Bài tập: tính toán hệ thống điều hòa tuần hoàn hai cấp cho nhà máy chế biến thực phẩm:
- số công nhân 50 người, nhiệt do thiết bị + nhiệt tổn thất =20kW
- nhiệt độ mùa hè cao nhất là 40 độ, độ ẩm là 90.
1. Lựa chọn thông số thiết kế trong nhà: nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ không khí
- Nhiệt độ và độ ẩm không khí ngoài trời tN, φN chọn theo cấp điều hòa không khí và theo mùa.
- tN = ttbmax , nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất.
- φN = φtbmax , độ ẩm lúc 13 đến 15h của tháng nóng nhất.
- tN, φN được cho sẵn ở trên - tN = 40 0C, φN = 90 %.
2. Lựa chọn thông số thiết kế ngoài trời: nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ không khí
Nhiệt độ trong nhà kí hiệu tT, φT được chọn như sau: tT = 23 0C ÷ 25 0C φT = 60% ÷ 75%
Thông thường nên chọn Δt = (tN - tT) = (6 ÷ 8)0C. Thông thường chọn: tT = 240C φT = 60%
Tốc độ không khí trong nhà
Khi nhiệt độ không khí xung quanh tT = (24 ÷ 25) 0C. ωT = (0,4 ÷ 0,6) m/s.
Tính phụ tải nhiệt.
Hệ điều hòa chịu tác động của các nhiễu loạn nhiệt dưới hai dạng phổ biến sau:
- Nhiệt tỏa ra từ các nguồn nhiệt bên trong hệ gọi là các nguồn nhiệt tỏa: ∑Qtỏa
- Nhiệt truyền qua kết cấu bao che gọi là các nguồn nhiệt thẩm thấu: ∑Qtt
Tổng hai thành phần trên gọi là nhiệt thừa:
QT=∑Qtỏa +∑Qtt = 20kW theo bài đã cho
Xác định lượng ẩm thừa WT
1 Lượng ẩm do người tỏa ra W1
Lượng ẩm do người toả ra được tính theo công thức sau: , kg/s
Trong đó: - n là số người trong phòng, người.
- gn là lượng ẩm do 1 người tỏa ra trong phòng trong 1 đơn vị thời gian,
g/h. Lượng ẩm này có thể tra theo bảng 3.21 TL[2] Ta có −3 - W 10 −3 −3 1=n.gn 10 =50.105. = 1,46. 10 kg/s. 3600 3600
2 Lượng ẩm bay hơi từ các sản phẩm W2.
Ta bỏ qua coi như không có ẩm bay hơi từ sản phẩm thực phẩm W2=0 kg/s.
3 Lượng ẩm do bay hơi đoạn nhiệt từ sàn ẩm W3. Ta bỏ qua nên W3=0 kg/s.
4 Lượng ẩm do hơi nước nóng mang vào W4
Do trong phòng không có rò rỉ hơi nóng vì vậy coi W4=0 kg/s.
5 Tổng lượng ẩm thừa WT. W 4 −3 T = ∑ 𝑊 = 𝑇 1,46. 10 kg/s. 1
1 C¸c lo¹i s¬ ®å ®iÒu hoµ kh«ng khÝ vµ lùa chän s¬ ®å 1 S¬ ®å th¼ng
- Kh¸i niÖm: Lµ s¬ ®å mµ kh«ng khÝ ngoµi trêi sau khi qua xö lý nhiÖt Èm ® îc cÊp
vµo phßng ®iÒu hoµ råi ® îc th¶i th¼ng ra ngoµi m«i tr êng.
- ¦u ®iÓm: §¬n gi¶n, th¶i ® îc toµn bé chÊt ®éc h¹i vµ th¶i toµn bé mïi h«i thèi ra ngoµi.
