ thuật Điều hịa khơng khí Đồ thị t-d, Đồ thị i-d 5.3 Tính toán các sơ đồ điều hịa khơng khí theo đồ thị i-d Đồ thị i-d Ph ( mmHg ) Entanpy I ( kcal/kg kkk ) Đồ thị t-d Độ chứa d (g/kg kkk) 43 Kỹ thuật Điều hòa khơng khí ĐỒ THỊ I-D 5.3 Tính toán các sơ đồ điều hịa khơng khí theo đồ thị i-d 5.3.1 Sơ đồ thẳng - Năng suất gió thổi vào phịng: G QT WT  I T  I V d T  dV , kg / s I N  Io , kW I T  IV d  - Năng suất làm khô thiết bị xử lý: Wo  G(d N  d o )  QT N , kg / s d T  dV IV  I o Q  G ( I  I )  Q - Công suất nhiệt thiết bị sấy cấp II (nếu có): SII V o T I T  IV - Năng suất lạnh thiết bị xử lý: Qo  G( I N  I o )  QT , kW 44 Kỹ thuật Điều hòa khơng khí ĐỒ THỊ I-D 5.3.2 Sơ đồ thẳng có nung 45 Kỹ thuật Điều hịa khơng khí ĐỒ THỊ I-D 5.3.3 Sơ đồ cấp 46 Kỹ thuật Điều hịa khơng khí ĐỒ THỊ I-D 5.3.3 Sơ đồ cấp Áp dụng : - Những nơi có yêu cầu đảm bảo lúc nhiệt độ độ ẩm nằm vùng cho phép tương ứng với phụ tải ( giữ điểm ổn định) - Những nơi có hệ số RSHF nhỏ ( nghĩa thành phần nhiệt ẩn cao, ví dụ nhà hàng, vũ trường…) thường xuyên thay đổi Ta có: Q0 = Qhâm = ( I1 – I2) ( I2’ – I2) Trạng thái kk vào dàn lạnh Trạng thái kk khỏi dàn lạnh 2’ Trạng thái kk khỏi hâm nóng cấp vào kg cần điều hòa Trạng thái kk kg cần điều hòa Điểm đọng sương thiết bị 47 Kỹ thuật Điều hịa khơng khí ĐỒ THỊ I-D 5.3.4 Sơ đồ cấp điều chỉnh nhiệt độ 48 Kỹ thuật Điều hịa khơng khí ĐỒ THỊ I-D 5.3.5 Sơ đồ cấp điều chỉnh độ ẩm 49 Kỹ thuật Điều hịa khơng khí ĐỒ THỊ I-D 5.3.6 Sơ đồ phun ẩm bổ sung : phun ẩm bổ sung thực cho sơ đồ thẳng, sơ đồ tuần hoàn cấp cấp 50 Học phần : Kỹ thuật Điều hịa khơng khí THIẾT LẬP VÀ TÍNH TỐN SƠ ĐỒ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ Bài tập Trên các sơ đồ mặt tính phụ tải lạnh: - Thể các quá trình đồ thị i-d Học phần : Kỹ thuật Điều hịa khơng khí THIẾT LẬP TÍNH TỐN SƠ ĐỒ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ f ví dụ Cho sơ đồ hệ thống điều hịa hình vẽ: LN / LT = tT = 26oC φT = 60% RSH = RLH = GSHF=0,55 35oC tN = φN = 85% L= 7200 kg/h RSHF = φo = 90% Khơng khí ngồi trời có trạng thái N (tN = 35oC N = 85%) hòa trộn với khơng khí hồi từ phịng có trạng thái T (tT = 26oC T = 60% ) với tỉ lệ hịa trộn LT/LN = Khơng khí sau hịa trộn có trạng thái C, vào dàn lạnh máy điều hịa khơng khí khỏi dàn lạnh trạng thái O (o = 95%) để thổi vào phịng a) Biểu diễn tồn bợ các quá trình hệ thống đồ thị t – d b) Xác định Enthalpy I các điểm nút : N; T; C; O c) Xác định nhiệt độ điểm đọng sương dàn lạnh, tADP (0C) d) Xác định suất lạnh dàn lạnh, QC (kw) e) Tính phụ tải nhiệt Qh (kw) nhiệt ẩn Qâ (kw) khơng gian cần điều hịa Biết: - Hệ số GSHF = 0,55 ; Lưu lượng không khí qua dàn lạnh L= 7200 kg/h