4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
2.1.8 Tính tổn thất áp suất
Dựa theo [TL1]/372, tổn thất áp suất trên đường ống gió gồm 2 thành phần:
∆P= ∆Pms+ ∆Pcb (15) Trong đó:
∆Pms: Trở kháng ma sát trên đường ống ∆Pcb: Trở kháng cục bộ
Trang 12
Tính trở kháng ma sát
- Trở kháng ma sát của đoạn ống:
∆Pms=Rms.l (16) Trở kháng ma sát của đường ống chính 1 tra theo phụ lục 4 [TL1], với v = 6 (m/s) và đường kính ống chính 1 d1 =140 mm ta được:
- Trở kháng ma sát là: 0,34 mmH2O/m - Áp suất động là: 0,2204 mmH2O
- Suy ra tổng trở kháng ma sát của đoạn ống chính 1 là:
∆Pms1=Rms1.l= 0,34.2,9 = 0,986 mmH2O (17)
- Trở kháng ma sát của đường ống chính 2 tra theo phụ lục 4 [TL1], với v = 6(m/s) và đường kính ống chính 1 d1 = 190 mm ta được:
- Trở kháng ma sát là: 0,58 mmH2O/m - Áp suất động là: 0,2204 mmH2O
- Suy ra tổng trở kháng ma sát của đoạn ống chính 2 là:
∆Pms2=Rms2.l= 0,58.2 = 1,16 mmH2O (18) - Tổng trở kháng ma sát trên toàn đoạn ống là:
∆Pms= ∆Pms1+ ∆Pms2 = 0,986+1,16 = 2,146 (mmH2O) (19)
Tính trở kháng cục bộ:
- Tổng hệ số trở kháng cục bộ đường ống 1 là:
1,4 + 1,15 + 0,16 + 0,25 = 2,96 (20) - Suy ra tổng trở kháng cục bộ trên đoạn ống chính 1 là:
∆Pcb1 = 2,96.0,2204 = 0,652 mmH2O (21) - Tổng hệ số trở kháng cục bộ đường ống 2: 0 + 1,15 = ,15
- Suy ra tổng trở kháng cục bộ trên đoạn ống chính 2 là:
∆Pcb2 = 1,15.0,2204 = 0,253 mmH2O (22) - Tổng trở kháng cục bộ trên toàn đoạn ống:
∆Pcb= ∆Pcb1+∆Pcb2 = 0,652+0,253=0,905 mmH2O (23) - Tổng tổn thất áp suất trên toàn đoạn ống:
Trang 13
Bảng 2. 1 Tổng hợp kết quả tính toán cho đường ống gió
Đoạn ống Lưu lượng Đường kính Chiều dài Tốc độ gió Tiết diện ống Trở kháng ma sát Rms Trở kháng ma sát của đoạn ống ∆Pms = Rms.l Tổng trở kháng cục bộ Áp suất động Trở kháng cục bộ ∆Pcb Tổn thất áp suất tổng ∆P = Rms + ∆Pcb Đơn vị m3/h mm m m/s m2 mmH2O /m mmH2O mmH2O mmH2O mmH2O Ống chính 1 290 140 2,9 6 0,0134 0,34 0,986 2,96 0,2204 0,652 1,638 Ống chính 2 145 90 2 6 0,00672 0,58 1,16 1,15 0,2204 0,253 1,413 2.2 CHỌN VẬT LIỆU Ống nhựa PVC
Ống nhựa PVC được sản xuất từ hỗn hợp bột nhựa PVC (Poly Vinyl Clorua) cùng các chất phụ gia khác đưa vào máy trộn để tạo thành hỗn hợp PVC. Ống nhựa PVC được sử dụng nhiều trong cả ngành công nghiệp lẫn dân dụng. Sản phẩm được phổ biến do sở hữu nhiều ưu điểm hữu ích.
Ống PVC được thiết kế với bề mặt trơn tru, tạo độ ma sát thấp, giúp tăng tốc độ dòng chảy.
Bề mặt trong trơn tru ấy còn ngăn ngừa sự phát triển của các chất độc hại hoặc mùi hôi thối, có khả năng chống nấm mốc và không bị nhiễm khuẩn.
Nhựa PVC có khả năng chống axit tuyệt vời, kháng kiềm, chống ăn mòn nên không bị ảnh hưởng bởi độ ẩm và pH đất. Có đặc tính chống ăn mòn và kháng hóa chất tuyệt vời, ống PVC không cần xử lý chống ăn mòn khi lắp đặt đường ống.
Ống nhựa PVC có điện trở suất lớn hơn 1013 Ω. cm, có độ dẫn nhiệt 0.13 W/m/ độ, nên có tính dẫn nhiệt, dẫn điện kém. Yếu tố dẫn nhiệt thấp giúp chất lỏng vận chuyển qua đường ống PVC duy trì nhiệt độ đồng đều hơn. Ống nhựa PVC còn đảm bảo an toàn vì tính cách điện. Nếu như các ống kim loại phải phủ thêm trên bề mặt một lớp phủ cách điện thì ống nhựa PVC cách điện tuyệt đối.
Trang 14
Ống PVC có nhược điểm sẽ bị phân hủy ở nhiệt độ cao hoặc bị oxi hóa dưới ánh nắng trực tiếp từ mặt trời do tính dẫn nhiệt kém, không chịu được nhiệt độ cao.
Hình 2. 1 Ống nhựa PVC
Vì các đặc tính nêu trên, ta có thể thấy ống nhựa có độ nhám bề mặt, hệ số ma sát bề mặt trong ống là rất nhỏ, kích thước phù hợp với không gian điều hòa nhỏ hẹp nên nhóm đã chọn ống nhựa làm vật liệu làm đường ống gió.
2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊM CỨU THỰC NGHIỆM
Thực nghiệm là một phương pháp thu thập thông tin được thực hiện bởi những quan sát trong điều kiện gây biến đổi đối tượng khảo sát và môi trường xung quanh đối tượng khảo sát một cách có chủ định. Sử dụng phổ biến trong nghiên cứu tự nhiên, kỹ thuật, y học và nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác.
Đặc điểm: Thực nghiệm cho phép tác động lên đối tượng nghiên cứu một cách chủ động, can thiệp có ý thức vào quá trình diễn ra theo mong muốn của người nghiên cứu.
Đặc trưng của phương pháp thực nghiệm là tham số bị khống chế bởi người nghiên cứu.
* Phân loại nghiên cứu thực nghiệm
Theo nơi thực nghiệm:
- Thực nghiệm trong phòng thí nghiệm: Người nghiên cứu hoàn toàn chủ động tạo dựng mô hình thực nghiệm và khống chế các tham số, hạn chế là kết quả thu được trong phòng thí nghiệm hiếm khi được áp dụng thẳng vào điều kiện thực tế.
Trang 15
- Thực hiện tại hiện trường: Người nghiện cứu tiếp cận điều kiện hoàn toàn thực, nhưng bị hạn chế về khả năng khống chế tham số và các điều kiện nghiên cứu.
- Thực nghiệm trong quần thể xã hội: Dạng thực nghiệm được tiến hành trên một cộng đồng người, trong những điều kiện sống của họ. Trong thực nghiệm này, người nghiên cứu thay đổi các điều kiện sinh hoạt của họ, tác động vào đó những yếu tố cần được kiểm chứng trong nghiên cứu.
Phân loại theo mực đích quan sát:
- Thực nghiệm thăm dò: Thực nghiệm này được sử dụng để nhận dạng vẫn đề và xây dựng giả thiết.
- Thực nghiệm kiểm tra: Thực nghiệm được tiến hành để kiểm chứng những giả thiết.
- Thực nghiệm song hành: Thực nghiệm tiến hành trên những đối thượng khác nhau trong những điều kiện được khống chế giống nhau, nhằm rút ra kết luận về ảnh hưởng của thực nghiệm trên các đối tượng khác.
- Thực nghiệm đối nghịch: Thực nghiệm tiến hành trên hai đối tượng giống nhau với điều kiện ngược nhau, nhằm quan sát kết quả của các phương thức tác động đến thông số của đối tượng nghiên cứu.
- Thực nghiệm so sánh (đồi chứng): Thực nghiệm tiến hành trên hai đối tượng khác nhau, trong đó một trong hai được chọn làm đối chứng nhằm tìm chỗ khác biệt giữa các phương pháp, giữa các hậu quả so với đối chứng.
* Các phương pháp tiến hành thực nghiệm
- Phương pháp thử và sai: Là phương pháp bắt đầu bằng việc thử, thấy sai thử lại, sai lại thử lại cho đến khi đạt được kết quả cuối cùng hoàn toàn đúng hoàn toàn sai so với giả thuyết thực nghiệm.
- Phương pháp Heuristie: Bản chất chính là phương pháp thử và sai được cải tiến, được chia theo nhiều bước, mỗi nước chỉ thực nghiệm trên một mục tiêu. Mục đích là để công việc thực nghiệm trở nên dễ dàng hơn.
- Thực nghiệm trên mô hình: Thực nghiệm phổ biến nhất trong các nghiên cứu xã hội. Mục đích là làm thử ở quy mô nhỏ, vừa dễ thực hiện vừa giảm thiểu rỉu ro.
Trang 16
* Ưu và nhược điểm của phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
Ưu điểm:
- Cho phép thay đổi bản chất cấu trúc và cơ chế của đối tượng, thay đổi điều kiện ảnh hưởng của những tác động bên ngoài bằng cách thay đổi những yếu tố nào đó của môi trường.
- Có khả năng đi sâu vào quan hệ bản chất, xác định được các quy luật, phát hiện ra các thành phần và cơ chế.
- Có thể lặp đi lặp lại nhiều lần thực hiện với những kết quả giống nhau, chứng tỏ một mối quan hệ có tính quy luật và đảm bảo được tính tin cậy của đề tài. - Nhà nghiên cứu không thụ động chờ đợi sự xuất hiện các hiện tượng mà tự mình tạo ra các điều kiện, nên có khả năng tính đến một cách đầy đủ hơn các điều kiện đó, cũng như những ảnh hưởng mà các điều kiện ấy gây ra cho đối tượng.
Nhược điểm:
- Khó thực hiện, đòi hỏi sự chuẩn bị công phu về lý luận và công cụ thực hiện, đôi khi là những trang thiết bị hiện đại, tốn kém.
- Mỗi thực nghiệm chỉ kiểm nghiệm và xác định được mối quan hệ giữa hai yếu tố, trong khi đó một đề tài nghiên cứu lại đòi hỏi kiểm nghiệm nhiều yếu tố. - Các điều kiện được tạo ra một cách đặc biệt trong quá trình thực nghiệm có thể phá vỡ diễn biến tự nhiên của hiện tượng nghiên cứu.
- Khó có thể dùng phương pháp này để nghiên cứu những hoạt động diễn biến phức tạp trong tư tưởng, tình cảm con người.
* Nguyên tắc cơ bản của nghiên cứu thực nghiệm
- Xây dựng giả thuyết thực nghiệm - Ước lượng các biến thiên
- Khống chế những điều kiện chủ quan của đối tượng được thực nghiệm để nó cân bằng và ổn định.
- Khống chế những tác động không thực nghiệm
- Mẫu được lựa chọn trong thực nghiệm phải tiêu biểu, mang tính phổ biến để kết quả thực nghiệm được khách quan.
- Đề ra những chuẩn đánh giá, phương thức đánh giá kết quả. - Ghi biên bản thực nghiệm
Trang 17
* Yêu cầu
- Không sử dụng thực nghiệm một cách tràn lan, phải chọn vấn đề then chốt, nhất thiết để thực hiện, khi đã chọn đề tài thực nghiệm thì cần phải thực hiện đến mức cao nhất các nguyên tắc của thực nghiệm.
- Cần nắm chắc những ưu điểm và nhược điểm của mỗi loại thực nghiệm để sử dụng phù hợp với vấn đề thực nghiệm.
- Chỉ được tiến hành thực nghiệm khi có đầy đủ luận cứ về: mục đích, điều kiện (cơ sở lý luận, giả thuyết khoa học, đối tượng tác động, địa bàn thực nghiệm, lực lượng tham gia thực nghiệm,…), các bước thực nghiệm, việc xử lí kết quả, phân tích lý luận và khái quát hoá để hình thành tri thức mới.
* Các bước tiến hành
Chuẩn bị:
- Xác định mục tiêu thực nghiệm.
- Xác định đối tượng, địa điểm, quy mô thực nghiệm.
- Xác định hệ chuẩn đánh giá và phương pháp đánh giá kết quả. - Xây dựng kế hoạch triển khai thực nghiệm.
- Khảo sát thực trạng các vấn đề có liên quan đến việc thực nghiệm - Triển khai thực nghiệm theo kế hoạch
* Ý nghĩa của phương pháp thực nghiệm
- Phương pháp thực nghiệm khoa học là một trong các phương pháp cơ bản nghiên cứu khoa học.
- Phương pháp thực nghiệm mang tính chủ động và sáng tạo rất cao trong việc cải tạo thực tiễn và có ý nghĩa rất quan trọng trong lịch sử phát triển khoa học.[7]
2.4 XÂY DỰNG MODEL Phần mềm Autodesk Inventor Phần mềm Autodesk Inventor
2.4.1 Giới thiệu về phần mềm Autodesk Inventor
Autodesk Inventor, được phát triển bởi công ty Autodesk USA, là phần mềm xây dựng mô hình 3D, thiết kế, hình mẫu và kiểm tra ý tưởng các sản phầm.
Inventor tạo ra các nguyên mẫu mô phỏng chuẩn xác khối lượng, áp lực, độ ma sát, tải trọng,… của các đối tượng sản phẩm trong môi trường 3D. Các công cụ mô phỏng,
Trang 18
phân tích được tích hợp trong Inventor cho phép người dùng thiết kế từ khuôn đúc cơ bản đến nâng cao như thiết kế chi tiết máy, trực quan hóa sản phẩm. Inventor còn được tích hợp CAD và các công cụ giao tiếp thiết kế nhằm nâng cao năng suất làm việc của CAD và giảm thiếu phát sinh lỗi, tiết kiệm thời gian.
Inventor sử dụng các định dạng tập tin cụ thể cho các chi tiết (IPT), cụm (IAM), và bản vẽ (IDW hoặc DWG). Tập tin có thể được nhập hoặc xuất trong định dạng DWG. Định dạng bản vẽ trên Web (DWF) được ưa thích của Autodesk 2D/3D có thể dùng để trao đổi dữ liệu dễ dàng.
Inventor có thể trao đổi dữ liệu với hầu hết các phần mềm được phát triển bở Autodesk.
Ngoài ra Inventor có thể trao đổi dữ liệu với các ứng dụng như CATIA V5, UGS, SolidWorks, và ENGINEER / Pro. Inventor hỗ trợ nhập trực tiếp và xuất của CATIA V5, JT 6, JT 7, Parasolid, Granite, UG-NX, SolidWorks, Pro / E, với các tập tin SAT.[9]
2.4.2 Xây dựng mô hình trên phần mềm Autodesk Inventor Professional 2020
➢ Cấu tạo mô hình Mô hình gồm 3 phần:
- Phần mô hình của sàn, tường và các thiết bị chính trong phòng được gọi là Room.
- Phần mô hình của trần của phòng được gọi là Roof.
- Phần mô hình của thể tích không khí trong phòng sau khi đã đậy Roof lên Room được gọi là Room Air.
Trang 19
Hình 2. 2 Mô hình phòng Lab được xây dựng trên phần mềm Autodesk Inventor Professional 2020
2.4.3 Chi tiết mô hình
➢ Room
Room được thiết kế dựa trên các thông số thực tế được đo đạc từ phòng Lab. Với các kích thước có được như sau:
- Chiều dài phòng: 6600 mm - Chiều rộng phòng: 3400 mm - Chiều cao phòng: 2000 mm - Độ dày của nền: 100 mm
Trang 20
Hình 2. 3 Mô hình Room được dựng trên phần mềm Autodesk Inventor Professional 2020
Số lượng và kích thước của các vật thể trong phòng được nêu trong bảng sau: Bảng 3. 1 Các vật thể trong phòng
STT Tên Số lượng
Kích thước (mm)
Chiều dài Chiều rộng Chiều cao 1 Bàn làm việc chính 1 1500 800 820 2 Bàn làm việc phụ 1 1200 800 820 3 Bàn làm việc nhóm 1 2000 1000 900 4 TV 1 1100 15 600 5 Kệ để đồ 1 2200 380 1600 6 Dàn lạnh máy lạnh 1 770 260 280
Trang 21
Hình 2. 4 Mô hình các đồ vật trong Room
➢ Roof
Mô hình của trần nhà với kích thước bằng với kích thước của phòng, và có độ dày là 100mm.
Hình 2. 5 Mô hình trần nhà được dựng trên phần mềm Autodesk Inventor Professional 2020
Room Air
Mô hình của khối không khí trong phòng, được giới hạn kích thước bởi tường bao của Room, nền phòng và Roof. Bên trong có các phần rỗng tương ứng với các vật thể trong phòng.
Trang 22
Hình 2. 6 Mô hình Room Air được dựng trên phần mềm Autodesk Inventor Professional 2020
2.4.4 Mô hình ống phân phối gió
Mô hình ống phân phối gió được xây dựng dựa trên phần tính toán thiết kế cho đường ống phân phối gió, với các thông số như sau:
- Chiều cao từ sàn: 1500 mm - Khoảng cách với tường: 500 mm - Tổng chiều dài ống: 4890 mm - Số miệng thổi: 4
Trang 23
Professional 2020
Hình 2. 8 Mô hình ống phân phối gió trong không gian Room
Hình 2. 9 Mô hình ống phân phối gió nhìn từ trên xuống
Trang 24
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM 3.1 MÔ PHỎNG VỚI ANSYS WORKBENCH 14.0
3.1.1 Giới Thiệu Ansys
ANSYS là một phần mềm toàn diện và bao quát hầu hết các lĩnh vực vật lý, giúp can thiệp vào thế giới mô hình ảo và phân tích kỹ thuật cho các giai đoạn thiết kế. Hầu hết các nhà đầu tư rất thích phần mềm phân tích kỹ thuật này so với những gì chúng làm được và số tiền họ phải bỏ ra.
ANSY Workbench (WB) là một môi trường nền chung, trong đó có tích hợp rất nhiều module xử lý liên quan đến các lĩnh vực: kết cấu, nhiệt động lực học, va chạm, lưu chất…WB đang ngày càng phát triển,hướng tới một giao diện thân thiện với người dùng.Bằng cách liên kết các kiểu bài toán chỉ thông qua các thao tác kéo thả đơn giản nhưng vẫn đạt hiệu quả cao nên WB ngày càng được khách hàng tin dùng.Ngoài ra WB còn có khả năng tương tác với các phần mềm CAD rất cao cho phép người dùng có thể đưa những mô hình phức tạp vào trong WB để tính toán,hướng tới mục tiêu “Mô phỏng đi đầu tạo nền tảng cho sự phát triển sản phẩm” [8]