- Nh îc ®iÓm: Yªu cÇu n¨ng suÊt l¹nh vµ nhiÖt rÊt lín; muèn tiÕt kiÖm n¨ng l îng l¹nh vµ
nhiÖt ph¶i dïng håi nhiÖt nh ng thiÕt bÞ håi nhiÖt cång kÒnh, ®¾t tiÒn, hiÖu qu¶ thÊp.
2 S¬ ®å tuÇn hoµn mét cÊp
- Kh¸i niÖm: Lµ lo¹i s¬ ®å mµ kh«ng khÝ sau khi ® îc xö lý ® a vµo phßng råi chØ th¶i
mét phÇn ra ngoµi cßn phÇn lín ® îc tuÇn hoµn trë l¹i hoµ trén víi kh«ng khÝ t ¬i vµ tiÕp tôc
qua xö lý ®Ó cÊp cho phßng.
- ¦u ®iÓm: §¬n gi¶n dÔ vËn hµnh, tiÕt kiÖm n¨ng l îng.
- Nh îc ®iÓm: Ph¶i cã thªm hÖ thèng qu¹t, èng giã håi, buång hoµ trén.
3 S¬ ®å tuÇn hoµn hai cÊp
- Kh¸i niÖm: T ¬ng tù nh s¬ ®å tuÇn hoµn mét cÊp tuy nhiªn kh«ng khÝ håi tõ phßng ® îc
hoµ trén hai lÇn sau ®ã míi cÊp trë l¹i cho phßng.
- ¦u ®iÓm: TiÕt kiÖm n¨ng l îng, hiÖu qu¶ kinh tÕ cao.
- Nh îc ®iÓm: Ph¶i cã thªm hÖ thèng qu¹t, èng giã håi, buång hoµ trén. 4 Lùa chän s¬ ®å
- Tõ ba lo¹i s¬ ®å trªn víi nh÷ng u nh îc ®iÓm riªng ta thÊy s¬ ®å th¼ng ¸p dông tèt cho
c¸c ph©n x ëng ®éc h¹i, c¬ së tÕ, hÇm ngÇm v× nh÷ng n¬i nµy cÇn th«ng tho¸ng tho¸t ®éc
cßn s¬ ®å tuÇn hoµn mét cÊp ¸p dông cho héi tr êng, r¸p h¸t, siªu thÞ v× nh÷ng n¬i nµy Ýt cã
chÊt ®éc h¹i ®Ó tiÕt kiÖm mét phÇn n¨ng l îng, dÔ vËn hµnh vµ vÖ sinh. S¬ ®å hai cÊp sö
dông cho nh÷ng n¬i nh xÝ nghiÖp c«ng nghiÖp v× nh÷ng n¬i nµy yªu cÇu tÝnh kinh tÕ vµ
tiÕt kiÖm n¨ng l îng kh¾t khe.
VËy víi kh¸ch s¹n ViÖt Gia ta chän s¬ ®å tuÇn hoµn mét cÊp lµ phï hîp nhÊt v×:
+ §¬n gi¶n, dÔ vËn hµnh vµ vÖ sinh. + § îc sö dông réng r·i.
+ Møc ®é tiÕt kiÖm n¨ng l îng phï hîp.
4.2 TÝnh to¸n s¬ ®å tuÇn hoµn mét cÊp
4.2.1 S¬ ®å nguyªn lý chung
H×nh 5.1: S¬ ®å lµm viÖc s¬ ®å tuÇn hoµn mét cÊp
AHU –Bé xö lý kh«ng khÝ(Air Hangding Unit); N–Kh«ng khÝ ngoµi trêi; T–Kh«ng khÝ
trong nhµ; Håi- dßng kh«ng khÝ håi; 1- cöa chíp(van lÊy giã t ¬i); 2 – Phin läc kh«ng khÝ; 3 – Dµn l¹nh;
4–Dµn s ëi; 5–Dµn phun t¨ng Èm; 6– Qu¹t giã ly t©m; 7–MiÖng thæi vµo phßng ®iÒu hoµ;
8– Kh«ng gian ®iÒu hoµ; 9 – Qu¹t giã x¶ vµ håi; 10 – èng giã håi vµ van ®iÒu chØnh l u
l îng giã håi; 11- èng giã x¶ vµ van ®iÒu chØnh l u l îng giã x¶; 12 – Buång hoµ trén.
Nguyªn lý lµm viÖc:
Kh«ng khÝ ngoµi trêi víi l u l îng GN, kg/s, tr¹ng th¸i N ® îc qu¹t hót vµo qua cöa
chíp(van giã t ¬i) vµo phßng hoµ trén 12, ë ®©y diÔn ra qu¸ tr×nh hoµ trén víi giã håi cã
tr¹ng th¸i T vµ l u l îng GT. Sau khi hoµ trén hçn hîp cã tr¹ng th¸i H vµ l u l îng GN + GT ® îc ® a
qua c¸c thiÕt bÞ xö lý kh«ng khÝ nh phin läc 2, dµn l¹nh 3, calorife 4, dµn phun Èm ®Ó t¨ng
Èm 5 ®Ó ®¹t ® îc tr¹ng th¸i kh«ng khÝ O sau ®ã ® îc qu¹t ® a vµo phßng ®iÒu hoµ qua c¸c
miÖng thæi ph©n phèi 7. Tr¹ng th¸i kh«ng khÝ thæi vµo lµ V trong phßng ®iÒu hoµ kh«ng
khÝ sÏ tù biÕn ®æi tr¹ng th¸i tõ V ®Õn T do nhËn nhiÖt thõa vµ Èm thõa trong kh«ng gian
®iÒu hoµ theo hÖ sè gãc cña tia qu¸ tr×nh εT = Qt/Wt ®· x¸c ®Þnh tr íc. Sau ®ã kh«ng khÝ
ë tr¹ng th¸i T ® îc qu¹t 9 hót qua c¸c miÖng hót, th¶i mét phÇn ra ngoµi theo ® êng x¶ vµ ® a
mét phÇn vÒ phßng hoµ trén theo ® êng håi.
4.2.2 TÝnh to¸n s¬ ®å tuÇn hoµn mét cÊp mïa hÌ
- X¸c ®Þnh ®iÓm T vµ N trªn ®å thÞ i-d:
Víi tT = 24 0C; ϕT = 65% tra ® îc: dT = 12,3 g/kg; IT = 55,8 kJ/kg
Víi tN = 40 0C; ϕN = 90% tra ® îc: dN = 20,6 g/kg; IN = 83 kJ/kg Tia qu¸ tr×nh εT: εT = : Lµ tæng nhiÖt phßng i : Lµ tæng Èm phßng i
4.2.2.1 Phßng chế biến thực phẩm - Tia qu¸ tr×nh: εT = kJ/kg
Tõ T trªn ®å thÞ i-d ta kÎ tia qu¸ tr×nh εT c¾t ® êng ϕ = 95% ta ® îc tr¹ng th¸i thæi vµo:
tV = 17,91 0C ; ϕV = 95% ; dV = 0,0121 kg/kg ; IV = 48,4 kJ/kg
H×nh 5.2: §å thÞ biÓu diÔn ®iÓm vµo
L îng kh«ng khÝ cÇn thiÕt ®Ó triÖt tiªu toµn bé nhiÖt thõa vµ Èm thõa: kg/s G = GN + GT = 0,311 kg/s
LÊy GN = 0,1.G = 0,0311 kg/s th× GT = 0,9.G = 0,2799 kg/s ThÓ tÝch giã tuÇn hoµn: L = m3/s
X¸c ®Þnh ®iÓm hoµn trén: IH = IT. kJ/kg dH = dT. g/kg N¨ng suÊt l¹nh yªu cÇu:
Q0 = G.(IH - I0) = 0,311.(58,52 - 48,4) = 3,2 kW N íc ng ng ë dµn l¹nh:
W = G.(dH - d0) = 0,612(13,13 - 12,1).10-3 = 3,19.10-4 kg/s