Giáo trình

Điều Hòa Không Khí Và Thông Gió

Science and Technology

lọc bụi và tiêu âm

Tác giả: Võ Chí Chính

LỌC BỤI VÀ TIÊU ÂM

LỌC BỤI

Khái niệm

Độ trong sạch của không khí là một trong những tiêu chuẩn quan trọng cần được khống chế trong các không gian điều hoà và thông gió. Tiêu chuẩn này càng quan trong đối với các đối tượng như bệnh viện, phòng chế biến thực phẩm, các phân xưởng sản xuất đồ điện tử, thiết bị quang học .. vv

Bụi là những phần tử vật chất có kích thước nhỏ bé khuếch tán trong môi trường không khí.

Bụi là một trong các chất độc hại. Tác hại của bụi phụ thuộc vào các yếu tố: Kích cỡ bụi, nồng độ bụi và nguồn gốc bụi.

Phân loại bụi

- Theo nguồn gốc của bụi

+ Hữu cơ: Do các sản phẩm nông nghiệp và thực phẩm như thuốc lá, bông vải, bụi gỗ, các sản phẩm nông sản, da, lông súc vật.

+ Bụi vô cơ: Có nguồn gốc từ kim loại, khoáng chất, bụi vô cơ, đất, đá, xi măng, amiăng.

- Theo kích cỡ hạt bụi:

Bụi có kích cỡ càng bé tác hại càng lớn do khả năng xâm nhập sâu, tồn tại trong không khí lâu và khó xử lý. Theo kích cỡ bụi được phân thành các dạng chủ yếu sau:

+ Siêu mịn: Là những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 0,001μm. Loại bụi này là tác nhân gây mùi trong các không gian thông gió và điều hoà không khí.

+ Rất mịn : 0,1  1 μm

+ Mịn : 1  10 μm

+ Thô : > 10 μm

- Theo hình dáng hạt bụi

Theo hình dạng có thể phân thành các dạng bụi sau:

+ Dạng mãnh (dạng tấm mỏng)

+ Dạng sợi

+ Dạng khối

Tác hại của bụi

Bụi có nhiều tác hại đến sức khoẻ và chất lượng các sản phẩm

- Đối với sức khoẻ của con người bụi ảnh hưởng đến đường hô hấp, thị giác và ảnh hưởng đến cuộc sống sinh hoạt khác của con người. Đặc biệt đối với đường hô hấp, hạt bụi càng nhỏ ảnh hưởng của chúng càng lớn, với cỡ hạt 0,5 10μm chúng có thể thâm nhập sâu vào đường hô hấp nên còn gọi là bụi hô hấp. Mức độ ảnh hưởng của bụi phụ thuộc nhiều vào nồng độ bụi trong không khí (mg/m3). Nồng độ bụi cho phép trong không khí phụ thuộc vào bản chất của bụi và thường được đánh giá theo hàm lượng ôxit silic (SiO2).

- Nhiều sản phẩm đòi hỏi phải được sản xuất trong những môi trường hết sức trong sạch. Ví dụ như công nghiệp thực phẩm, công nghiệp chế tạo thiết bị quang học, điện tử ..

- Nồng độ:

+ Nồng độ bụi cho phép trong không khí thường cho theo nòng độ ôxit silic

Bảng 13.1. Nồng độ cho phép của bụi trong không khí

Hàm lượng SO2, % Nồng độ bụi cho phép của không khí trong khu làm việc Nồng độ bụi cho phép của không khí tuần hoàn
Z > 102  10< 2Bụi amiăng Zb < 2 mg/m32  44  6< 2 Zb< 0,6 mg/m3< 1,2< 1,8

Thiết bị lọc bụi, phân loại và các thông số đặc trưng của nó

Trong kỹ thuật điều hoà không khí và thông gió thường người ta có trang bị đi kèm theo các hệ thống lọc bụi cho không khí. Có nhiều kiểu thiết bị lọc bụi hoạt động dựa trên nhiều nguyên lý rất khác nhau.

Phân loại

Thiết bị lọc bụi có nhiều loại, tuỳ thuộc vào nguyên lý tách bụi, hình thức bên ngoài, chất liệu hút bụi vv. . . mà người ta chia ra các loại thiết bị lọc bụi như sau:

- Buồng lắng bụi dạng hộp

- Thiết bị lọc bụi kiểu xiclon

- Thiết bị lọc bụi kiểu quán tính

- Thiết bị lọc bụi kiểu túi vải.

- Thiết bị lọc bụi kiểu lưới lọc.

- Thiết bị lọc bụi kiểu thùng quay

- Thiết bị lọc bụi kiểu sủi bọt

- Thiết bị lọc bụi bằng lớp vật liệu rỗng

- Thiết bị lọc bụi kiểu tĩnh điện

Các thông số đặc trưng của thiết bị lọc bụi

Các thông số đặc trưng cho một thiết bị lọc bụi bao gồm: Hiệu quả lọc bụi, Phụ tải không khí và trở lực của thiết bị lọc bụi.

- Hiệu quả lọc bụib: Là tỷ lệ phần trăm lượng bụi được xử lý so với lượng bụi có trong không khí ban đầu.

