Đang tải... (xem toàn văn)
Điều hòa không khí còn gọi là điều tiết không khí là quá trình tạo ra và giữ ổn định các thông số trạng thái của không khí theo một chương trình định sẳn không phụ thuộc vào điều kiện bên ngo
1CHỈÅNG I NHỈỴNG KIÃÚN THỈÏC CÅ BN VÃƯ KHÄNG KHÊ ÁØM Âiãưu ha khäng khê l k thût tảo ra v duy trç âiãưu kiãûn vi khê háûu thêch håüp våïi con ngỉåìi v cäng nghãû ca cạc quạ trçnh sn xút. Âãø cọ thãø âi sáu nghiãn cỉïu k thût âiãưu ho khäng khê trỉåïc hãút chụng täi så lỉåüc cạc tênh cháút nhiãût âäüng cå bn ca khäng khê áøm. 1.1 KHÄNG KHÊ ÁØM Khäng khê xung quanh chụng ta l häùn håüp ca nhiãưu cháút khê, ch úu l N2 v O2 ngoi ra cn mäüt lỉåüng nh cạc khê trå, CO2, håi nỉåïc . . . - Khäng khê khä : Khäng khê khäng chỉïa håi nỉåïc gi l khäng khê khä.Trong cạc tênh toạn thỉåìng khäng khê khä âỉåüc coi l khê l tỉåíng. Thnh pháưn ca cạc cháút trong khäng khê khä âỉåüc phán theo t lãû sau : Bng 1-1 : T lãû cạc cháút khê trong khäng khê khä Thnh pháưn Theo khäúi lỉåüng (%) Theo thãø têch (%) - Ni tå : N2 - Äxi : O2 - Argon - A - Carbon-Dioxide : CO2 75,5 23,1 1,3 0.1 78,084 20,948 0,934 0,0314 - Khäng khê áøm : Khäng khê cọ chỉïa håi nỉåïc gi l khäng khê áøm. Trong tỉû nhiãn khäng cọ khäng khê khä tuût âäúi m ton l khäng khê áøm. Khäng khê áøm âỉåüc chia ra : + Khäng khê áøm chỉa bo ha : L trảng thại m håi nỉåïc cn cọ thãø bay håi thãm vo âỉåüc trong khäng khê. + Khäng khê áøm bo ha : L trảng thại m håi nỉåïc trong khäng khê â âảt täúi âa v khäng thãø bay håi thãm vo âọ âỉåüc. Nãúu bay håi thãm vo bao nhiãu thç cọ báúy nhiãu håi áøm ngỉng tủ lải. + Khäng khê áøm quạ bo ha : L khäng khê áøm bo ha v cn chỉïa thãm mäüt lỉåüng håi nỉåïc nháút âënh. Tuy nhiãn trảng thại quạ bo ho l trảng thại khäng äøn âënh m cọ xu hỉåïng biãún âäøi âãún trảng thại bo ho do lỉåüng håi nỉåïc dỉ bë tạch dáưn ra khi khäng khê . Vê dủ nhỉ sỉång m l khäng khê quạ bo ha. Tênh cháút váût l v nh hỉåíng ca khäng khê âãún cm giạc con ngỉåìi phủ thüc nhiãưu vo lỉåüng håi nỉåïc täưn tải trong khäng khê. 1.2 CẠC THÄNG SÄÚ CA KHÄNG KHÊ ÁØM 1.2.1 Ạp sút. p sút khäng khê thỉåìng âỉåüc gi l khê ạp. K hiãûu l B. Nọi chung giạ trë B thay âäøi theo khäng gian v thåìi gian. Tuy nhiãn trong k thût âiãưu ha khäng khê giạ trë chãnh lãûch khäng låïn cọ thãø b qua v ngỉåìi ta coi B khäng âäøi. Trong tênh toạn ngỉåìi ta láúy åí trảng thại tiãu chøn Bo = 760 mmHg . 2 Âäư thë I-d ca khäng khê áøm thỉåìng âỉåüc xáy dỉûng åí ạp sút B = 745mmHg v Bo = 760mmHg . 