Giáo trình

Điều Hòa Không Khí Và Thông Gió

Science and Technology

HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN KHÔNG KHÍ PHẦN II

Tác giả: Võ Chí Chính

Xác định tổn thất áp suất trên đường ống gió

Có 2 dạng tổn thất áp lực:

- Tổn thất ma sát dọc theo đường ống Δpms

- Tổn thất cục bộ ở các chi tiết đặc biệt: Côn, cút, tê, chạc, van ...

Tổn thất ma sát

Tổn thất ma sát được xác định theo công thức:

(9-17)

λ - Hệ số trở lực ma sát

l - chiều dài ống, m;

d - đường kính hoặc đường kính tương đương của ống, m;

ρ - Khối lượng riêng của không khí, kg/m3;

ω - Tốc độ không khí chuyển động trong ống , m/s;

* Đối với ống tôn mỏng hoặc nhôm có bề mặt bên trong láng và tiết diện tròn thì hệ số trở lực ma sát có thể tính như sau:

(9-18)

λ = 0,0032 + 0,221.Re-0,237, khi Re > 105 (9-19)

trong đó:

Re là tiêu chuẩn Reynolds :

(9-20)

ν - Độ nhớt động học của không khí , m2/s

ω - Tốc độ chuyển động trung bình của không khí trên đường ống, m/s

d - Đường kính của ống, m

Đối với ống chữ nhật có thể tính theo công thức này nhưng quy đổi ra đường kính tương đương.

* Đối ống gió có bề mặt bên trong nhám

(9-21)

k1 là hệ số mức độ gồ ghề trung bình, m

Bảng 9.6.

Loại ống k1.103, mm
Kéo liềnMới sạchKhông bị rỉTráng kẽm, mới 0  0,23  106  2010  30

* Đối với ống bằng nhựa tổng hợp

- Đối với polyetylen:

(9-22)

- Đối với vinylplast :

(9-23)

Việc tính toán theo các công thức tương đối phức tạp, nên người ta đã xây dựng đồ thị để xác tổn thất ma sát, cụ thể như sau:

Từ công thức (9-18) ta có thể viết lại như sau:

Δpms = l . Δp1 (9-24)

l - Chiều dài đường ống, m

Δp1 - Tổn thất áp lực trên 1m chiều dài đường ống, Pa/m

Hình 9.9. Đồ thị xác định tổn thất ma sát

Người ta đã xây dựng đồ thị nhằm xác định Δp1 trên hình 9.9. Theo đồ thị này khi biết 2 trong các thông số sau: lưu lượng gió V (lít/s), tốc độ không khí ω (m/s) trong đường ống, đường kính tương đương d (mm) là xác định được tổn thất trên 1m chiều dài đường ống. Phương pháp xác định theo đồ thị rất thuận lợi và nhanh chóng.

Tổn thất cục bộ

Tổn thất áp lực cục bộ được xác định theo công thức:

(9-25)

Trị số  trở lực cục bộ phụ thuộc hình dạng, kích thước và tốc độ gió qua chi tiết.

Nếu tốc độ trên toàn bộ ống đều thì có thể xác đinh

Có 2 cách xác định tổn thất cục bộ:

a). Xác định tổn thất cục bộ theo công thức (9-25), trong đó hệ số  được xác định cho từng kiểu chi tiết riêng biệt: Cút, côn, Tê, Chạc ...vv và cho ở các phụ lục.

, N/m2 (9-26)

b). Qui đổi ra độ dài ống thẳng tương đương và xác định theo công thức tổn thất ma sát:

trong đó

là chiều dài tương đương, m

Δpc = l . Δp1 (9-27)

Dưới đây chúng tôi lần lượt giới thiệu cách tính tổn thất cục bộ theo 2 cách nói trên.

Xác định hệ số tổn thất cục bô

Tổn thất cục bộ xác định theo hệ số  được tính toán theo công thức:

Δpcb = .ρω2/2 , N/m2

Δpcb - Tổn thất trở lực cục bộ , N/m2

 - Hệ số trở lực cục bộ.

ρ - Khối lượng riêng của không khí. Đối với không khí trong pham vi điều hoà không khí ρ ≈ 1,2 kg/m3.

ω - Tốc độ gió đi qua chi tiết tính toán, m/s

Đối với các chi tiết mà tốc độ đầu vào và đầu ra khác nhau, thì thường được xác định theo tốc độ đầu vào, trong trường hợp đặc biệt sẽ được chỉ dẫn cụ thể.

Dưới đây là giá trị của hệ số tổn thất cục bộ cho các trường hợp thường gặp

Cút tiết diện tròn

Cút tiết diện tròn có các dạng chủ yếu sau (hình 9-9a,b,c):

- Cút 90o tiết diện tròn, cong đều;

- Cút 90o tiết diện tròn, ghép từ 35 đoạn;

- Cút 90o ghép từ 02 đoạn thẳng tạo thành góc θo;

Hình 9.10. Cút tiết diện tròn

- Cút 90 o , tiết diện tròn, cong đều .

Hệ số trở lực cục bộ  được tra theo tỷ số R/d ở bảng 9.6 dưới đây:

R - Bán kính cong tâm cút ống, m;

d - Đường kính trong của ống, m;

Bảng 9.7. Hệ số cút tiết diện tròn, cong đều 90 o

R/d 0,5 0,75 1,0 1,5 2,0 2,5
0,71 0,33 0,22 0,15 0,13 0,12

Đối với cút khác 90o cần nhân hệ số hiệu chỉnh K cho ở bảng 9.7 dưới đây:

Bảng 9.8. Hệ số xét tới ảnh hưởng của góc cút

θ 0o 20o 30o 45o 60o 75o 90o 110o 130o 150o 180o
K 0 0,31 0,45 0,60 0,78 0,90 1,00 1,13 1,2 1,28 1,4

Cút 90 o , tiết diện tròn, ghép từ 3-5 đoạn

Bảng 9.9. Hệ số của cút tròn ghép từ 3-5 đoạn

Số đoạn
Tỷ số R/d
0,5 0,75 1,0 1,5 2,0
5 - 0,46 0,33 0,24 0,19
4 - 0,50 0,37 0,27 0,24
3 0,98 0,54 0,42 0,34 0,33

R - Bán kính cong tâm cút ống, m;

d - Đường kính trong của ống, m.

Cút tiết diện tròn, ghép từ 2 đoạn tạo thành góc θ .

Bảng 9.10. Hệ số cút tiết diện tròn ghép từ 2 đoạn

Góc θ 20o 30o 45o 60o 75o 90o
0,08 0,16 0,34 0,55 0,81 1,2

θ - Góc giữa 2 đoạn ghép của cút

Cút tiết diện chữ nhật

Cút tiết diện chữ nhật thường được chế tạo theo một trong các cách sau đây:

Trên hình 9-10 là các dạng cút tiết diện chữ nhật có thể có.

- Trường hợp 1: Cút 90o, tiết diện chữ nhật, cong đều. Yêu cầu kỹ thuật là bán kính trong R1 tuỳ chọn, nhưng không nên quá bé. Tối ưu là R1= 0,75W , R2=1,75W và R = 1,25W

- Trường hợp 2: Cút 90o, thẳng góc và không có cánh hướng. Loại này ít dùng trên thực tế vì trở lực cục bộ khá lớn.

- Trường hợp 3: Cút 90o, thẳng góc và có các tấm hướng dòngcánh đơn với bước cánh là S, đoạn thẳng của cánh là L

- Trường hợp 4 : Cút 90 o , thẳng góc và có các cánh hướng dạng khí động, bước cánh S, bán kính cong của cánh là R.

Hình 9.11. Cút tiết diện chữ nhật

Cút 90 o , tiết diện hình chữ nhật , cong đều

Các thông số kỹ thuật của cút bao gồm:

R - Bán kính cong tâm cút ống, mm;

H - Chiều cao của cút (khi đặt nằm), mm;

W - Chiều rộng của cút : W = R2 - R1 ;

R1, R2 - Bán kính trong và ngoài của cút, mm

Bảng 9.11. Hệ số

R/W
H/W
0,25 0,5 0,75 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 8,0
0,50,751,01,52,0 1,50,570,270,220,20 1,40,520,250,200,18 1,30,480,230,190,16 1,20,440,210,170,15 1,10,400,190,150,14 1,00,390,180,140,13 1,00,390,180,140,13 1,10,400,190,150,14 1,10,420,200,160,14 1,20,430,270,170,15 1,20,440,210,170,15

Tỷ số tối ưu trong trường hợp này là R/W = 1,25

Cút 90 o , tiết diện chữ nhật, thẳng góc, không có cánh hướng

Bảng 9.12. Hệ số

θ
H/W
0,25 0,5 0,75 1,00 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 8,0
20o30o45o60o75o90o 0,080,180,380,600,891,3 0,080,170,370,590,871,3 0,080,170,360,570,841,2 0,070,160,340,550,811,2 0,070,150,330,520,771,1 0,070,150,310,490,731,1 0,060,130,280,460,670,98 0,060,130,270,430,630,92 0,050,120,260,410,610,89 0,050,120,250,390,580,85 0,050,110,240,380,570,83

Cút 90 o , tiết diện chữ nhật , thẳng góc, có cánh hướng đơn

Bảng 9.13. Hệ số

No
Kích thước, mm
R S L
Hệ số 
1*23 50115115 385783 19041 0,120,150,18

trong đó:

R - Bán kính cong của cánh hướng, mm;

S- Bước cánh hướng, mm;

L- Độ dài phần thẳng của cánh hướng, mm;

* Số liệu để tham khảo

Cút 90 o , tiết diện chữ nhật, thẳng góc, có cánh hướng đôi (dạng khí động)

Bảng 8.14. Hệ số

TT
Kích thước, mm Tốc độ không khí, m/s
R S 5 10 15 20
1 50 38 0,27 0,22 0,19 0,17
2 50 38 0,33 0,29 0,26 0,23
3 50 54 0,38 0,31 0,27 0,24
4 115 83 0,26 0,21 0,18 0,16

trong đó:

R- Bán kính cong của cánh hướng, mm;

S - Bước cánh, mm

Côn mở và đột mở

Côn mở hay đột mở là chi tiết nơi tiết diện tăng dần từ từ hay đột ngột

Trong trường hợp này tốc độ tính theo tiết diện đầu vào

A1- Diện tích tiết diện đầu vào, m2;

A2- Diện tích tiết diện đầu ra, m2;

Đối với côn mở và đột mở ta có các trường hợp phổ biến như sau:

- Côn hoặc đột mở tiết diện tròn;

- Côn hoặc đột mở tiết diện chữ nhật.

Cần lưu ý rằng đột mở là trường hợp đặc biệt của côn khi góc mở hoặc góc thu là 180o

Hình 9.12. Côn mở và đột thu

Côn hoặc đột mở (khi θ =180 o ) tiết diện tròn

Bảng 9.15. Hệ số

Re A2/A1
θ
16o 20o 30o 45o 60o 90o 120o 180o
0,5.105 24610>16 0,140,230,270,290,31 0,190,300,330,380,38 0,320,460,480,590,60 0,330,610,660,760,84 0,330,680,770,800,88 0,320,640,740,830,88 0,310,630,730,840,88 0,300,620,720,830,88
2.105 24610>16 0,070,150,190,200,21 0,120,180,280,240,28 0,230,360,440,430,52 0,280,550,900,760,76 0,270,590,700,800,87 0,270,590,710,810,87 0,270,580,710,810,87 0,260,570,690,810,87
6.105 24610>16 0,050,170,160,210,21 0,070,240,290,330,34 0,120,380,460,520,56 0,270,510,600,600,72 0,270,560,690,760,79 0,270,580,710,830,85 0,270,580,700,840,87 0,270,570,700,830,89

trong đó:

A1 - Tiết diện đầu vào côn, mm2;

A2- Tiết diện đầu ra, mm2;

Re = 66,34.D.ω (9-28)

D - Đường kính ống nhỏ (đầu vào), mm;

ω- Tốc độ không khí trong ống nhỏ (đầu vào), m/s;

θ - Góc côn, đối với đột mở θ = 180o.

Côn hoặc đột mở (khi θ =180 o ) tiết diện chữ nhật.

Bảng 9.16. Hệ số

A2/A1
Góc θo
16o 20o 30o 45o 60o 90o 120o 180o
246>10 0,180,360,420,42 0,220,430,470,49 0,250,500,580,59 0,290,560,680,70 0,310,610,720,80 0,320,630,760,87 0,330,630,760,85 0,300,630,750,86

Trong đó:

A1 - Tiết diện đầu vào côn, mm2;

A2- Tiết diện đầu ra, mm2;

θ - Góc côn, đối với đột mở θ = 180o.

Côn thu và đột thu

- Côn thu là nơi tiết diện giảm theo chiều chuyển động của không khí. Côn thu có 2 loại: loại tiết diện thay đổi từ từ và loại tiết diện thay đổi đột ngột (đột thu). Tiết diện côn có thể là loại tròn hay chữ nhật.

- Khi tính toán trở lực tính theo tiết diện và tốc độ đầu vào

Hình 9.13. Côn thu và đột thu

A1 - Tiết diện đầu vào của côn, mm2;

A2- Tiết diện đầu ra của côn (A2 > A1) , mm2;

θ - Góc côn, o.

Bảng 9.17. Hệ số

A2/A1
θ
10o 15o-40o 50o-60o 90o 120o 150o 180o
24610 0,050,050,050,05 0,050,040,040,05 0,060,070,070,08 0,120,170,180,19 0,180,270,280,29 0,240,350,360,37 0,260,410,420,43

Đoạn ống hội tụ

Đoạn ống hội tụ là đoạn ống góp từ 2 dòng không khí trở lên. Thông thường ta gặp các đoạn ống hội tụ trong các ống hút về, ống thải. Trên hình 9-9 là các trường hợp thường gặp.

Để tính toán trong trường hợp này , tốc độ được chọn là tốc độ đoạn ống ra

Hình 9.14. Đoạn ống hội tụ tiết diện chữ nhật

Tê hội tụ: Ống nhánh tròn nối với ống chính chữ nhật

Bảng 9.18. Hệ số , tính cho ống nhánh

ωm/s
Lb/Lc
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
< 6 -0,63 -0,55 0,13 0,23 0,78 1,30 1,93 3,10 4,88 5,60
> 6 -0,49 -0,21 0,23 0,60 1,27 2,06 2,75 3,70 4,93 5,95

Lb - Lưu lượng gió ở nhánh, m3/s ;

Lc- Lưu lượng gió tổng (sau khi hội tụ), m3/s ;

ω - Tốc độ không khí đầu ra (sau khi hội tụ), m/s ;

* Các giá trị âm chứng tỏ một phần áp suất động biến thành áp suất tĩnh và vượt quá tổn thất. Bảng trên tính cho trường hợp: AS = AC = 2.Ab

Ống nhánh chữ nhật nối với ống chính chữ nhật

Bảng 9.19. Hệ số , tính cho ống nhánh

ωm/s
Lb/LC
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
< 6 -0,75 -0,53 -0,03 0,33 1,03 1,10 2,15 2,93 4,18 4,78
> 6 -0,69 -0,21 0,23 0,67 1,17 1,66 2,67 3,36 3,93 5,13

Tê hội tụ: Ống nhánh hướng góc 45 o với ống chính chữ nhật

Bảng 9.20. Hệ số , tính cho ống nhánh

ωm/s
Lb/LC
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
< 6 -0,83 -0,68 -0,30 0,28 0,55 1,03 1,50 1,93 2,50 3,03
> 6 -0,72 -0,52 -0,23 0,34 0,76 1,14 1,83 2,01 2,90 3,63

Tê hội tụ: Dạng chữ Y , tiết diện chữ nhật.

Bảng 8.21.a: Hệ số bc , tính cho ống nhánh

Ab/AS Ab/AC
Lb/Lc
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
0.250,330,50,671,01,01,332,0 0,250,250,50,50,51,01,01,0 -0,50-1,2-0,50-1,0-2,2-0,60-1,2-2,1 0-0,40-0,20-0,60-1,50-0,30-0,80-1,4 0,50,40-0,2-0,95-0,1-0,4-0,9 1,21,60,250,1-0,5-0,04-0,2-0,5 2,23,00,450,3000,130-0,2 3,74,80,70,60,40,210,160 5,86,81,01,00,80,290,240,2 8,48,91,51,51,30,360,320,25 11112,02,01,90,420,380,30

Ab - Tiết diện nhánh ống, mm2 ;

As - Tiết diện vào của ông chính, mm2 ;

Ac- Tiết diện ra của ống chính, mm2 ;

Lb - Lưu lượng gió ống nhánh, m3/s ;

Lc - Lưu lượng tổng đầu ra, m3/s ;

bc - Hệ số tổn thất cục bộ khi tính theo đường nhánh từ b đến c

sc - Hệ số tổn thất cục bộ khi tính theo đường nhánh từ s đến c

Bảng 9.21.b: Hệ số sc , tính cho ống chính

AS/AC Ab/AC
Lb/Lc
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
0,751,00,750,51,00,750,5 0,250,50,50,51,01,01,0 0,300,170,271,200,180,750,80 0,300,160,351,100,240,360,87 0,200,100,320,900,270,380,80 -0,1000,250,650,260,350,68 -0,45-0,080,120,350,230,270,55 -0,92-0,18-0,0300,180,180,40 -1,5-0,27-0,23-0,400,100,050,25 -2,0-0,37-0,42-0,800-0,080,08 -2,6-0,46-0,58-1,3-0,12-0,22-0,10

Tê hội tụ chữ Y ống nhánh nghiêng góc θ với ống chính

Bảng 9.22. Hệ số

θ
L1b/Lc hoặc L2b/Lc
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
153045 -2,6-2,1-1,3 -1,9-1,5-0,93 -1,3-1,0-0,55 -0,77-0,53-0,16 -0,30-0,100,20 0,100,280,56 0,410,690,92 0,670,911,3 0,851,11,6 0,971,42,0 1,01,62,3

Tê hội tụ chữ Y đối xứng tiết diện chữ nhật

Trong trường hợp đối xứng:

R/Wc = 1,5

L1b/Lc = L2b/Lc = 0,5

Bảng 9.23. Hệ số

A1b/Ac 0,5 1,0
0,23 0,07

Đoạn rẽ nhánh

- Đoạn ống rẽ nhánh là đoạn ống mà dòng phân thành 2 dòng nhỏ trở lên. Trong trường hợp này tính tổn thất theo tốc độ đầu vào của đoạn ống.

Trên hình 9-10 trình bày các trường hợp thường gặp của đoạn ống rẽ nhánh, dưới đây là hệ số trở lực cục bộ cho từng trường hợp cụ thể:

Hình 9.15. Đoạn ống rẽ nhánh

Tê rẻ nhánh 45o, ống chính và ống nhánh chữ nhật

Tê rẽ nhánh 45o, ống chính và ống nhánh chữ nhật có cánh hướng

Tê rẽ nhánh 90o, ống chính và ống nhánh chữ nhật, không có cánh hướng

Tê rẻ nhánh 90o, ống chính và ống nhánh chữ nhật có cánh hướng

Tê rẻ nhánh 90o, ống chính và ống nhánh chữ nhật có nhiều cánh hướng

Tê rẻ nhánh 90o, ống chính chữ nhật, ống nhánh tròn

Tê rẻ nhánh 90o, ống chính chữ nhật, ống nhánh tròn có đoạn côn tròn

Tê chữ Y rẻ nhánh , tiết diện chữ nhật

Đánh giá:
0 dựa trên 0 đánh giá
Nội dung cùng tác giả
 
Nội dung tương tự