Chương 4: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG GIÓ
4.2. Giới thiệu và chọn phương pháp tính toán đường ống gió
4.2.1. Phương pháp ma sát đồng đều
Thiết kế hệ thống đường ống gió sao cho tổn thất áp suất trên 1 m chiều dài đường ống đều nhau trên toàn tuyến ống, ở bất cứ tiết diện nào và bằng tổn thất trên 1 m chiều dài đoạn ống chuẩn. Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất, nhanh và tương đối chính xác. Khác với các phương pháp khác là phải tính toán thiết kế đường ống một cách tuần tự, muốn xác định kích thước đoạn sau phải biết kích thước đoạn trước, phương pháp ma sát đồng đều cho phép xác định bất cứ đoạn ống nào trên mạng mà không cần phải biết kích thước của đoạn trước đó. Điều này rất phù hợp với thực tế thi công tại các công trường.
4.2.2. Phương pháp tính toán lý thuyết
Phương pháp này dựa vào các công thức lý thuyết và tính toán tuần tự kích thước đường ống từ đầu đến cuối tuyến ống sao cho áp suất tĩnh ở các vị trí lắp các miệng thổi và hút không đổi. Đây là phương pháp có thể coi là chính xác nhất. Tuy nhiên, phương pháp này tính toán khá phức tạp, đòi hỏi nhiều thời gian.
4.2.3. Các phương pháp khác
Phương pháp giảm dần tốc độ: người thiết kế bằng kinh nghiệm của mình chủ động thiết kế giảm dần tốc độ theo chiều chuyển động của dòng không khí trong đường ống. Đây là phương pháp thiết kế tương đối nhanh nhưng phụ thuộc nhiều vào chủ quan người thiết kế và khó đánh giá được mức độ chính xác. Khi thiết kế theo phương pháp này hệ thống buộc phải lắp các van điều chỉnh lưu lượng gió.
SVTH: Đinh Công Hải – Phan Minh Hiếu 64 GVHD: TS.GVC. Hồ Trần Anh Ngọc Phương pháp phục hồi áp suất tĩnh: thiết kế theo nguyên tắc tổn thất áp lực bao nhiêu thì giảm dần tốc độ để biến áp suất động thành áp suất tĩnh để bù lại.
Ngoài các phương pháp trên, người ta còn sử dụng một số phương pháp sau đây:
+ Phương pháp T;
+ Phương pháp tốc độ không đổi: thích hợp cho hệ thống tốc độ cao (xưởng sản xuất);
+ Phương pháp áp suất tổng.
4.2.4. Lựa chọn phương pháp tính toán đường ống gió
Trong công trình này, ta chọn phương pháp ma sát đồng đều để tính toán thiết kế
hệ thống cấp gió tươi. Phương pháp này cũng đảm bảo tốc độ giảm dần và thường hay được sử dụng cho kênh gió tốc độ thấp và chức năng cấp gió, hồi gió và thải gió.
4.2.5. Tính toán hệ thống đường ống gió theo phương pháp ma sát đồng đều
Có 2 lựa chọn thiết kế:
Cách 1: Chọn tiết diện đoạn đầu nơi gần quạt là tiết diện điển hình, chọn tốc độ
chuyển động không khí phù hợp với đoạn ống đó. Từ đó, xác định đoạn kích thước điển hình, tổn thất ma sát trên 1 m chiều dài của đoạn ống điển hình. Giá trị tổn thất đó được coi là chuẩn trên toàn tuyến ống.
Cách 2: Chọn tổn thất áp suất hợp lý và giữ nguyên giá trị đó trên toàn bộ hệ thống kênh gió. Trên cơ sở từng đoạn lưu lượng đã biết, tiến hành xác định kích thước từng đoạn. Tuy nhiên, cách này có nhược điểm là lựa chọn tổn thất áp suất thế nào là hợp lý, nếu chọn tổn thất bé thì kích thước đường ống lớn chi phí đầu tư tăng, nhưng nếu chọn tốc độ lớn sẽ gây ồn, chi phí vận hành tăng.
Trên thực tế, người ta chọn cách 1 vì tốc độ gió cho ở các bảng là các thông số đã xác định dựa trên tính toán kinh tế kỹ thuật đã cân nhắc đến các yếu tố nêu trên.