1.2.2 Khäúi lỉåüng riãng v thãø têch riãng. Khäúi lỉåüng riãng ca khäng khê l khäúi lỉåüng ca mäüt âån vë thãø têch khäng khê . K hiãûu l ρ, âån vë kg/m3 . Âải lỉåüng nghëch âo ca khäúi lỉåüng riãng l thãø têch riãng. K hiãûu l v Khäúi lỉåüng riãng v thãø têch riãng l hai thäng säú phủ thüc. Khäúi lỉåüng riãng thay âäøi theo nhiãût âäü v khê ạp. Tuy nhiãn cng nhỉ ạp sút sỉû thay âäøi ca khäúi lỉåüng riãng ca khäng khê trong thỉûc tãú k thût khäng låïn nãn ngỉåìi ta láúy khäng âäøi åí âiãưu kiãûn tiãu chøn : to = 20oC v B = Bo = 760mmHg : ρ = 1,2 kg/m3 1.2.3 Âäü áøm 1.2.3.1. Âäü áøm tuût âäúi . L khäúi lỉåüng håi áøm trong 1m3 khäng khê áøm. Gi sỉí trong V (m3) khäng khê áøm cọ chỉïa Gh (kg) håi nỉåïc thç âäü áøm tuût âäúi k hiãûu l ρh âỉåüc tênh nhỉ sau : Vç håi nỉåïc trong khäng khê cọ thãø coi l khê l tỉåíng nãn: trong âọ : ph - Phán ạp sút ca håi nỉåïc trong khäng khê chỉa bo ho, N/m2 Rh - Hàòng säú ca håi nỉåïc Rh = 462 J/kg.oK T - Nhiãût âäü tuût âäúi ca khäng khê áøm, tỉïc cng l nhiãût âäü ca håi nỉåïc , oK 1.2.3.2. Âäü áøm tỉång âäúi. Âäü áøm tỉång âäúi ca khäng khê áøm , k hiãûu l ϕ (%) l tè säú giỉỵa âäü áøm tuût âäúi ρh ca khäng khê våïi âäü áøm bo ha ρmax åí cng nhiãût âäü våïi trảng thại â cho. hay : Âäü áøm tỉång âäúi biãøu thë mỉïc âäü chỉïa håi nỉåïc trong khäng khê áøm so våïi khäng khê áøm bo ha åí cng nhiãût âäü. Khi ϕ = 0 âọ l trảng thại khäng khê khä. 0 < ϕ < 100 âọ l trảng thại khäng khê áøm chỉa bo ho. ϕ = 100 âọ l trảng thại khäng khê áøm bo ha. kgmv /,13ρ=3/, mkgVGhh=ρ3/,.1mkgTRpvhhhh==ρ,%maxρρϕh=,%maxpph=ϕ(1-1) (1-2) (1-3) (1-4) (1-5) 3 - Âäü áøm ϕ l âải lỉåüng ráút quan trng ca khäng khê áøm cọ nh hỉåíng nhiãưu âãún cm giạc ca con ngỉåìi v kh nàng sỉí dủng khäng khê âãø sáúy cạc váût pháøm. - Âäü áøm tỉång âäúi ϕ cọ thãø xạc âënh bàòng cäng thỉïc, hồûc âo bàòng áøm kãú . ÁØm kãú l thiãút bë âo gäưm 2 nhiãût kãú : mäüt nhiãût kãú khä v mäüt nhiãût kãú ỉåït. Nhiãût kãú ỉåït cọ báưu bc vi tháúm nỉåïc åí âọ håi nỉåïc tháúm åí vi bc xung quanh báưu nhiãût kãú khi bäúc håi vo khäng khê s láúy nhiãût ca báưu nhiãût kãú nãn nhiãût âäü báưu gim xúng bàòng nhiãût âäü nhiãût kãú ỉåït tỉ ỉïng våïi trảng thại khäng khê bãn ngoi. Khi âäü áøm tỉång âäúi bẹ , cỉåìng âäü bäúc håi cng mảnh, âäü chãnh nhiãût âäü giỉỵa 2 nhiãût kãú cng cao. Do âọ âäü chãnh nhiãût âäü giỉỵa 2 nhiãût kãú phủ thüc vo âäü áøm tỉång âäúi v nọ âỉåüc sỉí dủng âãø lm cå såí xạc âënh âäü áøm tỉång âäúi ϕ. Khi ϕ =100%, quạ trçnh bäúc håi ngỉìng v nhiãût âäü ca 2 nhiãût kãú bàòng nhau. 1.2.4 Dung áøm (âäü chỉïa håi). Dung áøm hay cn gi l âäü chỉïa håi, âỉåüc k hiãûu l d l lỉåüng håi áøm chỉïa trong 1 kg khäng khê khä. - Gh : Khäúi lỉåüng håi nỉåïc chỉïa trong khäng khê, kg - Gk : Khäúi lỉåüng khäng khê khä, kg Ta cọ quan hãû: Sau khi thay R = 8314/µ ta cọ 1.2.5 Nhiãût âäü. Nhiãût âäü l âải lỉåüng biãøu thë mỉïc âäü nọng lảnh. Âáy l úu täú nh hỉåíng låïn nháút âãún cm giạc ca con ngỉåìi. Trong k thût âiãưu ha khäng khê ngỉåìi ta thỉåìng sỉí dủng 2 thang nhiãût âäü l âäü C v âäü F. Âäúi våïi mäüt trảng thại khäng khê nháút