G'b, G"b - Lượng bụi vào ra thiết bị trong một đơn vị thời gian, g/s

z'b, z"b - Nồng độ bụi vào ra thiết bị trong không khí đầu vào và đầu ra thiết bị, g/m3

- Phụ tải không khí: Lưu lượng lưu thông không khí tính cho 1m2diện tích bề mặt lọc.

, m3/h.m2 (13-1)

L - Lưu lượng lưu thông không khí, m3/h

F - Diện tích bề mặt lọc bụi, m2

- Trở lực thủy lực: Một trong những chỉ tiêu quan trọng của thiết bị lọc bụi là trở lực cục bộ do bộ lọc gây ra đối với dòng không khí khi đi qua nó. Trở lực của bộ lọc được tính theo công thức.

, N/m2 (13-2)

Trong đó

 - Hệ số trở lực cục bộ của bộ lọc;

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

ω - Tốc độ không khí qua bộ lọc, m/s.

- Ngoài ra đối với các bộ lọc bụi còn có các chỉ tiêu đánh giá khác nữa như: Mức tiêu thụ điện năng, giá cả, mức độ gọn vv. . .

Một số thiết bị lọc bụi

Buồng lắng bụi.

Buồng lắng bụi có cấu tạo dạng hộp, không khí vào 1 đầu và ra đầu kia. Nguyên tắc tách bụi của buồng lắng bụi chủ yếu dựa trên:

- Giảm tốc độ hổn hợp không khí và bụi một cách đột ngột khi vào buồng. Các hại bụi mất động năng và rơi xuống dưới tác dụng của trọng lực.

- Dùng các vách chắn hoặc vách ngăn đặt trên đường chuyển động của không khí, khi dòng không khí va đập vào các tấm chắn đó các hạt bụi bị mất động năng và rơi xuống đáy buồng.

- Ngoặt dòng khi chuyển động trong buồng.

Dưới đây trình bày cấu tạo một số kiểu buồng lắng bụi

* Buồng lắng bụi loại đơn giản: Buồng đơn giản có cấu tạo hình hộp, rổng bên trong, nguyên lý làm việc dựa trên giảm tốc độ đột ngột của dòng không khí khi đi vào buồng. Buồng có nhược điểm là hiệu quả lọc bụi không cao, chỉ đạt 50  60% và phụ tải không lớn do không thể chế tạo buồng có kích thước quá to, tốc độ vào ra buồng đòi hỏi không quá cao. Thực tế ít sử dụng buồng lọc kiểu này.

Hình 13.1. Buồng lắng bụi dạng hộp loại đơn giản

* Buồng lắng bụi nhiều ngăn hoặc một ngăn có tấm chắn khắc phục được nhược điểm của buồng lắng bụi loại đơn giản nên hiệu quả cao hơn. Trong các buồng lắng bụi này không khí chuyển động dích dắc hoặc xoáy tròn nên khi va đập vào các tấm chắn và vách ngăn các hạt bụi sẽ mất động năng và rơi xuống. Hiệu quả có thể đạt 85  90%.

a) Buồng lắng bụi nhiều ngăn b) buồng lắng bụi có tấm chắn

Hình 13.2. Các loại buồng lắng bụi

Tính toán buồng lắng bụi hình hộp đơn giản

- Chiều dài tối thiểu cần thiết của buồng lắng bụi để giữ lại hạt bụi có đường kính d:

, m (13-3)

trong đó:

μ - Độ nhớt động học của không khí, kg.s/m2;

L - Lưu lượng không khí đi qua buồng lắng, m3/s;

ρm - Trọng lượng đơn vị của bụi, kg/m3;

d - Đường kính hạt bụi, m;

B - Chiều rộng buồng lắng, m

- Ngược lại, khi kích thước buồng đã xác định, ta có thể xác định đường kính hạt bụi bé nhất mà buồng có khả năng giữ lại:

, m (13-4)

Các công thức trên đây chỉ tính trong trường hợp không khí chuyển động trong buồng là chảy tầng. Thực tế không tốc độ không khí chuyển động trong buồng thường chọn là 0,6 m/s. Khi đó dòng không khí đang chảy tầng. Khi chuyển sang chế độ chảy rối công thức trên không còn đúng nữa.

Bộ lọc bụi kiểu xiclôn

Bộ lọc bụi xiclon là thiết bị lọc bụi được sử dụng tương đối phổ biến. Nguyên lý làm việc của thiết bị lọc bụi kiểu xiclon là lợi dụng lực ly tâm khi dòng không khí chuyển động để tách bụi ra khỏi không khí

Nguyên lý làm việc của thiết bị lọc bụi xiclon như sau: Không khí có bụi lẫn đi qua ống 1 theo phương tiếp tuyến với ống trụ 2 và chuyển động xoáy tròn đi xuống dưới phía dưới, khi gặp phễu 3 dòng không khí bị đẩy ngược lên chuyển động xoáy trong ống 4 và thoát ra ngoài. Trong quá trình chuyển động xoáy ốc lên và xuống trong các ống các hạt bụi dưới tác dụng của lực ly tâm va vào thành, mất quán tính và rơi xuống dưới. Ở đáy xiclon người ta có lắp thêm van xả để xả bụi vào thùng chứa. Van xả 5 là van xả kép 2 cửa 5a và 5b không mở đồng thời nhằm đảm bảo luôn cách ly bên trong xiclon với thùng chứa bụi, không cho không khí lọt ra ngoài.

