HỆ THỐNG TÀU THỦY ( Thạc sĩ. Nguyễn Văn Võ ) - CHƯƠNG 8 docx

78 Chương 8 HỆ THỐNG THÔNG GIÓ VÀ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ 8.1. VAI TRÒ VÀ CÁC DẠNG THÔNG GIÓ Hệ thống thông gió dùng để thải nhiệt dư thừa, hơi ẩm và các khí có hại khỏi các khoang của tàu bằng cách đẩy không khí tươi ở bên ngoài vào chúng và thải khí bẩn ra. Theo nguyên tắc hoạt động, hệ thống thông gió bao gồm: thông gió tự nhiên và thông gió cưỡng bức (nhân tạo). Trong các khoang riêng biệt có thể sử dụng đồng thời thông gió tự nhiên và nhân tạo, được gọi là thông gió hỗn hợp. Ở thông gió tự nhiên, sự thay đổi không khí trong buồng được thực hiện bằng cách tự nhiên do chênh lệch trọng lượng riêng của không khí nóng và lạnh hoặc do năng lượng động học của dòng không khí bao quanh con tàu, còn ở thông gió nhân tạo - nhờ các quạt gió. Vì các quạt gió khi làm việc gây ồn, nên chúng không được đặt ở các phòng ở và phục vụ. Khi đặt chúng ở các hành lang, người ta thiết kế các rào cách âm đặc biệt. Các quạt gió thường được đặt trên các giảm xóc và nối với các đường dẫn bằng các vòng bít mềm. Không phụ thuộc vào nguyên tắc hoạt động, thông gió tự nhiên hay cưỡng bức, thông gió có 3 kiểu: thổi vào, hút ra và thổi vào - hút ra (hỗn hợp). - Nhờ có thông gió thổi vào, không khí tươi được đưa vào buồng và tạo ra cột áp nào đó, nhờ nó mà không khí đã bị bẩn đi ra khỏi phòng. - Ở thông gió hút ra, diễn ra quá trình ngược lại: không khí bị bẩn được hút ra nhờ hệ thống thông gió và ở trong buồng tạo ra sự loãng không khí, nhờ nó mà không khí sạch vào buồng. - Thông gió thổi vào - hút ra (hỗn hợp) là kết hợp của hai loại trên. Nó được sử dụng ở nhiều buồng trên tàu với mục đích tạo ra sự thay đổi không khí mạnh hơn. Trong thông gió tự nhiên, để thực hiện nạp vào, người ta dùng chụp quay nạp vào có ba mặt (hình 8.1, a), còn để hút ra - sử dụng chụp quay hình tròn XA- GI (hình 8.1, b). Sự làm việc của các chụp quay này không phụ thuộc vào hướng gió. Ngoài ra, 79 trong thông gió tự nhiên còn dùng mặt khỉ hứng gió - để hút gió vào và ống gió đẩy na-val - để hút gió ra cũng như các cửa sổ, cửa trần, v.v. Để cho các đầu của các chụp quay tự do thoát gió (cho gió chảy qua tự do), chúng được đặt ở độ cao 0,6  0,8 m cao hơn các kiến trúc bên cạnh của thượng tầng. Hệ thống thông gió, tuỳ thuộc vào buồng mà nó phục vụ, có thể được phân thành các nhóm sau: Thông gió chung toàn tàu, phục vụ các buồng ở, nhà bếp, nhà tắm, giặt, v.v. Thông gió buồng máy Thông gió các buồng máy lạnh Thông gió buồng bơm của tàu dầu Thông gió buồng ắc qui. Hệ thống thông gió được thực hiện theo nguyên tắc độc lập hoặc phân nhóm. Nguyên tắc phân nhóm được dùng cho các buồng có cùng các thông số của không khí và đặc điểm sự toả (phát tán) các chất độc hại. Nguyên tắc độc lập được dùng để thông gió các buồng thể tích lớn (các hầm hàng, buồng máy, các buồng sản xuất, phòng chiếu phim v.v.) cũng như các phòng như ắc qui, hút thuốc, buồng các bơm hàng trên tàu dầu, phòng cách ly, y tế v.v. 80 Hình 8.1. Sơ đồ mặt khỉ hứng gió và ống gió đẩy na -val a - ống gió đẩy na -val; b - mặt khỉ hứng gió khi làm việc hút gió ra; c - mặt khỉ hứng gió khi làm việc nạp gió vào; d - ống gió đẩy na -val có cái hãm tay và lưới chắn rác 1 - ống cố định; 2 - ống quay; 3 - lưới chắn rác; 4 - cái hãm tay b) c) d) 81 Hình 8.2. Các thiết bị lấy gió a - chụp quay ba mặt; b - chụp quay hình tròn XA-GI 8.2. THÔNG GIÓ CHUNG CHO TÀU 8.2.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống Thông gió chung toàn tàu được trang bị cho các phòng ở, buồng phục vụ và sinh hoạt. Thông gió các buồng trên tàu thường thực hiện theo sơ đồ sau: cấp không khí vào buồng, lối ra của nó qua các lưới cửa vào các hành lang, từ hành lang qua các lưới cửa vào các hệ thống vệ sinh và buồng tắm, từ buồng tắm và hệ thống vệ sinh ra ngoài (thông gió nhân tạo). Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thông gió các buồng ở, sinh hoạt, y tế của tàu khách được trình bày ở hình 8.2. Như đã thấy trên hình, các quạt gió được đặt ở buồng riêng. Các đường ống chính nằm ở các hành lang. Không khí vào các buồng được phục vụ theo các kênh, chúng kết thúc bằng thiết bị phân phối khí bảo đảm việc phân tán dòng và cho phép thay đổi hướng chuyển động của nó. Thiết bị phân phối không khí, điều chỉnh hướng và cường độ dòng không khí. Sự lắp đặt chúng trong các phòng được cho phép ở trên trần cũng như trên các vách ngang, trên các giường ở đầu giường hay ở dưới chân. Để thải các khí ra khỏi các buồng có các lưới ở các cửa và trên tường. 8.2.2. Tính toán hệ thống thông gió chung cho tàu Người ta tính toán không khí trao đổi của thông gió chung toàn tàu theo các chỉ tiêu đưa ra bởi Qui phạm. Tính toán được thực hiện theo công thức HB 0 mm M L   , (8.1) ở đây: M - lượng a-xít các-bon-níc toả ra do một người, lít/phút. 82 m B - nồng độ cho phép của khí a-xít các-bon-níc trong buồng, lít/m 3 . m B - nồng độ cho phép của khí a-xít các-bon-níc bên ngoài, lít/m 3 . Hình 8.2. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thông gió cho các buồng trên tàu. Chỗ để hút khí nạp được người ta chọn ở vùng nó bị bẩn ít nhất do các sản vật thông gió và sản xuất ở xung quanh (ống khói, các chụp quay ở ống khhói v.v.). Trong trường hợp hút không khí từ vùng bị bẩn (ví dụ: bụi khi xếp dỡ hàng hoá, khí và mùi khi bơm chuyển hàng là các sản phẩm dầu), trong hệ thống người ta lắp phin lọc vệ sinh chống bụi và phin hấp thụ các khí có hại. Sản lượng của thông gió nạp vào của các phòng ở và phòng phục vụ được xác định từ điều kiện hoà tan nhiệt lượng dư thừa tỏa ra trong thời gian mùa hè theo công thức:   t C Q tt C Q L IRB HB IRB     , m 3 /g. (8.2) ở đây: Q IRB - để hoà tan nhiệt toả ra dư thừa, kcal/g. t B - nhiệt độ không khí trong buồng, 0 C. t H - nhiệt độ không khí bên ngoài, 0 C. 83 t - độ chênh nhiệt độ giữa không khí bên trong và bên ngoài buồng, 0 C.  - khối lượng riêng của không khí bên ngoài, kg/m 3 . C - nhiệt dung riêng của không khí bên ngoài, kcal/kg.độ. Theo luật vệ sinh, độ chênh nhiệt độ t = t B - t H không vượt quá 3 0 C. Cần phải để ý rằng, không khí bên ngoài khi đi qua quạt gió và các đường ống bị sấy nóng lên một ít ( sấy nóng có hại ). Điều này đôi khi cũng được tính đến trong tính toán khi tăng t H ở công thức ( 109 ) lên khoảng 1 0 C. Lượng nhiệt dư thừa toả ra không khí của các bường được xác định theo biểu thức sau: Q IZB = Q LUG + Q 0CB + Q PAG , kcal/g. (8.3) ở đây: Q LUG - nhiệt tỏa ra “ trông thấy” của người, kcal/g. Q 0CB - nhiệt truyền vào buồng do các vật nhân tạo, kcal/g. Q PAG - nhiệt mang vào buồng do bức xạ mặt trời, kcal/g. Lượng nhiệt tỏa ra từ các đền điện chiếu sáng công suất N OCB , kW được tính theo công thức: Q OCB = 860.N OCB kcal/g. (8.4) Nhiệt mang vào phòng do các tia bức xạ mặt trời bao gồm nhiệt truyền qua các bề mặt thủy tinh Q OCT và vách ngăn ( trần, mạn và vách ngoài ) Q OGR , tức là: Q PAG = Q OCT + Q OGR , kcal/g. (8.5) ở đây: Q OCT = q P ..F OCT , kcal/g. (8.6) Q OGR = OGRP H F q. k   , kcal/g. (8.7) q P - ứng suất của bức xạ mặt trời, kcal/m 2 .giờ.  - hệ số thấu suốt của kính. F OCT và F OGP - các diện tích tương ứng của bề mặt kính và tường ngăn, m 2 . k - hệ số truyền nhiệt của các bề mặt vách ngăn tương ứng, kcal/m 2 .giờ.độ. 84  H - hệ số truyền nhiệt của bề mặt ngoài, kcal/m 2 .giờ.độ, được tính gần đúng theo công thức ( 84 ), hơn nữa tốc độ v của bề mặt ngoài lấy bằng tốc độ khai thác trung bình của tàu.  - hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời. Theo điều kiện thải sự dư thừa các-bon-níc, lượng không khí nạp vào có thể là : L 1 = L 0 .n 0 , (8.8) ở đây: L 0 - mức nước tối thiểu của không khí ngoài cho một người, m 3 /g, n 0 - số người trong buồng. Lượng không khí tính toán, được cấp vào phòng, được lấy là giá trị lớn nhất trong hai đại lượng là L và L 1 . Tương quan của nạp vào và hút ra trong các buồng được chọn để làm sao tránh sự tràn không khí ra khỏi các buồng mà ở đó có thể toả ra các khí có hại và các mùi khó chịu vào các buồng sạch. Thông gió các buồng bếp, nhà ăn cho thủy thủ và các bar được thực hiện bằng cách nạp vào - hút ra với sự kích thích cơ học. Sản lượng gió nạp vào các buồng để thải nhiệt dư thừa được tính toán theo công thức: .t C Q L IZB    , m 3 /g. (8.9) ở đây: Q IZB - tổng nhiệt lượng dư thừa tỏa ra vào không khí của buồng, kcal/g. t - độ chênh nhiệt độ giữa không khí buồng và bên ngoài, 0 C. Nhiệt lượng dư thừa tỏa ra ở khoang bếp được tính theo công thức: Q IZB = Q OBOP + Q OCB + Q RAG + Q LUG + Q OGR , kcal/g . (8.10) ở đây: Q OBOP - nhiệt lượng tỏa ra của thiết bị đặt ở bếp, kcal/g. Nhiệt dư thừa từ nhà ăn và nhà hàng tỏa ra vào không khí Q IZB được xác định tương ứng với chỉ tiêu đã cho của Qui phạm. Không khí nạp vào bếp được cấp vào qua các thiết bị phân chia khí, cho phép thay đổi hướng và tốc độ dòng chảy, khi thay đổi không khí gián đoạn mà lớn thì để làm việc này có thể sử dụng các đường dẫn khí có lỗ đột. 85 8.3. THÔNG GIÓ BUỒNG MÁY 8.3.1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động Hình 8.3. Sơ đồ thông gió tự nhiên buồng máy 1 - các màng chắn xẻ lỗ để làm lối ra cho không khí; 2 - lỗ ánh sáng; 3 - bình phong (tấm chắn) Trong buồng máy, người ta thiết kế hệ thống thông gió có tổ chức cho toàn thể tích của nó. Gió nạp vào thường được thực hiện cưỡng bức, còn hút ra - tự nhiên. Trên các tàu nhỏ, không phải trực thường xuyên trong buồng máy, có thể thông gió kiểu nạp vào - hút ra tự nhiên có tổ chức, hơn nữa thiết bị nạp chủ yếu trong trường hợp này là cửa lấy ánh sáng, còn thiết bị bổ sung - các chụp quay nạp vào. Khi thông gió tự nhiên buồng máy (hình 8.3), không khí sạch đi vào trong nó qua cửa lấy ánh sáng. Không khí không phải chi phí cho quá trình cháy thải ra qua vỏ của các đường ống thải có tấm chắn xẻ lỗ. Như thấy trên hình vẽ, nồi hơi khí thải được che bằng bình phong (tấm chắn, nhờ nó mà giảm lượng nhiệt cho nó tỏa ra vào buồng máy. Nếu nồi hơi được