5.2.1. Chọn bộ chia gas
Bộ chia gas là thiết bị không thể thiếu dùng để kết nối các đƣờng ống gas và đảm bảo việc phân phối lƣu lƣợng môi chất tới các dàn lạnh từ dàn đầu tiên tới dàn cuối.
Việc lựa chọn bộ chia gas phụ thuộc vào:
+ Lƣu lƣợng môi chất tuần hoàn và năng suất lạnh của dàn lạnh. + Vị trí lắp đặt bộ chia.
+ Lƣợng rẽ nhánh.
Để đảm bảo sự đồng đều về cấu trúc và đồng bộ về thiết bị em chọn các bộ chia gas của hãng Mitsubishi.
DIS 180 – 1 và DIS 22 – 1
Hình 5.1. Bộ chia ga của hãng Mitsubishi
5.2.2. Đƣờng ống dẫn môi chất
Ống dẫn môi chất là ống đồng phục vụ cho ngành lạnh. Các ống dạng cuộn mềm hoặc ống thẳng có độ cứng trung bình, loại ống phải chịu đƣợc nhiệt độ thấp
và áp lực làm việc cao. Việc chọn lựa ống đồng phải đƣợc thực hiện trên cơ sở xem xét áp suất vận hành của môi chất lạnh và kích thƣớc các zăc co vào dàn lạnh Tất cả các vật liệu chế tạo đƣờng ống phải theo tiêu chuẩn EN12735 của Châu Âu.
Ta chọn chiều dài cũng nhƣ tiết diện ống đồng dẫn môi chất phụ thuộc vào từng vị trí lắp đặt và đƣờng kính của các bộ chia ga đã chọn.
Chi tiết chọn các bộ chia gas và đƣờng ống gas đƣợc thể hiện trên bản vẽ mặt bằng điện nƣớc ngƣng ống đồng.
CHƢƠNG 6. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VÀ PHÂN PHỐI KHÔNG KHÍ
Hệ thống vận chuyển và phân phối không khí bao gồm các phần tử sau: - Hệ thống đƣờng ống gió.
- Hệ thống các miệng thổi và hút. - Quạt gió.
- Các thiết bị phụ khác.
6.1. Hệ thống đƣờng ống gió
Hệ thống đƣờng ống gió có chức năng dẫn và phân phối gió tới các nơi khác nhau tùy theo yêu cầu. Thiết kế hệ thống đƣờng ống gió phải đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:
- Ít gây ồn.
- Tổn thất nhiệt nhỏ. - Trở lực đƣờng ống bé.
- Đƣờng ống gọn đẹp không làm ảnh hƣởng tới mỹ quan công trình. - Phân phối gió đều cho các miệng thổi.
- Chi phí đầu tƣ thấp.
Tùy theo chức năng hệ thống đƣờng ống gió đƣợc phân ra làm 3 loại chính: - Hệ thống đƣờng ống gió tƣơi.
- Hệ thống đƣờng ống gió thải. - Hệ thống đƣờng ống gió hồi.
Có thể thiết kế đƣờng ống gió dựa theo 3 phƣơng pháp chủ yếu sau:
- Phƣơng pháp giảm dần tốc độ: là phƣơng pháp đơn giản nhất, tuy nhiên ngƣời thiết kế cần có kinh nghiệm thực tế. Để thực hiện đƣợc phƣơng pháp này ngƣời thiết kế có thể chủ động lựa chọn tốc độ gió ở từng đoạn ống từ miệng thổi của quạt đến đƣờng ống chính, các ống nhánh cho tới miệng thổi khuếch tán vào phòng.
- Phƣơng pháp ma sát đồng đều: là chọn tổn thất áp suất ma sát trên 1 mét ống cho tất cả các đoạn ống đều bằng nhau để tiến hành tính toán thiết kế đƣờng ống gió.
- Phƣơng pháp phục hồi áp suất tĩnh: nội dung chính của phƣơng pháp này là xác định kích thƣớc ống dẫn sao cho tổn thất áp suất trên đoạn đó đúng bằng độ gia tăng áp suất tĩnh do sự giảm tốc độ chuyển động của không khí sau mỗi nhánh rẽ sử dụng để thiết kế đƣờng ống gió đi, không dùng để thiết kế ống hồi và phạm vi sử dụng ít.
Phƣơng pháp ma sát đồng đều ƣu việt hơn hẳn phƣơng pháp giảm dần tốc độ vì nó không cần phải cân bằng đối với các hệ thống đƣờng ống đối xứng. Nếu hệ thống không đối xứng, có các nhánh ngắn và nhánh dài thì nhánh ngắn nhất cần phải có van đóng bớt để hạn chế lƣu lƣợng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Qua phân tích trên ta chọn phƣơng pháp ma sát đồng đều để thiêt kế hệ thống ống gió cho công trình là phù hợp nhất.
6.2. Tính toán đƣờng ống gió cấp
6.2.1. Phƣơng pháp thiết kế đƣờng ống gió
Các phƣơng pháp thiết kế đƣờng ống gió:
- Phƣơng pháp ma sát đồng đều: Nội dung chính của phƣơng pháp này là tổn thất áp suất trên một đơn vị chiều dài ống nhƣ nhau trong toàn bộ hệ thống. Thƣờng thích hợp cho các hệ thống có tốc độ thấp.
- Phƣơng pháp giảm tốc độ: Khi thực hiện phƣơng pháp này đòi hỏi ngƣời thiết kế phải có kinh nghiệm để chọn một vận tốc thích hợp cho hệ thống.
- Phƣơng pháp phục hồi áp suất tĩnh: Phƣơng pháp này có thể sử dụng cho bất kỳ loại có tốc độ nào. Ngƣời ta thƣờng sử dụng phƣơng pháp này để thiết kế đƣờng ống đi. Nội dung chính của phƣơng pháp này là xác định kích thƣớc của ống sao cho tổn thất áp suất của hệ thống bằng độ gia tăng áp suất tĩnh trong ống.
Ngoài 3 phƣơng pháp trên còn có các phƣơng pháp khác nhƣ:
- Phƣơng pháp T: Là phƣơng pháp tối ƣu hóa trong việc thiết kế hệ thống ống. - Phƣơng pháp tốc độ không đổi: Đối với phƣơng pháp này là chủ yếu lựa chọn cho hệ thống một tốc độ hợp lý. Thƣờng áp dụng cho các hệ thống áp suất cao. - Phƣơng pháp áp suất tổng: Phƣơng pháp này cho phép ngƣời thiết kế xác định các tổn thấp áp suất tổng tức thời tại mỗi tiết diện của hệ thông ống dẫn.
Qua việc phân tích trên ta chọn phƣơng pháp ma sát đồng đều để thiết kế hệ thống gió của hệ thống lạnh này.
6.2.2. Tính toán đƣờng ống
Trong hệ thống điều hòa không khí đang khảo sát ta sử dụng hệ thống ống dẫn không khí kiểu treo và đƣợc che bởi lớp trần giả.
Vật liệu làm ống là tôn tráng kẽm, bên ngồi đƣợc bọc lớp cách nhiệt. Ống dẫn có tiết diện hình chữ nhật để dễ chế tạo các khuỷu, các nối T …
Ví dụ tính toán đƣờng ống gió cho văn phòng Vip room 6 tầng 3
Trong phòng này dùng 1 dàn lạnh loại FXMQ50PVE có công suất là 5,6 kW.
Sơ đồ bố trí ống nhƣ sau:
Hình 6.1. Sơ đồ đƣờng ống dẫn gió lạnh từ dàn lạnh tới các miệng thổi.
- Lƣu lƣợng gió tổng là: V = 300 l/s.
- Chọn tổn thất áp suất chuẩn trên đƣờng ống: 0,85 N/m2 cho 1m chiều dài ống.
Với: 0,85 N/m2 và lƣu lƣợng V = 300 (l/s) tra đồ thị hình 7.24[1]-Tr 373 ta xác định đƣợc: dtđ = 300 (mm).
Diện tích tiết diện ống:
S = 0,071( ) 4 3 , 0 . 4 . 2 2 2 m dtd .
Từ đƣờng kính tƣơng đƣơng ta tra bảng 7.3.4 [1,370]. Ta có kích thƣớc ống hình chữ nhật:
a = 400 (mm), b = 200 (mm). dtd = 305 (mm).
Ta tính diện tích tiết diện ống:
S = 0,0731( ) 4 305 , 0 . 4 . 2 2 2 m dtd
Vận tốc không khí đi trong ống: 1 . 4 0731 , 0 3 , 0 S V (m/s).
- Giữ nguyên tổn thất áp suất trên suất đƣờng ống dẫn, với lƣu lƣợng tƣơng ứng, ta có thể dựa vào đồ thị ma sát của không khí để xác định đƣờng kính tƣơng đƣơng của ống và vận tốc của không khí trong đoạn ống đó.
- Tuy nhiên, do số lƣợng đoạn ống phải xác định quá nhiều, ta có thể xác định đƣờng kính tƣơng đƣơng và vận tốc không khí theo các bảng đƣợc đơn giản hóa nhƣ sau. Khi biết số phần trăm lƣu lƣợng của đoạn ống nào đó so với lƣu lƣợng chuẩn, từ đó xác định đƣợc phần trăm về diện tích tiết diện ống tƣơng ứng theo bảng 10.1 [1,328], từ đó xác định đƣợc diện tích, đƣờng kính tƣơng đƣơng của ống và tốc độ không khí trong đoạn ống đó.
- Dàn lạnh cung cấp gió lạnh cho 2 miệng thổi, lƣu lƣợng không khí qua mỗi miệng thổi là: V =300/2 =150 (l/s). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Xét đoạn ống AB
Lƣu lƣợng không khí trong đoạn ống này là: V = 300 - 150= 150 (l/s).
Phần trăm về lƣu lƣợng: %V =
300 150
=50%.
Từ phần trăm về lƣu lƣợng, ta xác định phần trăm về tiết diện theo bảng 7.11 [1,386]. Ta đƣợc: %S = 58%.
Diện tích tiết diện của ống:
S = 0,58x0,0731 = 0,042 (m2). Đƣờng kính tƣơng đƣơng của ống: dtđ = S . 4 = 042 , 0 . 4 = 0,232(m) =232(mm).
+ Tra bảng 7.3 [1,370]. Ta đƣợc kích thƣớc của đoạn ống tiết diện hình chữ nhật tƣơng đƣơng là: a = 200 (mm), b =200 (mm), dtđ= 219 (mm). Tính lại: S = 0,038( ) 4 219 , 0 . 4 . 2 2 2 m dtd
Vận tốc không khí chuyển động trong ống: 95 , 3 038 , 0 15 , 0 S V (m/s).
Tƣơng tự ta tính cho các đọan ống còn lại và ống nhánh, kết quả đƣợc trình bày trong bảng sau:
Bảng 6.1. Kích thƣớc đƣờng ống gióVip room 6 tầng 3.
Đoạn ống V(l/s) %V %S S(m2) ω(m/s) dtđ a b OA 300 100 100 0.0731 4.1 232 400 200 AB 150 50 58 0.038 3,95 219 200 200
Kích thƣớc ống gió của các văn phòng còn lại đƣợc thể hiện trong bản vẽ mặt bằng bố trí thông gió (Phụ lục).
6.3. Tính toán đƣờng ống gió tƣơi 6.3.1. Tốc độ không khí đi trong ống 6.3.1. Tốc độ không khí đi trong ống
Tốc độ không khí đi trong ống là một đại lƣợng đƣợc quan tâm nghiên cứu nhiều. Tốc độ không khí cao, công suất quạt lớn, độ ồn lớn nhƣng nhƣợc điểm là đƣờng ống nhỏ gọn và ngƣợc lại. Khi chọn tốc độ không khí phải tính đến độ ồn và tính kinh tế. Tốc độ tại các miệng thổi, miệng hút lấy định hƣớng nhƣ sau: miệng thổi đặt ở vùng làm việc cao 2 – 3 m chọn ω = 1,5 – 3 m/s. Áp suất làm việc cho tất cả các miệng thổi là 4mmH2O. Tốc độ không khí đi trong ống gió đƣợc lấy định hƣớng theo bảng 7.1 và bảng 7.2 [2, tr.295 – 296]
6.3.2. Tính tiết diện đƣờng ống gió
Đối với công trình này, không khí tƣơi không cần làm lạnh sơ bộ mà đƣợc lấy trực tiếp từ ngoài vào không gian điều hòa qua hệ thống ống dẫn. Ống dẫn gió đƣợc chọn có tiết diện hình vuông và hình chữ nhật, vật liệu làm ống là tôn tráng kẽm.
Tiết diện của ống gió đƣợc tính theo công thức F =
L
, m2
L – Lƣu lƣợng không khí, m3/s ;
ω – tốc độ không khí đi trong ống, m/s ;
Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687 – 1992, lƣu lƣợng không khí tƣơi cấp không đƣợc thấp hơn 10% lƣu lƣợng không khí qua dàn lạnh, ta chọn lƣợng không khí tƣơi cấp vào bằng 10% lƣu lƣợng không khí qua dàn lạnh và lƣu lƣợng không khí tái tuần hoàn bằng 90 % lƣu lƣợng không khí qua dàn lạnh.. Hành lang của các tầng trong khách sạn không đƣợc điều hòa nhƣng ta vẫn phải cấp khí tƣơi cho hành lang để đảm bảo lƣợng ôxy cần thiết. Lƣu lƣợng không khí tƣơi cấp cho hành lang đƣợc tính theo bảng 1.4 [2, tr.14]:
Tính cho Meeting room 1 tầng 2
Hình 6.2. Sơ đồ đƣờng ống cấp khí tƣơi cho meeting room1 tầng 2. - Lƣu lƣợng không khí tƣơi cần cấp cho meeting room1 tầng 2:
Lp = 3754,23 .10% = 375,42 l/s.
- Lƣu lƣợng không khí cần cho rãnh hành lang meeting room1 tầng 2: Diện tích: F = 128 m2.Tra bảng 1.4 [2, tr.14] ta đƣợc:
Diện tích định hƣớng: f = 3 m2/ngƣời và tiêu chuẩn gió tƣơi 25 m3/h/ngƣời. Vậy: Lhl = (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3 128
.25 = 1067 m3/h = 296,4 l/s
- Tổng lƣu lƣợng không khí tƣơi cần cấp cho metting room1 tầng 2 là: L = 375,42 + 296,4 = 671,8 l/s = 0,6718 m3/s
- Tốc độ không khí đi trong ống chính tra theo bảng 7.2 [2, tr.295 – 296] ta đƣợc: ω = 5 m/s - Tiết diện ống: F = 5 6718 , 0 = 0,95 m2 Ta chọn cỡ ống 400 x 250 = 0,1 m2 Tính lại tốc độ gió: ω = 1 , 0 672 , 0 = 6,72 m/s
Tra trên đồ thị hình 7.24 [2, tr.300] với lƣu lƣợng gió 671,8 l/s, tốc độ 6,72 m/s ta đƣợc: Δp1 = 1,2 Pa/m và đƣờng kính ống tƣơng đƣơng dtd =340 mm. Tra bảng 7.3 [2, tr.297] ta có đƣờng kính ống tƣơng đƣơng chính xác hơn là dtd = 343 mm.
Sử dụng bảng 7.11 [2, tr.309] để tính tiết diện ống nhánh và xác định cỡ ống theo bảng 7.3 [2, tr.297]. Kết quả tính giới thiệu trong bảng 6.2.
Bảng 6.2. Kết quả tính toán cỡ ống gió tƣơi tầng 4
Đoạn ống Lƣu lƣợng gió, l/s Phần trăm lƣulƣợng, % Phần trăm tiết diện, % Tiết diện ống, m2 Cỡ ống chọn, mm x mm Tốc độ , m/s Quạt - A 671,8 100 100 0,95 400 x 250 6,72 A - B 335,9 50 58 0,551 350 x 200 4,79 A -C 335,9 50 58 0,551 350 x 200 4,79 B - D 224,7 33,46 41 0,389 200 x 200 5,62 C- E 224,7 33,46 41 0,389 200 x 200 5,62
- Phần trăm lƣu lƣợng (cột 3 bảng 5.1) xác định nhƣ sau:
% lƣu lƣợng ống nhánh = lƣu lƣợng ống nhánh / tổng lƣu lƣợng Đối với đoạn AB:
% lƣu lƣợng AB = 8 , 671 9 , 335 = 50 %
- Phần trăm tiết diện (cột 4 bảng 5.1) xác định theo bảng 7.11[2, tr.309] từ phần trăm lƣu lƣợng.
- Tiết diện ống (cột 5 bảng 5.1) xác định nhƣ sau: Tiết diện ống = % tiết diện x tiết diện ống chính Đối với đoạn AB, tiết diện ống:
AB = 58% . 0,95 = 0,551 m2
- Cỡ ống chọn theo kích thƣớc tiêu chuẩn bảng 7.3 [2, tr.297].
Chi tiết tính toán ống gió các tầng còn lại đƣợc thể hiện trong bản vẽ mặt bằng bố trí thông gió.(Phụ lục)
6.3.3. Tính tổn thất áp suất trên đƣờng ống và chọn quạt cấp gió tƣơi 6.3.3.1. Cơ sở lý thuyết 6.3.3.1. Cơ sở lý thuyết
Trên cơ sở kích thƣớc chi tiết ống dẫn mà ta đã xác định đƣợc bằng phƣơng pháp đã chọn, vấn đề tổn thất áp suất sinh ra trong quá trình chuyển động của không khí trên đƣờng ống là vấn đề then chốt để có cơ sở chọn lựa quạt cho thích hợp. Để
đảm bảo quạt có thể thổi gió tới các dàn lạnh, ta phải tính trở lực trên đoạn ống có tổng trở lực lớn nhất, một cách tƣơng đối đó là tính trên đoạn ống dài nhất, có nhiều ngoặc nhất. Trở lực trên tồn bộ đoạn ống bao gồm trở lực ma sát, trở lực cục bộ, trở lực tại lƣới lọc, trở lực tại dàn lạnh.
Tổn thất áp suất do ma sát:
pm = pi . L, Pa.
Trong đó:
+ pi: Tổn thất áp suất trên 1 m chiều dài ống (Pa - N/m2 ). + L: Tổng chiều dài ống. Tổn thất áp suất cục bộ: pcb = n.d Trong đó: + n: hệ số trở lực cục bộ + pd: áp suất động, Pa.
Mỗi quan hệ giữa tốc độ chuyển động thực sự của không khí và áp suất động nhƣ sau: pd = 0,602x2- công thức 10.9[3-343].
6.3.3.2. Tính toán tổn thất áp suất
Tổn thất ma sát trên tồn bộ chiều dài ống P = l.pi, (Pa). Trong đó: l = 22,9 m, chiều dài đƣờng ống. Pi = 0,85 Pa/m. Vậy ΣPms = 19,47 Pa. Tổn thất cục bộ
- Trở lực cục bộ tại các đoạn rẽ nhánh chữ Tê
Pcb = n.Pđ (ω)=0,3.13,8 =4,14 (Pa).
- Trở lực cục bộ tại các đoạn rẽ nhánh (Co T) .
Đoạn rẽ nhánh là đoạn mà dòng phân thành 2 nhánh nhỏ trở lên. Trƣờng hợp này tính tổn thất theo tốc độ đầu vào của đoạn ống [3-190]. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
P2 = n.Pđ (Pa). n - hệ số trở lực cục bộ, theo bảng 9.24[3-191]. Tra bảng 10.4 [2-342] ta đƣợc Pđ. Hình 6.3. Tê 900. Trong đó: Ac tiết diện ống. V-lƣu lƣợng không khí. ω -tốc độ không khí. Ta có: ωc = 4,79 m/s, ωb = 3,58m/s → ωb/ωc = 0,75. Vc = 335,9 l/s, Vb = 55,55 l/s → Vb/Vc = 0,17. Tra bảng 9.24[3-191] ta đƣợc β = 0,1.
Với ωc = 4,79 m/s tra bảng 10.4 [2,342] ta đƣợc: Pđ = 13,9 Pa. Vậy: ΔPcb = 0,1.13,9= 1,39 Pa.
Tổng tổn thất tại các côn thu: ΣΔPcbco T = 26,71 Pa.
- Trở lực cục bộ tại các côn thu
Côn thu là nơi tiết diện giảm theo chiều chuyển động của dòng khí. Đƣờng ống cấp gió tƣơi sử dụng côn thu có tiết diện hình chữ nhật và thay đổi từ từ.
Tính toán trở lực theo tiết diện và tốc độ đầu vào [3-188].