Giáo trình điều hòa không khí - Chương 10

Chương 12: Thông gió và cấp gió tươi

CHƯƠNG XII: THƠNG GIĨ VÀ CẤP GIĨ TƯƠI 12.1 THƠNG GIĨ 12.1.1 Khái niệm, mục đích phân loại hệ thống thơng gió • Khái niệm Trong q trình sản xuất sinh hoạt người không gian điều hoà thường sinh chất độc hại nhiệt thừa, ẩm thừa làm cho thông số khí hậu thay đổi, mặt khác nồng độ ôxi cần thiết cho người giảm, sinh mệt mỏi ảnh hưởng lâu dài sức khoẻ Vì cần thiết phải thải khơng khí bị nhiễm (bởi chất độc hại nhiệt) bên ngồi, đồng thời thay vào khơng khí xử lý, khơng có chất độc hại, có nhiệt độ phù hợp lượng ơxi đảm bảo Q trình gọi thơng gió Q trình thơng gió thực chất q trình thay đổi khơng khí phịng nhiễm khơng khí bên ngồi trời qua xử lý • Mục đích thơng gió Thơng gió có nhiều mục đích khác tuỳ thuộc vào cơng trình phạm vi định Các mục đích bao gồm: - Thải chất độc hại phịng bên ngồi Các chất độc hại bao gồm nhiều liệt kê mức độ ảnh hưởng chương Trong không gian sinh hoạt chất độc hại phổ biến CO2 - Thải nhiệt thừa ẩm thừa bên ngồi - Cung cấp lượng ơxi cần thiết cho sinh hoạt người - Trong số trường hợp đặc biệt mục đích thơng gió để khắc phục cố lan toả chất độc hại hoả hoạn • Phân loại Theo hướng chuyển động gió Người ta chia loại sau : - Thơng gió kiểu thổi : Thổi khơng khí vào phịng khơng khí phịng thải bên ngồi qua khe hở phịng nhờ chênh lệch cột áp Quảcáú t p Ph g n Cỉ th a i í giọ giọ Phương pháp thơng gió kiểu thổi có ưu điểm cấp gió đến vị trí cần thiết, nơi tập trung nhiều người, nhiều nhiệt thừa, ẩm thừa, tốc độ gió luân chuyển thường lớn Tuy nhiên nhược điểm phương pháp áp suất phòng dương nên gió tràn hướng, tràn vào khu vực không mong muốn - Thông gió kiểu hút : Hút xả khơng khí bị nhiễm khỏi phịng khơng khí bên ngồi tràn vào phịng theo khe hở cửa lấy gió tươi nhờ chênh lệch cột áp Quảhụ t t Ph g n Cỉ láú a í y giọ giọ 253 Thơng gió kiểu hút xả có ưu điểm hút trực tiếp khơng khí nhiễm nơi phát sinh, khơng cho phát tán phịng, lưu lượng thơng gió nhờ khơng u cầu q lớn, hiệu cao Tuy nhiên phương pháp có nhược điểm gió tuần hồn phịng thấp, khơng có tuần hồn đáng kể, mặt khác khơng khí tràn vào phịng tương đối tự do, khơng kiểm sốt chất lượng gió vào phịng, khơng khí từ vị trí khơng mong muốn tràn vào - Thơng gió kết hợp : Kết hợp hút xả lẫn thổi vào phòng, phương pháp hiệu Quảhụ t t Quảcáú t p Ph g n giọ giọ Thơng gió kết hợp hút xả thổi gồm hệ thống quạt hút thổi Vì chủ động hút khơng khí nhiễm vị trí phát sinh chất độc cấp vào vị trí yêu cầu gió tươi lớn Phương pháp có tất ưu điểm hai phương pháp nêu trên, loại trừ nhược điểm hai kiểu cấp gió Tuy nhiên phương pháp kết hợp có nhược điểm chi phí đầu tư cao Theo động lực tạo thơng gió - Thơng gió tự nhiên : Là tượng trao đổi khơng khí nhà trời nhờ chênh lệch cột áp Thường cột áp tạo chênh lệch nhiệt độ bên ngồi bên trong, dịng gió tạo nên - Thơng gió cưỡng : Q trình thơng gió thực ngoại lực tức sử dụng quạt Theo phương pháp tổ chức - Thơng gió tổng thể : Thơng gió tổng thể cho tồn phịng hay cơng trình - Thơng gió cục : Thơng gió cho khu vực nhỏ đặc biệt phịng hay phịng có sinh chất độc hại lớn Theo mục đích - Thơng gió bình thường : Mục đích thơng gió nhằm loại bỏ chất độc hại, nhiệt thừa, ẩm thừa cung cấp ôxi cho sinh hoạt người - Thơng gió cố : Nhiều cơng trình có trang bị hệ thống thơng gió nhằm khắc phục cố xảy + Đề phịng tai nạn tràn hố chất : Khi xảy cố hệ thống thơng gió hoạt động thải khí độc đến nơi định sẵn bên + Khi xảy hoả hoạn : Để lửa không thâm nhập cầu thang cửa hiểm, hệ thống thơng gió hoạt động tạo áp lực dương đoạn để người hiểm dễ dàng Hệ thống thơng gió cố hoạt động xảy cố 12.1.2 Xác định lưu lượng thơng gió Lưu lượng gió sử dụng để thơng gió tính tốn phụ thuộc vào mục đích thơng gió Mục đích khử chất độc hại, thải nhiệt thừa, ẩm thừa phát sinh phòng, khử bụi vv 12.1.2.1 Lưu lượng thơng gió khử khí độc Các chất độc hại phát sinh thường gặp nhà máy công xưởng sản xuất Trong sinh hoạt chất độc hại phát sinh khu vực đặc biệt nhà bếp, khu vệ sinh Các loại chất độc có hại cơng nghiệp phát sinh nguyên nhân sau đây: a Phát sinh phản ứng hố học q trình sản xuất, trình cháy nhiên liệu 254 b c d e Phát sinh q trình vi sinh hố Bốc từ bề mặt thoáng bồn, bể chứa hoá chất Bốc từ bề mặt vật có sơn phủ hố chất độc hại Rị rỉ từ thiết bị đường ống • Xác định lưu lượng thơng gió Lưu lượng thơng gió xác định theo cơng thức sau đây: L= G , m3 / h yc − yo (12-1) G - Lượng chất độc hại tỏa phòng, g/h yc - Nồng độ cho phép chất độc hại (tham khảo bảng 12.1), g/m3 yo - Nồng độ chất độc hại khơng khí thổi vào, g/m3 Nồng độ chất độc thổi vào phòng nhỏ bỏ qua G L= , m3 / h (12-2) yc Trong công thức trên, lượng chất độc hại phát sinh phịng khó xác định lý thuyết Người ta xây dựng nhiều công thức tính tốn khác Tuy nhiên phải thừa nhận thực tế có nhiều sai sót - Đối với chất độc hại phát sinh phản ứng hố học phản ứng vi sinh hố xác định theo lý thuyết Tuy nhiên thực tế có sai sót đáng kể phụ thuộc vào nồng độ chất tham gia điều kiện cụ thể phản ứng, loại nguyên liệu sử dụng vv - Đối với nguồn gây độc khác phụ thuộc tình trạng bề mặt, tốc độ gió, nhiệt độ phịng, diện tích bề mặt thống, khe hở rị rỉ vv Vì cách tốt để xác định lượng chất độc phát sinh thực nghiệm Trong nhiều trường hợp cần khảo sát chỗ nồng độ chất độc khơng khí hao hụt theo thời gian chất để xác định lượng chất độc phát sinh Bảng 12.1: Nồng độ cho phép số chất TT 10 11 12 13 14 15 16 17 Tên chất Acrolein Amoniac Ancolmetylic Anilin Axeton Axit acetic Axit nitric Axit sunfuric Bezen Cacbon monooxit Cacbon dioxit Clo Clodioxit Clobenzen Dầu hoả Dầu thông Đioxit sunfua Nồng độ cho phép mg/m3 2 50 200 5 50 30 1%o 0,1 50 300 300 20 255 TT 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Tên chất Nồng độ cho phép mg/m3 Đicloetan 10 Đivinin 100 Ete etylic 300 Etylen oxit Hidrosunfua 100 Iot Kẽm oxit Magie oxit 15 Metylenclorua 50 Naphtalen 20 Nicotin 0,5 Nitơ oxit Ơzơn 0,1 Phênơn Bụi thuốc lá, chè Bụi có SiO2 Bụi xi măng, đất 18 Điclobezen 20 12.1.2.2 Lưu lượng thơng gió khử khí CO2 Khí CO2 phát sinh phòng chủ yếu hoạt động sống thể người thải Ngồi CO2 sinh phản ứng đặc biệt khác Trong phần tính đến lượng CO2 phát sinh người thải Lưu lượng khơng khí thơng gió cần thiết để thải khí CO2 người toả tính xác định sau: l= VCO2 , m3/h.người β−a (12-3) Ở : VCO2 - lượng CO2 người thải : m3/h.người β - Nồng độ CO2 cho phép, % thể tích Thường chọn β = 0,15 a - Nồng độ CO2 khơng khí mơi trường xung quanh, % thể tích Thường chọn a=0,03% l - Lưu lượng khơng khí cần cấp, m3/h.người Lượng CO2 01 người thải phụ thuộc vào cường độ lao động, nên lưu lượng thơng gió thải CO2 phụ thuộc vào cường độ lao động Bảng 12.2: Lưu lượng thơng gió thải CO2 cần thiết cho 01 người Cường độ vận động - Nghỉ ngơi - Rất nhẹ - Nhẹ - Trung bình - Nặng VCO2, m /h.người 0,013 0,022 0,030 0,046 0,074 l, m3/h.người β = 0,1 β = 0,15 18,6 10,8 31,4 18,3 43,0 25,0 65,7 38,3 106,0 61,7 Bảng 12.3: Lượng khí tươi cần cung cấp có hút thuốc Mức độ hút thuốc, điếu/h.người 0,8 ÷ 1,0 1,2 ÷ 1,6 2,5 ÷ 3 ÷ 5,1 Lượng khơng khí tươi cần cung cấp, m3/h.người 13 ÷ 17 20 ÷ 26 42 ÷ 51 51 ÷ 85 12.1.2.3 Lưu lượng thơng gió thải ẩm thừa Ẩm thừa phát sinh phòng nhiều nguyên nhân giới thiệu tính tốn chương 3, lượng ẩm thừa Căn vào lượng ẩm thừa xác định lưu lượng thơng gió thải ẩm thừa sau : Wt , m3/h ρ KK (d max − d o ) Wt - Lượng nước toả phòng, kg/h dmax - Dung ẩm cực đại cho phép khơng khí phịng, kg/kg - Dung ẩm khơng khí thổi vào phịng, kg/kg ρKK - Khối lượng riêng khơng khí, kg/m3 L= 256 (12-4) 12.1.2.4 Lưu lượng thơng gió khử nhiệt thừa Nhiệt thừa tính tốn thơng gió có khác với nhiệt thừa tính tốn điều hồ khơng khí chế độ nhiệt điều hồ thơng gió có khác Đối với chế độ điều hồ nhiệt độ phịng thấp, thơng gió, gió cấp khơng qua xử lý lạnh nên yêu cầu nhiệt độ phòng trường hợp phải cao Hiện chưa có số liệu tiêu chuẩn chế độ nhiệt thơng gió Vì cách gần chấp nhận lấy nhiệt thừa QT tính tốn theo chế độ điều hồ để tính thơng gió lưu lượng thơng gió tính cao u cầu, coi hệ số dự trữ Lưu lượng gió thải nhiệt : QT , m3/h (12-5) ρ KK (I R − I V ) QT- Lượng nhiệt thừa phịng, kCal/h Ir, Iv - Entanpi khơng khí thổi vào hút phịng, KCal/kg Trạng thái khơng khí hút trạng thái khơng khí phịng Trong trường hợp khơng khí phịng toả nhiệt mà khơng tỏa ẩm áp dụng công thức : L= QT , m3/h (12-6) 0,24.ρ KK (t R − t V ) tr, tv - Nhiệt độ khơng khí thổi vào hút phịng, oC Nhiệt dung riêng khơng khí Ck = 0,24 kCal/kg.oC Khi tính tốn cần lưu ý: - Nhiệt độ khơng khí phịng lấy theo u cầu vệ sinh cơng nghệ q trình sản xuất - Nhiệt độ khơng khí vào phải thoả mãn điều kiện vệ sinh tv > tT - a Giá trị a tuỳ thuộc vị trí lắp đặt miệng thổi nêu chương - Nhiệt độ khơng khí : Có thể lấy nhiệt độ khơng khí phịng Nếu miệng hút đặt cao tính theo cơng thức sau : tR = tT + β(H-Z) (12-7) H - Khoảng cách từ mặt sàn đến miệng hút, m Z - Chiều cao vùng làm việc, m β - Gradien nhiệt độ theo chiều cao + Thông thường : β = 0,2 ÷ 1,5 oC/m + Đối với rạp hát, rạp chiếu bóng : β = 0,2 ÷ 0,3 + Đối với xưởng nguội : β = 0,4 ÷ 1,0 + Đối với xưởng nóng : β = ÷ 1,5 L= 12.1.2.5 Lưu lượng thơng gió khử bụi Lưu lượng khơng khí thơng gió nhằm mục đích thải bụi phát phịng xác định theo cơng thức: L= Gb , m3/h SC − So (12-8) đó: Gb - Lượng bụi thải phòng, g/h Sc - Nồng độ bụi cho phép khơng khí, g/m3 So - Nồng độ bụi khơng khí thổi vào, g/m3 257 12.1.3 Bội số tuần hồn Khi thơng gió theo u cầu điều kiện vệ sinh nói chung mà khơng mục đích cụ thể người ta tính lưu lượng gió thơng gió dựa vào bội số tuần hoàn Bội số tuần hoàn số lần thay đổi khơng khí phịng đơn vị thời gian K= L , Lần/giờ V (12-9) K - Bội số tuần hoàn, lần/giờ L - Lưu lượng khơng khí cấp vào phịng, m3/h V - Thể tích gian máy, m3 Bội số tuần hồn cho tài liệu Việc xác định lưu lượng gió theo bội số tuần hoàn thuận lợi thực tế Bảng 12-3 : Bội số tuần hoàn K (lần/giờ) lưu lượng gió thơng gió, m3/h TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Khu vực thơng gió Nhiệt độ tT, o C Nhà Phịng hộ gia đình (tính cho 1m2 diện tích sàn) Nhà bếp Phịng tắm Phịng vệ sinh (xí, tiểu) Phịng vệ sinh : Tắm xí tiểu Phịng vệ sinh chung Phòng sinh hoạt tập thể ký túc xá, phịng học chung Khách sạn Phịng ngủ (tính cho người) Khu vệ sinh riêng - Phòng giường - Phòng giường Khu vệ sinh chung - Cho chậu xí - Cho chậu tiểu Bệnh xá, trạm xá Phịng bệnh nhân (tính cho giường) Phịng phụ Phòng cho trẻ sơ sinh bú Phòng bác sĩ Phòng X quang, chiếu xạ Phòng chuẩn bị dụng cụ mổ, khử trùng Phòng vật lý trị liệu, hàm mặt Nhà xác Cơng trình thể thao Phịng tập luyện, thi đấu - Cho vận động viên - Cho khán giả Bể bơi nhà Phòng thay quần áo cạnh bể bơi 258 Bội số tuần hoàn lưu lượng gió tuần hồn (m3/h) Hút Thổi vào 18 ÷ 20 (3) - 15 25 16 25 16 18 (60) (25) (25) (50) (50) - 20 (30) - 25 25 (50) (60) - 16 16 (50) (25) - 20 25 22 20 20 18 20 2 3 (40) 1,5 1,5 - 15 15 26 20 (80) (20) (20) - 18 Phòng nghỉ VĐ viên, lớp học 23 Khu vệ sinh Rạp hát, rạp chiếu bóng, câu lạc 16 24 Phòng khán giả 16 25 Hành lang 18 26 Căng tin 16 27 Phòng hút thuốc 16 28 Phịng vệ sinh (tính cho chậu xí chậu tiểu) 18 29 Phịng nghỉ nhạc cơng 16 30 Phòng máy chiếu phim * Ghi số liệu dấu () có đơn vị m /h.người 22 23 (100) Theo tính tốn 10 (100) - 3 12.2 CÁC HÌNH THỨC THƠNG GIĨ 12.2.1 Thơng gió tự nhiên Thơng gió tự nhiên tượng trao đổi khơng khí nhà trời chênh lệch mật độ khơng khí Thơng gió tự nhiên thực nhờ gió, nhiệt thừa tổng hợp hai Thơng gió tự nhiên bao gồm : - Thơng gió thẩm lọt - Thơng gió khí áp : nhiệt áp áp suất gió - Thơng gió nhờ hệ thống kênh dẫn 12.2.1.1 Thơng gió tự nhiên tác dụng nhiệt thừa Khi nhiệt độ phòng lớn nhiệt độ bên ngồi trời chúng có chênh lệch áp suất có trao đổi khơng khí bên ngồi với bên Các phần tử khơng khí phịng có nhiệt độ cao, khối lượng riêng nhẹ nên bốc lên cao, tạo vùng chân khơng phía phịng khơng khí bên ngồi tràn vào chổ Ở phía phần tử khơng khí bị dồn ép có áp suất lớn khơng khí bên ngồi ngồi theo cửa gió phía Như độ cao định áp suất phịng áp suất bên ngồi, vị trí gọi vùng trung hoà H = h 2.(γ N − γ T) F2 Mỉ âàóg c n p ï Vuì g trung hoaì n t ,γ T t ,γ T N F1 N H1 = h1.(γ N − γ T) Hình 12.1 : Ngun lý thơng gió nhiệt áp 259 Trên hình 12.1 biểu thị phân bố chênh lệch cột áp nhà trời - Cột áp tạo nên chuyển động đối lưu không khí là: H = g.h.(ρN - ρT ) (12-10) h = h1 + h2 - Là khoảng cách cửa cấp gió cửa thải, m ρT - Khối lượng riêng trung bình khơng khí phịng, kg/m3 - Cột áp tạo chuyển động không khí vào phịng: H1 = g.h1.(ρN - ρT ) (12-11) - Cột áp xả khí khỏi phịng: H2 = g.h2.