khảo sát, tính toán, thiết kế quạt cho hệ thống thông gió bao gồm hút khí thải và cấp gió tươi cho căn hộ gia đình và văn phòng làm việc (sinh viên tự khảo sát và quyết định số liệu )
Trang 1Lời Nói Đầu
Trong những năm trở lại đây, cùng với sự phát triển của nền kinh tế của đấtnước, nhu cầu về kĩ thuật lạnh nói chung và điều hòa không khí – thông gió nóiriêng đang gia tăng mạnh mẽ Có thể nói, hầu hết trong tất cả các cao ốc vănphòng, khách sạn, nhà hàng, một số phân xưởng, bệnh viện, hộ gia đình… đã vàđang được xây dựng đều sữ dụng hệ thống điều hòa không khí – thông gió nhằmtạo ra môi trường dễ chịu và tiện nghi cho người sử dụng
Để học tốt bộ môn Bơm- Quạt –Máy Nén và ứng dụng vào thực tế tốt hơn
chúng em được giao đề tài “Khảo sát, tính toán, thiết kế Quạt cho hệ thống
thông gió bao gồm hút khí thải và cấp gió tươi cho căn hộ gia đình và văn phòng làm việc (sinh viên tự khảo sát và quyết định số liệu) Nhóm có nhiệm vụ
khảo sát thực tế kích thước căn hộ, số người ở và làm việc, các thiết bị phát sinhnhiệt thừa, các thông số về nhiệt độ và độ ẩm trong không gian cần thông gió, sau
đó tính chọn lưu lượng gió để đáp ứng nhu cầu khử ẩm, lượng nhiệt thừa, các khíthải (chủ yếu là CO2); chọn vị trí phân bố miệng gió hút và miệng gió cấp, chọnkích thước ống gió phù hợp với từng phòng trong căn hộ Từ đó, tính tổn thất cột
áp động và tĩnh, tính chọn quạt và thiết kế cấu trúc cơ bản của quạt
Chúng em xin cảm ơn Trường Đại học Công Nghiệp Tp HCM đã tạo điều
kiện cho chúng em được học tập mà đặt biệt là thầy Th.s Bùi Trung Thành đả
hướng dẩn chúng em hoàn thành tiểu luận này Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưngkhông tránh khỏi sự thiếu xót chúng em xin được nhận sự đóng góp ý kiến củathầy và các bạn để chúng em rút kinh nghiệm và thực hiên tốt hơn trong các lĩnhvực có liên quan sau nay
Nhóm thực hiện
Trang 2CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THÔNG GIÓ.
Một trong những vấn đề cơ bản mà người thiết kế hệ thống điều hòa khôngkhí cần phải chú ý là việc thông gió cho không gian cần điều hòa
Hệ thống điều hòa không khí – thông gió nhằm tạo ra môi trường thuận lợicho các hoạt động của con người và thiết lập các điều kiện phù hợp với công nghệsản xuất, chế biến, bảo quản máy móc thiết bị
Như chúng ta đã biết, không gian cần điều hòa là không gian tương đối kín,trong không gian đó có thể có sự hiện diện của nhiều người và nhiều loại vật dụngkhác nhau Bên cạnh ảnh hưởng của bụi bặm và các vật thể li ti có sẵn trong khôngkhí thì chính người và các vật dụng đã nói là nguyên nhân gây ra sự ô nhiễm trongkhông gian cần điều hòa, trong đó sự hiện diện của con người và các hoạt động củacon người trong không gian đó là nguyên nhân chủ yếu: do hít thở, do hút thuốc lá,
do những loại mùi khác nhau từ cơ thể tỏa ra… Đây chính là nguồn gốc làm giatăng lượng CO2, CO, một vài loại vi khuẩn, các loại nấm gây bệnh và một số loạikhí độc khác trong không gian cần điều hòa
Để làm cho không khí trong không gian cần điều hòa trong lành hơn, bớt ônhiễm hơn, cần thiết phải thực hiện kĩ thuật thông gió Trong điều hòa không khí,
có thể hiểu thông gió là biện pháp kĩ thuật nhằm thay đổi một bộ phận không khítrong không gian đó bằng một lượng không khí tươi tương ứng lấy từ bên ngoài.Tất nhiên, để hạn chế bụi bặm và các vật thể li ti khác cần thiết phải sử dụng cácbiện pháp lọc và làm sạch không khí tươi trước khi đưa nó vào không gian cầnđiều hòa
Trang 3Khi nói đến sự ô nhiễm của không khí, người ta thường nghĩ đến ngay nồng
độ CO2 có trong không khí Ngoài ra, chúng ta còn phải lưu ý đến việc khử các loạimùi khác nhau phát ra từ cơ thể con người Thông thường, trong kĩ thuật điều hòakhông khí, nồng độ CO2 cho phép dùng để tính toán thông gió là 0.15 % thể tích
Ngoài ra, cần hạn chế tiếng ồn đến mức thấp nhất có thể Bất cứ một hệthống điều hòa không khí nào cũng có các bộ phận gây ồn ở một mức độ nhất địnhnhư máy nén, bơm, quạt; các ống dẫn khí; các miệng thổi không khí Đối với vănphòng làm việc thì mức độ ồn cho phép là 50 dB nhưng nên chọn là 45 dB (theobảng 1.7/18 [3]) Trong mọi trường hợp, nếu độ ồn lớn hơn 90dB thì có thể nguyhại cho thính giác khi phải tiếp xúc lâu với môi trường đó
Các hệ thống điều hòa không khí – thông gió thường thấy nhất là:
1 Điều hòa không khí – thông gió cho căn hộ, nhà hàng, khách sạn:
Trang 42 Điều hòa không khí – thông gió cho phân xưởng sản xuất:
Trang 53 Thông gió cho tầng hầm các tòa nhà cáo tầng:
Thông gió cho tầng hầm nhằm giảm nhiệt độ ở tầng này , vì thông thường tầnghầm chứa rất nhiều xe nên nhiệt độ thường cao, rất dễ xảy ra trường hợp cháy nổ.Hoặc nếu trong trường hợp xảy ra cháy cũng có hệ thống hút khói kịp thời
Trang 7CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG KHẢO SÁT Văn phòng làm việc của tòa nhà Phương Nam- BQP Địa chỉ:157 Võ Thị Sáu Quận 3 tpHCM
Trang 8Các thành phần của ống dẫn không khí bao gồm:
2.1 ỐNG DẪN KHÔNG KHÍ.
- Các khái niệm cơ bản về ống dẫn không khí
Trang 9Ống dẫn khí là một trong các phương tiện dùng để vận chuyển và phân phối khôngkhí đến nơi yêu cầu Về mặt cấu tạo, hệ thống ống dẫn không khí bao gồm một sốđoạn ống ghép nối tiếp với nhau, có hoặc không có rẽ nhánh; tiết diện ống có thểhình tròn, hình chữ nhật, hình vuông hoặc một tiết diện bất kì nào khác Trong hệthống, người ta dùng quạt để làm không khí chuyển động, có thể là quạt hướng trụcnếu áp lực yêu cầu là thấp 30 mmH2O (300 N/m2) hoặc là quạt li tâm nếu áp lựcyêu cầu cao 30 mmH2O Đường ống dẫn không khí từ quạt cấp không khí tươi
từ bên ngoài vào không gian cần thông gió được gọi là ống cấp gió tươi, còn đườngống dẫn không khí từ bên trong không gian cần thông gió ra bên ngoài gọi là ốnghút khí thải
Khi thiết kế ống dẫn không khí, cần chú ý một số yêu cầu sau:
- Ít gây tiếng ồn
- Tổn thất áp suất trên đường ống ít
-Chiếm diện tích không gian ít và đảm bảo các yêu cầu về kĩ thuật và mĩ thuật
Trang 10- Có cấu tạo hợp lí, dễ lắp đặt và giá thành thích hợp.
Ngoài ra cần lưu ý một số vấn đề khác như:
- Độ trong sạch của không khí
- Phương pháp khống chế nhiệt độ và độ ẩm của không khí
- Vấn đề thông gió, phân phối gió và các tốc độ chuyển động của không khí trongkhu vực cần cung cấp
Hình: Ống gió dạng tròn.
Trang 11Hình: ống gió dạng chữ nhật.
Trang 12
Hình:Các dạng của hệ thống ống
Trang 13Hình: các dạng co cút của hệ thống ống.
Trang 142.2 Phân loại ống dẫn không khí.
Trang 15- Phân loại theo tốc độ:
Căn cứ theo tốc độ chuyển động của không khí bên trong ống dẫn mà người
ta chia ống dẫn không khí làm hai loại: loại tốc độ cao và loại tốc độ thấp
Hệ thống điều hòa không khí cho phòng ở, hội trường khách sạn, nhàhàng…
Thấp < 12.7 m/s
Chọn 611.2 m/s
< 10.2 m/sChọn 7.69.2 m/s
Bảng phân loại ống dẫn không khí
Thông thương các ống hút khí thải được thiết kế ở tốc độ thấp và thường nhỏ hơntốc độ ống cấp, cho dù ống cấp gió tươi có tốc độ cao hay thấp
1.2.2 Phân loại theo áp suất
- Loại áp suất thấp: < 95mmH2O
- Loại áp suất trung: 95172mm H2O
- Loại áp suất cao: 172380mm H2O
Trong trường hợp này, áp suất được hiểu là áp suất tổng của hệ thống
2.3 Lựa chọn tốc độ chuyển động của không khí trong ống dẫn.
Để đảm bảo các yêu cầu của thông gió cần xác định lưu lượng gió cần thiếtqua hệ thống và đi vào không gian cần thông gió Tùy theo việc lựa chọn tốc độcủa không khí trong hệ thống làm kích thước của ống dẫn sẽ to hay nhỏ, ngoài ralựa chọn tốc độ không khí trong hệ thống phải kể đến chi phí vận hành hệ thống và
độ ồn cho phép
Hệ thống ống dẫn không khí loại tốc độ cao tất nhiên sẽ làm kích thước ốngdẫn nhỏ lại, chi phí vật tư ít hơn, tuy nhiên chi phí vận hành sẽ cao hơn do động cơquạt có công suất lớn hơn, tiêu tốn điện năng nhiều hơn Ngược lại, chọn tốc độnhỏ hơn nên kích thước ống lớn hơn nhưng chi phí vận hành sẽ giảm đi và độ ồncũng bớt đi một phần nào đó
Trang 162.3.1 Miệng thổi và miệng hút:
Miệng thổi là thiết bị cuối cùng trên đường ống gió cấp có nhiệm vụ cungcấp và khếch tán gió vào phòng Sau đó, không khí được hút qua miệng hút táituần hoàn về thiết bị xử lí không khí hoặc thải bỏ ra ngoài
Miệng thổi và miệng hút cũng được phân ra nhiều loại khác nhau tùy thuộchình dáng, vị trí lắp đặt, tác dụng phân bố không khí, tốc độ không khí…
2.3.2 Miệng thổi và miệng hút có rất nhiều dạng khác nhau.
a) Theo hình dạng
- Miệng thổi tròn
- Miệng thổi chữ nhật, vuông
- Miệng thổi dẹt
- Miệng dạng khe, ghi hoặc băng
b) Theo cách phân phối gió
- Miệng thổi khuyếch tán
- Miệng thổi có cánh điều chỉnh đơn và đôi
- Miệng thổi kiểu lá sách
- Miệng thổi kiểu chắn mưa
Trang 17e) Theo vật liệu
- Miệng thổi bằng thép
- Miệng thổi nhôm đúc
- Miệng thổi nhựa
Yêu cầu của miệng thổi và miệng hút
- Có kết cấu đẹp, hài hoà với trang trí nội thất công trình , dẽ dàng lắp đặt và tháodỡ
- Cấu tạo chắc chắn, không gây tiếng ồn
- Đảm bảo phân phối gió đều trong không gian điều hoà và tốc độ trong vùng làmviệc không vượt quá mức cho phép
- Trở lực cục bộ nhỏ nhất
- Có van diều chỉnh cho phép dễ dàng điều chỉnh lưu lượng gió Trong một sốtrường hợp miệng thổi có thể điều chỉnh được hướng gió tới các vị trí cần thiếttrong phòng
- Kích thước nhỏ gọn và nhẹ nhàng, được làm từ các vật liệu đảm bảo bền đẹp vàkhông rỉ
- Kết cấu dễ vệ sinh lau chùi khi cần thiết
Trang 182.4 QUẠT
Quạt là máy vận chuyển không khí hoặc các khí khác khi áp suất (chiều cao
áp lực) không lớn hơn 1500 mmH2O
Quạt được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ thuật và đời sống, đặc biệttrong ngành năng lượng Có rất nhiều thiết kế quạt, máy xả và thổi các loại chất khívới năng suất và cột áp đa dạng: năng suất từ 4.5x103 đến 900x103 m3/h, cột áp trên
1000 mmH2O Theo đặc tính của dòng người ta chia ra thành hai loại quạt: quạt litâm và quạt hướng trục