Các bước thiết kế theo cách thứ nhất là:
Bước 1:
+ Lựa chọn tiết diện đầu làm tiết diện điển hình, chọn tốc độ gió cho tiết diện đó ω1, dựa vào lưu lượng V1 và tốc độ ω1 đã chọn tính kích thước đoạn ống điển hình:
diện tích tiết diện F1, kích thước cạnh a1 và b1, đường kính tương đương dtđ. F1 = V1/ω1 = a1 x b1 (TL1/309)
SVTH: Đinh Công Hải – Phan Minh Hiếu 65 GVHD: TS.GVC. Hồ Trần Anh Ngọc + Xác định đường kính tương đương dtđ đoạn ống điển hình theo công thức TL1/271;
+ Từ lưu lượng và đường kính tương đương xác định tổn thất áp suất cho 1 m chiều dài đường ống điển hình Δp1 (dựa vào đồ thị). Giá trị đó được cố định trên toàn tuyến.
Bước 2:
+ Trên cơ sở tổn thất áp suất chuẩn Δp1 tính kích thước các đoạn còn lại dựa vào lưu lượng đã biết. Tuy nhiên, để tiện lợi cho việc tính toán người ta đã đưa ra số
liệu tính toán trên bảng 9.49 TL1/310. Theo bảng này, nếu lấy tiết diện và lưu lượng đoạn ống điển hình làm chuẩn thì có thể xác định tỷ lệ % tiết diện của đoạn ống bất kỳ
so với đoạn ống chuẩn này khi biết được tỷ lệ % lưu lượng của đoạn ống đó so với đoạn ống điển hình. Xác định tỷ lệ % lưu lượng của các đoạn ống trên tiết diện điển hình:
+ Xác định kích thước của các đoạn ống theo tỷ lệ % so với tiết diện đoạn ống điển hình F1.
Đặc điểm của phương pháp này:
+ Phương pháp ma sát đồng đều có ưu điểm là thiết kế rất nhanh, người thiết kế
không bắt buộc phải tính toán tuần tự từ đầu tuyến ống đến cuối mà có thể tính bất cứ đoạn ống nào tùy ý, điều này có ý nghĩa trên thực tế thi công ở công trường.
+ Phương pháp ma sát đồng đều cũng đảm bảo tốc độ giảm dần dọc theo chiều chuyển động, có độ tin cậy cao hơn phương pháp giảm dần tốc độ.
+ Không đảm bảo phân bố lưu lượng đều trên toàn tuyến nên các miệng thổi cần phải bố trí thêm van điều chỉnh.
+ Việc lựa chọn tổn thất cho 1 m ống khó khăn.
+ Phương pháp ma sát đồng đều được sử dụng rất phổ biến.
4.3. Tính toán hệ thống ống gió theo phương pháp ma sát đồng đều
4.3.1. Đặc điểm công trình
Công trình có trần giả cách trần thật 1200 mm. Do đó đường ống gió phải được chế tạo hình chữ nhật, để đảm bảo đường ống có thể nằm lọt giữa khoảng cách giữa trần thật và trần giả, tránh trường hợp phải hạ trần giả xuống ảnh hưởng đến không gian và dễ chế tạo cũng như lắp đặt.
SVTH: Đinh Công Hải – Phan Minh Hiếu 66 GVHD: TS.GVC. Hồ Trần Anh Ngọc Dưới đây trình bày nội dung tính toán cho tầng 1, các tầng khác thực hiện tính toán tương tự.
4.3.2. Tính toán đường ống gió tươi 4.3.2.1. Lựa chọn phương án cấp gió tươi
Cấp gió tươi trực tiếp vào phòng: Gió tươi phải được làm lạnh bằng bộ tận dụng lạnh gió thải (HRV) hoặc dàn lạnh (PAU).
Cấp gió tươi theo hệ thống điều hoà: Cấp gió tươi đến hộp hoà trộn của các dàn lạnh.
Tại công trình này, ta cấp gió tươi theo hệ thống điều hòa để tránh trường nhiệt độ không khí trong phòng và phân bố khí tươi không đều. Gió tươi sẽ hòa trộn với gió hồi và cấp vào phòng nên phân bố đều và tránh làm thay đổi trường nhiệt độ trong phòng.
4.3.2.2. Tính kích thước đường ống gió
Ta có tổng lưu lượng gió tươi cần cấp cho tầng 2 ở chương 2: GN = G1 = 1,036m3/s.
Sơ đồ bố trí đường ống gió tươi tầng 2 như hình 4.2.
Hình 4. 2 Sơ đồ đường ống gió tươi tầng 2 Với đoạn AB:
Tra bảng 9.4/270/TL1 ta chọn tốc độ không khí đi trong ống với kiểu văn phòng làm việc là ω1 = 6 m/s;
Suy ra tiết diện đoạn điển hình AB là f1 = GN / ω1 = 1,036/6 = 0,173 m2; Với tiết diện này ta tính được đường kính tương đương dtd = 469mm;
SVTH: Đinh Công Hải – Phan Minh Hiếu 67 GVHD: TS.GVC. Hồ Trần Anh Ngọc Từ đường kính tương đương dtd = 469 mm, ta tra TL2/321 chọn kích thước đoạn AB là a x b = 500x350 mm;
Với dtd1 = 469 mm, ω1 =6 m/s tra đồ thị 9.9/277/TL1 ta có trở lực ma sát đoạn điển hình AB ΔPl1 = 1,3 Pa/m.
Với đoạn BC:
Ta có lưu lượng không khí của đoạn BC là G2 = 0.904 m3/s (bằng lưu lượng đoạn AB trừ đi các miệng thổi đoạn BC không cung cấp);
Ta tính được tỷ lệ lưu lượng của đoạn BC với AB là 94%; tra bảng 9.49/310TL1 với tỷ lệ này ta có được tỷ lệ tiết diện theo tỷ lệ lưu lượng là 95 %;
Suy ra tiết diện của đoạn BC là 0,155 m2 (với tiết diện đoạn AB là 100%).
Thực hiện tương tự đối với các đoạn còn lại, ta có kết quả ở bảng 4.1.
Bảng 4. 1 Kích thước đường ống gió tươi cho tầng 2
Đoạn Lưu
lượng
Tiết diện
Tốc
độ Kích thước
d tương đương
Tỷ lệ m3/s Tỷ
lệ m2 m/s a
(mm)
b
(mm) mm
AB 100 1,036 100 0,173 6 500 350 469
BC 87,31 0,904 90 0,155 5,82 500 350 445
CD 72,36 0,750 78 0,135 5,57 450 350 414
DE 50,48 0,523 58 0,100 5,22 350 300 357
EF 31,07 0,322 39 0,067 4,78 300 250 293
FG 15,53 0,161 21,5 0,037 4,33 225 175 217
BC' 27,64 0,286 35,5 0,061 4,67 275 250 279
C'D' 5,39 0,056 9 0,016 3,60 175 100 141
MT1 12,69 0,131 19,5 0,034 3,91 200 175 207
MT2 6,35 0,066 10,5 0,018 3,63 200 100 152
Kết quả tính toán còn lại ở phụ lục 4.1
SVTH: Đinh Công Hải – Phan Minh Hiếu 68 GVHD: TS.GVC. Hồ Trần Anh Ngọc
4.3.3. Tính toán đường ống gió cấp
Đường ống gió cấp được tính toán cho dàn lạnh giấu trần nối ống gió.
Ống gió cấp là ống tròn nên đường kính của ống d = (4F/π)0,5với F là tiết diện tính toán của ống;
Tiết diện F của ống được tính dựa theo lưu lượng gió cấp (hồi) của dàn lạnh và tốc độ không khí: F = G (GT)/ω.
Với miệng hút (thổi) thì ta chọn tốc độ ω = 3.5 m/s (TL3/367).
Thực hiện tính toán đường ống gió cấp sảnh văn phòng tầng 2 như sau:
Bảng 4. 2 Kích thước đường ống gió cấp sảnh văn phòng tầng 2
Tên phòng w (m/s)
Chọn G (m3/s) Số miệng
thổi f (m2) d (mm)
Cửa hàng 3,5 1,29 6 0,062 300
Phòng sales &
marketing
3,5 0,15 1 0,043 200
Phòng họp 3,5 0,37 1 0,106 350
Phòng quản lý chung
3,5 0,11 1 0,032 200
Văn phòng 3,5 0,28 1 0,079 300
Gian hàng cho thuê
3,5 3,79 18 0,060 300
Kết quả tính toán còn lại ở phụ lục 4.2
4.3.4. Tính toán đường ống gió hồi
Tính toán đường ống gió hồi tương tự với đường ống gió cấp, tức là lưu lượng gió ở đây là lưu lượng gió hồi GT.
Thực hiện tính toán tương tự với các phòng còn lại kết quả có ở phụ lục 4.3.