Hình 13.3. Cấu tạo lọc bụi kiểu xiclon

Tính toán Xiclon:

Để tính toán người ta giả thiết

- Các hạt bụi có kích thước hình cầu.

- Lực ly tâm tác dụng lên hạt bụi theo hướng bán kính của xiclon và bỏ qua lực tác dụng của trọng lực.

- Hạt bụi được tách ra khỏi không khí sau khi va chạm vào thành xiclon

Dựa vào các giả thiết đó người ta đã xác định được cỡ hạt bụi nhỏ nhất có thể giữ lại được trong xiclon và thời gian chuyển động của hạt bụi từ lúc vào đến lúc lắng đọng dưới đáy xiclon:

, m (13-5)

, s (13-6)

trong đó:

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

ρk, ρm - Khối lượng riêng của không khí và bụi, kg/m3

R1 - Bán kính của ống thoát khí, m

R2 - Bán kính hình trụ của xiclon, m

 - Vận tốc trung bình của hạt bụi, s-1

n - Số vòng quay của hạt bụi dọc theo chiều cao xiclon

Để nâng cao hiệu quả khử bụi của xiclon người ta các giải pháp sau:

- Sử dụng xiclôn có màng nước: Phía trên thân hình trụ có lắp các mủi phun nước. Nước phun theo chiều thuận với chiều chuyển động của không khí trong xiclôn và phải tạo ra màng nước mỏng chảy từ trên xuống và láng bề mặt trong của thiết bị. Ống thoát gió ra và ống gió vào đều được lắp theo phương tiếp tuyến ống trụ. Trong quá trình không khí có lẫn bụi chuyển động bên trong trụ, các hạt bụi văng lên bề mặt bên trong xiclon và lập tức bị nước cuốn trôi và theo nước ra ngoài. Khả năng hạt bụi bị bắn trở lại ít hơn rất nhiều so với xiclôn kiểu khô.

- Sử dụng xiclôn tổ hợp: Lực ly tâm tác động lên hạt bụi tỷ lệ nghịch với đường kính xiclon. Như vậy để tăng hiệu quả lọc bụi, tức tách được các hạt bụi nhỏ cần giảm đường kính xiclôn. Tuy nhiên khi giảm đường kính xiclôn thì lưu lượng giảm, không đáp ứng yêu cầu. Để giải quyết mâu thuẩn trên người ta sử dụng xiclôn tổ hợp hay còn gọi là xiclôn chùm. Trong xiclôn này người ta người ta ghép từ vài chục đến hàng trăm xiclôn con.

Bộ lọc bụi kiểu quán tính

Nguyên lý hoạt động của thiết bị lọc bụi kiểu quán tính là dựa vào lực quán tính của hạt bụi khi thay đổi chiều chuyển động đột ngột.

Trên hình 13-4 trình bày cấu tạo của thiết bị lọc bụi kiểu quán tính. Cấu tạo gồm nhiều khoang ống hình chóp cụt có đường kính giảm dần xếp chồng lên nhau tạo ra các góc hợp với phương thẳng đứng khoảng 60o và khoảng cách giữa các khoang ống khoảng từ 5  6mm.

Không khí có bụi được đưa qua miệng 1 vào phểu thứ nhất, các hạt bụi có quán tính lớn đi thẳng, không khí một phần đi qua khe hở giữa các chóp và thoát ra ống 3. Các hạt bụi được dồn vào cuối thiết bị.

Thiết bị lọc bụi kiểu quá tính có cấu tạo và nguyên lý hoạt động tương đối đơn giản nhưng nhược điểm là hiệu qủa lọc bụi thấp, để tăng hiệu quả lọc bụi người ta thường kết hợp các kiểu lọc bụi với nhau, đặc biệt với kiểu lọc kiểu xiclôn, hiệu quả có thể đạt 80  98%. Phần không khí có nhiều bụi ở cuối thiết bị được đưa vào xiclôn để lọc tiếp.

Hình 13.4. Cấu tạo lọc bụi kiểu quán tính

Bộ lọc bụi kiểu túi vải.

Thiết bị lọc bụi kiểu túi vải được sử dụng rất phổ biến cho các loại bụi mịn, khô khó tách khỏi không khí nhờ lực quán tính và ly tâm. Để lọc người ta cho luồng không khí có nhiễm bụi đi qua các túi vải mịn, túi vải sẽ ngăn các hạt bụi lại và để không khí đi thoát qua.

Hình 13.5. Cấu tạo lọc bụi kiểu túi vải

Qua một thời gian lọc, lượng bụi bám lại bên trong nhiều, khi đó hiệu quả lọc bụi cao đạt 90  95% nhưng trở lực khi đó lớn Δp = 600  800 Pa, nên sau một thời gian làm việc phải định kỳ rũ bụi bằng tay hoặc khí nén để tránh nghẽn dòng gió đi qua thiết bị. Đối với dòng khí ẩm cần sấy khô trước khi lọc bụi tránh hiện tượng bết dính trên bề mặt vải lọc làm tăng trở lực và năng suất lọc. Thiết bị lọc bụi kiểu túi vải có năng suất lọc khoảng 150  180m3/h trên 1m2 diện tích bề mặt vải lọc. Khi nồng độ bụi khoảng 30  80 mg/m3 thì hiệu quả lọc bụi khá cao đạt từ 9699%. Nếu nồng độ bụi trong không khí cao trên 5000 mg/m3 thì cần lọc sơ bộ bằng thiết bị lọc khác trước khi đưa sang bộ lọc túi vải.