(ρN - ρT ) (12-12) Tốc độ khơng khí chuyển động qua cửa vào cửa thải : ω1 = 2.H = ρN 2.g.h1 (ρ N − ρ T ) , m/s ρN 2.g.h (ρ N − ρ T ) 2.H , m/s = ρT ρT - Lưu lượng khơng khí qua cửa : L1 = F1.ω1.µ1 ω2 = L2 = F2.ω2.µ2 F1, F2 : Diện tích cửa vào cửa thải, m2 µ1, µ2 : Hệ số lưu lượng cửa vào cửa thải Thay vào ta có: 2.g.h1 (ρ N − ρ T ) , m3/s L = F1 µ ρN (12-17) 2.g.h (ρ N − ρ T ) , m3/s L = F2 µ ρT (12-18) Ở chế độ ổn định ta có L1 = L2 hay: F1.ω1.µ1 = F2.ω2.µ2 Từ ta rút : F1 µ h ρ N h = = α F2 µ h1 ρ T h1 Giải hệ phương trình h = h1 + h2 (12-13) (12-14) (12-15) (12-16) (12-19) (12-20) F1 µ h ρ N h = = α F2 µ h1 ρ T h1 Và thay vào phương trình tính lưu lượng ta có lưu lượng khơng khí trao đổi trường hợp : Lưu lượng khơng khí trao đổi phụ thuộc vào độ cao h độ chênh mật độ bên 260 L= 2gh(ρ N − ρ T ) , m3/s ρN ρT + (F1µ1 ) (F2µ ) Trường hợp đặc biệt F1 = F2 µ1 = µ2 2.g.h(ρ N − ρ T ) , m3/s L = F.µ ρ N + ρT (12-21) (12-22) 12.2.1.2 Thơng gió tự nhiên tác dụng áp suất gió Người ta nhận thấy luồng gió qua kết cấu bao che tạo độ chênh cột áp phía kết cấu : - Ở phía trước gió : Khi gặp kết kết cấu bao che tốc độ dịng khơng khí giảm đột ngột nên áp suất tĩnh cao, có tác dụng đẩy khơng khí vào gian máy - Ngược lại phía sau cơng trình có dịng khơng khí xốy quẩn nên áp suất giảm xuống tạo nên vùng chân khơng, có tác dụng hút khơng khí khỏi gian máy Hình 12.1: Phân bố áp suất tác dụng gió Cột áp (hay độ chân khơng) gió tạo vị trí so với áp suất khí xác định theo cơng thức: ρ N ωg H g = K kd , kG/m2 (12-23) Kkđ - Hệ số khí động ωg - Tốc độ gió, m/s ρN - Khối lượng riêng khơng khí bên ngồi trời, kg/m3 Hệ số Kkđ xác định thực nghiệm, người ta tạo luồng gió gió thổi vào mơ hình cơng trình đo áp suất phân bố điểm cần xét mơ hình dựa vào lý thuyết tương tự suy áp suất công trình thực Ta nhận thấy phía mặt đón gió cột áp gió tạo dương ngược lại phía khuất gió có cột áp âm Vì hệ số khí động phía đón gió có giá trị dương phía khuất gió có giá trị âm Hệ số động thực tế phụ thuộc vào nhiều yếu tố hướng gió thổi so với mặt đón gió khoảng cách nhà lân cận Trong trường hợp chung, lấy hệ số Kkđ lấy sau: - Phía đầu gió: Kmax = 0,8 thường lấy k = 0,5 ÷ 0,6 - Phía khuất gió: Kmin = - 0,75 thường lấy k = - 0,3 261 Hệ số Kkđ không phụ thuộc vào tốc độ mà phụ thuộc vào góc thổi khơng khí vào so với nhà, hình dạng nhà vị trí tương đối nhà với nhau, điều thấy hình 12-2 Nhiệm vụ tốn tính thơng gió xác định lưu lượng thơng gió cơng trình tác dụng gió Dưới trường hợp xảy 1) Trường hợp có cửa Giả sử phân xưởng có 02 cửa chênh lệch độ cao tâm chúng H Coi khối lượng riêng khơng khí bên ngồi bên khơng đổi Chúng ta tính cho trường hợp bên phịng khơng có nhiệt thừa QT = 0, tT = tN γT = γN = γ (hay ρN = ρT = ρ) Hệ số khí động cửa (1) K1 cửa (2) K2 Chọn mặt phẳng x-x qua tâm cửa (1) làm chuẩn, áp suất gió tạo bên ngồi cửa (1) là: p1 = K ρ.ωg (12-24) Gọi px áp suất bên nhà mặt phẳng x-x Như hiệu áp suất cửa (1) là: ∆p1 = p1 - px (12-25) Ap suất bên bên cửa là: PT(2) = px - H.γ (12-26) PN(2) = p2 - H.γ Ap suất gió tạo bên ngồi cửa (2) xác định sau: p2 = K ρ.ωg (12-28) Hiệu áp suất bên bên cửa (2): ∆p2 = pT(2) - pN(2) = px - p2 - Phương trình cân lưu lượng cho cửa (1) cửa (2): L = µ F1 (12-27) 2.(p1 − p x ) 2.(p x − p ) = µ F2 ρ ρ (12-29) (12-30) Từ rút ra: px = 2 µ1 F12 p1 + µ F2 p2 2 µ1 F12 + µ F2 L = µ µ F1 F2 (12-31) p1 − p 2 2 ρ µ F1 + µ F22 (12-32) Đặt F2/F1 = β, ta có: px = µ1 p1 + µ β p2 2 µ1 + µ β 2 L = µ µ F2 (12-33) p1 − p ρ µ + µ β 2 (12-34) 262 Nếu cửa gió vào tương tự tức µ1 = µ2 = µ thì: p1 + p2 β px = 1+ β L = µ.F2 (12-35) p1 − p ρ 1+ β2 (12-36) Từ cơng thức ta suy sau: - Nếu cửa đóng F1 = : px = p2 - Nếu cửa đóng F2 = : px = p1 p1 + p2 Như vậy, thay đổi diện tích cửa áp suất bên phịng tiết diện x-x thay đổi khoảng từ p1 đến p2 - Nếu F1 = F2 px = : p - γ.H p -γ.H x H (2) Khäng cọnhiãûthỉ t a ì tN = tT γN= γT = γ p x (1) p x x Hình 12.3 2) Trường hợp có nhiều cửa Xét trường hợp thường gặp phân xưởng có 04 cửa Giả sử biết tốc độ gió cửa, hệ số khí động chúng, ta xác định áp suất dư gió tạo cửa là: ρ.ωgi pi = K i , N/m2 (12-37) Ta xét trường hợp khơng có nhiệt thừa nên coi áp suất dư px phong khơng đổi theo độ cao, tức áp suất bên phòng cửa 263 p (2) (4) p Khäng cọnhiãûthỉ t a ì tN = tT γN= γT = γ p = p = const (1) x (3) p p Hình 12.4 Ap dụng định luật Becnuli cho dòng qua cửa ta có: v i2 ∆p = pi − px = ρ , N/m2 (12-38) vi tốc độ chuyển động dịng khơng khí qua cửa i, m/s Hay: (12-39) vi = ( pi − p x ) , m/s ρ Ta có phương trình cân lưu lượng cho phân xưởng: L1 + L2 = L3 + L4 (12-40) Hay: µ1.F1.v1 + µ2.F2.v2 = µ3.F3.v3 + µ4.F4.v4 (12-41) Thay giá trị tốc độ vào ta có: 2 2 µ F1 (p1 − p x ) + µ F2 (p − p x ) = µ F3 (p x − p3 ) + µ F4 (p x − p ) ρ ρ ρ ρ Giả sử tất cửa giống cấu trúc, tức hệ số µ giống nhau, rút gọn phương trình ta có: F1 p1 − px + F2 p2 − px = F3 px − p3 + F4 px − p4 (12-43) Giải phương trình (12-43) ta tìm áp suất dư phịng px thay vào (12-42) xác định lưu lượng gió trao đổi trường hợp 12.2.2 Thơng gió tự nhiên theo kênh dẫn gió Việc thơng gió nhiệt áp có nhược điểm kết cấu cơng trình xây dựng khơng kín có nhiều cửa gió vào Kết chênh lệch độ cao cửa hút thải nhỏ nên lưu lượng khơng khí trao đổi giảm Mặt khác nhiều cơng trình phức tạp có nhiều tầng, muốn thải gió lên nhờ thơng gió tự nhiên khơng dễ dàng thực Vì người ta sử dụng kênh dẫn gió để đưa gió lên cao hút nơi cần thiết cơng trình Các kênh gió thường bố trí kín bên kết cấu xây dựng Ở phía đỉnh kênh gió thường có nón để chắn mưa, nắng Để tránh tượng quẩn gió ống thơng gió cần nhơ lên cao hẳn so với mái nhà 0,5m Cột áp kênh gió tạo nên là: H = g.h (ρN - ρT ), N/m2 264 Cột áp kênh tạo nên phụ thuộc mùa có giá trị lớn mùa đơng Về phía bên người ta sử dụng miệng hút có tính chất trang trí kết hợp Với hệ thống không cần phải thực thổi gió vào phịng mà nhờ thơng gió thẩm lọt để bù lại lượng gió Việc tính độ cao kênh gió thực sau: - Căn vào lưu lượng thơng gió u cầu, tiết diện kênh gió ta xác định tốc độ gió: ω = L/F, m/s - Trên sở tốc độ tiết diện xác định tổng trở lực ∆p = Σ∆pcb + Σ∆pms - Chiều cao h phải đủ lớn để khắc phục trở lực đường ống, hay: H = g.h (ρN - ρT ) > Σ∆pcb + Σ∆pms 12.3 THÔNG GIĨ CƯỠNG BỨC Thơng gió nhờ quạt gọi thơng gió cưỡng So với thơng gió tự nhiên thơng gió cưỡng có phạm vi hoạt động lớn hơn, hiệu cao hơn, dễ dàng điều chỉnh thay đổi lưu lượng thơng gió cho phù hợp Tuy nhiên thơng gió cưỡng có chi phí đầu tư vận hành lớn 12.3.1 Thơng gió cục 12.3.1.1 Thơng gió hút cục Mục đích: Hút thải ngồi chất có hại từ chổ phát sinh chúng, không cho lan toả xung quanh làm nhiễm khơng khí phịng Ưu điểm thơng gió hút cục so vơi thơng gió tổng thể chổ hút chất độc hại nơi phát sinh nên lưu lượng thơng gió nhỏ, giảm chi phí vận hành Thơng gió hút cục có nhiều kiểu dạng, la số kiểu thơng gió cục phổ biến thường sử dụng Tủ hút khí Tủ hút nơi thực thao tác sản xuất phát sinh chất độc hại Chát độc hại phát sinh hút vào bên tủ thải bên Các dạng tủ hút thường sử dụng cho trường hợp: Gia cơng nóng kim loại, mạ kim loại, dùng cho sơn vật phẩm, dùng cho hàn, dùng cho thí nghiệm có phát sinh chất độc hại, dùng cho trình sản xuất có sinh chất độc hại khác Tủ hút có cấu tạo đa dạng, tuỳ trường hợp cụ thể Cấu tạo chung bao gồm: bàn thao tác 1, nơi gia công, chết tạo chi tiết Cửa lấy gió dùng để lấy gió từ bênnngồi vào bên tủ nhằm giảm nồng độ chất độc phát sinh tủ Ống gió ngồi 3, nối thơng với quạt có lưu lượng cột áp đảm bảo yêu cầu 265 Hình 12.5: Cấu tạo tủ hút 1- Bàn thao tác; 2- Cửa hút gió; 3- Ống gió Chụp hút F h Chụp hút dạng hút cục đơn giản phổ biến, thường sử dụng để hút thải gió nóng, bụi, khí độc có tính chất nhẹ khơng khí Chụp hút lợi dụng lực hút tự nhiên hay cưỡng để hút gió a Chụp hút gió đặt nguồn toả nhiệt Đối với chụp hút kiểu này, lực hút tạo nên lực đẩy Acsimet Khơng khí bề mặt nguồn toả nhiệt nóng nên nhẹ bốc lên cao vào chụp hút gió ngồi Hình 12.5: Chụp hút làm việc sức hút tự nhiên Lưu lượng khơng khí hút xác định theo thực nghiệm [1]: L = 0,65.3 Q.F h , m3/h Q - Lượng nhiệt toả từ bề mặt F, kcal/s F - Diện tích bề mặt toả nhiệt, m2 h - Chiều cao từ mép chụp đến nguồn toả nhiệt., m Công thức áp dụng trường hợp h < 1,5 F , trường hợp hầu hết khí bốc lên hút vào chụp hút, tiết diện ngang luồng coi không đổi tiết diện nguồn toả nhiệt - Trong trường hợp khoảng cách lớn chuyển động khuyếch tán nên tiết diện luồng tăng, trường hợp tính lưu lượng kích thước luồng sau : - Lưu lượng : 266 L z = 0,13.Z 3/ Q1/ - Bề rộng hay đường kính luồng khơng khí khoảng cách z tính từ tiêu điểm luồng (xem hình 12.6): dZ = 0,45.Z0,88, m đó: Z - Khoảng cách từ tiêu điểm luồng tới tiết diện xét, m Q - Lượng nhiệt toả từ bề mặt F, kcal/s 2d z d y dz Hình 12.6: Luồng khơng khí bốc lên từ bề mặt toả nhiệt Từ cơng thức tính đường kính dz, xác định kích thước phểu cực tiểu biết độ cao h tính từ bề mặt toả nhiệt lên miệng phểu ngược lại xách định độ cao biết trước kích thước phểu b Chụp hút gió cưỡng Lưu lượng chụp hút cưỡng phụ thuộc vào lưu lượng quạt Luồng khơng khí trước chụp hút cưỡng có đặc điểm sau : - Sự thay đổi tốc độ trục chụp hút phụ thuộc vào góc mở α chụp Góc mở lớn vận tốc tâm chụp vmax lớn so với vận tốc trung bình vTB + Đối với chụp có góc mở 90o : vmax = 1,65.vTB + Đối với chụp có góc mở 60o : vmax ≈ vTB - Vận tốc trung bình xác định : L v TB = , m/s F - Vận tốc điểm phần kéo dài chụp sau : + Đối với chụp trịn vng: ro2 v xy = v max , m/s x + y2 + Đối với chụp chữ nhật có cạnh a > b v xy = v max h2 a ⎡ ⎤ ⎢ h + ( b − 0,5.a).y ⎥ ⎣ ⎦ , m/s 267 ro vmax vxy y h α x F Hình 12.7: Luồng khơng khí trước chụp cưỡng c Phểu hút Phểu hút sử dụng để thải loại bụi nặng, độc thiết bị cơng nghệ máy móc gia cơng khí, máy dệt vv Phểu thiết kế phận cấu thành máy móc cơng nghệ Để thải bụi máy kích thước trung bình, tốc độ dịng phải lấy khơng nhỏ 30 m/s đường kính ống khơng nhỏ 40mm 12.3.1.2 Thơng gió thổi cục Khi cần thơng gió cho khu vực nhỏ ví dụ khu vực nhiệt độ cao có nhiều chất độc hại người ta bố trí miệng thổi gió vị trí người làm việc Các miệng thổi thường có dạng hoa sen Hoa sen thường sử dụng nơi toả nhiệt mạnh đặc biệt nơi có xạ nhiệt lớn lò nung, lò sấy, bể lò rèn, chổ rót khn đúc vv Trong số trường hợp khác người ta sử dụng thiết bị làm mát kiểu di động Thiết bị gồm bơm, quạt tủ đứng bên có bố trí vịi phun nước, lớp lọc chắn nước Khơng khí phòng quạt hút vào thiết bị, qua ngăn phun nước trao đổi nhiệt ẩm hạ nhiệt độ trước thổi làm mát a Thổi mát cục chụp gió hoa sen Chụp gió hoe sen dùng cung cấp luồng khơng khí tập trung 12.3.1.3 Trong dân dụng Để thực thơng gió cho phịng nhỏ tiếp xúc với khơng khí ngồi trời người ta thường lắp đặt quạt gắn tường Tuỳ trường hợp mà chọn giải pháp hút thải khơng khí phịng hay thổi cấp khí tươi vào phịng Vê nåí t Khung gäù Miãûg thäø n i Mä tå Khung thẹ p Cỉ âọ g måítỉâäüg a n í û n Quạt nhựa b) Quạt khung sắt Hình 12.2 : Lắp đặt quạt gắn tường 268 a) khung Trên hình 12.2 trình bày kiểu quạt thơng gió hay sử dụng Quạt khung nhựa hình thức phù hợp cơng trình dân dụng, quạt khung sắt thuồng sử dụng xí nghiệp cơng nghiệp Cách lắp đặt quạt thơng gió kiểu gắn tường đơn giãn Tuy nhiên khơng phải phịng lắp đặt Đối với phòng nằm sâu cơng trình người ta sử dụng quạt thơng gió đặt laphơng hệ thống kênh thơng gió, miệng hút, miệng thổi Hình 12.3 : Quạt thơng gió gắn tường GENUIN Trên hình 12.3 quạt thơng gió hãng GENUIN thường hay sử dụng để thơng gió cục Quạt gắn tường trần với thông số kỹ thuật mỹ thuật tốt Các đặc tính kỹ thuật quạt trình bày bảng 12.2 Bảng 12.2 : thông số quạt gắn tường GENUIN MODEL APB 15 APB 20 APB 25 APB 30 Điện áp 220 V 220 V 220 V 220 V Công suất, W 24 28 36 48 L m3/phút 4,8 8,1 12,6 18 Độ ồn dB 37 40 43 48 Kích thước, mm A 150 200 250 300 B 250 303 350 400 E 190 240 290 340 G 88 71 80 90 H 53 83 58 87 F 53 50 50 44 QUẢ T 12.3.2 Thơng gió tổng thể Hình 12.4 : Sơ đồ bố trí quạt thơng gió Trên hình 12.4 ví dụ thơng gió tổng thể Quạt sử dụng thơng gió tổng thể thường quạt dạng ống quạt ly tâm Để thơng gió cho phịng lớn nhiều phịng lúc người ta sử dụng thơng gió kiểu tổng thể 269 ... trời - Cột áp tạo nên chuyển động đối lưu không khí là: H = g.h.(ρN - ρT ) (1 2-1 0) h = h1 + h2 - Là khoảng cách cửa cấp gió cửa thải, m ρT - Khối lượng riêng trung bình khơng khí phịng, kg/m3 -. .. phịng, kg/m3 - Cột áp tạo chuyển động không khí vào phịng: H1 = g.h1.(ρN - ρT ) (1 2-1 1) - Cột áp xả khí khỏi phịng: H2 = g.h2.(ρN - ρT ) (1 2-1 2) Tốc độ khơng khí chuyển động qua cửa vào cửa thải... (1 2-1 3) (1 2-1 4) (1 2-1 5) (1 2-1 6) (1 2-1 9) (1 2-2 0) F1 µ h ρ N h = = α F2 µ h1 ρ T h1 Và thay vào phương trình tính lưu lượng ta có lưu lượng khơng khí trao đổi trường hợp : Lưu lượng khơng khí