nghiên cứu giải pháp thông gió làm mát đoạn nhiệt áp lực dương để chống nóng, cải thiện môi trường

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT TCVN Tiêu chuẩn nhà nước Việt Nam t nhiệt độ không khí t1 nhiệt độ không khí trước khi vào thiết bị làm mát đoạn nhiệt t2 nhiệt độ không khí sau thiết bị làm

Trang 1

ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM

CƠ QUAN QUẢN LÝ CƠ QUAN CHỦ TRÌ

(Ký tên/đóng dấu xác nhận) (Ký tên/đóng dấu xác nhận )

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 9 NĂM 2009

Trang 2

TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THÔNG GIÓ LÀM MÁT ĐOẠN NHIỆT ÁP LỰC DƯƠNG ĐỂ CHỐNG NÓNG, CẢI THIỆN MÔI TRƯỜNG LAO ĐỘNG

Môi trường lao động ở đa số các khu công nghiệp, các cơ sở sản xuất đang

bị ô nhiễm với nhiều mức độ khác nhau Kết quả khảo sát cho thấy có tới 66%

cơ sở sản xuất bị ô nhiễm nhiệt Đa số các đoanh nhiệp cha có các hệ thống thông gió chống nóng hoặc có nhưng chưa hợp lý nên công nhân luôn phải làm việc trong môi trường có nhiệt độ cao, nóng bức Vào mùa hè có những khu vực

nhiệt độ không khí trong nhà xưởng cao hơn nhiệt độ không khí ngoài trời từ 5 –

8 0C Làm việc với cường độ cao, thời gian làm việc kéo dài trong môi trường làm việc khắc nghiệt như trên đã ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ của người công nhân, giảm năng suất lao động Một số giải pháp kỹ thuật khử nhiệt như:

- Thông gió tự nhiên

- Thông gió cơ khí (thổi, hút không làm mát đoạn nhiệt)

- Thông gió cơ khí dùng phương pháp làm mát đoạn nhiệt

- Cao hơn nữa là dùng hệ thống điều hoà không khí

Thông gió tự nhiên hoặc cơ khí: nhiệt độ không khí trong nhà xưởng cao hơn nhiệt độ không khí bên ngoài Phương án điều hoà không khí: chi phí đầu

tư, chi phí vận hành, bảo trì, rất cao Hợp lý nhất là dùng phương pháp thông gió làm mát đoạn nhiệt vì phương pháp này có chi phí đầu tư nhỏ, chi phí vận hành thấp, chi phí điện năng chỉ bằng 1/10 - 1/15 so với sử dụng máy lạnh nên có ý nghĩa rất lớn về tiết kiệm năng lượng Trong thông gió làm mát đoạn nhiệt thì phạm vi ứng dụng của phương pháp thông gió làm mát đoạn nhiệt áp suất dương rộng hơn nhiều so với phương pháp làm mát đoạn nhiệt áp suất âm

Vì vậy “ Nghiên cứu giải pháp thông gió làm mát đoạn nhiệt áp lực dương để

chống nóng, cải thiện môi trường lao động “ là thiết thực và rất cần thiết

Trang 3

SUMMARY OF RESEARCH CONTENT

RESEARCH ON POSITIVE PRESSURE ADIABATICC COOLING VENTILATION FOR HEAT RESISTANTS AND WORK

ENVIRONMENT IMPROVEMENT

Work environment in most of industrial areas, enterprises are polluted with different levels Survey results have shown up to 66% of enterprises is heat polluted Most enterprises do not install heat protective ventilation system, or installed systems are not appropriate So workers are working in the hot and oppressive environment In the summer, inside temperature is higher than outside from 5 – 8 oC in many workshops Working with high intensity, a long time in polluted environment seriously affect to worker health and reduce their labor capacity

Currently, some technical heat resistant solutions are applied, such as:

- Natural ventilation;

- Mechanical ventilation (un-adiabatic);

- Mechanical ventilation (adiabatic); and higher

- Air conditioning

Natural or mechanical ventilations: inside temperature is still higher than outside temperature Air conditioning: investment and operation costs are very high Therefore, most appropriate solution is adiabatic cooling ventilation as its investment and operation costs are low Specially, its electrical cost equal just 1/15 - 1/20 to air conditioning so it is very meaningful in term of energy saving Application of positive pressure adiabatic cooling system is common than

negative pressure one Hence, this report focuses on researching a positive

pressure adiabatic cooling ventilation solution to resist heat and improve work

environment

Trang 4

MỤC LỤC

2.1.1 Các khái niệm cơ bản về trao đổi nhiệt và trao đổi ẩm khi bốc hơi chất

2.1.1.1 Hiện tượng bốc hơi và cơ chế của quá trình bốc hơi 14 2.1.1.2 Một số đặc điểm về trao đổi nhiệt và trao đổi ẩm khi tiếp xúc trực tiếp

2.1.2.Phương trình trao đổi nhiệt giữa không khí với nước và phương trình biến

2.1.2.1 Phương trình trao dổi nhiệt cơ bản giữa không khí và nước 22

2.1.2.2 Quá trình biến đổi trạng thái không khí khi tiếp xúc trực tiếp với nước

và phương trình vi phân – Tia quá trình của làm lạnh đoạn nhiệt 26 2.1.3.Thông gió làm mát và quá trình bốc hơi đoạn nhiệt 29 2.1.3.1 Sử dụng quá trình bốc hơi đoạn nhiệt để xử lý không khí ngoài về mùa

2.2.3 Nguyên lý làm việc của thiết bị thí nghiệm 37

Trang 5

2.3.1.3.Thiết bị treo ở tường ngoài 45

2.3.2 Lắp đặt kiểm nghiệm hiệu quả làm mát hệ thống thông gió làm mát đoạn

55

56

3.2.1.1 Kết quả đo lưu lượng qua tấm giấy mắt nhỏ 57 3.2.1.2 Kết quả đo lưu lượng qua tấm giấy mắt lớn 64 3.2.2 Hiệu quả làm mát của thiết bị làm mát đoạn nhiệt áp lực dương 72 3.2.2.1 Kết quả đo lưu lượng qua tấm giấy mắt nhỏ 72 3.2.2.2 Kết quả đo lưu lượng qua tấm giấy mắt lớn 79 3.2.3 Từ kết quả thí nghiệm được ghi trong bảng 3.1 đến bảng 3.30 ta rút ra kết

3.4 Đánh giá hiệu quả kinh tế của hệ thống làm mát đoạn nhiệt áp lực dương 92

Trang 6

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT TCVN Tiêu chuẩn nhà nước Việt Nam