đặt trực tiếp trong vỏ ống (thông gió) hút, thì sự cần thiết của bình phong mất tác dụng. Hướng chuyển động của không khí thông gió trong buồng máy trên hình vẽ được chỉ bằng mũi tên. 86 Theo sơ đồ hỗn hợp (hình 8.4), người ta thực hiện thông gió buồng máy của tàu. Sự chảy vào của không khí vào trong nó được bảo đảm nhờ lưới thông gió và quạt ly tâm thổi vào. Sự hút không khí ra khỏi buồng máy diễn ra nhờ quạt hướng trục và bằng cách tự nhiên qua ống khói giả có các lỗ thông gió. Các máy phát diessell được đặt ở ngăn riêng mà không khí vào đó qua các đường dẫn nạp. Để hút không khí ra khỏi khoang máy phát diessell có quạt gió hướng trục. Cấp phát không khí nạp vào, đã được cấp nhờ thông gió nhân tạo (cơ khí), được thực hiện nhờ các thiết bị phân chia không khí quay, cho phép thay đổi hướng của dòng khí, đi đến khu vực làm việc ở giai đoạn nóng để thổi gió và tránh nó đi ở thời kỳ lạnh của quá trình hành hải. Kết cấu của thiết bị phân chia khí rất khác nhau Không khí, không phải chi phí cho sự cháy, được thải từ buồng máy ra một cách tập trung qua ống thông gió của đường ống xả và vỏ (ống khói giả). Khi không có khả năng, vì lý do về kết cấu, bảo đảm trong ống và vỏ thiết diện thông gió cần thiết, vì mục đích trên người ta đặt quạt gió hút. Hình 8.4. Sơ đồ thông gió hỗn hợp cho buồng máy. 1 - kênh nạp vào ngăn máy phát diessell; 2 và 3 - các quạt gió; 4 - lỗ thông gió trên ống khói giả; 5 - quạt ly tâm thổi vào; 6 - lưới thông gió nạp vào. 8.3.2. Tính toán hệ thống thông gió buồng máy BUỒNG MÁY Quạt 87 Lượng không khí chảy vào, được cấp vào buồng máy vào mùa hè, được xác định từ điều kiện hòa tan nhiệt dư thừa tỏa ra ở khu việc làm việc theo công thức: .t C Q L IZB    , m 3 /g. (8.11) ở đây: Q IZB - tổng nhiệt dư thừa tỏa ra vào không khí của buồng máy, kcal/g. Hình 8.5. Hệ thống thông gió nhân tạo hầm hàng I - Quạt gió nạp vào II - Quạt gió hút ra III - Sự trộn lẫn (tuần hoàn kín) [...]... áp; c - kiểu cao áp hai kênh ( ường) 1 - quạt gió hút; 2, 8 - van tiết lưu ( iều tiết); 3 - đường hút; 4 - đường không khí tuần hoàn kín; 5 - đường gom không khí bên ngoài; 6 - phin lọc; 7 - thiết bị gia nhiệt (vòng thứ nhất); 9 - làm mát; 10 - máy làm ấm không khí; 11 - bộ khử ẩm (tách nước); 12 - thiết bị gia nhiệt (vòng thứ hai); 13 - quạt gió nạp vào; 14 - đường ống gió chính có áp suất; 15 - thiết... các buồng của tàu Hình 8. 6 Sơ đồ hệ thống điều hòa không khí tốc độ cao một đường ống hỗn hợp P - ống hút không khí ngoài; B - quạt gió; CK - máy điều hòa trung tâm (nhóm); 97 MK - máy điều hòa tại chỗ (buồng) 1 - đường ống không khí để dẫn không khí bên ngoài đến các buồng; 2 - cửa xếp; 3 - thiết bị làm lạnh - sấy không khí; 4 - nước lạnh và nước nóng; 5 - ống thoát nước; 6 - vòi phun Hệ thống cao tốc... vai trò thực hiện - gồm các hệ thống mùa hè, mùa đông và quanh năm Các hệ thống mùa hè làm mát và làm khô không khí, mùa đông - sưởi ấm và làm ẩm nó Các hệ thống quanh năm bảo đảm điều hòa cả mùa hè lẫn mùa đông  Theo vị trí tạo ra nóng (lạnh) và xử lý không khí - gồm các hệ thống tập trung, hỗn hợp (tại chỗ - tập trung) và độc lập Trong các hệ thống tập trung, sự làm lạnh (nóng) cũng như xử lý không... tâm Các hệ thống điều hòa không khí đã được trang bị cho các tàu khách chạy động cơ đi-ê-zen hay đi-ê-zen điện Chúng dần dần được sử dụng cả trên các tàu mới Trong tương lai có thể trông đợi sự sử dụng rộng rãi các hệ thống điều hòa không khí trên các kiểu loại tàu khác nhau và hàng đầu là trên tàu khách 99 b) c) Hình 8. 