TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÔNG GIÓ SỬ DỤNG QUẠT VÀ COOLING PAD

Ở những tòa nhà cao ốc, thông gió được xem như là phương pháp tiết kiệm bổ trợ cho hệ thống điều hòa không khí, thông gió còn được sử dụng trong các hệ thống chống cháy, các hệ thống phụ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÔNG GIÓ

SỬ DỤNG QUẠT VÀ COOLING PAD

Họ và tên sinh viên: MAI VĂN KHANH

Ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH Niên khóa: 2007 - 2011

Tháng 6/2011

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÔNG GIÓ SỬ DỤNG

QUẠT VÀ COOLING PAD

Giáo viên hướng dẫn:

Thạc sĩ Nguyễn Hùng Tâm

Kỹ sư Nguyễn Thị Hoài Thu

Tháng 6 năm 2011

LỜI CẢM TẠ

Em xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô trường Đại học Nông Lâm TP.HCM,

các thầy cô khoa Cơ Khí – Công Nghệ Những người thầy đã tận tâm truyền dạy

những kiến thức quý giá cho em trong suốt thời gian học tập tại trường

Em xin được gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Hùng Tâm và cô Nguyễn

Thị Hoài Thu, người đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm luận văn tốt

nghiệp Sự chỉ dẫn nhiệt tình của thầy, cô cùng với những kiến thức quý giá được thầy,

cô truyền đạt đã giúp em có thể hoàn thành tốt đề tài luận văn

Mặc dù rất cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, em rất

mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô

TP.HCM, ngày 6 tháng 6 năm 2011

Sinh viên thực hiện

Huỳnh Thế Bảo

TÓM TẮT

Đề tài “ Tính toán, thiết kế mô hình hệ thống thông gió sử dụng quạt và cooling

pad”

Huỳnh Thế Bảo Kỹ sư: Nguyễn Thị Hoài Thu

Mục đích:

- Tính toán, thiết kế hệ thống thông gió sử dụng quạt và cooling pad cho nhà xưởng

CK07, khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Nội dung:

- Khảo nghiệm mô hình hệ thống quạt và cooling pad có sẳn

- Khảo nghiệm sự hoạt động của hệ thống quạt và cooling pad trong xưởng CK07

 Sử dụng nước cung cấp có nhiệt độ ban đầu 29 oC

 Sử dụng nước cung cấp có nhiệt độ ban đầu 2 oC

- Tính toán chọn máy làm lạnh nước cung cấp nước cho quạt hơi nước

- Tính toán phụ tải nhiệt của nhà xưởng CK07, năng suất lạnh của hệ thống quạt

nước (Khanh)

- Thiết kế, lập bản vẽ lắp mô hình hệ thống quạt nước (Bảo)

Kết quả đã đạt được:

- Phụ tải nhiệt của xưởng CK07: Q0 = 24 kW

- Các thông số đặc tính của hệ thống quạt nước có sẵn:

Hiệu suất

tăng ẩm, %

Năng suất lạnh khi sử dụng nước ban đầu có nhiệt độ 29 oC, kW

Năng suất lạnh khi sử dụng nước ban đầu có nhiệt độ 2 oC, kW

Lượng nước tiêu thụ, Lw

MỤC LỤC

Trang tựa i

Lời cảm tạ ii

Tóm tắt iii 

Mục lục iv 

Danh sách các chữ viết tắt và ký hiệu vii 

Danh sách các hình ix 

Danh sách các bảng xi 

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1 

1.1 Đặt vấn đề 1 

1.2 Mục đích của đề tài 2 

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 3 

2.1.Giới thiệu chung về thông gió 3 

2.1.1 Lịch sử phát triển của thông gió 3 

2.1.2. Khái niệm và phân loại thông gió 3 

2.1.3. Ứng dụng của thông gió 5 

2.2. Đặc điểm khí hậu của TP Hồ Chí Minh 5 

2.3. Tác dụng của môi trường không khí đối với môi trường và sản xuất 6 

2.3.1. Tác dụng của môi trường không khí đối với con người 6 

2.3.2. Tác dụng của môi trường không khí tới sản suất 8 

2.3.3. Các yếu tố có hại có trong không khí và tác dụng của chúng đối với con người 9  2.3.4. Tiêu chuẩn môi trường trong khu vực thông gió 10 

2.4. Không khí ẩm 13 

2.4.1. Khái niệm cơ bản 13 

2.4.3.Các thông số đặc tính của không khí ẩm 14 

2.5 Các quá trình trao đổi nhiệt và ẩm đa biến 15 

2.5.1 Quá trình trao đổi nhiệt và ẩm 15 

2.5.2 Các quá trình trao đổi nhiệt và ẩm đa biến 16 

2.6 Lám mát bay hơi 17 

2.6.1 Làm mát bay hơi kiểu trực tiếp 18 

2.6.2 Làm mát bay hơi kiểu gián tiếp 20 

2.6.3 Làm mát bay hơi kiểu hỗn hợp 20 

2.7 Bơm, quạt, cooling pad 21 

2.7.1 Bơm 21 

2.7.2 Quạt thông gió 23 

2.7.3 Cooling pad 24 

2.8 Một số mô hình thông gió sử dụng quạt và cooling pad 28 

2.8.1 Máy giải nhiệt không khí bằng hơi nước Windking 28 

2.8.2 Hệ thống làm mát bằng áp suất âm 31 

CHƯƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 

3.1 Phương pháp thực hiện 32 

3.1.1 Khảo sát đo đạc 32 

3.1.2 Phương pháp xác định nhiệt độ và ẩm độ của không khí tại xưởng CK 07 32 

3.1.3 Phương pháp khảo nghiệm hệ thống quạt và cooling pad 32 

3.2 Phương tiện 33 

3.2.1 Các chương trình, phần mềm máy tính phụ trợ 33 

3.2.2 Dụng cụ khảo nghiệm 33 

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 

4.1. Khảo sát nhanh nhà xưởng CK07 khoa Cơ Khí - Công Nghệ trường Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh 34 

4.1.1. Kết cấu và vị trí không gian xung quanh xưởng CK07 34 

4.1.2 Các phụ tải hiện có 35 

4.2 Khảo nghiệm hệ thống quạt hơi nước có sẳn 36 

4.2.1 Mục đích 36 

4.2.2 Kết quả và nhận xét 37 

4.3 Tính toán phụ tải và chọn phương án thông gió cho nhà xưởng CK07 41 

4.4. Khảo nghiệm nhà xưởng CK07 Khi có quạt nước và khi không có quạt nước hoạt động 52 

4.4 Mục đích 52 

4.4.2. Kết quả và nhận xét 53 

4.4.3. Khảo nghiệm hoạt động của hệ thống quạt nước trong xưởng khi sử dụng nước ở nhiệt độ ban đầu 20C 56 

4.5. Tính toán, thiết kế mô hình thiết bị làm mát bay hơi sử dụng cooling pad 57 

4.5.1. Tính toán thiết kế mô hình quạt nước sử dụng tấm cooling pad (sử dụng nước ở nhiệt độ thường) 57 

4.5.2 Tính toán chọn máy làm lạnh nước để cung cấp cho cooling pad 60 

4.6 Tính toán chi phí 65 

4.6.1 Chi phí đầu tư ban đầu 65 

4.6.2 Chi phí vận hành 65 

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 

5.1. Kết luận 67 

5.2 Đề nghị 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU

Aa - Diện tích miệng thổi không khí của thiết bị

αN - Hệ số tỏa nhiệt của không khí ngoài trời

αT - Hệ số tỏa nhiệt của không khí trong nhà

β - Nồng độ CO2 có thể chấp nhận trong không gian cần điều hòa, % thể tích BEP - Best Eficiency Point, Điểm làm việc tốt nhất

cw - Nhiệt dung riêng của nước

ca - Nhiệt dung riêng của không khí

d - Độ chứa hơi của không khí ẩm

D - Chiều dày tấm cooling pad

εsat - Hiệu suất tăng ẩm của thiết bị

εS - Hệ số hấp thụ của tôn

E - Tỉ số giữa lưu lượng khối của nước và không khí vào

FOP - Fan Operating Point, Điểm làm việc của quạt

φ - Độ ẩm tương đối

GW - Lưu lượng nước cấp cho tấm cooling pad của quạt hơi nước

h - Chiều cao của sóng giấy trong cooling pad

H - Chiều cao tấm cooling pad

ik - Enthalpy của không khí khô có trong không khí ẩm đang khảo sát

ih - Enthalpy của hơi nước có trong không khí ẩm đang khảo sát

i” - Nhiệt ẩn hóa hơi của nước

I - Enthalpy của không khí ẩm

Lq - Lưu lượng quạt

Lb - Lưu lượng bơm

Lw - Lượng nước tiêu thụ của thiết bị

η - Hiệu suất

R’’ - Nhiệt bức xạ mặt trời đập vào mái

tae - Nhiệt độ không khí vào thiết bị

tae,k - Nhiệt độ bầu khô của không khí vào thiết bị

tae,u - Nhiệt độ bầu ướt của không khí vào thiết bị

tal - Nhiệt độ không khí ra thiết bị

tal,k - Nhiệt độ bầu khô của không khí ra thiết bị

tal,u - Nhiệt độ bầu ướt của không khí ra thiết bị

t*al - Nhiệt độ không khí ra thiết bị đạt độ ẩm tương đối φ = 100%

tds - Nhiệt độ đọng sương

tk - Nhiệt độ bầu khô

tu - Nhiệt độ bầu ướt

tR - Nhiệt độ các bề mặt bao quanh

tw - Nhiệt độ của nước

v - Vận tốc trung bình của không khí

ν - Thể tích riêng của không khí

Vkka - Thể tích của khối lượng không khí ẩm đang khảo sát

W - Chiều rộng tấm cooling pad

γ - Trọng lượng riêng của nước

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Các quá trình trao đổi nhiệt và ẩm đa biến 16

Hình 2.2: Trình bày nguyên lý của phương án làm mát bay hơi kiểu trực tiếp 18

Hình 2.3: Trình bày nguyên lý của phương án làm mát bay hơi kiểu gián tiếp 20

Hình 2.4: Trình bày nguyên lý của phương án làm mát bay hơi kiểu hỗn hợp 20

Hình 2.5: Phân loại bơm 21

Hình 2.6: Biểu đồ mô tả sự giảm nhiệt độ trong ngày bằng hệ thống làm mát cooling pad 25

Hình 2.7: Cooling pad của POULTEC 26

Hình 2.8: Các thông số của cooling pad 0790 28

Hình 2.9: Máy làm mát không khí bằng hơi nước Windking 29

Hình 2.10: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Windking 29

Hình 2.11: Các kiểu nhà xưởng áp dụng máy làm mát không khí Windking 30

Hình 2.12: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát áp suất âm 31

Hình 4.1: Vị trí và không gian xung quanh xưởng CK07 34

Hình 4.2: Mô hình khảo nghiệm hệ thống quạt nước 36

Hình 4.3: Cấu tạo quạt nước có sẳn 37

Hình 4.4: Trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống quạt nước 38

Hình 4.5: Đồ thị mối quan hệ giữa vận tốc gió và trở lực tấm cooling pad 40

Hình 4.6: Kích thước của tường trước xưởng CK07 44

Hình 4.7: Mô hình xưởng CK07 45

Hình 4.8: Cấu trúc tường của xưởng CK07 46

Hình 4.9: Bố trí các quạt nước làm mát cho xưởng CK07 52

Hình 4.10: Sơ đồ bố trí nhiệt kế đo nhiệt độ trong xưởng CK07 53

Hình 4.11: Bố trí khảo nghiệm đo nhiệt độ và ẩm độ xưởng CK07 54

Hình 4.12: Cấu tạo quạt 58

Hình 4.13: Mô hình quạt hơi nước thiết kế 59 Hình 4.14: Water Cooled Water Chiller (máy sản suất nước lạnh kiểu làm mát bằng

nước) – Daikin 61

Hình 4.15: Sơ đồ hoạt động cấp nước lạnh cho hệ thống quạt nước 62 Hình 4.16: Sơ đồ hoạt động của tháp giải nhiệt 64

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Khí hậu TP Hồ Chí Minh 6

Bảng 2.2: Tốc độ không khí phụ thuộc vào nhiệt độ 7

Bảng 2.3: Nhiệt độ và độ ẩm thích hợp cho sản suất 8

Bảng 2.4: Thông số vi khí hậu tối ưu thích ứng với các trạng thái lao động 10

Bảng 2.5: Giới hạn tiện nghi vi khí hậu bên trong nhà 11

Bảng 2.6: Thang cảm giác nhiệt của người Việt Nam 11

Bảng 2.7: Tiêu chuẩn độ ồn lớn nhất cho phép cho các hoạt động thông thường của con người 12

Bảng 2.8: Tiêu chuẩn về lưu lượng thông gió thải CO2 cần thiết cho một người 13

Bảng 2.9: Các thông số đặc tính của tấm cooling pad 26

Bảng 2.10: Hiệu suất làm mát của tấm cooling pad POULTEC 27

Bảng 2.11: Trở lực tấm cooling pad POULTEC 27

Bảng 4.1: Các kích thước của nhà xưởng CK07 35

Bảng 4.2: Nhiệt độ trung bình và ẩm độ trung bình của không khí tại xưởng CK07 vào ngày 5 và 6 tháng 5 năm 2011 35

Bảng 4.3: Các phụ tải trong nhà xưởng 35

Bảng 4.4: Hiệu suất tăng ẩm trung bình của thiết bị 38

Bảng 4.5: Năng suất lạnh trung bình của thiết bị khi sử dụng nước ở nhiệt độ thường 39