t nhiệt độ không khí

t1 nhiệt độ không khí trước khi vào thiết bị làm mát đoạn nhiệt

t2 nhiệt độ không khí sau thiết bị làm mát đoạn nhiệt

tư nhiệt độ ướt

ts nhiệt độ điểm sương

tbm nhiệt độ bề mặt

tvlv nhiệt độ vùng làm việc

độ ẩm tương đối của không khí

1 độ ẩm tương đối của không khí trước khi vào thiết bị làm mát đoạn

nhiệt

2 độ ẩm tương đối của không khí sau thiết bị làm mát đoạn nhiệt

Trang 7

DANH SÁCH BẢNG

2 1 kết quả đo đạc thông số môi trường bên trong phân xưởng Công ty

Linh Phong khi hệ thống làm mát đoạn nhiệt áp lực dương không

hoạt động Ngày đo12/3/2009

48

2.2 kết quả đo đạc thông số môi trường bên trong phân xưởng Công ty

CP Linh Phong khi hệ thống làm mát đoạn nhiệt áp lực dương

không hoạt động Ngày đo16/3/2009

48

không hoạt động Ngày đo 18/3/2009

49

CP Linh Phong khi hệ thống làm mát đoạn nhiệt áp lực dương hoạt

động Ngày đo12/3/2009

50

CP Linh Phong khi hệ thống làm mát đoạn nhiệt áp lực dương hoạt

động Ngày đo16/3/2009

50

không hoạt động Ngày đo 18/3/2009

51

2.7 Kết quả đo đác thông số môi trường bên trong và ngoài Trung tâm

trái cây quốc gia – Cái Bè - Tiền Giang

52

3.1 hiệu quả làm mát của thiết bị làm mát đoạn nhiệt áp lực dương loại

giấy aircoolpad 590; tốc độ quạt 250 v/ph

57

giấy aircoolpad 590; tốc độ quạt 300v/ph

57

58

Trang 8

58

59

60

3.8 Lưu lượng không khí qua thiết bị khi tốc độ quạt 350v/ph, giấy

aircoolpad 590 (giấy mắt nhỏ), chiều dày tấm làm mát = 70mm

60

61

62

63

64

aircoolpad 790 (giấy mắt lớn), Chiều dày tấm làm mát = 50mm

64

aircoolpad 790 (giấy mắt lớn), chiều dày tấm làm mát = 50mm

65

Trang 9

65

66

67

68

69

70

71

3.31 Hiệu quả làm mát của thiết bị khi tốc độ quạt 250v/ph, giấy 72

Trang 10

3.32 Hiệu quả làm mát của thiết bị khi tốc độ quạt 300v/ph, giấy

72

73

74

75

76

77

78

Trang 11

79

80

81

82

83

84

85

3.58 Hiệu quả làm mát của thiết bị khi tốc độ quạt 350v/ph, giấy 85

Trang 12

86

Trang 13

DANH SÁCH HèNH

2.1 Cỏc điều kiện nhiệt độ của quỏ trỡnh bốc hơi nước 16

2.2 Chiều dòng nhiệt và dòng ẩm ứng với nhiệt độ bề mặt

của n-ớc (tbm)

19

2.3 Phạm vi biến đổi trạng thái không khí khi tiếp xúc với n-ớc 27

2.4 Sơ đồ thiết bị làm lạnh không khí bằng phun n-ớc tuần hoàn

(ngăn phun)

30

2.5 Biểu diễn quá trình làm lạnh đoạn nhiệt trên biểu đồ I-d 31

2.6 Sơ đồ nguyên lý thiết bị (hệ thống) thông gió và làm mát đoạn

nhiệt (a) và lập quá trình xử lý t-ơng ứng trên biểu đồ I-d(b)

32

2.7 Sơ đồ nguyên lý thiết bị (hệ thống) thông gió có hoà trộn một

phần không khí ngoài và không khí qua ngăn phun (a) và lập quá

2.10 Mặt cắt ngang thiết bị (làm mỏt đoạn nhiệt ỏp lực dương găn

tường)

40

2.15 Sơ đồ thụng giú thổi trực tiếp khụng khớ trờn mỏi xuống 45

2.16 Thiết bị làm mỏt đoạn nhiệt đặt trờn cao 45

2.17 Thiết bị làm mỏt đoạn nhiệt đặt dưới đất 46

Trang 14

2.18 Thiết bị nối với ống dẫn không khí 46

2.20 Sơ đồ điẻm đo kết quả làm mát đoạn nhiệt trong xưởng sản xuất

của Công ty Linh Phong

53

2.21 Sơ đồ điểm đo kết quả làm mát đoạn nhiệt tại Trung tâm trái cây

Quốc gia- Cái Bè - Tiền Giang

54

Trang 15

1

MỞ ĐẦU

1 Tên đề tài: nghiên cứu giải pháp thông gió làm mát đoạn nhiệt áp lực dương

để chống nóng, cải thiện môi trường

Chủ nhiệm đề tài: PGS TS Bùi Sỹ Lý

Những người tham gia:

1 KS Nguyễn Phúc Văn - Viện nghiên cứu Công nghệ môi trường và Bảo

hộ lao động

2 KS Phạm Minh Kha - Viện nghiên cứu Công nghệ môi trường và Bảo hộ lao động

Cơ quan chủ trì: Viện NC Công nghệ Môi trường & Bảo hộ lao động

Thời gian thực hiện: từ tháng 11/2007 đến tháng 2/2009

Kinh phí được duyệt: 260.000.000đ

Kinh phí đã cấp: 200.000.000 theo TB số: 187/TB-SKHCN ngày 24/10/2007

2 Mục tiêu của đề tài

Đề tài được thực hiện với các mục tiêu chính như sau:

- Cải thiện môi trưòng làm việc cho công nhân, góp phần nâng cao sức khoẻ cho người lao động

- Tìm ra thông số hợp lý về mặt kỹ thuật của thiết bị làm mát đoạn nhiệt áp lực dương để giảm chi phí đầu tư ban đầu, tiết kiệm điện năng và giảm chi phí vận hành

3 Nội dung nghiên cứu

3.1 Nội dung thực hiện giai đoạn1(theo đề cương)

Giai đoạn I: Từ tháng 11/2007 đến cuối tháng 9/2008

Thời gian

(bắt đầu, kết thúc)

Trang 16

Thời gian

(bắt đầu, kết thúc)

1 Thu thập tài liệu, phân tích

đánh giá thông tin liên quan

đến nội dung của đề tài

12/07

2 Lý thuyết trao đổi nhiệt ẩm Viết khái quát về lý thuyết trao 1/08 –2/08

Trang 17

3

giữa nước và không khí đổi nhiệt và trao đổi chất giữa

nước và không khí

3 Thiết kế, chế tạo thiết bị làm

mát đoạn nhiệt áp lực dương

4 Thí nghiệm quá trình trao đổi

nhiệt, ẩm qua thiết bị làm mát

đoạn nhiệt áp lực dương để

tìm ra thông số hợp lý của

thiết bị

Tìm ra các thông số kỹ thuật thích hợp của thiết bị như : tốc độ quạt (vận tốc không khí qua tấm làm mát); trở lực qua thiết bị, chiều dày tấm giấy làm mát, loại giấy v.v

11/08 –1/09

5 Thiết kế, chế tạo lại tổ hợp

thiết bị làm mát đoạn nhiệt áp

lực dương (quạt gió, tấm làm

mát, thùng chứa nước, bơm

mước …) với các thông số

hợp lý từ kết quả thí nghiệm

6 Thiết kế sơ bộ hệ thống thông

gió làm mát đoạn nhiệt dự

kiến áp dụng cho một cơ sở

5/2009

11 Viết 1 bài báo tại hội nghị

khoa học Quốc gia về chăm

sóc và bảo vệ sức khỏe người

Trang 18

4

4 Sản phẩm của đề tài

- Báo cáo tổng hợp của đề tài

- Mẫu tổ hợp thiết bị làm mát đoạn nhiệt áp lực dương (quạt gió, tấm làm mát, thùng chứa nước, bơm mước)

- Hồ sơ thiết kế sơ bộ hệ thống thông gió làm mát áp lực dương để chống nóng cho một cơ sở sản xuất

- Nghiên cứu kiểm chứng hiệu quả hệ thống làm mát đoạn nhiệt áp lực dương tại cơ sở sản xuất