2.4.1 Quạt li tâm.
Định nghĩa và nguyên lí làm việc
- Quạt li tâm làm việc theo nguyên lí li tâm Khi roto quay, áp suất tại tâmquạt nhỏ, không khí đi vào tâm quạt và được cấp thêm năng lượng nhờ lực li tâm.Khi làm việc, roto hút không khí dọc theo trục nhờ lực li tâm đưa ra quanh vỏ quạt
và đẩy gió ra theo hướng thẳng góc với trục quạt
- Quạt li tâm có ưu điểm là nâng được áp suất không khí cao, ít ồn hơn quạthướng trục Để tiện cho việc lắp đặt theo yêu cầu sử dụng, người ta sản xuất quạt litâm có hai chiều quay với các giá đỡ khác nhau Nếu roto của quạt quay theo chiềukim đồng hồ ta có loại quạt quay phải và ngược lại là quạt quay trái
Trang 192.4.1.1 Phân loại.
a, Phân loại theo áp lực
- Quạt áp lực thấp: < 100 mmH2O
- Quạt áp lực trung bình: 100300 mmH2O
- Quạt áp lực cao: 3001500 mmH2O
Tuy nhiên, dựa theo định luật tỉ lệ đối với quạt mà người ta có thể thay đổi
số vòng quay của quạt từ loại này sang loại kia
b, Phân loại theo hệ số cao tốc (tỉ tốc)
- Quạt quay chậm: ns = 100200 vòng/phút
- Quạt quay vừa: ns = 200600 vòng/phút
- Quạt quay nhanh: ns = 6001200 vòng/phút
- Quạt quay đặc biệt nhanh: ns = 12004000 vòng/phút
c, Phân loại theo theo mục đích sử dụng quạt
- Quạt không khí thông thường (quạt thông thoáng khí)
- Quạt khói lò không khí nóng, lạnh (trong máy sấy, lò đốt)
- Quạt hút bụi (môi trường làm việc bụi)
- Quạt vận chuyển (vận chuyển vật liệu rời)
2.4.1.2 Ứng dụng.
Quạt li tâm được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và xây dựng
đô thị Quạt li tâm dùng để thông gió các nhà cao tầng, các trạm phân xưởng sảnxuất, hút và xả các chất độc sinh ra trong quá trình sản xuất, đặc biệt là ở các phânxưởng và nhà máy hóa chất
Trang 20Thông gió tòa nhà
Quạt hút ly tâm
2.4.2 Quạt hướng trục.
Trang 212.2.1 Định nghĩa và đặc điểm chung của quạt hướng trục.
Quạt hướng trục nhận luồng không khí vào và đẩy gió ra theo cùng hướngvới trục quạt Quạt hướng trục thuộc về loại quạt đẩy, tỉ tốc loại nhanh (ns> 1000vòng/phút) và được ứng dụng để truyền một thể tích khí tương đối lớn khi áp suấtnhỏ hơn so với quạt li tâm
Ở quạt hướng trục luồng không khí chuyển động song song với trục, vì vậyvận tốc vòng thực tế không biến đổi, nghĩa là đối với luồng nhỏ u1 = u2 (u1 vận tốcvòng của guồng ở cửa vào, u2 vận tốc vòng của guồng ở cửa ra) Như vậy, lực litâm không tham gia vào sự làm việc của quạt Chính vì vậy, loại quạt này chỉ cho
áp lực nhỏ hơn quạt li tâm Các cánh quạt quay trong một vỏ quạt, gió khi gặp lựccản của vật có thể dội ngược làm giảm hiệu suất quạt
2.2.2 Phân loại Quạt hướng trục
- Quạt hướng trục cánh dài là quạt có tĩnh áp thấp Quạt loại này được dùng trongviệc thông gió các phòng
- Quạt hướng trục trong ống Dt/Dn > 0.3
- Quạt hướng trục có cánh hướng dòng Dt/Dn > 0.4
Trang 22Áp suất của quạt hướng trục cho tầng cánh nằm trong giới hạn 300Pa Để có ápsuất cao hơn, người ta thiết kế quạt hướng trục bao gồm hai tầng cánh.
2.2.3 Ứng dụng
Quạt hướng trục chủ yếu sử dụng trong các ngành y tế và xây dựng: thônggió các ngôi nhà, các hầm và các đường hầm (lò tuy – nen)…Gần đây có xu hướng
sử dụng quạt hướng trục để hút khói lò trong những nhà máy điện công suất lớn
Quạt ốp tường cung cấp gió
Quạt hướng trục thông gió
Quạt thông gió làm mát nhà
Trang 23CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ THIẾT KẾ QUẠT
3.1 Giới thiệu về hệ thống thông gió đang khảo sát và thiết kế.
Khu văn phòng - nhà ở đang khảo sát thiết kế nằm ở tầng 1 và 2, có diện tíchtổng cộng của không gian cần điều hòa là 196 m2, chiều cao chung trung bình là4m Đây là căn nhà ở xây kiểu kết hợp ở dưới tầng 1 dùng cho nhân viên lưu trú vàtầng 2 làm văn phòng làm việc của công ty Phương Nam thuộc bộ quốc Phòng
Khu văn phòng gồm có: một phòng khách, hai phòng làm việc, một kho vàmột nhà vệ sinh Khu nhà ở gồm có: một nhà bếp, hai phòng ngủ, một phòng tắm
Hệ thống cấp gió tươi gồm có quạt cấp, hệ thống ống gió cứng và ống mềm,các miệng thổi phân phối khí vào không gian cần điều hòa Gió tươi từ bên ngoàiđược quạt cấp hút vào và thổi qua hệ thống ống gió cứng, qua các đoạn ống rẽnhánh, qua ống mềm và các miệng gió vào không gian cần điều hòa Còn hệ thốnghút khí thải thì ngược lại: quạt hút hút khí thải qua các miệng hút, qua hệ thốngống gió và được thải ra ngoài, đảm bảo cho không gian cần điều hòa nhu cầu khử
ẩm và khử nồng độ CO2
3.2 Tính toán thiết kế hệ thống và thiết kế quạt.
Bảng thống kê các số liệu khảo sát thực tế tại căn hộ gia đình.
STT Tên Phòng Diện tíchm2 ngườiSố Số đèn Số thiết bị khác Ghi chú
1 2 PhòngNgủ 2x(5.8 x4.46) 125W6 x 36W4 x 2 máy tính400W Có hútthuốc
2 Nhà Bếp 5.46 x5.16 125W4 x 36W4 x
*1 bếp từ 1 kW
* 1tủ lạnh115W
* 1 lò viba1000W
Có hútthuốc
3 Phòng Tắm 3.52 x2.62 125W1 x 36W1 x nóng 2000W1 máy nước
Trang 24W 13051W
Ghi
Chú Các phòng có độ cao trung bình 4 m
Các thông số cần tính toán cho quạt là:
+ Lưu lượng không khí qua quạt: Q (m 3 /s)
+ Cột áp toàn phần của quạt: H (mmH2 O)
+ Công suất động cơ của quạt: N (kW)
+ Số vòng quay của quạt: n (rpm – Revolution per minutes: vòng trên phút)
+ Hiệu suất của quạt: