Bài giảng Kỹ thuật thông gió - Chương 1: Tổng quan về thông gió

Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

Chương 1

1

Chương 1: Tổng quan về thông gió

2

Nội dung

1.1. Không khí và những đặc tính của thông gió

1.2. Vai trò của thông gió trong giảm thiểu chất ô

nhiễm

1.3. Các loại thông gió

1.1. Không khí và những đặc tính của thông gió

3

Không khí ẩm

1.1.1. Khái niệm

1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm

1.1.3. Đồ thị không khí ẩm

1.1.4. Các quá trình thay đổi trạng thái không khí ẩm

1.1.1. Khái niệm

4

 Định nghĩa

. Không khí ẩm: là hỗn hợp của không khí khô và hơi

nước.

. Khối lượng của không khí ẩm:

G = G_k+ G_h(kg)

. Thể tích của không khí ẩm:

V = V_k= V_h(m³)

. Áp suất của không khí ẩm:

P = P_k+ P_h(kPa) (1kPa = 1 kN/m²)

. Trong đó:

. G, V, P lần lượt là khối lượng, thể tích và áp suất.

. Ký hiệu: k - không khí khô, h - hơi nước

1.1.1. Khái niệm

5

 Phương trình trạng thái của không khí ẩm

. Không khí khô

G_k

P .V_k .R.T

k

M_k

. Hơi nước

G_h

P .V  .R.T

h h

M_h

. Trong đó:

. R : hằng số khí, 8,314 kJ/kmol.K

. M : phân tử khối, kg/kmol, M_k= 29, M_h= 18

. T : nhiệt độ tuyệt đối, T(^oK) = t(^oC) + 273

1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm

6

 Các thông số đặc trưng của không khí ẩm

. Độ ẩm tuyệt đối (ρ_h, g/m³)

. Độ ẩm tương đối (φ, %)

. Dung ẩm (d, kg/kg kkk)

. Nhiệt dung riêng của không khí ẩm (C, kJ/kg.K)

. Thể tích riêng của không khí ẩm (v, m³/kg)

. Khối lượng riêng của không khí ẩm (ρ, kg/m³)

. Nhiệt độ điểm sương, (t_s, ^oC)

. Nhiệt độ ướt, (t_ư, ^oC)

1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm

7

Độ ẩm tuyệt đối (ρ, g/m³)

. Là lượng hơi nước chứa trong 1m³không khí ẩm.

. Công thức:

G_h

_h 1000

V

. Độ ẩm tuyệt đối có giá trị bằng khối lượng riêng

của hơi nước trong không khí ẩm (do đó có cùng ký

hiệu và đơn vị).

1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm

8

 Độ ẩm tương đối (φ, %)

. Là tỉ số lượng hơi nước chứa trong không khí ẩm với

lượng hơi nước lớn nhất có thể chứa trong không khí

ẩm đó ở cùng nhiệt độ .

. Công thức:

G_h

 

100%

G_hmax

P

h

  100%

P

hb

. Trong đó:

. G_hmax: lượng hơi nước lớn nhất có thể chứa (g)

. P_hb: áp suất hơi nước bão hòa (kPa)

. 1 mmHg = 133,3 Pa, 1 mmH₂O = 9,81 Pa

1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm

9

. φ có giá trị từ 0 – 100.

. φ = 0, không khí khô.

. φ = 100, không khí ẩm bão hòa.

. Ở điều kiện áp suất khí quyển:

. Khi nhiệt độ t ≤ 100, φ giảm theo nhiệt độ.

. Khi nhiệt độ t > 100, φ không thay đổi.

. Áp suất hơi nước bão hòa theo nhiệt độ tính gần đúng

(Bolton, 1980):

17,67.t









P  0,6122.exp

hb

243,5t





. P_hb

. t

: áp suất hơi bão hòa, kPa.

: nhiệt độ, ^oC

1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm

10

Dung ẩm (d, kg/kg kkk)

. Dung ẩm của không khí ẩm là khối lượng hơi nước

chứa trong 1 kg không khí khô.

. Công thức:

G_h

d 

G_k

. Thay G_hvà G_krút ra từ phương trình trạng thái, ta

có

P

.P

B .P

h

hb

d  0,622  0,622

 0,622

P

B  P

k

h

hb

. B : áp suất khí quyển, B = 760 mmHg = 100kPa

1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm

11

Nhiệt dung riêng của không khí ẩm (C, kJ/kg.K)

. Là nhiệt dung riêng của hỗn hợp không khí khô và

hơi nước, tính theo công thức hỗn hợp khí lí tưởng.

. Công thức:

C_k d.C_h

C 

1 d

. Trong đó:

. C_k≈ 1 kJ/kg.K : nhiệt dung riêng của không khí khô

. C_h≈ 1,84 kJ/kg.K: nhiệt dung riêng của hơi nước ở

0^oC.

1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm

12

Thể tích riêng của không khí ẩm (v, m³/kg)

V V_kv_k

v   

G G 1 d

. Ta có

G_k

V_kR.T 0,287.T

P .V_k .R.T  v_k 



k

M_k

G_kP .M_kP  P

k

h

. Thay vào v, ta có:

0,287.T

(P .P ).(1 d)

v 

hb

1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm

13

 Khối lượng riêng của không khí ẩm (ρ, kg/m³)

. Theo định nghĩa, ta có

1 (B .P ).(1 d)

hb

  

v

0,287.T

. Theo phương trình trạng thái, ta có

_k_h







. Thay từng giá trị ρ_h, ρ_kvào, ta có

B

.P

hb

 

(1 0,378. )

0,287.T

B

. Trong khoảng nhiệt độ điều hòa không khí, ta thường

lấy gần đúng ρ = 1,2 kg/m³ở 20^oC, độ ẩm 50%, 760

mmHg.

1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm

14

Entanpi của không khí ẩm (I, kJ/kgkkk)

. Entanpi (nhiệt lượng riêng): là lượng nhiệt chứa trong

1kg không khí khô

. Công thức:

I  I_k d.I_h

. Trong đó:

. I_k= C_k.t (kJ/kg) : entanpi của không khí khô

. I_h= r + C_h.t (kJ/kg): entanpi của hơi nước

. r = 2500 kJ/kg : nhiệt ẩn hóa hơi của nước ở 0^oC

. Thay C_k, C_hvào biểu thức trên, ta có:

I  t  d.(2500 1,84.t)

1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm

15

Nhiệt độ điểm sương (t_s, ^oC)

. Khi làm lạnh không khí ẩm chưa bão hòa (trong

điều kiện d không đổi) đến lúc nào đó thì không khí

ẩm sẽ bão hòa và trong không khí ẩm xuất hiện

những giọt nước nhỏ ngưng tụ dưới dạng sương

. Nhiệt độ không khí ẩm khi đó gọi là nhiệt độ điểm

sương (nhiệt độ đọng sương).

. Phân áp suất P_hcủa hơi nước trong không khí ẩm

càng lớn thì nhiệt độ điểm sương càng cao.

. Công thức tính gần đúng nhiệt độ điểm sương:

B.d

17,67.t_s

ln



0,6122.(0,622  d) 243,5t_s

1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm

16

 Nhiệt độ ướt (t_ư, ^oC)

. Khi cho không khí ẩm chưa bão hòa tiếp xúc với lớp

nước mỏng thì sẽ xảy ra quá trình trao đổi nhiệt và trao

đổi chất giữa không khí và nước.

. Khi không khí bão hòa hơi nước thì quá trình trao đổi

chất và trao đổi nhiệt ngừng lại, nhiệt độ của không khí

lúc này là nhiệt độ ướt.

. Cách tính gần đúng nhiệt độ t_ư:

. Dựa trên các thông số đã biết, tính I.

. Lập phương trình I_ư= I.

. Dùng công cụ Goal Seek hoặc Solver trong Microsoft

Excel để giải tìm t_ư.

1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm

17

 Nhiệt độ hiệu quả tương đương

. Để đánh giá ảnh hưởng đồng thời của 3 yếu tố nhiệt độ,

độ ẩm, vận tốc gió, người ta dùng khái niệm nhiệt độ

hiệu quả tương đương.

t_hq 0,5.(t t_u)1,94. v

. Trong đó:

. t

: nhiệt độ khô, ^oC.

: nhiệt độ ướt, ^oC.

. t_ư

. v

: tốc độ không khí, m/s.

. Ở Việt Nam, nhiệt độ các vùng tiện nghi:

. Mùa đông : t_hq= 20 ÷ 25 ^oC.

. Mùa hè

: t_hq= 23 ÷ 27 ^oC.

Ảnh hưởng của MTKK đối với con người

18

Nhiệt độ hiệu quả tương

đương (tt).

. T_hqcòn được tra dựa

trên biểu đồ.

. Cột bên trái: t

. Cột bên phải: t_ư

. Các đường cong vận

tốc gió.

1.1.3. Đồ thị không khí ẩm

19

Nội dung

. Đồ thị I – d (Đồ thị Mollier).

. Đồ thị t – d (Đồ thị Carrier).

Đồ thị I – d

Mô tả

20

. Đồ thị I-d được thành lập ở áp suất khí quyển

760mmHg, góc hợp bởi 2 trục chính của đồ thị là

góc tù 135^oC.

. Trục d nằm ngang, tra vuông góc d = const.

. Trục I đứng, tra theo đường chéo I = const.

. Ngoài ra còn có các đường sau:

. Đường t = const để tra theo nhiệt độ.

. Đường φ = const để tra độ ẩm tương đối.

. Đường áp suất hơi riêng phần P_h.

Bài giảng Kỹ thuật thông gió - Chương 1: Tổng quan về thông gió - Nguyễn Nhật Huy