Bài giảng Kỹ thuật thông gió - Chương 2: Tính toán thông gió

Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

Chương 2

1

Chương 2: Tính toán thông gió

2

Nội dung

2.1. Sự cân bằng nhiệt của phòng

2.2. Nhiệt độ tính toán của không khí bên trong và

bên ngoài nhà

2.3. Tính toán lượng nhiệt/ẩm/chất độc hại xâm nhập

vào phòng và tiêu hao của phòng

2.4. Cân bằng lưu lượng không khí, nhiệt, ẩm, chất

độc trong phòng

2.5. Xác định năng suất yêu cầu của hệ thống thông

gió chung

2.1. Sự cân bằng nhiệt của phòng

3

Nội dung

2.1.1. Phương trình cân bằng nhiệt

2.1.2. Phương trình cân bằng ẩm

2.1.1. Phương trình cân bằng nhiệt

4

Cân bằng nhiệt của phòng

. Nhiệt trong phòng thông gió từ 2 nguồn:

. Nhiệt tỏa ra từ các nguồn nhiệt bên trong (nhiệt toả):

ΣQ_tỏa

. Nhiệt truyền qua kết cấu bao che (nhiệt thẩm thấu):

ΣQ_tt

. Tổng hai thành phần trên gọi là nhiệt thừa

Q_T= ΣQ_tỏa+ ΣQ_tt

2.1.1. Phương trình cân bằng nhiệt

5

Cân bằng ẩm của phòng

. Ẩm trong phòng thông gió từ 2 nguồn:

. Ẩm tỏa ra từ các nguồn trong phòng: ΣW_tỏa

. Ẩm thẩm thấu qua kết cấu bao che: ΣW_tt

. Tổng hai thành phần trên gọi là ẩm thừa:

W_T= ΣW_tỏa+ ΣW_tt

2.2. Nhiệt độ tính toán của không khí

6

Nhiệt độ tính toán của không khí

2.2.1. Bên trong nhà

2.2.2. Bên ngoài nhà

2.2. Nhiệt độ tính toán của không khí bên trong nhà

7

. Nhiệt độ tính toán (t_T) và độ ẩm tính toán (φ_T) được

chọn theo điều kiện tiện nghi hoặc điều kiện công

nghệ.

. Theo điều kiện tiện nghi, chọn theo TCVN 5687 –

1992

Thông số

Mùa hè

Nhiệt độ (^oC) Độ ẩm (%)

24 – 26

55 – 70

Mùa đông

20 - 22

55 - 70

. Có thể tham khảo thêm miền tiện nghi để xác định

thông số tính toán.

. Theo yêu cầu công nghệ: tùy theo tính chất nhà máy.

. Chênh lệch nhiệt độ trong nhà và ngoài trời không

được vượt quá 10^oC khi không có phòng đệm.

2.2. Nhiệt độ tính toán của không khí bên ngoài nhà

8

. Thông số tính toán không khí ngoài trời (t_N, φ_N) được

chọn theo TCVN 5687 – 1992 và TCVN 4088 – 1997.

. Độ ẩm ngoài trời tính toán lấy ở thời điểm 13 – 15 h

trong ngày tương ứng với tháng tính toán.

. Ngoài ra, (t_N, φ_N) có thể được tính theo hệ số đảm bảo.

. Nhiệt độ và độ ẩm tính toán cho Tp. HCM như sau:

Thông số Cấp điều hòa Nhiệt độ (^oC)

Độ ẩm (%)

I

II

III

I

40

Mùa hè

37,3

34,6

13,8

17,7

21,6

50,5

Mùa đông

II

III

59,2

2.2. Nhiệt độ tính toán của không khí bên ngoài nhà

9

Phân loại hệ thống điều hòa không khí theo mức độ tin

cậy:

. Hệ thống cấp I: đảm bảo cả năm

. Hệ thống cấp II: sai lệch 200 h/năm

. Hệ thống cấp III: sai lệch 400 h/năm (hệ thống

thông gió)

2.3. Tính toán lượng nhiệt/ẩm/chất độc hại

10

Tính toán lượng nhiệt/ẩm/chất độc hại trong phòng

2.3.2. Tính toán nhiệt thừa

2.3.3. Tính toán ẩm thừa

2.3.4. Tính toán phát sinh chất độc hại

2.3.2. Tính toán nhiệt thừa

11

Nội dung

. Xác định các nguồn nhiệt tỏa

. Xác định nhiệt truyền qua kết cấu bao che

Xác định các nguồn nhiệt tỏa

12

Nội dung

. Nhiệt do máy móc tỏa ra Q₁

. Nhiệt tỏa ra từ chiếu sáng Q₂

. Nhiệt do người tỏa ra Q₃

. Nhiệt tỏa ra từ bề mặt trao đổi nhiệt Q₄

. Nhiệt do bán thành phẩm đưa vào Q₅

. Nhiệt do bức xạ của mặt trời vào phòng Q₆

. Nhiệt do lọt không khí qua cửa Q₇

Xác định các nguồn nhiệt tỏa

13

 Nhiệt do máy móc tỏa ra Q₁, kW

Q₁= Σq₁.K_tt.K_đt

. Nhiệt do máy móc tỏa ra thường tính trên công suất

động cơ điện, với các trường hợp (tra bảng giá trị q₁):

. Động cơ và chi tiết dẫn động nằm hoàn toàn trong phòng

điều hòa.

. Động cơ nằm trong phòng, chi tiết dẫn động nằm bên

ngoài phòng.

. Động cơ nằm bên ngoài, chi tiết dẫn động nằm bên trong

phòng.

. Nhiệt do máy móc (không động cơ) tỏa ra cũng chính

là công suất của máy q₁= N

Xác định các nguồn nhiệt tỏa

14

Nhiệt tỏa ra từ chiếu sáng Q₂, kW

. Đèn dây tóc: lượng nhiệt tỏa ra bằng công suất đèn

Q₂₁= N_s

. Đèn huỳnh quang: ngoài công suất bóng đèn, bộ

phận chỉnh lưu cũng đóng góp thêm 25% nhiệt tỏa

ra so với bóng đèn.

Q₂₂= 1,25.N_hq

. Ngoài ra, người ta còn tính theo công suất chiếu

sáng trên diện tích sàn (khi chưa biết số lượng bóng

đèn), thường khoảng 10 W/m²sàn.

Xác định các nguồn nhiệt tỏa

15

 Nhiệt do người tỏa ra Q₃, kW

. Mức độ thải nhiệt của con người phụ thuộc vào: cường độ lao

động, nhiệt độ, độ ẩm không khí và tốc độ gió.

. Nhiệt tỏa ra từ mỗi người gồm 2 phần, nhiệt hiện và nhiệt ẩn

q = q_h+ q_w

. Trong tính toán, ta tính tương đối:

Q₃= n.q.10^-3

Trong đó:

. n

. q

: số người trong phòng

: nhiệt toàn phần tỏa ra từ mỗi người, W (tra bảng)

. Tỏa nhiệt từ động vật nuôi trong phòng:

3/4

Q’₃= 1,86. 10^-3. G₃

Với G₃: tổng khối lượng vật nuôi, kg

Xác định các nguồn nhiệt tỏa

16

 Nhiệt do bán thành phẩm đưa vào Q₄, kW

. Khi bán thành phẩm đi vào trong phòng, có thể xảy ra

quá trình tỏa nhiệt (thu nhiệt) và tỏa ẩm (thu ẩm).

. Nhiệt lượng tỏa ra hoặc thu vào của bán thành phẩm

Q₄= L₄.C_p.(t₁– t₂) + W₄.r_o

. Trong đó:

. L₄: khối lượng bán thành phẩm đưa vào, kg/s.

. C_p: nhiệt dung riêng của bán thành phẩm, kJ/kg.^oC.

. t₁, t₂: nhiệt độ bán thành phẩm vào và ra phòng, ^oC.

. W₄: lượng ẩm tỏa ra của bán thành phẩm, kg/s.

. r_o

: nhiệt ẩn hóa hơi của nước, r_o= 2500 kJ/kg.

Xác định các nguồn nhiệt tỏa

17

 Nhiệt tỏa ra từ bề mặt trao đổi nhiệt Q₅, kW

. Khi bề mặt ống trao đổi nhiệt lớn hơn nhiệt độ không

khí sẽ có một phần nhiệt tỏa ra và đi vào không khí.

. Nhiệt lượng tỏa ra:

Q₅= α_w.10^-3.F_w.(t_w– t_T)

Hoặc Q₅= k_w.F_w.(t_f– t_T)

. Trong đó:

. α_w

: là hệ số tỏa nhiệt, W/m².^oK.

α_w= 2,5. Δt^0,25+ 58.ε.[(T_w/100)⁴– (T_T/100)⁴]/Δt

Khi không cần độ chính xác cao, lấy α_w= 10 W/m².^oK.

. Δt = t_w– t_T

Xác định các nguồn nhiệt tỏa

18

Nhiệt tỏa ra từ bề mặt trao đổi nhiệt (tt)

. F_w: diện tích bề mặt vỏ, m².

. k_w: hệ số truyền nhiệt từ môi chất đến không khí

trong phòng, nếu có bảo ôn k_w= 2,5.10^-3kW/m².^oK.

. ε : độ đen bề mặt vỏ thiết bị, thường ε = 0,8.

. t_w: nhiệt độ bề mặt vỏ, bảo ôn tốt t_w= 45 ÷ 60

^oC.

. t_f: nhiệt độ trung bình của môi chất, ^oC.

. t_T: nhiệt độ tính toán không khí trong phòng, ^oC.

Xác định các nguồn nhiệt tỏa

19

 Nhiệt do bức xạ của mặt trời vào phòng Q₆, kW

. Bức xạ mặt trời có thể truyền trực tiếp vào phòng qua

cửa kính hoặc cửa mở (Q₆₁) và truyền qua kết cấu bao

che (Q₆₂)

Q₆= Q₆₁+ Q₆₂

. Bức xạ nhiệt qua kính:

Q₆₁= R.10^-3.F_k.ε_c.ε_ds.ε_mm.ε_kh.ε_k.ε_m

Trong đó:

. R : bức xạ mặt trời, W/m². (tra bảng)

. F_k

. ε_c, ε_ds, ε_mm, ε_kh, ε_k, ε_m: các hệ số (tham khảo và tra bảng)

: diện tích kính, m². (tham khảo tính)

Xác định các nguồn nhiệt tỏa

20

 Nhiệt do bức xạ của mặt trời vào phòng (tt)

. Bức xạ mặt trời qua bao che (chủ yếu là qua mái):

Q₆₂= 10^-3.k.F.φ_m. Δt

. Trong đó:

. F

. ε_s

. k

: diện tích bề mặt nhận bức xạ, m².

: hệ số hấp thu của mái hoặc tường (tra bảng).

: hệ số truyền nhiệt, W/m².^oK.

. φ_m: hệ số màu của mái hoặc tường (tra bảng).

. Δt = t_tđ– t_Tvới t_tđ= t_T+ ε_s.R/(0,88.α_N)

. α_N

:hệ số toả nhiệt đối lưu của không khí bên ngoài,

α_N= 20 W/m².^oK

Bài giảng Kỹ thuật thông gió - Chương 2: Tính toán thông gió - Nguyễn Nhật Huy