8 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều hòa không khí a - kiểu thấp áp; b - kiểu cao... xếp 96 Hình 8. 5 Sơ đồ máy điều hòa trung tâm cho hệ thống thấp tốc một đường ống F - phin lọc; BO - thiết bị làm lạnh không khí; BP - thiết bị gia nhiệt không khí; Y - thiết bị làm ẩm không khí; B -quạt gió; 1 - ống xả cho nước ngưng; 2 - van; 3 - công chất lạnh (nước lạnh hoặc nước muối) 4 - không khí bên ngoài; 5 - tấm chắn; 6 - không khí từ các buồng không khí tuần hoàn kín); 7 - hơi; 8 - không khí...  = 50%; khối lượng riêng  = 1,2 kg/m3, mật độ  = 1,2 kG.s2/m4, hệ số độ nhớt động học  = 15,6.1 0-6 m2/s Sau khi thay các đại lượng này vào công thức (8 .1 5), cuối cùng ta có h i  6, 78 v 1, 75 , mm.c.n/m d 1, 25 (8 .1 6) với: d - m; v - m/s Khi ở nhiệt độ khác của không khí, thì ta tiến hành hiệu chỉnh lại: hit = hi.k0 , (8 .1 7) k0 - hệ số lấy theo đồ thị Để giảm nhẹ công việc tính toán, người ta đưa... tuần hoàn qua bộ trao đổi nhiệt 3, vẫn không đổi Hình 8. 7 Sơ đồ hệ thống điều hòa không khí trung tốc hai ống dẫn P - ống hút không khí bên ngoài; B - quạt gió; CK-I - máy điều hòa trung tâm tầng thứ nhất; CK-II - máy điều hòa trung tâm tầng thứ hai; C - thiết bị hòa trộn (thiết bị phân phối không khí buồng); K - các buồng 98 Tuy nhiên, các hệ thống hỗn hợp cũng có những nhược điểm đáng kể Các nhược... (8 .2 2) Thường  và  không biểu diễn bằng các đơn vị đo cụ thể mà bằng tỷ lệ phần trăm( %) 92 Giữa mức độ bão hòa  của không khí và độ ẩm tương đối  tồn tại quan hệ sau:    p  p ''P p  pP (8 .2 3) ở đây: pP” - áp suẩtiêng phần của hơi nước bão hòa của không khí ở nhiệt độ đã cho Từ biểu thức (8 .2 3) thấy rõ, đối với không khí chưa bão hòa thì luôn có  <  , đối với không khí bão hòa  =  = 1 (1 00 %). .. giá thành Ở các hệ thống cao tốc, các tiết diện ngang của đường ống dẫn khí nhỏ hơn khoảng 2 - 3 lấn so với ở các hệ thống thấp tốc Để làm các đường ống dẫn khí, người ta thường dùng các loại ống thép tráng kẽm hoặc các ống từ kim loại nhẹ có đường kính không lớn khoảng: (4 5 - 110 mm) Sự không có mặt của các đường dẫn không khí cồng kềnh là ưu điểm chính của hệ thống cao tốc Tuy vậy, hệ thống cao tốc... hM = hi.l , m.c.n (8 .1 4) ở đây: hi - tổn thất cột áp trên đơn vị chiều dài đường ống được xác định theo công thức:  .v 2 hi  , m.c.n d 2 với:   (8 .1 5)  - mật độ của không khí, kG.s2/m4 g 90 Hệ số cản ma sát  trong các đường ống không khí được lấy cho các đường ống nhẵn ở chế độ chuyển động rối của không khí   0,3164 Re 0,25 , ở đây Re  v.d - số  Reynolds Khi tính hệ thống thông gió người . , (8 . 1) ở đây: M - lượng a-xít các-bon-níc toả ra do một người, lít/phút. 82 m B - nồng độ cho phép của khí a-xít các-bon-níc trong buồng, lít/m 3 . m B - nồng độ cho phép của khí a-xít. d - ống gió đẩy na -val có cái hãm tay và lưới chắn rác 1 - ống cố định; 2 - ống quay; 3 - lưới chắn rác; 4 - cái hãm tay b) c) d) 81 Hình 8. 2. Các thiết bị lấy gió a -. Q OGR , kcal/g. (8 . 5) ở đây: Q OCT = q P ..F OCT , kcal/g. (8 . 6) Q OGR = OGRP H F q. k   , kcal/g. (8 . 7) q P - ứng suất của bức xạ mặt trời, kcal/m 2 .giờ.  - hệ số thấu suốt của