Bảng 4.6: Năng suất lạnh ước lượng của thiết bị khi sử dụng nước lạnh 39

Bảng 4.7: Lượng nước tiêu thụ trung bình của thiết bị, Lw , kg/h 39

Bảng 4.8: Vận tốc gió trung bình của hệ thống quạt nước có sẵn 40

Bảng 4.9: Số liệu đo vận tốc gió và trở lực của tấm cooling pad 40

Bảng 4.10: Đo lưu lượng bơm trong hệ thống quạt nước 41

Bảng 4.11: Tổng hợp kết quả tính toán phụ tải nhiệt của xưởng CK07 51

Bảng 4.12: Nhiệt độ trung bình và ẩm độ tương đối trung bình của xưởng khi không

sử dụng quạt nước và khi sử dụng hệ thống quạt hơi nước 54

Bảng 4.13: Vận tốc gió đo tại các vị trí gắn nhiệt kế và công suất của quạt nước 54

Bảng 4.14: Đo nhiệt độ nhà xưởng khi sử dụng nước có nhiệt độ ban đầu ở 2oC 56

Bảng 4.15: Các thông số đặc tính của quạt 57

Bảng 4.16: Các thông số lựa chọn tháp giải nhiệt 64

Bảng 4.17: Các thông số cơ bản của tháp giải nhiệt được chọn 64

Bảng 4.18: Chi phí đầu tư hệ thống quạt hơi nước làm mát xưởng CK07 65

Bảng 4.19: Chi phí tiền điện và nước mỗi tháng cho việc sử dụng quạt hơi nước 66

Ở các tòa cao ốc văn phòng, nhà xưởng, khu chuồng trại chăn nuôi hay nhà ở, trong quá trình sinh hoạt, sản suất thường tỏa ra các “ yếu tố độc hại” gây ô nhiểm môi trường không khí bên trong không gian đó, nếu ta làm việc lâu dài trong các môi trường này thì sẽ gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe, nhẹ có thể bị choáng hoặc cảm thấy mệt mỏi, nặng có thể gây đột quỵ… Ngoài ra một môi trường trong sạch rất cần cho sự phát triển về thể chất, trí não và còn cần thiết cho việc lao động hiệu quả Vì vậy vấn đề về điều hòa không khí và thông gió là một yếu tố hết sức quan trọng, luôn được xem xét trong quá trình thiết kế Ở những tòa nhà cao ốc, thông gió được xem như là phương pháp tiết kiệm bổ trợ cho hệ thống điều hòa không khí, thông gió còn được sử dụng trong các hệ thống chống cháy, các hệ thống phụ của hệ thống điều hòa không khí… Còn ở nhà xưởng, khu công nghiệp, chuồng trại với diện tích rộng khó có thể áp dụng hệ thống điều hòa không khí nên việc áp dụng hệ thống thông gió ở đây là phù hợp và tiết kiệm hơn

Thông gió là một lĩnh vực khoa học kỹ thuật rất rộng, bao gồm từ kiến trúc, xây dựng, nhiệt kĩ thuật, thủy khí động học, vệ sinh và an toàn lao động, công nghệ, chế tạo cơ khí v.v … có nhiệm vụ đảm bảo cho môi trường không khí bên trong các công trình kiến trúc dân dụng và công nghiệp được trong sạch, không bị ô nhiễm bởi bụi và khí độc hại, mát mẻ về mùa nóng, ấm áp dễ chịu về mùa lạnh, bảo vệ được sức khỏe cho người lao động

Nước ta là một nước nông nghiệp, kinh tế chủ yếu của nước ta vẫn còn lả trồng trọt và chăn nuôi Việc chăn nuôi ở nước ta phần lớn là thực hiện riêng lẻ, thủ công, còn các khu chăn nuôi tập trung thì nhu cầu về vệ sinh không khí chưa đáp ứng được Bên cạnh đó, các nhà máy, xí nghiệp, phân xưởng còn chưa quan tâm đúng mức đến việc thông thoáng, điều đó sẽ ảnh hưởng lớn đến độ bền của máy móc và sức khỏe của người lao động, chưa kể với khí hậu nóng ẩm của nước ta thì tác hại còn lớn hơn nhiều

Với hệ thống thông gió tự nhiên không thể bảo đảm điều kiện vệ sinh tối ưu trong các nhà xưởng, trong các phòng với số người đông và nhiệt thừa lớn, đòi hỏi lưu lượng trao đổi không khí tương đối lớn Vì vậy việc sử dụng thiết bị hỗ trợ như một động lực nhân tạo để vận chuyển và làm mát không khí là cần thiết

Được sự phân công của khoa Cơ Khí Công Nghệ trường Đại Học Nông Lâm

TP Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn của thầy Th.S Nguyễn Hùng Tâm và K.s Nguyễn Thị Hoài Thu, đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống thông gió sử dụng quạt và cooling pad”, đã được tiến hành

Khảo nghiệm mô hình hệ thống quạt và cooling pad có sẳn

Khảo nghiệm sự hoạt động của hệ thống quạt và cooling pad trong xưởng CK07

o Sử dụng nước cung cấp có nhiệt độ ban đầu 29 oC

o Sử dụng nước cung cấp có nhiệt độ ban đầu 2 oC

Tính toán chọn máy làm lạnh nước cung cấp nước cho quạt hơi nước

Tính toán tổng phụ tải nhiệt của nhà xưởng, năng suất lạnh của hệ thống quạt nước (Khanh)

Thiết kế, lập bản vẽ lắp mô hình hệ thống quạt nước (Bảo)

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THÔNG GIÓ

2.1.1 Lịch sử phát triển của thông gió /tl 1/

Từ xa xưa con người đã biết tận dụng các yếu tố tự nhiên để thông gió chống nóng, tránh lạnh trong các nơi ẩn náu, cư trú của mình, hoàng đế thành Rôm Varius Avitus trị vì năm 218 đến năm 222 đã cho đắp cả một núi tuyết trong vườn thượng uyển để mùa hè có thể thưởng ngoạn những ngọn gió mát thổi vào cung điện Nhưng mãi đến thế kỉ 18, khi nền sản suất công nghiệp ra đời và phát triển đánh dấu bằng sự xuất hiện của máy hơi nước thì thông gió mới trở thành đối tượng nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trên thế giới, Agricola đã mô tả một công trình bơm không khí xuống giếng mỏ để cung cấp khí tươi, hút khí độc tạo điều kiện thoải mái cho công nhân mỏ năm 1555, nhà bác học thiên tài Leonardo Devince cũng đã thiết kế và chế tạo hệ thống thông gió cho một giếng mỏ

2.1.2 Khái niệm và phân loại thông gió /tl 7,8/

Khái niệm

Thông gió là quá trình trao đổi không khí trong và ngoài nhà để thải nhiệt thừa,

ẩm thừa và các chất độc hại… mà trong quá trình sản xuất và sinh hoạt của con người thường sinh ra, nhằm giữ cho các thông số vật lý, khí hậu trong nhà không vượt quá giới hạn cho phép

Phân loại

 Theo hướng chuyển động của gió

Người ta chia ra các loại sau :

 Thông gió kiểu thổi : Thổi không khí sạch vào phòng và không khí trong phòng thải ra bên ngoài qua các khe hở của phòng nhờ chênh lệch cột áp Phương pháp thông

gió kiểu thổi có ưu điểm là có thể cấp gió đến các vị trí cần thiết, nơi tập trung nhiều người, hoặc nhiều nhiệt thừa, ẩm thừa, tốc độ gió luân chuyển thường lớn Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là áp suất trong phòng là dương nên gió tràn ra mọi hướng, do đó có thể tràn vào các khu vực không mong muốn

 Thông gió kiểu hút : Hút xả không khí bị ô nhiễm ra khỏi phòng và không khí bên ngoài tràn vào phòng theo các khe hở nhờ chênh lệch cột áp Thông gió kiểu hút

xả có ưu điểm là có thể hút trực tiếp không khí ô nhiễm tại nơi phát sinh, không cho phát tán ra trong phòng, lưu lượng thông gió nhờ vậy không yêu cầu quá lớn, nhưng hiệu quả cao Tuy nhiên phương pháp này cũng có nhược điểm là gió tuần hoàn trong phòng rất thấp, hầu như không có sự tuần hoàn đáng kể, mặt khác không khí tràn vào phòng tương đối tự do, do đó không kiểm soát được chất lượng gió vào phòng, không khí từ những vị trí không mong muốn có thể tràn vào

 Thông gió kết hợp : Kết hợp cả hút xả lẫn thổi vào phòng, đây là phương pháp hiệu quả nhất Thông gió kết hợp giữa hút xả và thổi gồm hệ thống quạt hút và thổi Vì vậy có thể chủ động hút không khí ô nhiễm tại những vị trí phát sinh chất độc và cấp vào những vị trí yêu cầu gió tươi lớn nhất Phương pháp này có tất cả các ưu điểm của hai phương pháp nêu trên, nhưng loại trừ các nhược điểm của hai kiểu cấp gió đó Tuy nhiên phương pháp kết hợp có nhược điểm là chi phí đầu tư cao hơn

 Theo động lực tạo ra thông gió

 Thông gió tự nhiên : Là hiện tượng trao đổi không khí trong nhà và ngoài trời

nhờ chênh lệch cột áp Thường cột áp chênh lệch do nhiệt độ khác nhau là phổ biến nhất

 Thông gió cưỡng bức : Quá trình thông gió thực hiện bằng quạt

 Theo phương pháp tổ chức

 Thông gió tổng thể : Thông gió tổng thể cho toàn bộ phòng hay công trình

 Thông gió cục bộ : Thông gió cho một khu vực nhỏ đặc biệt trong phòng hay các phòng có sinh các chất độc hại lớn

 Theo mục đích

 Thông gió bình thường : Mục đích của thông gió nhằm loại bỏ các chất độc hại, nhiệt thừa, ẩm thừa và cung cấp ôxi cho sinh hoạt của con người

 Thông gió sự cố : Nhiều công trình có trang bị hệ thống thông gió nhằm khắc phục các sự cố xảy ra

 Đề phòng các tai nạn tràn hoá chất : Khi xảy ra các sự cố hệ thống thông gió hoạt động và thải khí độc đến những nơi định sẵn hoặc ra bên ngoài

 Khi xảy ra hoả hoạn : Để lửa không thâm nhập các cầu thang và cửa thoát hiểm,

hệ thống thông gió hoạt động và tạo áp lực dương trên nhưng đoạn này để mọi người thoát hiểm dễ dàng

 Hệ thống thông gió sự cố chỉ hoạt động khi xảy ra sự cố

2.1.3 Ứng dụng của thông gió

Được áp dụng nhiều trong các nghành công nghiệp:

 Nhà xưởng sản xuất may mặc, dệt len, giầy da, bao bì, xưởng cơ khí, gara ô tô, đan lát mây tre, gốm sứ,…

 Trong các ngành dịch vụ: Nhà hàng, siêu thị, quán bia, khu vui chơi giải trí,…

 Trong lĩnh vực trồng trọt: Nhà kính vườn ươm cây giống, trồng hoa, cây cảnh,…

 Trong lĩnh vực chăn nuôi: Chuồng nuôi gia súc, gia cầm,…

2.2 ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU CỦA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

“Nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, TP Hồ Chí Minh có nhiệt độ cao đều trong năm và hai mùa mưa – khô rõ rệt Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 tới tháng

11, còn mùa khô từ tháng 12 tới tháng 4 Trung bình, TP Hồ Chí Minh có 160 tới 270 giớ nắng/tháng, nhiệt độ tung bình 27 oC, cao nhất lên tới 40 oC, thấp nhất xuống 13,8 oC Hằng năm, thành phố có 330 ngày nhiệt độ trung bình từ 25 tới 28 oC Lượng mưa trung bình thành phố đạt 1949 mm/năm, trong đó năm 1908 đạt cao nhất 2718

mm, thấp nhất xuống 1392 mm vào năm 1958 Một năm, ở TP Hồ Chí Minh có trung bình 159 ngày mưa, tập trung nhiều nhất vào hai tháng 6 và 9 Trên phạm vi không gian thành phố, lượng mưa phân bố không đều, có khuynh hướng tăng theo trục Tây Nam – Đông Bắc Các quận nội thành và các huyện phía Bắc có lượng mưa cao hơn các huyện còn lại

TP Hồ Chí Mính chịu ảnh hưởng của hai hướng gió chính là gió mùa Tây – Tây

Nam và Bắc – Đông Bắc Gió Tây – Tây Nam từ Ấn Độ dương, tốc độ trung bình 3.6

m/s, vào mùa mưa Gió Bắc – Đông Bắc từ biển Đông, tốc độ trung bình 2.4 m/s

Ngoài ra còn có gió tín phong theo hướng Nam – Đông Nam vào khoảng tháng 3 tới

tháng 5, trung bình 3.7 m/s Có thể nói TP Hồ Chí Minh thuộc vùng không có gió bão

Cũng như lượng mưa, độ ẩm không khí ở thành phố lên cao vào mùa mưa, 80 %, và

xuống thấp vào mùa khô, 74.5% Trung bình, độ ẩm không khí đạt bình quân

79.5%/năm” (TheWikimedia Foundation, Inc)

Bảng 2.1: Khí hậu TP Hồ Chí Minh

(Nguồn: Đại sứ quán Việt Nam tại Luân Đôn, 26/02/2008)

Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Nhiệt độ

Độ ẩm trung bình của TP Hồ Chí Minh: φ = 79,5 %

Độ ẩm trung bình của TP Hồ Chí Minh vào mùa mưa: φ = 80 %

Độ ẩm trung bình của TP Hồ Chí Minh vào mùa khô: φ = 74,5 %

2.3 TÁC DỤNG CỦA MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ ĐỐI VỚI MÔI

TRƯỜNG VÀ SẢN XUẤT

2.3.1 Tác dụng của môi trường không khí đối với con người /tl 1, 5/

Sự tỏa nhiệt của cơ thể ra môi trường xung quanh: Do sự hô hấp và hoạt động, cơ

thể sinh vật luôn luôn tỏa nhiệt (trung bình lượng nhiệt tỏa ra của một người khoảng

100 – 400W và có thể nhiều hơn) Sự cân bằng nhiệt của cơ thể đạt được khi toàn bộ lượng nhiệt sinh vật sản sinh ra đều được thải ra môi trường xung quanh Nếu như lượng nhiệt ấy không thải hết, cơ thể sinh vật bị nung nóng, nhiệt độ cơ thể tăng, và sinh vật cảm thấy khó chịu Tăng hay giảm nhiệt độ cơ thể, thậm chí 1oC so với nhiệt

độ thân nhiệt (của người là 36,5 oC) cũng sẽ làm thay đổi cảm giác nhiệt của cơ thể

Cơ thể thực hiện cân bằng nhiệt bằng cách tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh bằng 3 con đường: Đối lưu, bức xạ và bốc mồ hôi (ngoài ra còn có lượng nhiệt tỏa ra

để nung nóng không khí và nung nóng thức ăn nhưng không đáng kể) Ở mức độ chính xác cho phép, tỉ lệ lượng nhiệt tỏa bằng các con đường trên như sau: Đối lưu 25%, bức

Qua nghiên cứu ta thấy con người sẽ cảm thấy dễ chịu khi sống trong môi trường không khí có độ ẩm tương đối φ = 40 – 70 %

Tốc độ không khí cũng ảnh hưởng đến lượng nhiệt tỏa ra từ cơ thể con người Khi tốc độ không khí tăng, lượng nhiệt tỏa ra từ cơ thể người bằng đối lưu và bốc mồ hôi bay hơi đều tăng và ngược lại

Qua nghiên cứu ta thấy con người sẽ cảm thấy dễ chịu khi tốc độ không khí xung quanh khoảng 0,25 m/s Khi nhiệt độ không khí tăng thì tốc độ không khí nên chọn cũng tăng nhưng không nhiều

Bảng 2.2: Tốc độ không khí phụ thuộc vào nhiệt độ

Nhiệt độ không khí

xung quanh, oC 16 – 20 21 – 23 24 – 25 26 – 27 28 – 29 > 30 Tốc độ không khí,

m/s < 0,25 0,25 – 0,3 0,4 – 0,6 0,7 – 1 1,1 – 1,3 1,3 – 1,5

Như vậy các dạng trao đổi nhiệt giữa cơ thể với môi trường xung quanh phụ

thuộc vào tổ hợp của 4 yếu tố nhiệt độ (t), độ ẩm (φ), vận tốc chuyển động (v) của

không khí và nhiệt độ bề mặt bao quanh (tR), các yếu tố này gọi là yếu tố khí hậu

 Cường độ bốc hơi mồ hôi phụ thuộc nhiệt độ (t), độ ẩm (φ), vận tốc chuyển

động (v) của không khí

 Cường độ tỏa nhiệt bằng bức xạ không phụ thuộc vào nhiệt độ không khí (vì

không khí là môi trường trong suốt đối với tia bức xạ), chỉ phụ thuộc vào nhiệt

độ bề mặt bao quanh (tR) và phần nào phụ thuộc vào độ ẩm (φ) ( vì không khí

càng ẩm thì tính trong suốt của nó đối với tia bức xạ càng kém)

 Cường độ tỏa nhiệt bằng đối lưu phụ thuộc vào nhiệt độ (t) và vận tốc chuyển

động (v) của không khí

2.3.2 Tác dụng của môi trường không khí tới sản suất /tl 5/

Để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao cho các quá trình sản suất và yêu cầu cải

thiện điều kiện lao động của con người trong nhiều ngành công nghiệp như: Dệt, thực

phẩm, giấy, in, máy chính xác, tin học, điện từ, … kỹ thuật điều hòa không khí – thông

gió ngày càng được áp dụng để tạo ra môi trường không khí có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ

và độ trong sạch cùng độ ồn thích hợp Bảng 2 – 1 giới thiệu giá trị thích hợp về nhiệt

độ, độ ẩm tương đối của không khí cho một công nghệ sản xuất của một số ngành

công nghiệp

Bảng 2.3: Nhiệt độ và độ ẩm thích hợp cho sản suất

Ngành công nghiệp Công nghệ sản suất Nhiệt độ [oC] Độ ẩm tương đối[%]

2.3.3 Các yếu tố có hại có trong không khí và tác dụng của chúng đối với con

người /tl1/

Tác dụng của chất khí – hơi độc đối với cơ thể con người phụ thuộc vào độ độc, nồng độ của nó trong không khí và thời gian con người tiếp xúc với chất khí – hơi độc

đó Một số chất khí – hơi độc thường có trong không khí, trong phân xưởng sản xuất

 Cacbon oxit (CO)

Là chất khí không màu, không mùi, không vị và không gây kích thích, là sản phẩm cháy không hoàn toàn của các sản phẩm chứa cacbon Nó nhẹ hơn không khí nên dễ dàng phân bố trong không khí, là chất khí phổ biến và gây số lượng nhiễm độc nhiều nhất Nó thâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp, gây ngạt thở, gây bệnh thiếu oxi trong máu, phá hủy chức năng của các mô cảm giác

 Khí sunfua (SO2)

Là chất khí không màu, có mùi hắc và vị cay, được tạo thành trong quá trình đốt nhiên liệu hay sản phẩm chứa lưu huỳnh Khí SO2 tác dụng kích thích lên màng dịch của tuyến hô hấp trên, lên mắt, gây khản tiếng, viêm phế quản, viêm kết mạc

 Amoniac (NH3)

Là chất khí không màu, có mùi khó chịu Amoniac được sử dụng trong thiết bị lạnh, trong các quá trình thắm nitow kim loại Nó tạo thành trong quá trình phân tích các chất chứa nitơ, trong các giếng thoát nước bẩn Amoniac dễ bay hơi nên nó tỏa vào không khí với số lượng lớn Aminiac kích thích tuyến hô hấp trên và màng dịch, mắt giống như khí sunfua

 Hơi dung môi

Là hơi của các hợp chất nhóm các hidrocacbon dãy thơm và béo Chúng được sử dụng trong quá trình khử mỡ, chế tạo vecni, sơn, hòa tan các chất hữu cơ Các dung môi tác dụng lên các mô của cơ thể, đặc biệt là mô thần kinh, gây kinh giật, hạ huyết

áp, ngất, mê sảng

 Clo (Cl)

Là chất khí có màu xanh sẫm và mùi khó chụi, được sử dụng trong công nghiệp dệt và hóa chất Clo gây chứng co thắt cổ họng, đau ngực, khó thở, nặng hơn là các bệnh về phổi như viêm phế quản, viêm phổi

 Axit clohidric (HCl)

Là chất khí không màu, liên kết với hơi nước trong không khí tạo thành các hạt

nhỏ đọng sương màu trắng Nó được dùng làm chất tẩy gỉ kim loại Hơi axit clo hidrit tác dụng kích thích tuyến hô hấp của con người

 Flo (F)

Là chất khí có màu vàng chanh và mùi cay Khí F được tạo thành khi tẩy rửa

kính , trong các phân xưởng điện, phân xưởng sản suất nhôm Flo và hidro florua kích thích lên màng dịch gây viêm phế quản, gây các bệnh về xương, gan, thận, đường tiêu

hóa

 Các kim loại và oxit của chúng

Kẽm (Zn), crom (Cr), mangan (Mn), Chì (Pb), thủy ngân (Hg) là những kim loại

và oxit của chúng thường gặp trong công nghiệp, chúng dễ thấm sâu vào đường hô hấp

của cơ thể gây các bệnh về hô hấp và ảnh hưởng tới thần kinh của cơ thể con người

 Bụi công nghiệp

Trong điều kiện sản suất, bụi tạo thành khi nghiền, đập, tán và sàng các vật rắn

…Kích thước hạt bụi trong các trường hợp này rất nhỏ, từ 10μ trở xuống Bụi gây ra các bệnh về phổi

2.3.4 Tiêu chuẩn môi trường trong khu vực thông gió

Bảng 2.4: Thông số vi khí hậu tối ưu thích ứng với các trạng thái lao động

Bảng 2.5: Giới hạn tiện nghi vi khí hậu bên trong nhà

B: góc bức xạ giữa bề mặt kết cấu với đầu người

Bảng 2.6: Thang cảm giác nhiệt của người Việt Nam

/Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam – 306 – 2004/

19,8

Tiện nghi

(dễ chịu)

- Giớí hạn dưới

- Dễ chịu hoàn toàn

- Giới hạn trên

tR: Nhiệt độ mặt trong kết cấu lấy trung bình, oC

d: Độ ẩm tuyệt đối (dung ẩm) của không khí trong phòng, g hơi nước/kg

không khí khô

v: Tốc độ chuyển động của không khí trong phòng, m/s

Độ ồn /tl8/

Yếu tố tiềng ồn do thiết bị máy móc … gây nên cũng làm cho con người khó

chịu và ảnh hưởng tới sức khỏe Vậy khi thiết kế cũng phải bảo đảm độ ồn nằm trong

Bảng 2.8: Tiêu chuẩn về lưu lượng thông gió thải CO2 cần thiết cho một người

Cường độ vận động V CO2(m3/h người) L (m3/h người)

β = 0,1 % β = 0,15 %

Rất nhẹ 0,022 31,4 18,3 Nhẹ 0,03 43,0 25,0

2.4.1 Khái niệm cơ bản

Không khí ẩm là một hỗn hợp của không khí khô ( gồm O2, N2) và hơi nước

Không khí thông thường dù ít hay nhiều đều chứa một lượng hơi nước và một phần

nhỏ các khí khác, trong kỹ thuật không khí ẩm là một chất môi giới được sữ dụng rộng

rãi trong nhiều lĩnh vực Ví dụ trong kỹ thuật sấy không khí ẩm đóng vai trò chất tải

ẩm, trong nhiều lĩnh vực khác như kỹ thuật thông gió vệ sinh công nghiệp, kỹ thuật

điều hòa nhiệt độ… đều có liên quan với đặc tính xử lý của không khí ẩm

2.4.2 Các loại không khí ẩm

- Không khí ẩm chưa bão hòa: Là không khí ẩm còn có thể nhận thêm một lượng

hơi nước nhất định nữa từ các vật khác bay hơi vào Hơi nước ở đây là hơi quá nhiệt

- Không khí ẩm bão hòa: Là không khí ẩm không có thể nhận thêm một lượng

hơi nước nào nữa từ các vật khác bay hơi vào Hơi nước ở đây là hơi bão hòa khô

- Không khí ẩm quá bão hòa: Là không khí ẩm bão hòa và còn chứa thêm một

lượng nước nhất định

2.4.3 Các thông số đặc tính của không khí ẩm

a Độ ẩm tuyệt đối ρ h , kg/m 3

Gọi:

mh: lượng hơi nước chứa trong không khí ẩm, kg hơi nước

Vkka: Thể tích của khối lượng không khí ẩm đang khảo sát, m3

Lúc đó, ta gọi độ ẩm tuyệt đối là tỷ số sau đây:

h h kka m V

 

b Độ ẩm tương đối φ , %

Độ ẩm tương đối là tỉ số giữa lượng hơi nước hiện có trong khối không khí ẩm đang khảo sát so với lượng hới nước chứa trong không khí đó khi nó được làm cho bão hòa

bh h

m m





Trong đó:

mh: Lượng hơi nước có chứa trong không khí ẩm đang khảo sát, kg hơi nước

mbh: Lượng hơi nước chứa trong không khí đó khi nó được làm cho bão hòa ở nhiệt độ không đổi, kg hơi nước

c Độ chứa hơi

Được xác định như sau:

k h

m m

d 

Trong đó:

d: Độ chứa hơi, kg hơi nước / kg không khí khô

mk: Lượng không khí khô chứa trong không khí ẩm đang khảo sát

d Enthalpy của không khí ẩm

I = ik +d.ih

Nếu qui ước chọn điểm gốc tại t = 0oC và p = 101,325 kPa thì

ik = 1,006 t

ih = 2500,77 + 1,84t

e Nhiệt hiện và nhiệt ẩn

Từ công thức dùng để tính enthalpy của không khí ẩm, ta có thể viết lại như sau:

I = (1,006 + 1,84d)t + 2500,77d Thành phần thứ nhất của vế phải được gọi là nhiệt hiện, thành phần thứ hai gọi là nhiệt ẩn Vì giá trị của 1,84d chỉ chiếm khoảng 3% so với tổng (1,006 + 1,84d), nên có thể xem gần đúng tổng số tổng số (1,006 + 1,84d) = cp = 1,024 kJ.(kg.K)-1 Như vậy, thành phần nhiệt hiện đã nói ở trên có thể hiểu là nhiệt lượng để làm cho 1 kg không khí biến đổi nhiệt độ từ 0oC đến giá trị t Còn quá trình nào làm cho độ chứa hơi thay đổi thì quá trình đó có xuất hiện nhiệt ẩn

2.5 CÁC QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ ẨM ĐA BIẾN /tl8/

2.5.1 Quá trình trao đổi nhiệt và ẩm

Quá trình trao đổi nhiệt và ẩm là một quá trình rất đa dạng, tùy theo nhiệt độ nước cấp vào mà ta sẽ có nhiều loại quá trình Tất nhiên nước phun vào thiết bị phải được tán sương ở một mức độ nhất định nào đó hay nói cách khác là phải tăng diện tích tiếp xúc của nước với không khí thổi vào đến mức nhất định nào đó (ở đây ta dùng tấm cooling pad), vì phụ thuộc vào độ tán sương của nước mà hiệu quả trao đổi nhiệt giữa ẩm và không khí sẽ khác nhau

Ngoài ra còn ra còn hai vấn đề mà ta cần đề cập ở đây để có hiểu rõ hơn bản chất của quá trình này:

 Khái niệm về lớp không khí mỏng xung quanh bề mặt các hạt nước, lớp không khí mỏng này luôn ở trạng thái bão hòa và có nhiệt độ bằng nhiệt độ của các hạt nước

 Sự tiếp xúc giữa không khí và các hạt nước sẽ được thay đổi thành sự hòa trộn của không khí đang khảo sát với lớp không khí mỏng xung quanh bề mặt các hạt nước Khi quá trình trao đổi nhiệt và ẩm diễn ra, nhiệt độ của nước cũng ít nhiều bị thay đổi, do đó khi tiến hành xây dựng quá trình cần phải lưu ý xác định nhiệt độ trung gian của nước

2.5.2 Các quá trình trao đổi nhiệt và ẩm đa biến

Tùy theo nhiệt độ của nước cấp vào, ta sẽ có các quá trình sau:

tö

= c onst

= 1

00%

1 2 3

4 5 6 7

B

A

Hình 2.1: Các quá trình trao đổi nhiệt và ẩm đa biến

a Nhiệt độ của nước t w = t 1 > t A

Đây là quá trình gia nhiệt có tăng ẩm, ta thấy không khí nhận vào cả nhiệt hiện

và nhiệt ẩn, nhiệt lượng do không khí nhận vào được cung cấp bởi chính các hạt nước

b Nhiệt độ của nước t w = t 2 = t A

Đây là quá trình tăng ẩm đẳng nhiệt, độ chứa hơi của không khí tăng lên nhưng nhiệt độ vẫn giữ như cũ Trường hợp này không khí nhận nhiện ẩn, và không nhận hay nhả nhiệt hiện

c Nhiệt độ của nước trong khoảng t đsA < t w =t 3 < t A

Đây là quá trình làm mát có tăng ẩm, ta thấy độ chứa hơi của không khí tăng lên nhưng nhiệt độ bị giảm xuống Trường hợp này ta thấy không khí nhận nhiệt ẩn và nhả nhiệt hiện, lượng nhiệt ẩn nhận vào lớn hơn lượng nhiệt hiện nhả ra

d Nhiệt độ của nước t w = t 4 = t uA < t A

Đây là quá trình tăng ẩm đoạn nhiệt Trong trường hợp này độ chứa hơi tăng nhưng nhiệt độ của không khí bị giảm, lượng nhiệt ẩn nhận vào bằng lượng nhiệt hiện nhả ra

e Nhiệt độ của nước ở trong khoảng t dsA < t w = t 5 < t uA

Trong trường hợp này tdsA là nhiệt độ đọng sương ứng với không khí đi vào buồng công tác ở trạng thái A Trong trường hợp này độ chứa hơi của không khí tăng lên chút ít còn nhiệt độ thì bị giảm, lượng nhiệt ẩn do không khí nhận vào nhỏ hơn lượng nhiệt hiện do không khí nhả ra

f Nhiệt độ của nước t w = t 6 = t đsA

Đây là quá trình làm mát khô, không khí được làm mát nhưng độ chứa hơi không thay đổi Trường hợp này không khí chỉ nhả nhiệt hiện mà không trao đổi nhiệt ẩn

g Nhiệt độ của nước t w = t 7 < t đsA

Đây là quá trình làm mát có tách ẩm, ta thấy nhiệt độ của không khí bị hạ xuống, một bộ phận hơi nước có trong không khí bị ngưng tụ trên bề mặt các hạt nước, nên độ chứa hơi của không khí có xu hướng giảm Trường hợp này không khí nhả đồng thời nhiệt ẩn và nhiệt hiện

2.6 LÁM MÁT BAY HƠI

Khi cho không khí tiếp xúc với các bề mặt ẩm ướt hoặc với các hạt nước đã được tán sương, một bộ phận nước sẽ bị bay hơi vào không khí Chính sự bay hơi này đã làm giảm nhiệt độ của không khí vì quá trình bay hơi là quá trình nhận nhiệt, ta gọi đó

là quá trình làm mát bay hơi

Như đã đề cập ở mục 2.5.2, khi tiến hành quá trình trao đổi nhiệt và ẩm giữa không khí và nước thì nhiệt độ và độ chứa hơi của không khí đều có thể giảm hoặc tăng, như vậy quá trình làm mát bay hơi chỉ là một trong số các quá trình đã trình bày

ở mục 2.5.2 Từ đó, ta thấy tùy theo nhu cầu sử dụng, có thể điều chỉnh nhiệt độ của

nước phun vào để làm tăng thêm tính đa dạng của quá trình xử lý không khí Chính vì vậy, thuật ngữ làm mát bay hơi ở đây có thể hiểu rộng hơn nghĩa vốn có của nó

Có thể chia quá trình làm mát bay hơi thành ba kiểu : Trực tiếp, gián tiếp và hỗn hợp

2.6.1 Làm mát bay hơi kiểu trực tiếp

Hình 2.2: Trình bày nguyên lý của phương án làm mát bay hơi kiểu trực tiếp

 Bộ trao đổi nhiệt giữa nước và không khí (tấm cooling pad) được làm từ các loại vật liệu xốp và có tính thấm ướt tốt, nước được tưới từ trên xuống

 Không khí đi qua bộ trao đổi nhiệt có thể tiếp xúc trực tiếp với màng nước bám trên các bề mặt thấm ướt của bộ trao đổi nhiệt

Theo cách thông thường thì quá trình làm mát bay hơi kiểu trực tiếp sẽ diễn ra theo trường hợp 3 đã đề cập ở mục 2.5.2, có nghĩa là nhiệt độ không khí đi ra sẽ nằm trong khoảng nhiệt độ nhiệt kế ướt và nhiệt độ nhiệt kế khô của không khí đi vào

Để đánh giá hiệu quả làm việc của thiết bị làm mát bay hơi kiểu trực tiếp, ta sử dụng hệ số tăng ẩm εsat, hệ số tăng ẩm lớn thể hiện trạng thái không khí ra khỏi thiết bị rất gần đường bão hòa φ = 100% ngược lại trạng thái không khí ra khỏi thiết bị cách

xa đường bão hòa Ta có:

εsat: Hiệu suất tăng ẩm của thiết bị, %

tae: Nhiệt độ không khí vào thiết bị, oC

tal: Nhiệt độ không khí ra thiết bị, oC

t*

al: Nhiệt độ không khí ra thiết bị đạt độ ẩm tương đối φ = 100%, oC

Hệ số tăng ẩm phụ thuộc vào những yếu tố sau

 Vận tốc không khí đi vào thiết bị, v1: khi v1 lớn thì lưu lượng khối lượng khí mát có được sẽ lớn, đồng nghĩa với hiệu quả làm mát Q sẽ cao hơn Ngoài ra, ứng với lưu lượng nước không đổi, khi va tăng thì hệ số tăng ẩm η sẽ giảm Với Q được tính như sau:

Q v A c (t    t )

Trong đó:

va: Vận tốc gió của thiết bị, m/s

Aa: Diện tích miệng thổi không khí của thiết bị, m2 ρ: Khối lượng riêng của không khí, kg/m3.

ρ = 1,2 kg/m3

ca: Nhiệt dung riêng của không khí, oC

ca = 1000 J/kg.oC Q: Hiệu quả làm mát của thiết bị làm mát bay hơi (công suất lạnh của thiết bị), W

 Tỉ số E, tỉ số giữa lưu lượng khối của nước và không khí vào, nó ảnh hưởng đến

sự tiếp xúc giữa nước và không khí, nếu E lớn thì bề mặt tiếp xúc giữa nước và không khí lớn ngược lại, nếu E nhỏ thì bề mặt tiếp xúc đó nhỏ Ta có:

w a G E G



Trong đó:

Gw: Lưu lượng khối lượng của nước đi qua thiết bị, kg/s

Ga: Lưu lượng khối lượng của không khí đi qua thiết bị, kg/s

 Hình dạng bề mặt thấm ướt ảnh hưởng đến thời gian và bề mặt tiếp xúc giữa nước và không khí

2.6.2 Làm mát bay hơi kiểu gián tiếp

Hình 2.3: Trình bày nguyên lý của phương án làm mát bay hơi kiểu gián tiếp

Ở phương án này ta có hai dòng không khí đi vào thiết bị, hai dòng này lần lượt

có tên gọi là dòng không khí thứ cấp và dòng không khí sơ cấp Dòng không khí sơ cấp là dòng không khí mà ta cần xử lý, còn dòng không khí thứ cấp là phương tiện ta

sử dụng để xử lý dòng không khí sơ cấp

Ta thấy hai dòng không khí sơ cấp và thứ cấp được bố trí chuyển động trong hai không gian cách biệt nhau bởi bề mặt trao đổi nhiệt, bề mặt này được thấm ướt về phía dòng không khí thứ cấp còn dòng sơ cấp thì không nhằm giúp dòng sơ cấp nhả bớt nhiệt hiện nhưng độ chứa hơi vẫn giữ như cũ

2.6.3 Làm mát bay hơi kiểu hỗn hợp

Hình 2.4: Trình bày nguyên lý của phương án làm mát bay hơi kiểu hỗn hợp

Lám mát bay hơi kiểu hỗn hợp là phương án kết hợp giữa phương án làm mát

2.7 BƠM, QUẠT, COOLING PAD

2.7.1 Bơm

Khái niệm

Bơm là máy thủy lực dùng để vận chuyển chất lỏng và truyền năng lượng cho chất lỏng Khi bơm làm việc, năng lượng bơm nhận được từ động cơ sẽ chuyển hóa thành thế năng, động năng và trong một chừng mực nhất định thành nhiệt năng của dòng môi chất

Chọn bơm

- Dựa vào tính chất của chất lỏng (lưu ý độ nhớt, tạp chất)

- Dựa vào hệ số quay nhanh ns

- Dựa vào đường đặc tính của bơm và hệ thống

- Dựa vào một số yêu cầu khác như độ ồn, chi phí đầu tư, vận hành, bảo dưỡng, công dụng riêng (định lượng, đo đếm …)

2.7.2 Quạt thông gió

Khái niệm

Quạt là thiết bị di chuyển chất khí với cơ số tăng áp ε < 1,15 (ε là tỷ số giữa áp suất cửa ra và áp suất cửa vào) hay áp suất đạt được Pa < 1500 mmH2O

Phân loại các loại quạt thông gió

Có 4 loại chính: Quạt ly tâm (centrifugal), quạt hướng trục (axial), quạt hỗn hợp (mixedflow) và quạt ngang dòng (crossflow)

Các thông số đặc tính của quạt

L H p

Hiệu suất

ltq q q

P P

H

Chọn quạt

- Dựa vào đường đặc tính của quạt và hệ thống

- Dựa vào hệ số quay nhanh ns

- Dựa vào một số yêu cầu khác: gọn, nhẹ, độ ồn, bụi …

2.7.3.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Được cấu tạo từ các sợi cellulose đặc biệt được kết chặt bởi các hợp chất không hoà tan (nhựa phenol) có độ bền cao, với cấu trúc hình tổ ong giúp cho nước tuần hoàn một cách dễ dàng và thúc đẩy sự trao đổi nhiệt giữa nước với không khí, nước từ trên chảy xuống làm cho không khí khô và nóng từ bên ngoài đi qua nó trở nên sạch và mát, tạo độ ẩm thích hợp và giảm thấp nhiệt độ không khí Từ đó không khí trong xưởng liên tục được thay mới bằng không khí sạch tạo môi trường làm việc trong sạch giàu oxy, tăng năng suất, sức khỏe cho người lao động

2.7.3.2 Ưu điểm chính của tấm cooling pad

(http://www.haibac.vn/index.php?option=com_content&view=article&id=89%3Au-im-chinh-ca-tm-trao-i-nhit&catid=51%3Atinh-toan-thit-k&Itemid=82&lang=en)

 Hiệu suất trao đổi nhiệt ẩm cao: Được tối ưu hoá nhờ kết cấu dạng tổ ong, nên

với mỗi mét khối cooling pad tương ứng từ 460 đến 690 mét vuông (tuỳ loại) khi các lớp nhăn này được trải phẳng ra Do có diện tích bề mặt tiếp xúc lớn, góc cắt hợp lý

 Khả năng lọc bụi và làm sạch không khí: Cooling pad đóng vai trò như một màng lọc tự nhiên, khi không khí cần xử lý nhiệt ẩm đi qua các bề mặt nhăn, tại đây xảy ra sự va đập và chà sát giữa không khí và bề mặt thấm ẩm của tấm cooling pad, bụi bẩn, rêu mốc và các khoáng chất bám trên bề mặt giấy được rửa trôi nhờ hệ thống nước tưới từ trên xuống, đồng thời tại đây cũng xảy ra qua trình trao đổi nhiệt ẩm giữa nước và không khí Do đó, không khí sau khi qua tấm cooling pad là không khí sạch

và mát

 Độ bền lâu với thời gian: Tấm trao đổi nhiệt cooling pad có cấu trúc cellulose đặc biệt được kết chặt bởi các hợp chất không hoà tan giúp tăng cơ tính đảm bảo thời gian sử dụng lâu dài và duy trì khả năng ngậm nước để liên tục tạo màng nước bay hơi trên bề mặt

 Khả năng chịu đựng môi trường khắc nhiệt: Việc lắp đặt cũng như sử dụng đúng theo quy trình, xả bỏ nước định kỳ và vệ sinh thường xuyên giúp cooling pad có thể hoạt động tốt trong môi trường nước kém chất lượng và không khí bẩn

Hình 2.6: Biểu đồ mô tả sự giảm nhiệt độ trong ngày bằng hệ thống làm mát cooling

pad

2.7.3.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến mức độ giảm nhiệt độ của tấm cooling pad

Mức độ giảm nhiệt độ của không khí khi đi qua tấm cooling pad phụ thuộc vào hiệu suất bay hơi của cooling pad, nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ bầu ướt, mỗi loại tấm cooling pad sẽ cho hiệu suất bay hơi khác nhau Mức độ giảm nhiệt độ được mô tả bằng công thức toán học sau:

η : Hiệu suất bay hơi của tấm Cooling Pad, %

tk : Nhiệt độ bầu khô, oC

tu : Nhiệt độ bầu ướt, oC

Bảng 2.9: Các thông số đặc tính của tấm cooling pad

Từ bảng 2.9 ta thấy: với một loại tấm Cooling Pad xác định (tức η xác định), độ

ẩm tương đối càng thấp thì mức độ giảm nhiệt độ ΔT càng cao

Các loại cooling pad thường gặp

Hình 2.7: Cooling pad của POULTEC

(Nguồn: http://www.poultec.net/pdf/cooling%20pad%20system.pdf)

Bảng 2.10: Hiệu suất làm mát của tấm cooling pad POULTEC

Hiệu suất làm mát, % Vận tốc gió(m/s)

Bảng 2.11: Trở lực tấm cooling pad POULTEC

Trở lực của tấm cooling pad, Pa Vận tốc gió(m/s)