- Kết quả nghiên cứu có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho những người làm công tác bảo vệ môi trường Tác giả đã sử dụng một phần kết quả nghiên cứu để hướng dẫn thành công 01 luận văn thạc sỹ chuyên ngành Công nghệ Môi trường

Trang 19

5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Nghiên cứu, ứng dụng trên thế giới

Làm lạnh đoạn nhiệt – lý thuyết khoa học của cơ sở nhiệt động tính toán thông

gió , điều hoà không khí và ứng dụng có tính chất truyền thống.Trong các tài liệu khoa học và giáo trình về thông gió và điều hoà không khí, quá trình bốc hơi đoạn nhiệt được xem xét như quá trình xử lí không khí thổi về mùa hè cũng như về mùa đông Quá trình này thực hiện trong ngăn phun nên được gọi là qúa trình trong ngăn phun Ngoài làm lạnh và làm ẩm đoạn nhiệt, trong ngăn phun còn thực hiện quá trình làm lạnh và làm khô

-Về mùa hè , không khí thổi sau khi được làm lạnh đoạn nhiệt có thể hoà trộn một phần hoặc không hoà trộn với không khí ngoài trước khi thổi vào phòng -Về nùa đông đối với các vùng khí hậu ôn đới (lạnh - khô) không khí thổi được làm ẩm đoạn nhiệt sau khi qua bộ sấy 1 trước khi vào bộ sấy 2 rồi thổi vào phòng Trường hợp này, không khí trước khi qua bộ sấy 1 có thể hoà trộn với không khí tuần hoàn (từ trong phòng) hoặc sau khi qua bộ sấy 1 hoà trộn với không khí tuần hoàn (cấp1), rồi sau khi qua ngăn phun hoà trộn với không khí tuần hoàn (cấp 2)

Các phương pháp xử lí như vậy được coi như lí thuyết khoa học của cơ sở nhiệt động tính toán thông gió , điều hoà không khí - được đưa vào các tài liệu, sách giáo khoa của các nước trên thế giới và được áp dụng để tính toán, thiết kế

và chế tạo các hệ thống điều hoà không khí

Bốc hơi đoạn nhiệt đựơc sử dụng rộng rãi trong thực tế thiết kế quy hoạch chống nóng cho khu nhà - thậm chí trong thành phố, làng mạc và các công trình riêng rẽ

- Đối với khu nhà, người ta lợi dụng ao, hồ, sông như “vật chứa nước” để quy hoạch vị trí khu nhà nằm phía sau theo hướng gió chủ đạo về mùa hè Khi gió thổi qua nước bốc hơi từ các “vật chứa nước” sẽ làm mát đoạn nhiệt luồng không khí thổi vào khu nhà

Trang 20

6

- Đối với toà nhà đứng riêng biệt, phương pháp như thế cũng được áp dụng

để thông gió tự nhiên, như ở Mỹ với tên gọi là “volume cooler” Trường hợp này, toà nhà được ví như “ống khói khổng lồ” hút không khí ngoài sau khi qua sông, hồ, ao (vật chứa nứơc) phụ cận Nhà thờ Crystal ở Garden Grove- California (Mỹ) là điển hình về “ống khói khổng lồ” như thế Hệ thống thông gió (làm mát) này đã mang lại “hiệu quả bất ngờ” với giới hạn tiện nghi là 68÷78 F (20÷25,5 C) luôn đạt 41% vào buổi sáng và 42% vào buổi tối (Nếu

mở rộng giới hạn tiện nghi 60†85 F, tức là 15,5†29,5 C thì với hệ thống này đạt 88% vào buổi sáng và 83 % vào buổi tối)

Một phương pháp áp dụng bốc hơi đoạn nhiệt để khử nhiệt không khí sát mái nhà nhằm giảm lượng nhiệt bức xạ truyền vào nhà qua mái, qua đó cải thiện điều kiện tiện nghi trong nhà là phun nước làm ướt mái Ngoài bốc hơi nước từ

bề mặt mái, nếu phun tốt sẽ tạo thành lớp sương mù ngăn cách bức xạ mặt trời

từ bề mặt mái Phương pháp này được áp dụng tại những vùng khí hậu nóng có nhiều bức xạ mặt trời và ít mưa để hạ nhiệt độ không khí bên trong nhà, chủ yếu đối với nhà có kết cấu mái mỏng (các phân xưởng sản xuất, chuồng trại chăn nuôi) như tại các vùng Trung Á của Liên Xô cũ

Phương pháp khác của bốc hơi đoạn nhiệt được sử dụng trong các phân xưởng sản xuất có quá trình công nghệ đòi hỏi môi trường không khí có độ ẩm cao, đó là phun ẩm bổ sung Phun nước thành các giọt mịn như sương bên trong phân xưởng để các giọt này bốc hơi làm cho dung ẩm của không khí tăng lên

Để thực hiện, người ta dùng hệ thống phun bằng khí nén hoặc đĩa quay Vòi phun trong hệ thống phun bằng khí nén làm việc theo nguyên lý ejectơ; các giọt nước khi phun mịn như sương bốc hơi gần như toàn bộ vào không khí Ở hệ thống phun bằng đĩa quay nước tưới lên đĩa được bắn ra và xé thành các giọt nhỏ nhờ đĩa quay và các cánh tản nước rồi quạt quấn theo dòng không khí Công nghệ dệt sợi và lên men thuốc lá, chè thường phải dùng biện pháp gia ẩm bằng

“phun ẩm bổ sung”

Trang 21

7

Về hệ thống (thiết bị) thông gió thổi không khí mát được xử lí bằng bốc hơi đoạn nhiệt truyền thống có ngăn (buồng) phun và thiết bị làm mát với lớp vật liệu rỗng Để tăng diện tích trao đổi nhiệt - ẩm, trong ngăn phun nước được phun thành giọt mịn tạo thành sương vào dòng không khí, còn trong thiết bị với lớp vật liệu rỗng, nước được tưới vào lớp vật liệu và cho không khí đi qua Bề mặt trao đổi nhiệt - ẩm của các ngăn phun là các giọt nước, còn trong thiết bị với lớp vật liệu rỗng là các màng nước (trên vật liệu đệm)

- Hiệu quả trao đổi nhiệt trong ngăn phun phụ thuộc vàohệ số phun (kg nước /kg không khí) mà còn phụ thuộc vào độ tán xạ (kích thước) của hạt nước, số dãy mũi phun và số mũi phun trong một dãy, vận tốc dòng không khí trong tiết diện ngang của ngăn phun, thời gian tiếp xúc giữa không khí và nước Đối với ngăn phun làm lạnh đoạn nhiệt dùng trong hệ thống thông gió thường dùng mũi phun tinh - đường kính 2;2,5 mm (Mũi phun thô thường dùng trong các hệ thống điều hoà không khí để làm lạnh và làm khô)

- Trong thiết bị với lớp vật liệu rỗng, vật liệu truyền thống thường dùng là các khâu - thường gọi là vòng (khâu) Raschig bằng kim loại, nhựa hay sứ kích thước 25x25x3 mm chất thành đống chồng lên nhau trên lưới thép hoặc tấm đục

lỗ Chiều dày lớp đệm thường là 300†400 mm (không lớn hơn 400†500) Không khí tiếp xúc với nước qua bề mặt của các khâu (vòng Raschig) của lớp đệm, đồng thời tiếp xúc với các hạt được tưới trong không gian bên trên lớp đệm Do

đó bộ phận phun (tưới nước) có thể là các dàn ống hay máng đục lỗ mà không cần các mũi phun tinh như trong ngăn phun Hiệu quả trao đổi nhiệt - ẩm ngoài

hệ số tưới (kg nước /kg không khí) còn phụ thuộc vào chiều dày lớp đệm, chiều cao mưa (lượng nước tưới trên diện tích tiết diện ngang của lớp đệm) và vận tốc không khí đi qua lớp đệm

Các thiết bị làm mát không khí tuần hoàn (trong phòng) như quạt mát phun nước nhờ cánh quạt quay hay thiết bị hoa sen không khí di động được áp dụng như thiết bị truyền thống thổi không khí mát trong các phân xưởng nóng hay các vị trí làm việc của công nhân chịu bức xạ cao ở Liên Xô trước đây

Trang 22

- Thiết bị hoa sen không khí di động do Baturin V.V và Sepelev I.A nghiên cứu chế tạo Loại thiết bị này có lưu lượng 4500 † 6000 m3/h với lớp vật liệu rỗng là các khâu (vòng Raschig) bằng sứ và 2500†3500 m3/h với vật liệu hình cầu, sỏi; số vòng quay của quạt là 960 v/ph (giới hạn dưới) và 1450 v/ph (giới hạn trên) Lưu lượng nước làm mát 0,25 † 0,3 kg/kg không khí và thể tích nước trong thùng chứa 200 lit Nếu luồng không khí thổi ra từ ồng nối thổi ngang thiết

bị đảm bảo cho diện tích thao tác dài 10 m và rộng 1,5 † 2 m Sau mỗi ca hay khoảng thời gian nhất định người ta tiến hành tháo nước và thay nước sạch Nếu không khí trong phòng chứa nhiều bụi, đặt bộ lọc tẩm dầu tại miệng hút của quạt

Những thiết bị thổi mát với nguyên lí như thế, nhưng có cấu tạo cải tiến, gọn

nhẹ hơn để thổi mát cho nhà ở được áp dụng ở Mỹ với tên gọi là “ evapotative

cooler” (hình 1) Ở hệ thống này, bề mặt trao đổi nhiệt ẩm là tấm đệm bằng sợi -

thường từ vật liệu xenlulô hay nhựa Thiết bị này sử lí (làm lạnh) không khí bên ngoài hoặc bên trong nhà (tuần hoàn) tuỳ theo vị trí lắp đặt

Trang 23

9

Kh«ng khÝ m¸t

Qu¹t

Tia n-íc nhá Kh«ng khÝ nãng

“Evaporative air conditioner” Theo quảng cáo chào hàng của công ty cơ điện

lạnh và thiết bị công trình REECO thì thiết bị này không có máy nén; không thải

ra môi trường khí nóng và các chất thải khác; tạo môi trường trong sạch giàu oxi cho người sử dụng; chi phí lắp đặt, bảo trì và sửa chữa thấp; lắp đặt dễ dàng

và nhanh chóng; điều khiển hoàn toàn tự động; không tổn hại tầng Ozon

“ Evaporative air conditioner” có 10 số hiệu với các thông số kỹ thuật: lưu lượng 6000†35000 m3/h; áp suất 180 † 470 Pa; lượng nước tiêu hao 3(5) † 25(35) l/h; kích thước ngoài: 830 x 490 x960 † 1700 x 1780 x 1450 (h) m; độ ồn

≤ 65 † ≤ 78dBA ; diện tích làm mát 30(50) † 200 (300) m2 Quạt được dùng là quạt trục (với 9 số hiệu đầu) và quạt li tâm (với số hiệu cuối cùng)

- Ngoài “Evaporative air conditioner” với quạt và bề mặt trao đổi nhiệt - ẩm gắn liền thành một khối, còn có loại thiết bị mà quạt và bề mặt trao đổi nhiệt ẩm tách rời Nếu “Evaporative air conditioner” là loại thiết bị (hệ thống) thổi thì loại

tách rời là loại thiết bị (hệ thống) hút vào tên gọi “tách đôi riêng biệt”- “Air

Trang 24

10

cooling pad and exhausted fan” Ở loại thiết bị này các tấm vật liệu rỗng và quạt

đặt rời - đối diện nhau; không khí ngoài được hút qua các tấm vật liệu được tưới nước, vào phòng rồi từ đó qua quạt ra ngoài ở phía đối diện Lưu lượng hút

44500 m3/h, đường kính cánh quạt 50 inch ; độ ồn (cách 7m) 65dB (A); kích thước tấm là 1800x600x150 (h) mm, đặt nghiêng 45

1.2 Nghiên cứu, ứng dụng tại Việt Nam

Ở Việt Nam điều hoà không khí được sử dụng từ những năm 60,70 của thế

kỷ trước chủ yếu tại các nhà máy dệt sợi Tại đây (nhà máy dệt 8/3, nhà máy sợi

Hà Nội…), hệ thống Điều hoà không khí do Trung Quốc và Cộng hoà Liên Bang Đức thiết kế với buồng phun làm lạnh và làm khô không khí về mùa hè và làm lạnh đoạn nhiệt về mùa đông (trạm lạnh ở các nhà mày này chỉ hoạt động về mùa hè để cung cấp nước lạnh cho buồng phun, còn về mùa đông buồng phun được cấp nước tuần hoàn) Trong những năm gần đây, tại các nhà máy chè, thuốc lá do Liên Xô và Trung Quốc thiết kế cũng sử dụng các hệ thống phun ẩm

bổ sung để phục vụ cho quá trình lên men chè, thuốc lá

Thông gió thổi không khí mát được xử lí bằng đoạn nhệt được nghiên cứu áp dụng dựa trên cơ sở lí thuyết khoa học và thực nghiệm bắt đầu vào những năm

90 của thế kỉ trước

Trong những năm đầu 1990 các kĩ sư Hoàng Thị Hiền, Bùi Sỹ Lý, Lê Ngọc Tường (Bộ môn Vi khí hậu và Môi trường xây Dựng - Trường Đại học Xây

dựng) đã thiết kế,chế tạo, lắp đặt hệ thống thông gió chống nóng bằng xử lí

đoạn nhiệt cho phân xưởng sản xuất phụ của Nhà máy giấy Bãi Bằng (Vĩnh

Phú) rất hiệu quả Buồng phun của hệ thống làm việc với mũi phun góc Y1 (do Trung Quốc chế tạo) Không khí sau khi qua buồng phun (có các tấm chắn nước tại hai đầu) được quạt li tâm “Xa”4-70N 5 thổi vào phân xưởng qua hệ thống đường ống với lưu lượng 5000 † 6000 m3

/h

Về bề mặt trao đổi nhiệt - ẩm bằng vật liệu rỗng, vật liệu truyền thống là các khâu (vòng) Raschig kích thước 25x25x3 mm bằng kim loại, nhựa hoặc sứ,

Trang 25

11

chiều dài lớp đệm 300 † 400 mm; cứ mỗi m3

vật liệu có 50000 khâu có khối lượng 570 kg (mật độ 570 kg/m3) Thiết bị (hệ thống) làm lạnh bằng đoạn nhiệt với các khâu sứ như vậy rất cồng kềnh và ở Việt Nam phải nhập khẩu hoặc tự sản xuất với lượng không nhiều sẽ không kinh tế Năm 1996, kĩ sư Phạm Tiến Dũng (Viện nghiên cứu Khoa học, Kỹ thuật Bảo hộ lao động) đã tiến hành các

thí nghịêm “ Nghiên cứu sử dụng xơ dừa trong buồng làm mát đoạn nhiệt” Vật

liệu xơ dừa có sẵn, chế biến thành sợi rất đơn giản Sợi xơ dừa có đường kính 0,05 † 0,3 mm, chiều dài 40† 240 mm, mật độ lèn chặt 540 kg/m3 Tác giả làm thí nghịêm với hai loại buồng tưới ngang và tưới đứng; đối với buồng tưới ngang các thí nghiệm được kiểm chứng, so sánh với vật liệu sợi PVC và các khâu “vòng” PVC Mục đích của thí nghiệm là xác định mối quan hệ giữa các thông số : hiệu quả làm mát đoạn nhiệt, hệ số phun, vận tốc không khí, sức cản thuỷ lực Tác giả cho kết luận: Sợi xơ dừa so với các vật liệu rỗng khác có diện tích bề mặt lớn; hiệu quả làm mát cao với chế độ tưới nước thấp (vì xơ dừa có khả năng ngậm nước); chiều dày lớp vật liệu 20mm (cộng thêm lớp chắn hạt nước 20mm), vận tốc không khí 2 † 2,5 m/s và hệ số tưới 0,15 † 0,2 là hợp lý; với các thông số kĩ thuật trên, buồng tưới dùng lớp vật liệu sợi xơ dừa luôn cho không khí được xử lý với độ ẩm tương đối 95% không phụ thuộc vào thông số ban đầu của không khí

Năm 1996-1997, kĩ sư Nguyễn Thị Xuân (Bộ môn Vi khí hậu và Môi trường

xây Dựng - Trường Đại học Xây dựng) đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu xác

định hiệu quả làm mát không khí đi qua lớp vật liệu xốp hoặc vật liệu rỗng được phun nước tuần hoàn” Tác giả cũng tiến hành các thí nghiệm đối với vật liệu là

sợi xơ dừa, bổ sung thêm một số chế độ mà kĩ sư Phạm Tiến Dũng nghiên cứu chưa đầy đủ Vật liệu xơ dừa có mật độ 15†17 kg/m3; các thí nghiệm được tiến hành với chiều dày lớp sợi 120, 150, 180 và 250mm Tác giả kết luận : Vật liệu sợi xơ dừa cho kết quả làm mát đoạn nhiệt cao hơn so với khâu (vòng) nhựa ; hệ

số phun 0,2 † 0,3 kg nước / kg không khí, chiều dày lớp vật liệu 180 mm và vận tốc khối lượng của không khí 1,4 † 3 kg/m2.s là các thông số kĩ thuật hợp lí,

Trang 26

12

ngoài tác dụng trao đổi nhiệt dùng sợi xơ dừa trong thiết bị làm mát đoạn nhiệt còn có tác dụng làm sạch bụi và các khí có hại như SO2,SO3,

Năm 2002, TS Bùi Sỹ Lý (Bộ môn Vi khí hậu và Môi trường xây Dựng -

Trường Đại học Xây dựng) nghiên cứu “ Phương pháp làm mát với lưu lượng

lớn để khử nhiệt, khí độc hại trong các xưởng may bằng thiết bị, vật liệu trong nước” Tác giả tiến hành thí nghiệm trên hiện trường tại xí nghiệp may 9 công

ty may nhà Bè - 215 Hàng Thao Nam Định Phân xưởng có chiều dài 60m, rộng 18m, cao 6m được lắp đặt hệ thống thông gió làm mát đoạn nhiệt áp suất âm với

6 quạt gío số 12 lưu lượng 45000m3/h (1 quạt) được chế tạo trong nước Các máy quạt được lắp đều trên mặt tường cuối phân xưởng, theo chiều rộng phân xưởng, phía góc 3 mặt tường đối diện lắp 4 thiết bị trao đổi nhiệt bằng tấm sợi Polyester kích thước 5000x1800 (h) mm, dày 200mm được 2 bơm tưới nước Qua kết quả khảo sát đo đạc , tác giả đưa ra các kết luận sau: Môi trường không khí bên trong phân xưởng khi có hệ thống thông gió làm mát đoạn nhiệt hoạt động được cải thiện rõ rệt; phía đầu phân xưởng , nơi lắp các tấm bề mặt trao đổi nhiệt có nhiệt độ thấp nhất, càng đi sâu vào trong đến cuối phân xưởng nhiệt

độ tăng dần; nhiệt độ trung bình của không khí bên trong phân xưởng thấp hơn nhiệt độ không khí bên ngoài từ 0,5 đến 3 0C , trong khi nếu không có hệ thống thông gió thì nhiệt độ trung bình của không khí bên trong luôn luôn cao hơn đáng kể so với nhiệt độ không khí bên ngoài (từ 4,1 đến 4,6 C) Dùng tấm sợi polyester chế tạo trong nứơc hiệu quả trao đổi nhiệt không thua kém so với sợi bằng giấy (xenlulô) nhập khẩu từ nước ngoài; tấm sợi polyester lại có thể được làm sạch (hoàn nguyên) sau thời gian bám bẩn, ngoài ra làm mát không khí với

bề mặt trao đổi nhiệt bằng tấm sợi polyester còn có tác dụng lọc bụi và khử khí

có hại

Kỹ sư Vũ Văn Dũng (Công ty Trang thiết bị bảo hộ lao động và Xử lý môi

trường) thành phố Hồ Chí Minh đã thiết kế, chế tạo “Quạt phun sương dạng

đĩa“ dựa trên nguyên lý của hệ thống phun ẩm bổ sung kiểu đĩa quay Quạt này

có các thông số kỹ thuật: lưu lượng 12000 m3/h, công suất 0,65kw, hiệu suất

Trang 28

2.1.1.1 Hiện tượng bốc hơi và cơ chế của quá trình bốc hơi

Quá trình bốc hơi xảy ra khi không khí tiếp xúc trực tiếp với bề mặt chất lỏng là quá trình phức tạp – kết hợp hiện tượng trao đổi nhiệt và trao đổi chất (ẩm) kèm theo sự biến đổi trạng thái nhiệt động của hỗn hợp không khí – hơi nước (không khí ẩm)

Cơ chế của quá trình bốc hơi như sau: Nếu chất lỏng có trong bình hở thì nó sẽ dần dần bốc hơi, tức chuyển sang trạng thái khí (chuyển pha)

Hiện tượng bốc hơi được giải thích bởi trong các chất lỏng cũng như các chất khí, các phân tử mang năng lượng khác nhau – lớn hơn cũng như nhỏ hơn so với năng lượng trung bình nào đó mà giá trị của nó được xác định bằng nhiệt độ Do

đó ở từng nhiệt độ trong chất lỏng đều có các phân tử chuyển động nhanh đến mức khi gần đến bề mặt chất lỏng chúng có thể thắng được sức hút của các phân

tử bên cạnh, xuyên qua lớp bề mặt và thoát ra khỏi giới hạn của chất lỏng Nhiệt

độ chất lỏng càng cao thì số lượng các phân tử chuyển động nhanh càng lớn, và

do đó quá trình bốc hơi càng mạnh

Song song với quá trình chuyển động của các phân tử từ chất lỏng vào không khí còn xảy ra quá trình chuyển động ngược lại của các phân tử từ không khí vào chất lỏng Hiện tượng này gọi là ngưng tụ – xảy ra đồng thời và ngược chiều với bốc hơi Ngưng tụ có thể coi như thuộc tính của các phân tử chuyển động quá chậm; các phân tử này khi đến gần bề mặt chất lỏng sẽ được chất lỏng hút thu dưới tác dụng của lực liên kết phân tử của lớp bề mặt chất lỏng Các phân tử chuyển động với vận tốc lớn khi đến bề mặt chất lỏng sẽ bị bắn trở lại từ bề mặt

Trang 29

Để giữ nhiệt độ bốc hơi của chất lỏng không đổi, cần phải cung cấp nhiệt cho nó

từ bên ngoài Nhiệt này gọi là nhiệt bốc hơi (nhiệt chuyển pha) Chất lỏng hấp thu nhiệt này không tăng nhiệt độ, vì nó được chi để thực hiện công cho bốc hơi Các chất lỏng khác nhau mang tính bốc hơi khác nhau Ví dụ, rượu có độ bốc hơi lớn hơn nước, và ete có độ bốc hơi lớn hơn rượu Điều đó được giải thích bởi áp suất hơi bão hòa của các chất lỏng đó khác nhau ở 20 oC áp suất hơi bão hòa của nước 17,4 mmHg (2320 Pa), trong khi đó áp suất hơi bão hòa của rượu

là 44 mmHg (5867Pa) và của ete là 440mmHg (58670Pa) Nếu chất lỏng ở nhiệt

độ cho trước cho ta lượng hơi lớn có nghĩa là lực liên kết giữa các phân tử của chất lỏng đó yếu, ví dụ sức hút giữa các phân tử của rượu nhỏ hơn so với của nước, và của ete nhở hơn so với của rượu

Vậy sự thâm nhập của hơi chất lỏng vào không khí là do kết quả của sự chuyển động của các phân tử của chất lỏng Quá trình này gọi là quá trình khuếch tán hay quá trình hòa trộn giữa không khí và hơi chất lỏng Trao đổi ẩm trong trường hợp này xảy ra đồng thời với trao đổi nhiệt Động lực của quá trình trao đổi ẩm là độ chênh nồng độ (hay mật độ) hơi chất lỏng trong không khí và trong lớp biên trên bề mặt chất lỏng Quá trình trao đổi nhiệt phụ thuộc vào độ chênh nhiệt độ không khí và nhiệt độ lớp biên bề mặt chất lỏng Trong quá trình bốc hơi, chất ẩm trao đổi mang theo lượng nhiệt của chính bản thân nó, còn lượng nhiệt lại được chi cho bốc hơi chất ẩm Do đó quá trình bốc hơi (trao đổi nhiệt - ẩm) là quá trình tổng hợp trong đó trao đổi nhiệt và trao đổi ẩm liên quan mật thiết với nhau

Trang 30

16

2.1.1.2 Một số đặc điểm về trao đổi nhiệt và trao đổi ẩm khi tiếp xúc trực tiếp giữa không khí và bề mặt nước

Trong tính toán thực tế quá trình trao đổi nhiệt - ẩm xảy ra khi bốc hơi nước từ

bề mặt tự do cần phải biết nhiệt độ bề mặt nước Tuy nhiên thường nhiệt độ này không được biết, ngoại trừ quá trình bốc hơi đoạn nhiệt, tại đó không có sự biến thiên (thay đổi) nhiệt độ tại lớp bề mặt nước và nhiệt độ bề mặt bằng chính nhiệt

tk- t

Hình 2 1 Các điều kiện nhiệt độ của quá trình bốc hơi nước

1, 2, …, 7 – các điểm tương ứng với nhiệt độ bề mặt nước (tbm)

1 tbm > tk (điểm 1)

2 tbm = tk (điểm 2)

3 tư < tbm < tk (điểm 3)

Trang 31

ts – nhiệt độ điểm sương của không khí

Trường hợp 1 Khi nhiệt độ bề mặt nước lớn hơn nhiệt độ khô của không khí

(tbm > tk) xảy ra quá trình làm nóng và làm ẩm không khí Nước bốc hơi toàn bộ

bằng chính entanpi của nước

Do tk < tbm nên dòng nhiệt hiện Qh đi từ nước vào không khí Mặt khác do tbm >

tk nên áp suất riêng của hơi nước tại lớp không khí bão hòa tiếp giáp với bề mặt nước lớn hơn áp suất riêng của hơi nước trong không khí xung quanh (pbm > pkk) nên nước sẽ bốc hơi toàn bộ và dòng ẩm G đi vào không khí kéo theo dòng nhiệt

ẩn Qa = G.ihn (trong đó ihn – entanpi của hơi nước ở nhiệt độ tbm) (hình 2.2a) Tổng lượng nhiệt không khí nhận được là Qkk = Qh + Qa = Qh + G.ihn; và tổng lượng nhiệt nước mất cho không khí là Qn = Qh + G.r (trong đó r – nhiệt hóa hơi của nước)

Vậy muốn giữ cho tbm không thay đổi ta phải cấp cho nước lượng nhiệt Qn nói trên; nếu không nước sẽ được làm lạnh, nhiệt độ bề mặt của nước (tbm) hạ thấp,

và điểm 1 (hình 2.1) sẽ dịch chuyển xuống dưới (theo đường =100%)

Trường hợp 2 Khi nhiệt độ bề mặt của nước bằng nhiệt độ khô của không khí

(tbm = tk) xảy ra quá trình làm ẩm đẳng nhiệt Nhiệt của nước chi cho nước bốc

hơi

Trang 32

18

Do tbm= tk nên lượng nhiệt hiện trao đổi giữa nước và không khí Qh = 0 Dòng

ẩm và dòng nhiệt ẩn vẫn như trường hợp 1 với cường độ nhỏ hơn, tức nước sẽ bốc hơi toàn bộ và dòng ẩm G đi vào không khí kéo theo dòng nhiệt ẩn Qa = G.ihn (hình 2.2b)

Không khí nhận toàn bộ lượng nhiệt chứa trong dòng ẩm Qkk=G.ihn và nước mất lượng nhiệt cho không khí bằng lượng nhiệt hóa hơi của nước Qn=G.r Nếu lượng nhiệt Qn không được cấp từ ngoài vào để bù cho nước thì nước sẽ được làm lạnh, tbm giảm và đểm 2 (hình 2.1) sẽ dịch chuyển xuống dưới (theo đường

=100%)

Trang 33

t ; p bm

bm

t ; p bm bm

Trường hợp 3 Khi nhiệt độ bề mặt nước nhỏ hơn nhiệt độ khô của không khí

nhưng lớn hơn nhiệt độ ướt của nó (tư < tbm < tk) xảy ra quá trình làm lạnh và

Trang 34

20

làm ẩm (nhưng tăng entanpi) không khí Nhiệt chi cho bốc hơi nước lấy từ

không khí và một phần từ nước

Do tk > tbm nên dòng nhiệt hiện Qh hướng từ không khí vào bề mặt nước Dòng

ẩm G và dòng nhiệt ẩn Qa= G.ihn vẫn hướng từ nước vào không khí như trường hợp 1 và 2 với cường độ nhỏ hơn nữa (hình 2.2c)

Kết quả là không khí nhận lượng nhiệt chứa trong dòng ẩm Qkk = G.ihn và nước mất cho không khí lượng nhiệt Qn = G.r – Qh > 0 làm cho nhiệt độ của nó hạ thấp, tbm giảm và điểm 3 (hình 2.1) sẽ dịch chuyển về phía dưới (theo đường

=100%) nếu nó không được cấp lượng nhiệt Qn từ bên ngoài vào

Trường hợp 4 Khi nhiệt độ bề mặt nước bằng nhiệt độ ướt của không khí (tbm =

tư) xảy ra quá trình làm lạnh và làm ẩm đoạn nhiệt Nhiệt chi cho bốc hơi nước

lấy toàn bộ từ không khí

Do tk > tbm nên chiều dòng nhiệt hiện, dòng ẩm và dòng nhiệt ẩn vẫn như trường hợp 3 Tuy nhiên cường độ dòng nhiệt hiện Qh tăng do độ chênh (tk-tbm) lớn hơn

và cường độ dòng ẩm G, do đó dòng nhiệt ẩn Qa giảm (hình 2d)

Không khí nhận lượng nhiệt chứa trong dòng ẩm Qkk = G.ihn và nước mất cho không khí lượng nhiệt Qn = G.r - Qh Để giữ cho nhiệt độ của bề mặt nước không đổi (tbm = tư) thì Qn = 0, tức G.r = Qh

Hơi nước tạo thành trong quá trình bốc hơi thâm nhập vào không khí làm tăng dung ẩm của không khí Do hơi nước là chất mang nhiệt nên nó mang vào không khí lượng nhiệt của nó (bằng G.ihn) nên entanpi của không khí tăng; tuy nhiên sự tăng entanpi này chỉ do entanpi ban đầu của nước bốc hơi, bằng G.chn.tư và thường với phần rất nhỏ trong toàn bộ entanpi của hơn nước; do đó trong thực tế nhận Qâ = G.ihn G.r = Qh Vây sự gần đúng này cho phép coi quá trình đang xét là quá trình đoạn nhiệt, và đặc điểm của quá trình này là Qn = 0

Trường hợp 5 Khi nhiệt độ bề mặt nước nhỏ hơn nhiệt độ ướt của không khí

nhưng lớn hơn nhiệt độ điểm sương của nó (ts<tbm<tư) xảy ra quá trình làm lạnh

Trang 35

Không khí nhận lượng nhiệt chứa trong dòng ẩm Qkh = G.ihn và nước nhận từ không khí lượng nhiệt Qn = Qh – G.r > 0 làm cho nhiệt độ của nó nâng cao, tbmtăng và điểm 5 (hình 2.1) sẽ dịch chuyển lên trên (theo đường =100%) nếu lượng nhiệt Qn không được khử

Trường hợp 6 Khi nhiệt độ bề mặt nước bằng nhiệt độ điểm sương của không

khí (tbm=ts) xảy ra quá trình làm lạnh đẳng dung ẩm Nhiệt hiện của không khí

chi cho nước trong khi dung ẩm của nó không đổi

Chỉ có dòng nhiệt hiện Qh đi vào bề mặt nước do tk > tbm, còn dòng ẩm G=0 do

tbm = ts (tức pbm= pkk) và do đó dòng nhiệt ẩn Qâ=0 (hình 2.2f)

Nước nhận lượng nhiệt đúng bằng chính lượng nhiệt hiện mà không khí truyền cho; Qn = Qh, làm cho nhiệt độ của nó nâng cao, tbm tăng và điểm 6 (hình 2.1) sẽ dịch chuyển lên trên (theo đường = 100%) nếu lượng nhiệt Qn không được khử

Trường hợp 7 Nếu nhiệt độ bề mặt nước nhỏ hơn nhiệt độ điểm sương của

không khí (tbm < ts) xảy ra quá trình làm lạnh và làm khô không khí Nước lấy

lượng nhiệt ẩn toả ra khi hơi nước ngưng tụ trên bề mặt của nó đồng thời nhận lượng nhiệt hiện khi trao đổi với không khí

Cả dòng nhiệt hiện Qh và dòng ẩm G (mang theo dòng nhiệt ẩn Qa) đều hướng

từ không khí vào bề mặt nước (do tk > tbm và do tbm < ts, tức pbm < pkk) (hình 2.2g)

Trang 36

22

Tổng lượng nhiệt không khí mất cho nước là Qkk = Qh + Qa = Qh + G.ihn, và tổng lượng nhiệt nước nhận từ không khí là Qn = G.r + Qh làm cho nhiệt độ nước năng cao, tbm tăng và điểm 7 (hình 2.1) sẽ dịch chuyển lên trên (theo đường = 100%) nếu lượng nhiệt Qn không được khử

Trường hợp 7 (tbm < ts) đối lập hoàn toàn với trường hợp 1 (tbm > tk)

2.1.2 Phương trình trao đổi nhiệt giữa không khí và nước và phương trình biến đổi trạng thái không khí khi tiếp xúc với nước

2.1.2.1 Phương trình trao đổi nhiệt cơ bản giữa không khí và nước

Đối với thiết bị trao đổi nhiệt (hệ thống không khí - nước) cách ly hoàn toàn với môi trường xung quanh và khi làm lạnh không khí, cân bằng nhiệt giữa lượng nhiệt mà không khí trao và lượng nhiệt mà nước nhận như sau:

L.(I1 - I2) = G.cn.(tcn - tđn) (1) Trong đó: L - lượng không khí tiếp xúc với nước làm lạnh, kg/h;

I1, I2 entanpi ban đầu (I1) và entanpi cuối cùng (I2) của không khí, kJ/kg;

G - lượng nước tiếp xúc với không khí, kg/h;

G I

I1 2 n cn dn (2)

Tỉ số G/L trong kĩ thuật thông gió và điều hoà không khí gọi là hệ số phun - là lượng nước phun quy về cho 1 kilogam không khí Nếu kí hiệu giá trị của tỉ số này qua thì biểu thức (2) có dạng:

I1 - I2 = cn (tcn - tđn) (3) trong đó: = G/L - hệ số phun, kg nước/kg không khí

Trang 37

23

Trong trường hợp chung, lượng nhiệt trao đổi toàn phần giữa không khí và nước có thể được biểu diễn dưới dạng vi phân như sau:

dQo = dQh + dQa (4) trong đó: dQo – lượng nhiệt toàn phần;

dQh, dQa - lượng nhiệt hiện (dQh) và lượng nhiệt ẩn (dQa)

Đặc điểm cách biệt giữa trao đổi nhiệt hiện và trao đổi nhiệt ẩn là ở chỗ: trao đổi nhiệt hiện xảy ra dưới ảnh hưởng của độ chênh nhiệt độ, trong khi đó trao đổi nhiệt ẩn (xảy ra do kết quả của quá trình bốc hơi hay ngưng tụ) được quy ước do

độ chênh hàm lượng hơi nước hay áp suất riêng của hơi nước tại bề mặt chất lỏng và trong không khí

Trao đổi nhiệt trong thiết bị trao đổi nhiệt (nói chung) được thực hiện bằng ba con đường: đối lưu, bức xạ và bốc hơi hay ngưng tụ hơi nước

Trao đổi nhiệt bằng bức xạ trong thiết bị trao đổi nhiệt không đáng kể, có thể bỏ qua nên trao đổi nhiệt hiện (trong thiết bị trao đổi nhiệt) ngụ ý chỉ nói đến nhiệt truyền do đối lưu

Xét bề mặt trao đổi nhiệt vô cùng nhỏ dF thì lượng nhiệt truyền bằng đối lưu sẽ được xác định như sau:

dQh = Lcpdt = dl(t-tbm) dF (5) trong đó cp - tỉ nhiệt của không khí ở áp suất không đổi, kJ/kg.oC;

dl - hệ số trao đổi nhiệt đối lưu, kJ/m2.h.oC ;

t, tbm – nhiệt độ không khí (t) và nhiệt độ bề mặt làm lạnh (giọt nước, màng nước, ) (tbm), oC;

dF-bề mặt trao đổi nhiệt, m2

Quy ước nhận dòng nhiệt trong phương trình (5) là dương khi nó hướng từ không khí vào nước

Trang 38

24

Đại lương dl là hàm của nhiều thừa số, trong đó thừa số chính là vận tốc không

khí Đối với các giọt nước cục bộ được không khí tiếp xúc, hệ số dl được xác

định theo biểu thức:

0 48 0 , 33 0 , 175

) ( ) ( ) ( 07 , 1

-T

T T

G (10)

L, L‟ - kích thước đặc trưng (L F trong đó F - bề mặt trao đổi nhiệt; L‟= l -

chiều dài bề mặt trao đổi nhiệt, m);

v - vận tốc chuyển động của không khí, m/s;

, ,a - hệ số dẫn nhiệt ( ), W/m.oC; hệ số nhớt động học ( ), m2/s và hệ số dẫn

nhiệt độ (a), m2/s của không khí;

Tk, Tư - nhiệt độ tuyệt đối của không khí theo nhiệt biểu khô (Tk) và nhiệt biểu

ướt (Tư), K

Độ chênh áp suất riêng của hơi nước tại bề mặt giọt nước và trong không khí

tiếp xúc với nó là điều kiện xảy ra quá trình trao đổi chất Lượng ẩm trao đổi

trong quá trình tiếp xúc của không khí với bề mặt dF (của giọt nước) có thể

được biểu diễn theo phương trình được viết ở dạng vi phân như sau:

Trang 39

25

)dF P (p ' ) 1000

d (

dG Ld β bm (11) trong đó β„ - hệ số trao đổi ẩm, g/m2

d d

p p bm bm

Do đó đại lượng β‟ trong (11) có thể thay bằng đại lượng β‟‟= β‟/A; và khi đó biểu thức (11) có thể viết lại như sau:

)dF

1000

d d ( ' β' ) 1000

d Ld(

trong đó: d, dbm - dung ẩm của khối không khí cơ bản (d) và của không khí tại lớp biên được nhận ở trạng thái bão hoà hoàn toàn hơi nước và ở nhiệt độ bề mặt nước (dbm), g/kg

Lượng nhiệt ẩn được trao đổi giữa không khí và nước:

1000

d d ( ' ) 1000

d Lrd(

rdG

trong đó p = 2500 - 2,4t là nhiệt hoá hơi, kJ/kg

Đặt (5) và (13) vào (4) và đưa β‟‟ ra ngoài ngoặc ta có:

dF 1000

d d ( ) t (t ' ' )dF 1000

d d '.r(

' )dF t (t I

bm dl

bm bm

dl

β

α β β

α

Khi bốc hơi chất lỏng trong điều kiện chuyển động rối thì tỷsố dl/β‟‟ với độ sai

số cho phép có thể nhận bằng tỷ nhiệt của không khí ẩm, tức:

Trang 40

26

1000

d 1,8066 1,005

c ' β'

α

p

dl (15) Đặt dl/β‟‟=cp và giá trị đại lượng r vào biểu thức (14), sau đó biến đổi thu được:

)]dF 1000

d d r(

) t (t [c LdI

bm p

,

]dF t 1000

d d 2,4 ) 1000

d 2500 1000

d 1,8066t (1,005t

) 1000

d 2500 1000

d 1,8066t

[(1,005t

'

bm bm

(16) Phân tích biểu thức (16):

Tổng các số hạng trong ngoặc tròn của về phải tương ứng với entanpi của không khí trước khi tiếp xúc với nước I và entanpi của không khí sau khi tiếp xúc với nước Ibm

Trong các điều kiện lý thuyết của trao đổi nhiệt-ẩm, đại lượng Ibm phải tương ứng với nhiệt độ bề mặt nước tbm và trạng thái bão hoà hoàn toàn dbm

Thành phần cuối cùng t )

1000

d d (2,4 bm bm ở vế phải phương trình là entanpi của chất ẩm bốc hơi hay ngưng tụ kể cả lượng nhiệt quá nhiệt của hơi nước Vì trị số này quá nhỏ so với độ chênh lệch entanpi (I-Ibm) nên nó có thể bỏ qua (mà không có sai số đáng kể)

Vậy phương trình (16) có thể viết lại ở dạng như sau:

dQo LdI β ' (I Ibm)dF β ' Δ IdF (17)

Biểu thức (17) là phương trình vi phân cơ bản của trao đổi nhiệt xảy ra khi tiếp

xúc trực tiếp giữa không khí và nước Phương trình (17) đặc trưng cho quá trình

trao đổi nhiệt giữa không khí và nước về lượng, tức nhờ nó ta xác định được entanpi của không khí sau khi được xử lý (bằng tiếp xúc trực tiếp với nước)

2.1.2.2 Quá trình biến đổi trạng thái không khí khi tiếp xúc trực tiếp với nước

và phương trình vi phân – Tia quá trình của làm lạnh đoạn nhiệt

Định dạng
Số trang	123
Dung lượng	1,93 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
1. Nesterenko A.V.Cơ sở tính toán nhiệt động học thông gió và điều hoà không khí (Xuất bản lần thứ hai, có sửa chữa và bổ sung). Nhà xuất bản Đại học. Moskva-1965 (bản tiếng Nga)	Khác
2. Kamenev P.N. Sưởi ấm và thông gió ( xuất bản lần thứ hai ) tập II - Thông gió- Nhà xuất bản Xây dựng. Moskva -1964 (bản tiếng Nga)	Khác
3. Maksimov G.A. Sưởi ấm và thông gió. Tập II - Thông gió (Xuất bản lần thứ ba). Nhà xuất bản Đại học. Moskva-1968 (bản tiếng Nga)	Khác
4. Trần Ngọc Chấn. Điều hoà không khí. Nhà xuất bản Xây dựng. Hà Nội - 2002	Khác
5. Trần Ngọc Chấn. Kĩ thuật thông gió. Nhà xuất bản Xây dựng. Hà Nội - 1998	Khác
6. Hoàng Thị Hiền - Bùi Sỹ Lý. Thông gió. Nhà xuất bản Xây dựng. Hà Nôi - 2005	Khác
7. Hoàng Thị Hiền. Thiết kế thông gió công nghiệp. Nhà xuất bản Xây dựng. Hà Nội-2000	Khác
8. Boutet Terry S. Thông gió tự nhiên trong nhà ở (KTS Hà Nhật Tân biên dịch theo bản tiếng Anh). Nhà xuất bản Văn hoá thông tin. Hà Nội - 2006	Khác
9. Phạm Tiến Dũng. Nghiên cứu và kiến giải một số biện pháp chống nóng cho nhà công nghiệp ở các tỉnh Nam Bộ (Luận án tiến sĩ). Trường Đại học Xây Dựng. Hà Nội – 1996	Khác
10. Nguyễn Thị Xuân. Nghiên cứu xác định hiệu quả làm mát không khí khi đi qua lớp vật liệu xốp hoặc vật liệu rỗng được phun nước tuần hoàn (Báo cáo kết quả nghiên cứu khoa học). Trường Đại học Xây dựng - Hà Nội 1997	Khác
11. Bùi Sỹ Lý. Phương pháp thông gió làm mát với lưu lượng lớn để khử nhiệt, khí độc hại trong các phân xưởng may bằng thiết bị , vật liệu trong	Khác

nghiên cứu giải pháp thông gió làm mát đoạn nhiệt áp lực dương để chống nóng, cải thiện môi trường

CHƢƠNG 3 KẾT QỦA VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nội dung1: Làm lạnh đoạn nhiệt

Tớnh toỏn chi phớ vận hành: