2. BỐ TRÍ THIẾT BỊ, TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC HỆ THỐNG NƯỚC,
2.2.3. Tính toán buồng phun:
Nhiệm vụ bài toán thiết kế buồng phun là xác định các thông số kỹ thuật và kích thước chủ yếu của buồng phun, khi biết trước các thông số nhiệt của không khí vào ra, lưu lượng không khí cần xử lý.. cụ thể:
- Lưu lượng gió cần xử lý G, kg/s;
- Trạng thái không khí đầu vào (t1, φ1) và đầu ra (t2, φ2); - Năng suất lạnh yêu cầu của thiết bị Q0, kW;
- Nhiệt độ nước lạnh đầu vào t’nl
* Các thông số cần tính toán:
- Kích thước buồng phun: Chiều cao h (m); chiều rộng b(m) và chiều dài l(m);
- Lưu lượng nước phun Gf, kg/s; ** Các bước tính toán:
1) Chọn lưu tốc không khí đi qua tiết diện ngang của buồng phunρωk:
Thông thường người ta chọn ρωk = 2,8 ÷ 3,2 kg.m2/s. Nếu quá nhỏ thì hiệu quả trao đổi nhiệt ẩm thấp, nhưng cao quá thì có khả năng cuốn theo các giọt hơi ẩm. Khối lượng riêng của không khí khoảng 1,2 kg/m3, do đó tốc độ chuyển động của không khí nằm trong khoảng ωk= 2,3 ÷ 2,7 m/s. Chọn ωk= 2,5 m/s.
2) Xác định các kích thước cơ bản của buồng phun:
- Tiết diện ngang của buồng phun:
Trong đó:
h - Chiều cao của buồng phun, chiều cao h cần chọn hợp lý trong khoảng 2 ÷ 2,5 m. Nếu quá cao thì sự phân bố lưu lượng gió khó đều, ngược lại nếu chọn quá thấp thì bề rộng lớn, chiếm nhiều diện tích;
b - Chiều rộng buồng phun, m;
G - Lưu lượng gió đã được cho trước hoặc đã xác định được khi thành lập sơ đồ điều hoà không khí, kg/s.
3) Xác định các thông số đặc trưng khác của buồng phun:
- Chọn số dãy phun Z: Trên cơ sở kích thước sơ bộ của buồng phun, chọn số dãy vòi phun. Số dãy vòi phun, như đã biết nằm trong khoảng 1÷3 dãy;
- Chọn cách bố trí các dãy vòi phun. Có 2 các cách bố trí sau: thuận chiều, ngược chiều và kết hợp cả 2 cách trên. Các trường hợp có thể bố trí đã trình bày trên bảng 6-1;
- Chọn chế độ phun: Phun thô, trung bìnhvà mịn;
- Chọn loại mũi phun;
- Chọn đường kính mũi phun d0: 3; 3,5; 4; 4,5; 5; 6mm;
- Chọn mật độ mũi phun trên tiết diện ngang của buồng phun n. Theo kinh nghiệm số mũi phun trên 1m2diện tích nằm trong khoảng 18 ÷ 24 cái;
- Tính số mũi phun: N = fb.Z n, cáị
4) Tính hệ số phun, hệ số hiệu quả E và lưu lượng nước phun: Để xác định quan hệ:
- Xác định hệ số hiệu quả trao đổi nhiệt ẩm vạn năng:
Tu1, tu2- Nhiệt độ nhiệt kế ướt ứng với trạng thái không khí vào và rạ
- Xác định hệ số phun dựa trên hệ số hiệu quả trao đổi nhiệt ẩm vạn năng. Tính theo các công thức (7 - 7) và (7 - 8) nhưng thay E bằng E’.
5) Tính nhiệt độ nước phun:
Để xác định nhiệt độ nước phun ta dựa vào phương trình cần bằng nhiệt. Nếu bỏ qua các tổn thất thì nhiệt lượng làm lạnh không khí đúng bằng nhiệt làm tăng nhiệt độ nước từ nhiệt độ t’nđến t”n.
Giá trị Δtnphải thoả mãn điều kiện Δtn≤ 50C, nếu lớn quá phải tăng hệ số phun μ và xác định lại giá trị En.
Từ đó suy ra:
t”n= t’n+ Δtn
Nhiệt độ nước vào được suy ra từ các biểu thức trên
6) Tính lưu lượng nước phun và lưu lượng nước lạnh:
Hệ thống cấp nước bể phun có thể thực hiện theo một trong hai cách sau:
- Nước được làm lạnh và đưa đến phun trực tiếp ở buồng phun. Trong trường hợp này lưu lượng nước phun bằng lưu lượng nước lạnh.
- Nếu nước lạnh được cấp tới bể chứa và từ đây nước được bơm đến phun ở buồng phun. Trong trường hợp này nước được tuận hoàn theo hai vòng khác nhau và có thể lưu lượng nước phun và nước tuần hoàn không giống nhau (do bơm hoặc trở lực hệ thống khác nhau).
a) Lưu lượng nước phun (nước lạnh) được xác định theo công thức:
Gf= G.μ, kg/s (7-11)
b) Lưu lượng nước lạnh: Nước lạnh được cấp vào bể chứa để từ đó được bơm phun bơm vào buồng phun trao đổi nhiệt ẩm. Lưu lượng nước lạnh có thể khác lưu lượng nước phun.
Trong đó:
t”n, tnl- Nhiệt độ nước phun đầu ra (bằng nhiệt độ nước lạnh hồi về) và nhiệt độ nước lạnh vào bể nước phun;
Q0- Công suất lạnh yêu cầu, kW.
7) Xác định áp suất trước mũi phun và số mũi phun N:
Năng suất phun có ảnh hưởng tới áp suất dư trước các mũi phun và quan hệ đó được xác định như sau:
Đối với mũi phun kim loại:
* Đối với mũi phun nhựa:
Trong đó:
d0- Đường kính mũi phun, mm; pf- Ap suất dư của mũi phun, at.
Từ giá trị gfcó thể xác định được áp suất dư như sau: * Đối với mũi phun kim loại:
Quan hệ giữa áp suất dư và năng suất phun ứng với các loại vòi phun có đường kính khác nhau biểu thị trên hình 7.11 dưới đâỵ Theo yêu cầu kỹ thuật áp suất dư trước các mũi phun không nên quá lớn, vì nếu lớn thì yêu cầu về cột áp của bơm phải caọ Thực tế nên chọn pf< 2,5at. Vì vậy khi tính toán, nếu áp suất dư lớn quá thì phải tăng số mũi phun N, để giảm áp suất dư. Trong phần này tuỳ theo điều kiện thực tế mà có thể chọn áp suất dư pf định trước và xác định số mũi phun cần thiết. Tuy nhiên nếu chọn số mũi phun nhiều, áp suất giảm, chế độ phun chuyển sang phun thô, hiệu quả trao đổi nhiệt ẩm giảm.
Hình 2.21: Các loại vật liệu làm tơi nước
8) Bố trí dàn phun:
Có thể tham khảo cách bố trí dàn phun của Nga nêu ở trong tài liệu [ ].
- Bề rộng chắn nước trước a = 120mm;
- Bề rộng chắn nước sau b = 185 ÷ 250mm;
- Các kích thước khác: c = 200mm; l = 1500mm; m = 660mm; n = 400mm; p = 600mm; v = 900mm;
- Khoảng cách giữa các cọc phun từ 250 ÷ 350mm. Khoảng cách giữa các mũi phun theo chiều đứng khoảng 400 ÷ 600mm.
a - Một dãy phun thuận chiều; b - Một dãy phun ngược chiều; c - Hai dãy phun ngược chiều; d - Hai dãy phun thuận và ngược chiều; e - Ba dãy phun
2.2.3.2. Tính kiểm tra:
Các bước tính toán kiểm tra:
1) Xác định năng suất phun của các mũi phun gftheo d0và pfdựa vào đồ thị hình 7.11 hoặc theo các công thức (7-13) và (7-14)
2) Tính lưu lượng nước phun Gn:
Gn= gf.N, kg/s
3) Tính hệ số phun:
4) Tính tốc độ lưu lượng khối lượng của không khí
5) Xác định E’b, Ebvà khc.
E’ = E’b.khc
En= Eb.khc
6) Tính nhiệt độ nhiệt kế ướt của không khí sau khi xử lý:
Tư2 = (1 – En). (tư1- t’n) + t”n Trong đó t”nđược xác định theo công thức sau:
t”n= t’n+ (m1.tư1– m2.tư2)/μ
Trong đó m1và m2- các hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào nhiệt độ được cho theo bảng dưới đây lấy theo áp suất khí quyển
Để xác định m2cần xác định tư2do đó cần phải tiến hành tính lặp. Các bước tính lặp được thực hiện như sau:
- Tạm lấy một giá trị nước ra nào đó theo kinh nghiệm: t”n= t’n + (3÷5)0C; - Xác định nhiệt độ tư2 theo công thức:
tư2= (1 - E n).(tư1- t’ n) + t” n
- Tra bảng 7.2 để xác định giá m1theo tư1và m2 theo tư2 ; - Tính lại giá trị t”ntheo công thức:
t”n = t’ n
+ (m 1.tư1- m 2.tư2)/μ Nếu sai số không lớn thì có thể chấp nhận được.
- Xác định tư2 theo giá trị t”n
xác định được
7) Xác định I2theo tư2 trên đồ thị I-d: Đường I2 = const đi qua điểm bão hoà có nhiệt độ bằng tư2.
8) Xác định t 2theo E’ theo công thức:
t 2= tư2 + (1-E’).(t 1- tư2)
9) Theo t2và I 2(hoặc tư2) xác định điểm 2 trên I-d và các thông số trạng thái
khác: φ2, d2;
10) Xác định năng suất lạnh của thiết bị xử lý không khí:
Q0= G.(I1- I2)
11) Kiểm tra nhiệt lượng nước lạnh nhận được:
Q n = G n.C pn .(t” n - t’ n)
12) So sánh giá trị Q0và Q n; sai lệch không quá 10%.
3. TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG, CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM ĐƯỜNG ỐNG GIÓ, NƯỚC LẠNH, TÍNH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TIÊU ÂM: NƯỚC LẠNH, TÍNH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TIÊU ÂM:
3.1. Tính toán thiết kếđường ống gió, đường ống nước:
Hệ thống phân phối và vận chuyển không khí bao gồm các bộ phận chính sau:
- Hệ thống đường ống gió: Cấp gió, hồi gió, khí tươi, thông gió;
- Các thiết bị đường ống gió: Van điều chỉnh, tê, cút, chạc, vv...;
Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống vận chuyển không khí là công cụ và phương tiện truyền dẫn không khí đã qua xử lý cấp cho các hộ tiêu thụ, không khí tươi, không khí tuần hoàn và không khí thông gió. Vì lý do đó mà hệ thống vận chuyển không khí phải đảm bảo bền đẹp, tránh các tổn thất nhiệt, ẩm trong quá trình vận chuyển, đảm bảo phân phối khí đều đến các hộ tiêu thụ vv...
3.1.1. Phân loại và đặc điểm hệ thống đường ống gió: 3.1.1.1. Phân loại: 3.1.1.1. Phân loại:
Đường ống dẫn không khí được chia làm nhiều loại dựa trên các cơ sở khác
nhau:
* Theo chức năng: Người ta chia hệ thống đường ống gió ra làm các loại chủ yếu sau:
- Đường ống cung cấp không khí - Đường ống hồi gió
- Đường ống cấp không khí tươi
- Đường ống thông gió
- Đường ống thải gió
* Theo tốc độ gió:
Người ta chia ra loại tốc độ cao và thấp, cụ thể như sau:
* Theo áp suất:
Theo áp suất dư của dòng không khí trong đường ống người ta chia ra làm 3 loại: đường ống có áp suất thấp, trung bình và cao như sau:
- Áp suất thấp: 95 mmH2O
- Áp suất trung bình: 95 ÷ 172 mmH2O - Áp suất cao: 172 ÷ 310 mmH2O * Theo kết cấu và vị trí lắp đặt:
- Đường ống gió treo
- Đường ống gió ngầm
* Theo hình dáng tiết diện đường ống:
- Đường ống chữ nhật, hình vuông;
- Đường ống tròn;
- Đường ống ô van.
* Theo vật liệu chế tạo đường ống:
- Đường ống tôn tráng kẽm;
- Đường ống inox;
- Đường ống nhựa PVC;
- Đường ống polyurethan (foam PU).
3.1.1.2. Đăc điểm:
Dưới đây chúng ta nghiên cứu đặc điểm và cấu tạo của hai loại đường ống thường hay sử dụng trên thực tế la: đường ống ngầm và đường ống treọ
a/ Hệ thống đường ống gió ngầm:
Đường ống gió ngầm được xây dựng bằng gạch hoặc bê tông và đi ngầm dưới đất. Đường ống gió ngầm thường kết hợp dẫn gió và lắp đặt các hệ thống đường nước, điện, điện thoại đi kèm nên gọn gàng và tiết kiệm chi phí nói chung. Tuy nhiên chính các hạng mục đi kèm trong đường ống gió cũng gây ra những rắc rối nhất định như vấn đề vệ sinh, tuần hoàn gió vv. . .
Đường ống gió ngầm được sử dụng khi không gian lắp đặt không có hoặc việc lắp đặt các hệ thống đường ống gió treo không thuận lợi, chi phí cao và tuần hoàn gió trong phòng không tốt. Một trong những trường hợp người ta hay sử dụng đường ống gió ngầm là hệ thống điều hoà trung tâm cho các rạp chiếu bóng, hội trường vv. . .
Đường ống gió ngầm thường sử dụng làm đường ống gió hồi, rất ít khi sử dụng làm đường ống gió cấp do sợ ảnh hưởng chất lượng gió sau khi đã xử lý do ẩm mốc trong đường ống, đặc biệt là đường ống gió cũ đã hoạt động lâu ngàỵ Khi xây dựng cần phải xử lý chống thấm đường ống gió thật tốt.
Đường ống thường có tiết diện chữ nhật và được xây dựng sẵn khi xây dựng công trình. Vì vậy có thể nói đường ống gió ngầm rất khó đảm bảo phân phối gió đều vì tiết diện đường ống thường được xây đều nhau từ đầu đến cuốị
Hệ thống đường ống gió ngầm thường được sử dụng trong các nhà máy dệt, rạp chiếu bóng.
Trong nhà máy dệt, các đường ống gió ngầm này có khả năng thu gom các sợi bông rơi vãi tránh phán tán trong không khí ảnh hưởng đến công nhân vận hành và máy móc thiết bị trong nhà xưởng. Vì vậy trong các nhà máy dệt, nhà máy chế biến gỗ để thu gom bụi người ta thường hay sử dụng hệ thống đường ống gió kiểu ngầm.
Nói chung đường ống gió ngầm đòi hỏi chi phí lớn, khó xây dựng và có nhiều nhược điểm. Nó chỉ được sử dụng trong trường hợp bất khả kháng hoặc với mục đích thu gom bụị
b/ Hệ thống ống kiểu treo:
Hệ thống đường ống treo là hệ thống đường ống được treo trên các giá đỡ đặt ở trên caọ Do đó yêu cầu đối với đường ống gió treo tương đối nghiêm ngặt:
- Kết cấu gọn, nhẹ;
- Bền và chắc chắn;
- Dẫn gió hiệu quả, thi công nhanh chóng;
- Dễ chế tạo và giá thành thấp.
Đường ống gió treo có thể chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau, tiết diện đường ống cũng có hình dạng rất khác nhaụ Đường ống gió treo cho phép dễ dàng điều chỉnh tiết diện để đảm bảo phân phối gió đều trên toàn tuyến đường ống.
Hình 2. 23: Treo, đỡ đường ống gió
1 - Trần bê tông 5 - Thanh sắt đỡ
2 - Thanh treo 6 - Bông thuỷ tinh
cách nhiệt 3 - Đoạn ren 7 - Ống gió 4 - Bu lông + đai ốc 8 - Vít nỡ nh sắt đỡ
Hình dạng tiết diện đường ống gió rất đa dạng: Chữ nhật, tròn, vuông, ovan. Tuy nhiên đường ống gió có tiết diện chữ nhật được sử dụng phổ biến hơn cả vì nó phù hợp với kết cấu nhà, dễ treo đỡ, dễ chế tạo, dễ bọc cách nhiệt và đặc
biệt các chi tiết phụ như: cút, chạc 3, chạc 4, T... dễ chế tạo hơn các tiết diện khác.
Hình 2.24. Các loại tiết diện đường ống
* Cách nhiệt:
Êm lớp lưới sắt mỏng. Để tránh tổn thất nhiệt, đường ống thường bọc một lớp cách nhiệt bằng bông thủy tinh, hay stirofor, bên ngoài bọc lớp giấy bạc chống cháy và phản xạ nhiệt. Để tránh chuột làm hỏng người ta có thể bọc thêm lưới thép, sắt mỏng.
Hiện nay người ta thường sử dụng bông thuỷ tinh chuyên dụng để bọc cách nhiệt các đường ống gió, bông thuỷ tinh được lắp lên đường ống nhờ các đinh chông,
ống các chất keo, sau khi xuyên lớp bông qua các đinh chông người ta lồng các mảnh kim loại trông giống như các đồng xu vào bên ngoài kẹp chặp bông và bẻ gập các chông đinh lạị
Cần lưu ý sử dụng số lượng cách chông đinh một cách hợp lý, khi số lượng quá nhiều sẽ tạo cầu nhiệt không tốt, nhưng nếu quá ít thì bông sẽ được giữ không chặt. Mật độ đinh gắn khoảng 01 đinh trên 0,06m2bề mặt ống gió.
Hình 2.25: Cách gắn lớp cách nhiệt
Khi đường ống đi ngoài trời người ta bọc thêm lớp tôn ngoài cùng để bảo vệ mưa nắng. Cần lưu ý các loại đường ống gió nào thì cần bọc cách nhiệt và độ dày tương ứng bao nhiêụ Các đường ống bọc cách nhiệt bao gồm: đường cấp gió và đường hồi gió. Các đường ống cấp gió tươi, hút xả và thông gió không cần bọc cách nhiệt. Đường hồi gió đi trong không gian điều hòa không cần bọc cách nhiệt. Riêng đường ống cấp gió đi trong không gian điều hoà có thể bọc hoặc không tuỳ thuộc nhiệt độ và tầm quan trọng của phòng. Khi không bọc cách nhiệt trên bề mặt đường ống khí mới