Bộ lọc kiểu túi vải có nhiều kiểu dạng khác nhau, dưới đây trình bày kiểu túi vải thường được sử dụng. Trên hình 13-5 là cấu tạo của thiết bị lọc bụi kiểu túi vải đơn giản. Hỗn hợp không khí và bụi đi vào cửa 1 và chuyển động xoáy đi xuống các túi vải 2, không khí lọt qua túi vải và đi ra cửa thoát gió 5. Bụi được các túi vải ngăn lại và rơi xuống phểu 3 và định kỳ xả nhờ van 4

Để rũ bụi người ta thường sử dụng các cánh gạt bụi hoặc khí nén chuyển động ngược chiều khi lọc bụi, các lớp bụi bám trên vải sẽ rời khỏi bề mặt bên trong túi vải.

Bộ lọc bụi kiểu lưới

Bộ lọc bụi kiểu lưới được chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau nhằm làm cho dòng không khí đi qua chuyển động dích dắc nhằm loại bỏ các hạt bụi lẫn trong không khí. Loại phổ biến nhất gồm một khung làm bằng thép, hai mặt có lưới thép và ở giữa là lớp vật liệu ngăn bụi. Lớp vật liệu này có thể là các mẩu kim loại, sứ, sợi thuỷ tính, sợi nhựa, vv. . .

Kích thước của vật liệu đệm càng bé thì khe hở giữa chúng càng nhỏ và khả năng lọc bụi càng cao. Tuy nhiên đối với các loại lọc bụi kiểu này khi hiệu quả lọc bụi tăng đều kèm theo tăng trở lực

Hình 13.6. Cấu tạo lọc bụi kiểu lưới

Trên hình 13-6 là tấm lưới lọc với vật liệu đệm là lỏi kim loại hoặc sứ. Kích thước thông thường của tấm lọc là 500 x 500 x (75  80)mm, khâu kim loại có kích thước 13 x 13 x 1mm. Lưới lọc có trở lực khá bé 30  40 Pa. Hiệu quả lọc bụi có thể đạt 99%, năng suất lọc đạt 4000  5000 m3/h cho 1m2 diện tích bề mặt lưới lọc. Loại lọc bụi kiểu lưới này rất thích hợp cho các loại bụi là sợi bông, sợi vải vv . . . Hàm lượng bụi sau bộ lọc đạt 6  20 mg/m3

Tuỳ theo lưu lượng không khí cần lọc các tấm được ghép với nhau trên khung phẳng hoặc ghép nhiều tầng để tăng hiệu quả lọc (hình 13-7).

Trong một số trường hợp vật liệu đệm được tẩm dầu để nâng cao hiệu quả lọc bụi. Tuy nhiên dầu sử dụng cần lưu ý đảm bảo không mùi, lâu khô và khó ôxi hoá.

Sau một thời gian làm việc hiệu quả khử bụi kém nên định kỳ vệ sinh bộ lọc

Hình 13.7. Lắp ghép bộ lọc bụi kiểu lưới

Bộ lọc bụi kiểu thùng quay

Bộ lọc bụi thùng quay thường được sử dụng trong các nhà máy dệt để lọc bụi bông trong không khí.

Trên hình 13-8 trình bày cấu tạo bộ lọc kiểu thùng quay. Cấu tạo gồm một khung hình trống có quấn lưới thép quay quanh trục với tốc độ 12 vòng phút.

Hình 13.8. Lắp ghép bộ lọc bụi kiểu lưới

Tốc độ quay của bộ lọc khá thấp nhờ hộp giảm tốc và có thể điều chỉnh tuỳ thuộc vào lượng bụi thực tế. Khi quay càng chậm, lượng bụi bám trên bề mặt tang trống càng nhiều, hiệu quả lọc bụi cao nhưng trở lực của thiết bị lớn.

Nguyên lý làm việc của thiết bị như sau: không khí được đưa vào từ phía dưới và xả lên bề mặt ngoài của trống. Không khí đi vào bên trong tang trống, bụi được giữ lại trên bề mặt trống và không khí sạch đi ra hai đầu theo các khe hở 4.

Để tách bụi trên bề mặt trống, người ta sử dụng cơ cấu tách bụi 5, cơ cấu có tác dụng bóc lớp bụi ra khỏng bề mặt và rơi xuống ống 6 về túi gom bụi 7. Ngoài ra người ta có thể sử dụng hệ thống ống hút bụi có miệng hút tỳ lên bề mặt tang trống và hút sạch bụi đưa ra ngoài.

Trong trường hợp trong không khí đầu ra còn lẫn nhiều bụi mịn thì có thể kết hợp với bộ lọc bụi kiểu túi vải đặt phía sau để lọc tinh. Không khí ra thiết bị co hàm lượng bụi thấp cỡ 0,5 mg/m3, nhưng trở lực khác lớn, có thể lên đến 1000 Pa, phụ tải có thể tới 70008000 m3/h cho mỗi bộ lọc.

Bộ lọc bụi kiểu sủi bọt

Thiết bị lọc bụi kiểu sủi bọt nhằm tạo màng nước, không khí co lẫn bụi đi qua, các hạt bụi bị ướt và được màng nước giữ lại và đưa ra ngoài.

Trên hình 13-9 là cấu tạo của bộ lọc kiểu sủi bọt. Không khí được đưa vào thiết bị qua ống 1, sau đó nó được thoát lên phía trên qua tấm thép đục lổ 5 làm cho lớp nước chảy phía trên sủi bọt. Màng bọt 3 tạo ra sẽ giữ bụi lại. Nước sạch được đưa vào từ ống cấp nước 2 và mang bụi thoát ra ngoài theo ống xả 4. Lớp bọt càng dày thì hiệu quả lọc bụi càng lớn, nhưng tăng trở lực dòng không khí. Bề dày hợp lý của lớp bọt khoảng 80100mm và vận tốc không khí ra khỏi lớp bọt khoảng 22,5m/s là tối ưu. Nếu tốc độ quá lớn sẽ làm tăng trở lực và có thể cuốn theo cả nước lẫn bụi theo dòng không khí đi ra. Lưu lượng nước cấp khoảng 0,20,3 lít cho 1m3 không khí.

a) Bộ lọc bụi sủi bọt 1 tầng b) Bộ lọc bụi nhiều tầng sủi bọt

Hình 13.9. Bộ lọc bụi kiểu sủi bọt

Nhược điểm của bộ lọc sủi bọt là tiêu tốn nước khá nhiều. Để khắc phục nhược điểm này người ta chế tạo thiết bị lọc nhiều tầng, nước tầng trên được đưa xuống tầng dưới. Trong thiết bị này tầng thứ nhất tấm thép được đục lổ d = 6mm và bước s = 12mm, tầng dưới đục lổ d=8mm, bước s = 16mm. Thiết bị lọc bụi nhiều tầng bọt như vậy hiệu quả lọc bụi khá cao, đạt 99,7%, nồng độ bụi trong không khí còn lại khá thấp, dưới 12 mg/m3.

Bộ lọc bụi làm bằng vật liệu rỗng

Có nhiều kiểu thiết bị lọc bụi làm bằng vật liệu rỗng, nhưng hiệu quả hơn hẳn là thiết bị kết hợp tưới nước.

Trên hình 13-10 là cấu tạo của thiết bị dạng này. Có 02 lớp vật liệu rỗng bằng nhựa. Không khí đi từ dưới lên, nước được phun từ trên xuống. Các vòi phùn nước đặt ngay phía bên dưới lớp vật liệu rổng phía trên. Lớp vật liệu dưới có tác dụng lọc bụi, lớp trên ngoài tác dụng lọc bụi, còn có nhiệm vụ quan trọng là ngăn cản các giọt nước bị cuốn theo dòng không khí.

Thiết bị lọc bụi kiểu vật liệu rỗng có khả năng khử mùi rất tốt đặc biệt khử các mùi và chất độc hại trong khí thải công nghiệp.

Các thông số kỹ thuật của bộ lọc bụi bằng vật liệu rỗng như sau:

- Vận tốc không khí qua tiết diện ngang thiết bị: v = 1,82,0 m/s

- Kích thước hạt bụi có thể lọc ≥ 25 μm

Hình 13.10. Bộ lọc bụi bằng vật liệu rỗng

Dưới đây là hiệu quả khử chất độc hại của thiết bị lọc hãng Scrubber United Specialists. Inc (Mỹ):

Bảng 13.2. Hiệu quả khử khí độc của thiết bị lọc

hãng Scrubber United Specialists. Inc (Mỹ)

TT Chất khí Hiệu quả Chất lỏng tưới
1 Axit cromic 98  99% Nước
2 Axit axêtic 80  90%
3 Alkaline 85  90%
4 Xyanic 80  85%
5 HCl 75  85% Dung dịch kiềm
6 H2SO4, SO3, SO2 95  98%
7 NO, NO2 65  85%
8 HNO3 80  90%

Bộ lọc bụi kiểu hộp xếp hoặc kiểu túi

Nhược điểm của một số loại thiết bị lọc là khi bụi bám trên bề mặt tuy hiệu quả khử bụi được nâng cao nhưng trở lực tăng lên đáng kể, trong nhiều trường hợp trở nên quá lớn làm giảm đáng kể lưu lượng gió tuần hoàn. Để khắc phục nhược điểm đó người ta thiết kế bộ lọc kiểu hộp xếp.

Bộ phận chính của bộ lọc bụi là một tấm lọc bằng vải, giấy lọc hoặc sợi tổng hợp được xếp dích dắc nhờ vậy tăng diện tích thoát gió, đồng thời bụi được ngăn lại trên bề mặt của tấm lọc được dồn về các góc ở cuối túi, trả lại bề mặt cho gió thoát.

Để nâng cao hiệu quả khử bụi người ta ghép nhiều lớp vải lọc có độ mịn khác nhau càng về phía cuối càng mịn.

Bộ lọc bụi kiểu tĩnh điện

Bộ lọc tĩnh điện được sử dụng lực hút giữa các hạt nhỏ nạp điện âm. Các hạt bụi bên trong thiết bị lọc bụi hút nhau và kết lại thành khối có kích thước lớn ở các tấm thu góp. Chúng rất dễ khử bỏ nhờ dòng khí.

Thiết bị lọc bụi kiểu điển hình trình bày trên hình 13-11. Thiết bị được chia thành 2 vùng: Vùng iôn hoá và vùng thu góp. Vùng iôn hoá có căng các sợi dây mang điện tích dương với điện thế 1200V. Các hạt bụi trong không khí khi đi qua vùng iôn hoá sẽ mang điện tích dương. Sau vùng iôn hoá là vùng thu góp, gồm các bản cực tích điện dương và âm xen kẻ nhau nối với nguồn điện 6000V. Các bản tích điện âm nối đất. Các hạt bụi tích điện dương khi đi qua vùng thu góp sẽ được bản cực âm hút vào. Do giữa các hạt bụi có rất nhiều điểm tiếp xúc nên liên kết giữa các hạt bụi bằng lực phân tử sẽ lớn hơn lực hút giữa các tấm cực với các hạt bụi. Do đó các hạt bụi kết lại và lớn dần lên. Khi kích thước các hạt đủ lớn sẽ bị dòng không khí thổi rời khỏi bề mặt tấm cực âm. Các hạt bụi lớn rời khỏi các tấm cực ở vùng thu góp sẽ được thu gom nhờ bộ lọc bụi thô kiểu trục quay đặt ở cuối gom lại.

Hình 13.11. Bộ lọc bụi kiểu tĩnh điện

Thiết bị lọc bụi kiểu tĩnh điện rất hiệu quả đối với các loại bụi kích cỡ từ 0,5 đếm 8μm. Khi các hạt bụi có kích cỡ khoảng 10μm và lớn hơn thì hiệu quả giảm. Tổn thất áp suất khi đi qua vùng iôn hoá và vùng thu góp thấp và nằm trong khoảng từ 0,15 đến 0,25 in. WG (từ 37 đến 62 Pa) và tốc độ khong khí từ 300 đến 500 fpm (1,5 đến 2,5m/s).

Cần lưu ý vấn đề an toàn vì điện thế sử dụng rất cao và nguy hiểm đến tính mạng con người.

TIÊU ÂM

Khái niệm.

Tiếng ồn là tập hợp những âm thanh có cường độ và tần số khác nhau sắp xếp không có trật tự, gây khó chịu cho người nghe, cản trở con người làm việc và nghỉ ngơi.

Các đặc trưng cơ bản của âm thanh

Đặc trưng của nguồn âm bao gồm các đại lượng sau: Công suất âm thanh, áp suất âm, cường độ, độ vang vọng, tần số, tốc độ và hướng

. Năng lượng âm thanh, cường độ âm thanh, ngưỡng nghe và ngưỡng chói tai.

Nguồn âm thanh phát ra năng lượng dưới dạng âm thanh. Năng lượng âm thanh được đo bằng Watt. Mức năng lượng âm thanh 10-12W được coi như ngưỡng nghe thấy của tai một người trẻ bình thường có thể cảm nhận được. Độ ồn của nó được coi có giá trị là 0 dB (deciben). Giá trị độ ồn tương ứng với năng lượng âm thanh cho ở bản dưới đây

Năng lượng âm thanh của các nguồn âm có thể hình dung theo bảng dưới đây.

Bảng 13.3. Tiêu chuẩn độ ồn

STT Nguồn gây ồn Công suấtW Độ ồndB
1 Tiếng nổ của tên lửa 108 200
2 Động cơ phản lực (Phía sau động cơ) 105 170
3 Máy bay phản lực khi cất cánh 104 160
4 Động cơ tua bin khi khởi động 103 150
5 Máy bay cánh quạt khi khởi động 102 140
6 Âm thanh của đàn organ ống lớn 101 130
7 Động cơ máy bay loại nhỏ 100 120
8 Tiếng loa radio 10-1 110
9 Ôtô trên đường cao tốc 10-2 100
10 Tiếng hét, tiếng còi 10-3 90
11 Tiếng ồn khi sắp xếp đồ thừa 10-4 80
12 Nói chuyện, trò chuyện 10-5 70
13 Thiết bị điện, quạt thông gió 10-6 60
14 Không khí ra miệng thổi gió trong văn phòng 10-7 50
15 Đồng hồ điện cỡ nhỏ 10-8 40
16 Nói nhỏ, nói thầm, xì xào 10-9 30
17 Tiếng lào xào 10-10 20
18 Hơi thở của con người 10-11 10
19 Ngưỡng nghe thấy 10-12 0

Công suất nguồn âm không thể đo trực tiếp mà được tính toán từ kết quả đo áp suất. Ta hãy hình dung một mặt cầu bao quanh một nguồn gây ồn (nguồn này đặt ở tâm mặt cầu), tất cả năng lượng phát ra từ nguồn ồn đi xuyên qua bề mặt cầu. Công suất nguồn âm qua một đơn vị diện tích bề mặt cầu gọi là cường độ âm thanh, biểu diễn bằng w/m2. Cường độ âm thanh tỷ lệ nghịch với khoảng cách từ bề mặt đến tâm nguồn âm.

Âm thanh là những dao động cơ học được lan truyền dưới hình thức sóng trong môi trường đàn hồi, nhưng không phải bất cứ sóng nào đến tai cũng gây ra cảm giác âm thanh như nhau. Cường độ âm thanh nhỏ nhất ở một sóng âm xác định mà tai người nghe thấy được gọi là ngưỡng nghe. Âm thanh có tần số khác nhau giá trị ngưỡng nghe cũng khác nhau. Cường độ âm thanh lớn nhất mà tai người có thể chịu được gọi là ngưỡng chói tai.

Như vậy ngưỡng nghe là giới hạn dưới và ngưỡng chói tai là giới hạn trên của cường độ âm thanh ứng với một tần số nào đó mà tai người có thể cảm nhận hoặc chịu đựng được.

. Tần số và độ vang dội (loudness) của âm thanh

Âm thanh lan truyền trong môi trường dưới dạng sóng. Chênh lệch giữa vị trí phía trên và dưới gọi là biên độ và được coi là độ vang của nguồn âm.

Mỗi âm thanh được đặc trưng bởi một tần số dao động của sóng âm. Tần số là số lần dao động trong một giây và được đo bằng Hz. Bình thường tai người cảm thụ được các âm thanh có tần số từ 2020.000 Hz.

Mức cường độ âm L (dB)

Mức cường độ âm thanh được xác định theo công thức:

(13-7)

I - Cường độ âm thanh đang xét, W/m2

Io - Cường độ âm thanh ở ngưỡng nghe: Io = 10-12 W/m2

. Mức áp suất âm (dB)

Mức áp suất âm thanh được xác định theo công thức:

(13-8)

p - Áp suất âm thanh, Pa

po - Áp suất âm thanh ở ngưỡng nghe: po = 2.10-5 Pa

. Mức to của âm (Fôn)

Mức to của âm là sức mạnh cảm giác do âm thanh gây nên trong tai người, nó không những phụ thuộc vào áp suất âm mà còn phụ thuộc vào tần số âm thanh. Tần số càng thấp thì tai người càng khó nhận thấy.

Người ta xác định được rằng mức to của âm thanh bất kỳ đo băng Fôn, có giá trị bằng mức áp suất âm của âm chuẩn có cùng mức to với âm đó. Đối với âm chuẩn, mức to ở ngưỡng nghe là 0 Fôn, ngưỡng chói tai là 120 Fôn. Các âm có cùng giá trị áp suất âm nếu tần số càng cao thì mức to càng lớn.

. Dải tần số âm thanh

Cơ quan cảm giác của con người không phản ứng với độ tăng tuyệt đối của tần số âm thanh mà theo mức tăng tương đối của nó. Khi tần số tăng gấp đôi thì độ cao của âm tăng lên 1 tông, gọi là 1 ốcta tần số.

Người ta chia tần số âm thanh ra thành nhiều dải, trong đó giới hạn trên của lớn gấp đôi giới hạn dưới. Toàn bộ dải tần số âm thanh mà tai người nghe được chia ra các ốcta tần số và có giá trị trung bình là 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000; 16.000

Các dải ốc ta tần số cụ thể như sau:

Bảng 13.4: Các dãi ốc ta

STT Dãi ốc ta, Hz Tần số trung bình, Hz
1 45  90 63
2 90  180 125
3 180  355 250
4 355  710 500
5 710  1400 1000
6 1400  2800 2000
7 2800  5600 4000
8 5600  11.200 8000
9 11.200  `22.400 16000

Tiêu chuẩn vệ sinh và mức cho phép của tiếng ồn được quy định ở 8 ốcta: 63; 125; 250; 500; 100; 200; 400; 800

Bảng 13.5

Tần số (Hz)
Số thức tự ốcta
1 2 3 4 5 6 7 8
Giới hạn trênTrung bìnhGiới hạn dưới 4531,522,4 906345 18012590 335250180 14001000710 280020001400 560040002800 1120080005600

Các máy đo độ ồn, đo mức to của âm đơn vị là đềxibenA (dBA) là mức cường độ âm chung của tất cả các dải ốcta tần số đã qui định về tần số 1000 Hz. Ta gọi âm thanh đó là dBA là âm thanh tương đương. Khi dùng dBA để chỉ âm thanh ta không cần nói âm thanh đó ở tần số bao nhiêu. Trị số dBA giúp ta đánh giá sơ bộ xem độ ồn có vượt quá mức cho phép hay không.

Ảnh hưởng của độ ồn

Tiếng ồn có ảnh hưởng nhiều đến sức khoẻ con người. Mức độ ảnh hưởng tuỳ thuộc vào giá trị của độ ồn. Bảng 13-2 dưới đây đưa ra các số liệu về mức độ ảnh hưởng của độ ồn tới sức khoẻ của con người.

Bảng 13.6

Mức ồn, (dBA) Tác dụng lên người nghe
0100110120130  135140150160190 - Ngưỡng nghe thấy- Bắt đầu làm biến đổi nhịp tim- Kích thích mạnh màng nhĩ- Ngưỡng chói tai- Gây bệnh thần kinh, nôn mửa làm yếu xúc giác và cơ bắp- Đau chói tai, gây bệnh mất trí, điên- Nếu nghe lâu sẽ thủng màng tai- Nếu nghe lâu sẽ nguy hiểm- Chỉ nghe trong thời gian ngắn đã nguy hiểm

Độ ồn cho phép đối với các công trình

Bằng thực nghiệm người ta đã lập được họ các đường cong thể hiện mức ồn cho phép của tiếng ồn dải rộng ở các ốcta tần số. Những đường này gọi là đường NC (Noise Criteria Curves), thể hiện mức ồn cho phép của tiếng ồn dải rộng ở các ốcta tần số

Hình 13.12. Mức ồn cho phép của tiếng ồn dải rộng ở các ốcta tần số

Trên bảng 13.7 trình bày các tiêu chuẩn NC của các công trình

Bảng 13.7: Tiêu chuẩn độ ồn

Khu vực Tiêu chuẩn Nc
1. Tư dinh2. Nhà cho thuê, chung cư3. Hotel, motela. Phòng riêng, phòng ngủb. Phòng Hội họp, phòng tiệcc. Phòng khánh tiết, hành langd. Khu vực phục vụ, giúp đỡ4. Cơ quana. Phòng điều hànhb. Phòng họpc. Phòng riêngd. Diện tích mởe. Phòng máy vi tínhf. Phòng luân chuyển công cộng5. Bệnh viện, nhà điều dưỡnga. Phòng riêngb. Phòng điều trịc. Phòng mổd. Hành lange. Khu vực công cộng6. Nhà thờ7. Trường họca. Phòng giảng, lớp họcb. Phòng học mặt bằng mở8. Phòng thí nghiệm9. Phòng hoà nhạc10. Nhà hát 11. Phòng thu âm12. Rạp chiếu bóng13. Phòng thí nghiệm 25  3025  3030  3525  3035  4040  4525  3025  3030  3535  4040  4540  4525  3030  3535  4035  4025  3025  3030  3535  4020  2530  35

Tính toán độ ồn

Nguồn gây ồn và các biện pháp tiêu âm chống ồn

. Các nguồn gây ồn:

Nguồn ồn gây ra cho không gian điều hòa có các nguồn gốc sau:

. Nguồn ồn do các động cơ quạt, động cơ, máy lạnh đặt trong phòng gây ra

. Nguồn ồn do khí động của dòng không khí.

. Nguồn ồn từ bên ngoài truyền vào phòng

+ Theo kết cấu xây dựng

+ Theo đường ống dẫn không khí

+ Theo dòng không khí

+ Theo khe hở vào phòng

. Nguồn ồn do không khí ra miệng thổi

. Các biện pháp tiêu âm chống ồn

. Nguồn ồn do các động cơ, thiết bị gây ra.

- Chọn thiết bị (dàn lạnh, FCU, AHU, máy nén . .) có độ ồn nhỏ để lắp đặt trong phòng. Đây là công việc đầu tiên mà các nhà thiết kế cần lưu ý. Độ ồn của hầu hết các thiết bị đã được các nhà sản xuất cho sẵn trong các câtlogue và tài liệu kỹ thuật. Tuy nhiên trước khi lắp đặt cần cân chỉnh và kiểm tra lại.

- Lắp đặt các cụm máy và thiết bị ở phòng riêng biệt cách ly khỏi khu vực làm việc. Giải pháp này thường được áp dụng cho các cụm máy lớn, chẳng hạn cac AHU, cụm máy máy chiller công suất lớn. Các phòng máy có thể bọc cách âm hoặc không tuỳ thuộc vào từng trường hợp cụ thể.

- Thường xuyên bảo dưỡng định kỳ các thiết bị, bôi trơn các cơ cấu chuyển động để giảm ma sát giảm độ ồn, cân chỉnh và thay thế các dây đai. Đối với các thiết bị bị hao mòn quá nhiều cần thay thế hoặc sửa chữa.

- Bọc cách âm cụm máy và thiết bị: Trong trường hợp bất khả kháng, khi phải bố trí cụm máy công suất lớn trong phòng hoặc trên các trần giả thì có thể bọc cách âm cục bộ các thiết bị đó (hình13-).

1- Ống nối mềm; 2- Vít nở; 3- Hộp cách âm; 4- Bộ đệm lò xo giảm chấn; 5- Khung treo;

6- Trần giả; 7- AHU (FCU); 8- Quạt dạng ống

Hình 13.13. Bọc cách âm các thiết bị lắp đặt trong phòng

. Nguồn ồn do khí động của dòng không khí

Dòng không khí chuyển động với tốc độ cao trên đường ống, đặc biệt qua các chi tiết đặc biệt như các van điều chỉnh, đoạn rẻ nhánh, ngoặt dòng, đoạn mở rộng, thu hẹp dòng vv . . thường tạo ra tiếng ồn đáng kể.

Để khắc giảm độ ồn do dòng không khí chuyển động gây ra cần phải:

- Chọn tốc độ chuyển động hợp lý. Về mặt lôgic mà nói để giảm độ ồn cần giảm tốc độ càng thấp càng tốt. Tuy nhiên khi tốc độ quá thấp, đường ống gió sẽ có kích thước lớn, tăng chi phí đầu tư, tổn thất nhiệt tăng và rất khó lắp đặt. Vì vậy cần chọn tốc độ hợp lý. Tốc độ đó đã được giới thiệu ở chương 9, là kết quả tính toán kinh tế kỹ thuật và có liên quan đến yếu tố gây ồn của dòng không khí. Vì vậy tốc độ hợp lý được chọn theo tính năng của phòng, các phòng đòi hỏi tốc độ thấp là các phòng thu âm, thu lời, phòng phát thanh viên, phòng phom trường, phòng ngủ, thư viện vv . . . Ngược lại trong các phân xưởng, xí nghiệp, nhà hàng, siêu thị có thể chọn tốc độ cao hơn.

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