Tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí trung tâm cho tàu HL05 sử dụng công chất r407c (chuyên ngành khai thác và bào trì tàu thủy)

Tính chọn các thiết bị chính trong hệ thống điều hòa không khí trung tâm sử dụng công chất R407C .... Máy có nhiều ưu điểm như: hệ số làm lạnh cao, kết cấu gon, làm việc tin cậy, giá thà

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM

*/*

HOÀNG NGHĨA THÔNG

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRUNG TÂM CHO TÀU

HL05 SỬ DỤNG CÔNG CHẤT R407C

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TP HỒ CHÍ MINH - 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT TP HỒ CHÍ MINH

*/*

HỒNG NGHĨA THƠNG

TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TRUNG TÂM CHO TÀU

HL05 SỬ DỤNG CƠNG CHẤT R407C

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS LÊ HỮU SƠN

TP HỒ CHÍ MINH - 2014

LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là: Hoàng Nghĩa Thông

Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ này là công trình khoa học của tôi thực

hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của thầy PGS TS MT Lê Hữu Sơn

Ngoài các nội dung tham khảo của các tác giả mà tôi đã liệt kê trong phần

“Các tài liệu tham khảo”, luận văn của tôi không hề sao chép bất kì một nội dung nào khác của các công trình khoa học tương tự Các kết quả nghiên cứu trong luận văn này chưa được công bố trong bất kì một tài liệu hoặc bài báo khoa học nào khác

Tôi xin chịu hoàn toàn mọi trách nhiệm trước pháp luật về lời cam đoan trên đây của mình

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian thực hiện luận văn thạc sĩ này, cùng với sự nỗ lực cá nhân thì tác giả cũng đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ rất nhiệt tình và quý báu Tác giả rất trân trọng và tri ân các sự giúp đỡ đó

Trước tiên, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới thầy PGS TS

MT Lê Hữu Sơn – giảng viên của trường Đại học Giao thông vận tải TPHCM Thầy đã hướng dẫn và cung cấp cho tôi rất nhiều kiến thức chuyên

môn, những tài liệu chuyên ngành hết sức quý báu trong suốt thời gian tôi thực hiện đề tài Thầy là người hướng dẫn tận tình và tâm huyết trong quá trình thực hiên công trình nghiên cứu và đưa ra các ý kiến góp ý giúp tôi hoàn tất luận văn này

Đồng thời, tác giả cũng xin gửi lời cám ơn chân thành tới các thầy, cô, đồng nghiệp và bạn bè trong khoa Máy tàu thủy nói riêng và các thầy cô trong trường Đại học Giao thông vận tải TPHCM nói chung đã truyền đạt cho tôi những kiến thức chuyên môn bổ ích trong quá trình tôi học tại trường

Cảm ơn Ban Chủ nhiệm khoa Máy tàu thủy đã giúp đỡ tạo điều kiện về thời gian và công việc để tôi hoàn thành luận văn này

Cám ơn sự quan tâm, hỗ trợ và động viên của gia đình và bạn bè giúp tôi

có động lực hoàn thành công việc nghiên cứu trong luận văn này

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN 2

MỤC LỤC 3

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 8

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 9

MỞ ĐẦU 10

1.Lý do chọn đề tài 10

2.Mục tiêu của đề tài 11

3.Đối tượng nghiên cứu của đề tài 12

4.Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài 12

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 13

1.1.Tổng quan về các hệ thống điều hòa không khí 13

1.1.1 Hệ thống điều hòa không khí cục bộ 13

1.1.2 Hệ thống điều hòa không khí trung tâm 14

1.2.Tổng quan về tình hình nghiên cứu ngoài nước và trong nước 16

1.3.Đặt vấn đề chọn đề tài 16

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRUNG TÂM 2.1 Những kiến thức cơ bản về không khí ẩm 17

2.1.1 Không khí ẩm 17

2.1.2 Các thông số của không khí ẩm 18

2.1.3 Độ ẩm 19

2.2 Tính phụ tải nhiệt 22

2.2.1 Phương trình cân bằng nhiệt 22

2.2.2 Nhiệt tỏa từ thiết bị máy móc Q1 22

2.2.3 Nhiệt tỏa từ thiết bị chiếu sáng Q2 23

2.2.4 Nhiệt độ do người tỏa ra Q3 23

2.2.5 Nhiệt do sản phẩm mang vào Q 4 23

2.2.6 Nhiệt toả ra từ các thiết bị trao đổi nhiệt Q5 23

2.2.7 Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua cửa kính 23

2.2.8 Xác định nhiệt bức xạ mặt trời Q6 24

2.2.9 Nhiệt tỏa do không khí lọt vào qua cửa Q7 41

2.2.10 Nhiệt truyền qua kết cấu bao che Q 8 41

2.3 Tính chọn các thiết bị của hệ thống 48

2.3.1 Chọn sơ đồ hệ thống 48

2.3.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống lạnh điều hòa không khí trung tâm 50

2.3.3 Tính chọn máy nén lạnh 51

2.3.4 Tính chọn bình ngưng 54

2.3.5 Tính chọn dàn bay hơi 56

CHƯƠNG 3: TÍNH CÁC PHỤ TẢI CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRUNG TÂM TRÊN TÀU HL05 3.1 Giới thiệu tàu HL05 59

3.2.Tính toán phụ tải nhiệt cho các phòng trên tàu HL05 60

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ CHO TÀU HL05 SỬ DỤNG CÔNG CHẤT R407C 76

4.1 Giới thiệu công chất R407C 76

4.2 Tính chọn các thiết bị chính trong hệ thống điều hòa không khí trung tâm sử dụng công chất R407C 76

4.2.1 Tính chọn máy nén lạnh 76

4.2.2 Tính chọn bình ngưng 82

4.2.3 Tính chọn van tiết lưu 84

4.2.4 Tính chọn dàn bay hơi 85

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 87

1.Kết luận 87 2.Kiến nghị hướng phát triển của luận văn 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1 1.Điều hòa không khí 1 cục 13

Hình 1 2.Điều hòa không khí 2 cục 14

Hình 1 3.Điều hòa không khí trung tâm 15

Hình 2.1 Cách phân chia dãi nền ……… 48

Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống điều hòa không khí trung tâm……… 49

Hình 2.3 Chu trình hơi biểu diễn trên đồ thị T-S và lgP-i ……… 50

Hình 2 4 Đồ thị log P-I 53

Hình 2 5.Giao diện phần mềm chọn máy nén 54

Hình 2 6.Giao diện phần mềm chọn bình ngƣng tụ 56

Hình 2 7.Giao diện phần mềm chọn dàn bay hơi 58

Hình 3 1.Kết cấu lớp cách nhiệt ……… ….69

Hình 3.2 Cách phân chia dãi nền ……… ……73

Hình 4 1.Đồ thị log P-I của chu trình làm lạnh không khí ………… … …79

Hình 4 2.Kết cấu máy nén 1x 4GE-30Y-40P 80

Hình 4 3.Kết cấu bình ngứng K1973TB 82

Hình 4 4.Kết cấu dàn bay hơi GACC.050.1J/27SA.E 86

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2 1 Tỷ lệ các chất khí trong không khí khô 17

Bảng 2 2.Đặc tính bức xạ của các loại kính 25

Bảng 2 3 Đặc tính bức xạ của màn che 26

Bảng 2 4 Dòng nhiệt bức xạ mặt trời xâm nhập vào phòng R, W/m2 26

Bảng 2 5.Độ đen bề mặt kết cấu bao che 40

Bảng 2 6.Hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài và bên trong 43

Bảng 2 7.Trị số nhiệt trở của không khí Rkk 44

Bảng 2 8.Hệ số hiệu chỉnh nhiệt trở không khí 44

Bảng 2 9.Hệ số dẫn nhiệt của các vật liệu 45

Bảng 2 10.Các thông số cơ bản của bình ngưng tụ 56

Bảng 2 11 Các thông số cơ bản của dàn bay hơi 58

Bảng 3 1.Các thông số cơ bản của tàu HL 05 59

Bảng 3 2 Nhiệt độ và độ ẩm của không khí trong phòng 60

Bảng 3 3.Chọn nhiệt độ và độ ẩm ngoài trời 61

Bảng 3 4 Dòng nhiệt bức xạ mặt trời xâm nhập vào phòng R, W/m2 64

Bảng 3 5.Đặc tính bức xạ của các loại kính 65

Bảng 3 6.Đặc tính bức xạ của màn che 65

Bảng 3 7 Nhiệt bức xạ qua của kính các hướng 66

Bảng 3 8.Hệ số màu của tường 68

Bảng 3 9 Hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài và bên trong 69

Bảng 3 10.Chọn hệ số theo kinh nghiệm 70

Bảng 3 11.Diện tích phần không có kính các hương 72

Bảng 3 12.Tổng lượng nhiệt thừa 74

Bảng 3 13 Phụ tải nhiệt các phòng 75

Bảng 4 1 Thông số các điểm nút chu trình……… …… 79

Bảng 4.2 Công suất van tiết lưu tự động……… …… 85

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Các hệ thống điều hòa không khí (HTĐHKK) thường phục vụ phòng có người ở, trong các khu vục dân cư đông đúc như thành phố, khu công nghiệp

và các phòng trên tàu thủy nên vấn đề sử dụng môi chất lạnh là rất quan trọng

và cần được lựa chọn cẩn thận Amoniac và diôxit sunfua độc hại có mùi khó chịu nên không sử dụng được CO2 không độc nhưng áp suất ngưng quá cao Carrier đã thiết kế máy lạnh máy lạnh sử dụng môi chất dicloêtylen và diclomêtan Ban đầu, hai môi chất này đồng thời đáp ứng được một số yêu cầu đề ra Trong quá trình phát triển, kỹ thuật điều hòa không khí đã thúc đẩy các ngành công nghiệp khác phát triển Đặc biệt thúc đẩy công nghiệp hóa chất tìm tòi môi chất lạnh mới Năm 1930, lần đầu tiên hãng Du Pont de Nemours và CO (Kinec Chemical) ở Wilmington (Mỹ) đã sản xuất ra một loạt các môi chất lạnh mới với tên thương mại freon rất phù hợp với những yêu cầu của điều hòa không khí Chỉ từ khi đó, điều hòa không khí mới có bước nhảy vọt mới và nước Mỹ đã trở thành nước có ngành công nghiệp điều hòa không khí lớn nhất thế giới

Hiện nay ngành hàng hải phát triển rất mạnh trên thế giới, các nước vận chuyển hàng hóa chủ yểu qua ngành vận tải biển, tải trọng của các tàu thủy ngày càng lớn, thời gian hành trình trên biển ngày càng dài, thế nên đời sống thuyền viên được nâng cao, cuộc sống thuyền viên trên tàu cũng được cải thiện, do đó cần tính toán thiết kế hệ thống điều hoa không khí trung tâm cho tàu thủy phục vụ nhu cầu sinh hoạt cho thuyền viên

Có nhiều phương pháp làm lạnh khác nhau, mỗi phương pháp có nguyên lý làm việc và sơ đồ thiết bị riêng phục vụ cho từng mục đích cụ thể Các thiết bị máy lạnh được ứng dụng sử dụng rộng rãi trong sản suất và đời

sống bao gồm một số loại như: máy lạnh nén hơi, máy lạnh hấp thụ, máy lạnh ejector, máy lạnh khí nén, máy lạnh nhiệt điện

Môi chất lạnh trong máy lạnh nén hơi có biến đổi pha (bay hơi ở thiết

bị bay hơi và ngưng tu ở thiết bị ngưng tụ) trong chu trình lạnh Năng lượng cấp cho chu trình ở loại máy này là cơ năng Máy có nhiều ưu điểm như: hệ

số làm lạnh cao, kết cấu gon, làm việc tin cậy, giá thành thấp … Tuy nhiên, máy lạnh nén hơi có nhược điểm tiêu hao năng lượng lớn và các tác nhân lạnh (chất CFC và HCFC) có tác hại phá hủy tầng ozone và gây hiệu ứng nhà kính

và hiện nay một số chất đã bị cấm sử dụng như R11, R12, R13 một số chất cũng bị cấm trong tương lai gần như R22, R123 , đây là hai vấn đề rất cấp bách hiện nay

Trong đề tài của tác giả” Tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí trung tâm cho tàu HL 05 sử dụng công chất R407 C” tác giả hướng tới

xây dựng tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí trung tâm cho tàu HL05 sử dụng công chất R407C thay thế cho các công chất R22,R2 , mục đích của việc sử dụng công chất R407C là thân thiện với môi trường theo công ước quốc tế và dần dần thay thế R22 trong tương lai

Dưới sự hướng dẫn tận tình của PGS TS MT Lê Hữu Sơn, em đã tìm hiểu tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí trung tâm cho tàu HL05 sử dụng công chất R407C

2 Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu của đề tài tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí trung tâm cho tàu HL 05 sử dụng công chất R407C, đảm bảo sức khỏe cho thuyền viên trên tàu và thân thiện với môi trường, đáp ứng các yêu cầu của công ước quốc tế

3 Đối tượng nghiên cứu của đề tài

Điều hòa không khí là vấn đề cần thiết hiện nay, nó đặc biệt quan trọng

và không thể thiếu đối với các tàu biển, tuy nhiên điều hòa không khí hiện nay người ta chủ yếu sử dụng các công chất phá hủy tầng ozon và tạo ra các hiệu ứng nhà kính, do vậy cần phải tìm các công chất thay thế các công chất hiện tại đang sử dụng, cần phải tìm giải pháp cho vấn đề này Công chất R407 C là một trong những công chất có thể thay thế được các công chất hiện tại đang

sử dụng (R22, R12…), công chất R407 C chỉ số phá hủy tầng ozon gần như bằng 0 và đảm bảo sức khỏe Việc tính toán thiết kế sử dụng công chất R407C vào hệ thống điều hòa không khí trung tâm trên tàu thủy thay thế các công chất đang sử dụng hiện nay và sử dụng công chất R407C cho tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí trung tâm trên tàu thủy là đối tượng nghiên cứu của đề tài

4 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài

Ứng dụng các tiến bộ khoa học, sử dụng các phần mềm để tính toán và chọn các thiết bị trong hệ thống điều hòa không khí trung tâm sử dụng công chất R407C cho tàu HL05

Tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí trung tâm sử dụng công chất R407C cho tàu HL05, đảm bảo sức khỏe cho thuyền viên thân thiện với môi trường, đáp ứng các yêu cầu công ước quốc tế

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về các hệ thống điều hòa không khí

1.1.1 Hệ thống điều hòa không khí cục bộ

 Máy điều hòa không khí loại 1 cục

Máy điều hòa dạng cửa sổ thường được lắp đặt trên các tường trông giống như các cửa sổ nên được gọi là máy điều hòa không khí dạng cửa sổ, tất

cả các thiết bị của máy được lắp trong một khối và được gắn trực tiếp vào tường (hoặc cửa sổ, dàn lạnh vào trong phòng, dàn nóng quay ra ngoài

Máy điều hoà dạng cửa sổ là máy điều hoà có công suất nhỏ nằm trong khoảng 7.000 ÷ 24.000 Btu/h với các model chủ yếu sau 7.000, 9.000, 12.000, 18.000 và 24.000 Btu/h Tuỳ theo hãng máy mà số model có thể nhiều hay ít

Hình 1 1 Điều hòa không khí 1 cục

 Máy điều hòa không khí rời loại 2 cục

Máy điều hòa rời gồm 2 cụm dàn nóng và dàn lạnh được bố trí tách rời nhau Nối liên kết giữa 2 cụm là các ống đồng dẫn gas và dây điện điều

khiển Máy nén thường đặt ở bên trong cụm dàn nóng, điều khiển làm việc của máy từ dàn lạnh thông qua bộ điều khiển có dây hoặc điều khiển từ xa

Máy điều hoà kiểu rời có công suất nhỏ từ 9.000 Btu/h ÷ 60.000 Btu/h, bao gồm chủ yếu các model sau : 9.000, 12.000, 18.000, 24.000, 36.000, 48.000 và 60.000 Btu/h Tuỳ theo từng hãng chế tạo máy mà số model mỗi chủng loại có khác nhau

Hình 1 2 Điều hòa không khí 2 cục

1.1.2 Hệ thống điều hòa không khí trung tâm

Hệ thống điều hòa không khí trung tâm được sử dụng cho không gian cần điều hòa có kích thước lớn hoặc cho nhiều không gian cần điều hòa Ở hệ thống điều hòa không khí trung tâm thường có thêm các thiết bị phun nước vào không khi để điều chỉnh độ ẩm của không khí và các thiết bị sưởi không khi về mua đông khi nhiệt độ không khí quá thấp

Hệ thống máy lạnh trung tâm bao gồm các phần chính :

a/ Máy lạnh trung tâm: Là thiết bị sản xuất ra nước lạnh qua hệ thống

đường ống dẫn cung cấp cho các dàn trao đổi nhiệt lắp đặt trong các không gian điều hoà để làm lạnh không khí

b/ Các dàn trao đổi nhiệt: Là các thiết bị đặt tại các khu vực cần điều

hoà (công suất các dàn trao đổi nhiệt được chọn dựa vào công suất lạnh yêu cầu của phòng mà lắp các loại khác nhau), tại đây nước lạnh từ máy lạnh đi qua dàn lạnh để trao đổi nhiệt với không khí trong phòng và thực hiện chức năng làm lạnh

c/ Hệ thống đường ống và bơm nước cấp lạnh: Là hệ thống phân phối

nước lạnh từ máy lạnh trung tâm đến các dàn trao đổi nhiệt FCU

d/ Hệ thống đường ống phân phối không khí lạnh: Là hệ thống phân phối

không khí lạnh từ các FCU qua các miệng thổi tới các khu vực cần điều hoà

e/ Hệ thống điện điều khiển: Là hệ thống điều khiển khống chế liên động các

thiết bị trong hệ thống (Máy lạnh, FCU, Bơm nước)

Hình 1 3 Điều hòa không khí trung tâm

1.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu ngoài nước và trong nước

Hiện nay hầu hết các tàu trong nước và nước ngoài đều sử dụng điều hòa không khí trung tâm cho tàu, thế nên có nhiều nhà nghiên cứu tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí trung tâm trên tàu, nhằm mục đích nâng cao cuộc sống thuyền viên, và cũng như những nhu cầu sinh hoạt trên tàu, và tiết kiệm chi phí nhiên liệu

1.2.1 Các nghiên cứu trong nước và thế giới

Hiện tại các nghiên cứu khoa hoc trong nước chủ yếu tập trung nghiên cứu và phát triển hệ thống điều hòa không khí trung tâm sử dụng các công chất lạnh như R22.R12… Các công chất lạnh này sử dụng lâu dài sẽ phá hủy tầng ozon, và chưa có các nghiên cứu khoa học nào sử dụng công chất R407C thay thế cho các công chất đang sử dụng hiện tại, nhất là ngành công nghiệp hàng hải, khi thời gian đi biển dài

Tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí trung tâm sử dụng công chất lạnh R407C thân thiện với môi trường đã được thực hiện trên thế giới rất nhiều và việt nam cho các mục đích khác nhau, nhưng chưa có tính toán thiết

kế hệ thống điều hòa không khí trung tâm cho tàu huấn luyện

1.3 Đặt vấn đề chọn đề tài

Thế nên xuất phát từ nhu cầu và sinh hoạt của thuyền viên trên tàu, nên tác giả đã tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí trung tâm cho tàu HL05 sử dụng công chất R407C, thân thiện với môi trường và theo công ước quốc tế

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG

KHÍ TRUNG TÂM 2.1 Những kiến thức cơ bản về không khí ẩm

Điều hòa không khí là kỹ thuật tạo ra và duy trì điều kiện vi khí hậu thích hợp với con

người và công nghệ của các quá trình sản xuất

2.1.1 Không khí ẩm

Không khí xung quanh chúng ta là hỗn hợp của nhiều chất khí, chủ yếu

là N2 và O2 ngoài ra còn một lượng nhỏ các khí trơ, CO2, hơi nước

Không khí khô : Không khí không chứa hơi nước gọi là không khí khô.Trong các tính toán thường không khí khô được coi là khí lý tưởng

Thành phần của các chất trong không khí khô được phân theo tỷ lệ sau :

Bảng 2 1 Tỷ lệ các chất khí trong không khí khô

Thành phần Theo khối lượng

(%)

Theo thể tích (%)

78,084 20,948 0,934 0,0314

Không khí ẩm : Không khí có chứa hơi nước gọi là không khí ẩm Trong

tự nhiên không có không khí khô tuyệt đối mà toàn là không khí ẩm Không khí ẩm được chia ra :

 Không khí ẩm chưa bão hòa : Là trạng thái mà hơi nước còn có thể bay hơi thêm vào được trong không khí

 Không khí ẩm bão hòa : Là trạng thái mà hơi nước trong không khí đã đạt tối đa và không thể bay hơi thêm vào đó được Nếu bay hơi thêm vào bao nhiêu thì có bấy nhiêu hơi ẩm ngưng tụ lại

 Không khí ẩm quá bão hòa : Là không khí ẩm bão hòa và còn chứa thêm một lượng hơi nước nhất định Tuy nhiên trạng thái quá bão hoà

là trạng thái không ổn định mà có xu hướng biến đổi đến trạng thái bão hoà do lượng hơi nước dư bị tách dần ra khỏi không khí Ví dụ như sương mù là không khí quá bão hòa

Tính chất vật lý và ảnh hưởng của không khí đến cảm giác con người phụ thuộc nhiều vào lượng hơi nước tồn tại trong không khí

2.1.2 Các thông số của không khí ẩm

2.1.2.1 Áp suất

Áp suất không khí thường được gọi là khí áp Ký hiệu là B Nói chung giá trị B thay đổi theo không gian và thời gian Tuy nhiên trong kỹ thuật điều hòa không khí giá trị chênh lệch không lớn có thể bỏ qua và người ta coi B không đổi Trong tính toán người ta lấy ở trạng thái tiêu chuẩn Bo = 760 mmHg

Đồ thị I-d của không khí ẩm thường được xây dựng ở áp suất B = 745mmHg

và Bo =760mmHg

2.1.2.2 Khối lượng riêng và thể tích riêng

Khối lượng riêng của không khí là khối lượng của một đơn vị thể tích không khí Ký hiệu là ρ, đơn vị kg/m3

Đại lượng nghịch đảo của khối lượng riêng là thể tích riêng Ký hiệu là v

Khối lượng riêng và thể tích riêng là hai thông số phụ thuộc

Khối lượng riêng thay đổi theo nhiệt độ và khí áp Tuy nhiên cũng như áp suất sự thay đổi của khối lượng riêng của không khí trong thực tế kỹ thuật không lớn nên người ta lấy không đổi ở điều kiện tiêu chuẩn : to = 20oC và B

chứa Gh (kg) hơi nước thì độ ẩm tuyệt đối ký hiệu là ρh được tính như sau :

Vì hơi nước trong không khí có thể coi là khí lý tưởng nên:

Độ ẩm tương đối của không khí ẩm , ký hiệu là  (%) là tỉ số giữa độ

ẩm tuyệt đối h của không khí với độ ẩm bão hòa max ở cùng nhiệt độ với trạng thái đã cho

Khi  = 0 đó là trạng thái không khí khô

0 < < 100 đó là trạng thái không khí ẩm chưa bão hoà

= 100 đó là trạng thái không khí ẩm bão hòa

Độ ẩm  là đại lượng rất quan trọng của không khí ẩm có ảnh hưởng nhiều đến cảm giác của con người và khả năng sử dụng không khí để sấy các vật phẩm

Độ ẩm tương đối  có thể xác định bằng công thức, hoặc đo bằng ẩm

kế Ẩm kế là thiết bị đo gồm 2 nhiệt kế : một nhiệt kế khô và một nhiệt kế ướt Nhiệt kế ướt có bầu bọc vải thấm nước ở đó hơi nước thấm ở vải bọc xung quanh bầu nhiệt kế khi bốc hơi vào không khí sẽ lấy nhiệt của bầu nhiệt

kế nên nhiệt độ bầu giảm xuống bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt tư ứng với trạng thái không khí bên ngoài Khi độ ẩm tương đối bé , cường độ bốc hơi càng mạnh, độ chênh nhiệt độ giữa 2 nhiệt kế càng cao Do đó độ chênh nhiệt độ giữa 2 nhiệt kế phụ thuộc vào độ ẩm tương đối và nó được sử dụng để làm cơ

sở xác định độ ẩm tương đối  Khi  =100%, quá trình bốc hơi ngừng và nhiệt độ của 2 nhiệt kế bằng nhau

2.1.3.3 Dung ẩm (độ chứa hơi)

Dung ẩm hay còn gọi là độ chứa hơi, được ký hiệu là d là lượng hơi ẩm chứa trong 1

- Gh : Khối lượng hơi nước chứa trong không khí, kg

- Gk : Khối lượng không khí khô, kg

Ta có quan hệ:

là nhiệt độ điểm sương và nhiệt độ nhiệt kế ướt

Nhiệt độ điểm sương: Khi làm lạnh không khí nhưng giữ nguyên dung

ẩm d (hoặc phân áp suất ph) tới nhiệt độ ts nào đó hơi nước trong không khí bắt đầu ngưng tụ thành nước bão hòa Nhiệt độ ts đó gọi là nhiệt độ điểm sương

Như vậy nhiệt độ điểm sương của một trạng thái bất kỳ nào đó là nhiệt

độ ứng với trạng thái bão hòa và có dung ẩm bằng dung ẩm của trạng thái đã cho Hay nói cách khác nhiệt độ điểm sương là nhiệt độ bão hòa của hơi nước ứng với phân áp suất ph đã cho Từ đây ta thấy giữa ts và d có mối quan hệ phụ thuộc

Nhiệt độ nhiệt kế ướt : Khi cho hơi nước bay hơi đoạn nhiệt vào không khí chưa bão hòa (I=const) Nhiệt độ của không khí sẽ giảm dần trong khi độ

ẩm tương đối tăng lên Tới trạng thái  = 100% quá trình bay hơi chấm dứt Nhiệt độ ứng với trạng thái bão hoà cuối cùng này gọi là nhiệt độ nhiệt độ nhiệt kế ướt và ký hiệu là tư Người ta gọi nhiệt độ nhiệt kế ướt là vì nó được xác định bằng nhiệt kế có bầu thấm ướt nước

Như vậy nhiệt độ nhiệt kế ướt của một trạng thái là nhiệt độ ứng với trạng thái bão hòa và có entanpi I bằng entanpi của trạng thái đã cho Giữa entanpi I và nhiệt độ nhiệt kế ướt tư có mối quan hệ phụ thuộc Trên thực tế ta

có thể đo được nhiệt độ nhiệt kế ướt của trạng thái không khí hiện thời là nhiệt độ trên bề mặt thoáng của nước

Cpk - Nhiệt dung riêng đẳng áp của không khí khô Cpk = 1,005 kJ/kg.oC

Cph - Nhiệt dung riêng đẳng áp của hơi nước ở 0oC : Cph = 1,84 kJ/kg.oC

ro - Nhiệt ẩn hóa hơi của nước ở 0oC : ro = 2500 kJ/kg

2.2.3 Nhiệt tỏa từ thiết bị chiếu sáng Q 2

Ndt : Công suất đèn dây tóc ; w

Nhq : Công suất của đèn huỳnh quang ; W

2.2.4 Nhiệt độ do người tỏa ra Q 3

n : Số người trong không gan cần điều hòa

q: Nhiệt toàn phần do một người thải ra (gồm hai thành phần là nhiệt hiện và nhiệt ẩn; q phụ thuộc vào nhiệt độ bên ngoài và cường độ làm việc) ; W

2.2.5 Nhiệt do sản phẩm mang vào Q 4

Q4= 0 không có sản phẩm mang vào

2.2.6 Nhiệt toả ra từ các thiết bị trao đổi nhiệt Q 5

Q5= 0 do trong phòng không bố trí thiết bị trao đổi nhiệt

2.2.7 Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua cửa kính

2.2.7.1 Nhiệt bức xạ mặt trời

Có thể coi mặt trời là một quả cầu lửa khổng lồ với đường kính trung bình 1,39.106km và cách xa quả đất 150.106 km Nhiệt độ bề mặt của mặt trời khoảng 6000OK trong khi ở tâm đạt đến 8÷40.106oK

Tuỳ thuộc vào thời điểm trong năm mà khoảng cách từ mặt trời đến trái đất thay đổi, mức thay đổi xê dịch trong khoảng +1,7% so với khoảng cách trung bình nói trên

Do ảnh hưởng của bầu khí quyển lượng bức xạ mặt trời giảm đi khá nhiều Có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới bức xạ mặt trời như mức độ nhiễm bụi, mây mù, thời điểm trong ngày và trong năm , địa điểm nơi lắp đặt công trình,

độ cao của công trình so với mặt nước biển, nhiệt độ đọng sương của không khí xung quanh và hướng của bề mặt nhận bức xạ

Nhiệt bức xạ được chia ra làm 3 thành phần

- Thành phần trực xạ - nhận nhiệt trực tiếp từ mặt trời

- Thành phần tán xạ - Nhiệt bức xạ chiếu lên các đối tượng xung quanh làm nóng chúng và các vật đó bức xạ gián tiếp lên kết cấu

- Thành phần phản chiếu từ mặt đất

2.2.8 Xác định nhiệt bức xạ mặt trời Q 6

Nhiệt bức xạ xâm nhập vào phòng phụ thuộc kết cấu bao che và được chia ra làm 2 dạng :

- Nhiệt bức xạ qua cửa kính Q6.1

- Nhiệt bức xạ qua kết cấu bao che tường và mái : Q6.2

 Fk - Diện tích bề mặt kính, m2 Nếu khung gổ Fk = 0,85 F’ (F’ Diện tích phần kính và khung), khung sắt Fk = F’

 R- Nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính cơ bản vào phòng Giá trị R cho

ở bảng 2.3

 εc - Hệ số tính đến độ cao H (m) nơi đặt cửa kính so với mực nước biển:

 εds - Hệ số xét tới ảnh hưởng của độ chênh lệch nhiệt độ đọng sương so với 20oC

 εmm - Hệ số xét tới ảnh hưởng của mây mù Trời không mây lấy εmm =

1, trời có mây εmm=0,85

 εkh - Hệ số xét tới ảnh hưởng của khung kính Kết cấu khung khác nhau thì mức độ che khuất một phần kính dưới các tia bức xạ khác nhau Với khung gỗ εkh = 1, khung kim loại εkh = 1,17

 εK - Hệ số kính, phụ thuộc màu sắc và loại kính khác kính cơ bản và lấy theo bảng 2.2

Bảng 2 2 Đặc tính bức xạ của các loại kính

Loại kính

Hệ số hấp thụ α

k

Hệ số phản xạ ρ

k

Hệ số xuyên qua τ

k

Hệ số kính ε

0,08 0,08 0,10 0,05 0,05 0,05 0,39 0,44 0,53

0,86 0,77 0,56 0,44 0,21 0,20 0,25 0,12 0,17

1,00 0,94 0,80 0,73 0,58 0,57 0,44 0,34 0,33

+ εm - Hệ số mặt trời Hệ số này xét tới ảnh hưởng của màn che tới bức xạ mặt trời Khi không có màn che εm = 1 Khi có màn εm được chọn theo

Bảng 2.2

Bảng 2 3 Đặc tính bức xạ của màn che

Loại màn che, rèm che

Hệ số hấp thụ α

m

Hệ số phản xạ ρ

m

Hệ số xuyên qua τ

m

Hệ số mặt trời ε

m

- Cửa chớp màu nhạt

màu trung bình màu đậm

- Màn che loại metalon

- Màn che Brella kiểu Hà Lan

0,37 0,58 0,72 0,29 0,09

0,51 0,39 0,27 0,48 0,77

0,12 0,03 0,01 0,23 0,14

0,56 0,65 0,75 0,58 0,33

Bảng 2 4 Dòng nhiệt bức xạ mặt trời xâm nhập vào phòng R, W/m2

489 457 315 126 44 44 44 41 32 16

Vĩ độ 30O Bắc Giờ mặt trời

Đông 315 489 517 457 312 139 44 44 44 41 38 28 Đông Nam

Vĩ độ 30O Bắc Giờ mặt trời

Mặt nằm ngang 0 0 60 189 306 385 413 385 306 189 60 0

Công thức (2.4) trên đây chỉ tính cho các trường hợp sau :

- Kính là kính cơ bản (εK = 1) có hoặc không có rèm che

- Không phải kính cơ bản (εk ≠ 1) và không có rèm che (εm = 1)

Trường hợp kính không phải kính cơ bản (εK ≠ 1) và có rèm che (εm ≠ 1) người ta tính theo công thức dưới đây

* Trường hợp không phải kính cơ bản và có rèm che :

Q6.1 = Fk.Rxn.εc.εds.εmmεkh.εK , W (2.5) trong đó

Fk - Diện tích cửa kính , m2

Rxn - Lượng nhiệt bức xạ xâm nhập vào không gian điều hoà

Trị số R lấy theo Bảng 2.3, các giá trị αK, τK, ρK lấy theo bảng 2.1, αm, τm, ρm lấy theo bảng 2.2 Các hệ số khác vẫn tính giống như các hệ số ở công thức (2.4)

R’xn - Lƣợng bức xạ mặt trời xâm nhập qua cửa kính gây tác động tức thời đến phụ tải của hệ thống điều hoà không khí, W/m2

Rmax - Lƣợng bức xạ mặt trời lớn nhất xâm nhập qua cửa kính, W/m2 (Tham khảo Bảng 2.4a)

Bảng 2.4.a Lƣợng nhiệt lớn nhất xâm nhập qua cửa kính loại cơ bản Rmax, W/m2

Mặt ngang

(Hoạt động 24giờ/24, nhiệt độ không khí không đổi) Hướng Khối lượng

0,06 0,04 0,21

0,23 0,22 0,43

0,38 0,38 0,63

0,51 0,52 0,77

0,60 0,63 0,86

0,66 0,70 0,88

0,67 0,71 0,82

0,64 0,69 0,56

0,59 0,59 0,50

0,42 0,45 0,24

0,24 0,26 0,16

0,22 0,22 0,11

0,19 0,18 0,08

0,17 0,16 0,05

0,15 0,13 0,04

0,13 0,12 0,02

0,12 0,10 0,02

0,10 0,09 0,01

0,09 0,08 0,01

0,08 0,07

0

0,07 0,06

0

0,07 0,06

0

0,28 0,28 0,30

0,47 0,47 0,57

0,59 0,61 0,75

0,64 0,67 0,84

0,62 0,65 0,81

0,53 0,57 0,69

0,41 0,44 0,50

0,27 0,29 0,30

0,24 0,24 0,20

0,21 0,21 0,17

0,19 0,18 0,13

0,16 0,15 0,09

0,14 0,12 0,05

0,12 0,10 0,04

0,11 0,09 0,03

0,10 0,08 0,02

0,09 0,07 0,01

0,08 0,06

0

0,07 0,05

0

0,06 0,05

0

0,06 0,04

0

0,05 0,04

0

0,05 0,03

0 Đông

> 700

500

150

0,39 0,40 0,46

0,56 0,58 0,70

0,62 0,65 0,80

0,59 0,63 0,79

0,49 0,52 0,64

0,33 0,35 0,42

0,23 0,24 0,25

0,21 0,22 0,19

0,20 0,20 0,16

0,18 0,18 0,14

0,17 0,16 0,11

0,15 0,14 0,09

0,12 0,12 0,07

0,10 0,09 0,04

0,09 0,08 0,02

0,08 0,07 0,02

0,08 0,06 0,01

0,07 0,05 0,01

0,06 0,05

0

0,05 0,04

0

0,05 0,04

0

0,05 0,03

0

0,04 0,03

0

0,04 0,02

0 Đông

0,58 0,60 0,76

0,54 0,57 0,73

0,42 0,46 0,58

0,27 0,30 0,36

0,21 0,24 0,24

0,20 0,20 0,19

0,19 0,19 0,17

0,18 0,17 0,15

0,17 0,16 0,13

0,16 0,15 0,12

0,14 0,13 0,11

0,12 0,11 0,07

0,09 0,08 0,04

0,08 0,07 0,02

0,07 0,06 0,02

0,06 0,05 0,01

0,06 0,05 0,01

0,05 0,04

0

0,05 0,04

0

0,04 0,03

0

0,04 0,03

0

0,04 0,02

0

0,03 0,02

0 Tây

0,09 0,08 0,05

0,10 0,09 0,07

0,10 0,09 0,08

0,10 0,10 0,09

0,10 0,10 0,09

0,10 0,10 0,10

0,10 0,10 0,10

0,16 0,15 0,17

0,33 0,34 0,39

0,49 0,52 0,63

0,61 0,65 0,80

0,60 0,64 0,79

0,19 0,23 0,28

0,17 0,18 0,18

0,15 0,15 0,12

0,13 0,12 0,09

0,12 0,11 0,06

0,10 0,09 0,04

0,09 0,08 0,03

0,08 0,07 0,02

0,08 0,06 0,02

0,07 0,06 0,01

0,06 0,05

0 Tây > 700

500

150

0,08 0,07 0,03

0,09 0,08 0,04

0,09 0,08 0,06

0,10 0,09 0,07

0,10 0,09 0,08

0,10 0,09 0,08

0,10 0,09 0,08

0,18 0,18 0,19

0,36 0,36 0,42

0,52 0,54 0,65

0,63 0,66 0,81

0,65 0,68 0,85

0,55 0,60 0,74

0,22 0,25 0,30

0,19 0,20 0,19

0,17 0,17 0,13

0,15 0,15 0,09

0,14 0,13 0,06

0,12 0,11 0,05

0,11 0,10 0,03

0,10 0,08 0,02

0,09 0,07 0,02

0,08 0,06 0,01

0,07 0,05

0 Tây

0,08 0,08 0,04

0,9 0,08 0,06

0,10 0,08 0,07

0,11 0,10 0,09

0,24 0,24 0,23

0,39 0,40 0,47

0,53 0,55 0,67

0,63 0,66 0,81

0,66 0,70 0,86

0,61 0,64 0,79

0,47 0,50 0,60

0,23 0,26 0,26

0,19 0,20 0,17

0,18 0,17 0,12

0,16 0,15 0,08

0,14 0,13 0,05

0,13 0,11 0,04

0,11 0,10 0,03

0,10 0,09 0,02

0,09 0,08 0,01

0,08 0,07 0,01

0,08 0,06

0

0,07 0,05

0 Bắc > 700

500

150

0,08 0,06

0

0,36 0,31 0,25

0,67 0,67 0,74

0,71 0,72 0,83

0,74 0,76 0,88

0,76 0,79 0,91

0,79 0,81 0,94

0,81 0,83 0,96

0,83 0,85 0,96

0,84 0,87 0,98

0,86 0,88 0,98

0,87 0,90 0,99

0,88 0,91 0,99

0,29 0,30 0,26

0,26 0,26 0,17

0,23 0,22 0,12

0,20 0,19 0,08

0,19 0,16 0,05

0,17 0,15 0,04

0,15 0,13 0,03

0,14 0,12 0,02

0,12 0,10 0,01

0,11 0,09 0,01

0,10 0,08 0.01

(Hoạt động 24giờ/24, nhiệt độ không khí không đổi)

0,27 0,31 0,56

0,33 0,38 0,65

0,33 0,39 0,61

0,31 0,36 0,46

0,29 0,34 0,33

0,27 0,27 0,26

0,25 0,24 0,21

0,23 0,18 0,22

0,22 0,21 0,16

0,20 0,19 0,14

0,19 0,17 0,12

0,17 0,16 0,09

0,15 0,14 0,06

0,14 0,12 0,04

0,12 0,10 0,03

0,11 0,07 0,02

0,10 0,08 0,01

0,09 0,07 0,01

0,08 0,06 0,01

0,07 0,05

0

0,07 0,05

0

0,06 0,05

0

0,06 0,04

0 Đông Nam

> 700

500

150

0,16 0,16 0,27

0,26 0,29 0,50

0,34 0,40 0,67

0,39 0,46 0,73

0,40 0,46 0,68

0,38 0,42 0,53

0,34 0,36 0,38

0,30 0,31 0,27

0,28 0,28 0,22

0,26 0,25 0,18

0,23 0,23 0,15

0,12 0,22 0,20

0,20 0,18 0,09

0,18 0,15 0,06

0,16 0,14 0,04

0,14 0,12 0,03

0,13 0,11 0,02

0,12 0,09 0,01

0,10 0,08 0,01

0,09 0,08 0,01

0,08 0,06 0,01

0,08 0,06

0

0,07 0,05

0

0,06 0,04 0,01 Đông

> 700

500

150

0,08 0,05

0

0,14 0,12 0,18

0,22 0,23 0,40

0,71 0,35 0,59

0,38 0,44 0,72

0,43 0,49 0,77

0,44 0,51 0,72

0,43 0,47 0,60

0,39 0,41 0,44

0,35 0,36 0,32

0,32 0,31 0,23

0,29 0,27 0,18

0,26 0,24 0,14

0,21 0,23 0,09

0,21 0,18 0,07

0,19 0,16 0,05

0,16 0,14 0,03

0,15 0,12 0,02

0,13 0,10 0,01

0,12 0,09 0,01

0,11 0,08 0,01

0,10 0,08

0

0,09 0,06

0

0,08 0,06

0 Đông Bắc

> 700

500

150

0,10 0,07

0

0,10 0,06

0

0,13 0,12 0,12

0,20 0,20 0,29

0,28 0,30 0,48

0,35 0,39 0,64

0,42 0,48 0,75

0,48 0,54 0,82

0,51 0,58 0,81

0,51 0,57 0,75

0,48 0,53 0,61

0,42 0,45 0,42

0,37 0,37 0,28

0,33 0,31 0,19

0,24 0,13 0,29

0,26 0,23 0,09

0,23 0,20 0,06

0,21 0,18 0,04

0,19 0,16 0,03

0,17 0,14 0,02

0,15 0,12 0,01

0,14 0,11 0,01

0,13 0,10

0

0,12 0,08

0 Tây Bắc

> 700

500

150

0,11 0,09 0,02

0,10 0,09 0,03

0,10 0,08 0,05

0,10 0,09 0,06

0,10 0,09 0,08

0,14 0,14 0,12

0,21 0,22 0,34

0,29 0,31 0,53

0,36 0,42 0,68

0,43 0,50 0,78

0,47 0,53 0,78

0,46 0,51 0,68

0,40 0,44 0,46

0,34 0,35 0,29

0,30 0,29 0,20

0,27 0,26 0,14

0,22 0,09 0,24

0,22 0,19 0,07

0,20 0,17 0,05

0,18 0,15 0,03

0,16 0,13 0,02

0,14 0,12 0,02

0,13 0,11 0,01

0,12 0,09 0,01 Tây

> 700

500

150

0,12 0,09 0,02

0,10 0,09 0,04

0,11 0,09 0,05

0,10 0,09 0,06

0,10 0,09 0,07

0,10 0,10 0,08

0,13 0,12 0,14

0,19 0,19 0,29

0,27 0,30 0,49

0,36 0,40 0,67

0,42 0,48 0,76

0,10 0,09 0,07

0,44 0,51 0,75

0,38 0,42 0,53

0,33 0,35 0,33

0,29 0,30 0,22

0,26 0,25 0,15

0,23 0,22 0,11

0,21 0,19 0,08

0,18 0,16 0,05

0,16 0,14 0,04

0,15 0,13 0,03

0,13 0,11 0,02

0,02 0,09 0,01 Tây Nam

> 700

500

150

0,10 0,08 0,02

0,10 0,09 0,04

0,10 0,09 0,05

0,10 0,09 0,07

0,10 0,09 0,08

0,10 0,09 0,09

0,10 0,09 0,10

0,10 0,09 0,10

0,12 0,11 0,13

0,17 0,19 0,27

0,25 0,29 0,48

0,34 0,40 0,65

0,39 0,46 0,73

0,34 0,40 0,49

0,29 0,32 0,31

0,26 0,26 0,21

0,23 0,22 0,16

0,20 0,19 0,10

0,18 0,16 0,07

0,16 0,14 0,05

0,14 0,13 0,04

0,13 0,11 0,03

0,12 0,10 0,02

0,10 0,08 0,01 Bắc

> 700

500

150

0,16 0,11

0

0,23 0,33 0,48

0,33 0,44 0,66

0,41 0,54 0,76

0,47 0,57 0,82

0,52 0,62 0,87

0,57 0,66 0,91

0,61 0,70 0,43

0,66 0,74 0,95

0,69 0,76 0,97

0,72 0,79 0,98

0,74 0,80 0,98

0,59 0,60 0,52

0,52 0,51 0,34

0,46 0,44 0,24

0,42 0,37 0,16

0,37 0,32 0,11

0,34 0,29 0,07

0,31 0,27 0,05

0,27 0,23 0,04

0,25 0,21 0,02

0,23 0,18 0,02

0,21 0,16 0,01

0,17 0,13 0,01