âënh no âọ ngoi nhiãût âäü thỉûc ca nọ trong k thût cn cọ 2 giạ trë nhiãût âäü cọ nh hỉåíng nhiãưu âãún cạc hãû thäúng v thiãút bë l nhiãût âäü âiãøm sỉång v nhiãût âäü nhiãût kãú ỉåït. - Nhiãût âäü âiãøm sỉång: Khi lm lảnh khäng khê nhỉng giỉỵ ngun dung áøm d (hồûc phán ạp sút ph) tåïi nhiãût âäü ts no âọ håi nỉåïc trong khäng khê bàõt âáưu ngỉng tủ thnh nỉåïc bo ha. Nhiãût âäü ts âọ gi l nhiãût âäü âiãøm sỉång. Nhỉ váûy nhiãût âäü âiãøm sỉång ca mäüt trảng thại báút k no âọ l nhiãût âäü ỉïng våïi trảng thại bo ha v cọ dung áøm bàòng dung áøm ca trảng thại â cho. Hay nọi cạch khạc nhiãût âäü âiãøm sỉång l nhiãût âäü bo ha ca håi nỉåïc ỉïng våïi phán ạp sút ph â cho. Tỉì âáy ta tháúy giỉỵa ts v d cọ mäúi quan hãû phủ thüc. - Nhiãût âäü nhiãût kãú ỉåït : Khi cho håi nỉåïc bay håi âoản nhiãût vo khäng khê chỉa bo ha (I=const) . Nhiãût âäü ca khäng khê s gim dáưn trong khi âäü áøm tỉång âäúi tàng lãn. Tåïi trảng thại ϕ = 100% quạ trçnh bay håi cháúm dỉït. Nhiãût âäü ỉïng våïi trảng thại bo ho cúi kgkkkkgGGdkh/,=hkkhkhkhRRppGGd.===ρρkgkkkkgpppppdhhkh/,.622,0−==(1-6) (1-7) (1-8) 4cng ny gi l nhiãût âäü nhiãût âäü nhiãût kãú ỉåït v k hiãûu l tỉ . Ngỉåìi ta gi nhiãût âäü nhiãût kãú ỉåït l vç nọ âỉåüc xạc âënh bàòng nhiãût kãú cọ báưu tháúm ỉåït nỉåïc. Nhỉ váûy nhiãût âäü nhiãût kãú ỉåït ca mäüt trảng thại l nhiãût âäü ỉïng våïi trảng thại bo ha v cọ entanpi I bàòng entanpi ca trảng thại â cho. Giỉỵa entanpi I v nhiãût âäü nhiãût kãú ỉåït tỉ cọ mäúi quan hãû phủ thüc. Trãn thỉûc tãú ta cọ thãø âo âỉåüc nhiãût âäü nhiãût kãú ỉåït ca trảng thại khäng khê hiãûn thåìi l nhiãût âäü trãn bãư màût thoạng ca nỉåïc. 1.2.6 Entanpi Entanpi ca khäng khê áøm bàòng entanpi ca khäng khê khä v ca håi nỉåïc chỉïa trong nọ. Entanpi ca khäng khê áøm âỉåüc tênh cho 1 kg khäng khê khä. Ta cọ cäng thỉïc: I = Cpk.t + d (ro + Cph.t) kJ/kg kkk Trong âọ : Cpk - Nhiãût dung riãng âàóng ạp ca khäng khê khä Cpk = 1,005 kJ/kg.oC Cph - Nhiãût dung riãng âàóng ạp ca håi nỉåïc åí 0oC : Cph = 1,84 kJ/kg.oC ro - Nhiãût áøn họa håi ca nỉåïc åí 0oC : ro = 2500 kJ/kg Nhỉ váûy: I = 1,005.t + d (2500 + 1,84.t) kJ/kg kkk 1.3 ÂÄƯ THË I-d V t-d CA KHÄNG KHÊ ÁØM 1.3.1 Âäư thë I-d. Âäư thë I-d biãøu thë mäúi quan hãû ca cạc âải lỉåüng t, ϕ, I, d v pbh ca khäng khê áøm . Âäư thë âỉåüc giạo sỉ L.K.Ramzin (Nga) xáy dỉûng nàm 1918 v sau âọ âỉåüc giạo sỉ Mollier (Âỉïc) láûp nàm 1923. Nhåì âäư thë ny ta cọ thãø xạc âënh âỉåüc táút c cạc thäng säú cn lải ca khäng khê áøm khi biãút 2 thäng säú báút k . Âäư thë I-d thỉåìng âỉåüc cạc nỉåïc Âäng Áu v Liãn xä (c) sỉí dủng. Âäư thë I-d âỉåüc xáy dỉûng åí ạp sút khê quøn 745mmHg v 760mmHg. Âäư thë gäưm 2 trủc I v d nghiãng våïi nhau mäüt gọc 135o. Mủc âêch xáy dỉûng cạc trủc nghiãng mäüt gọc 135o l nhàòm lm gin khong cạch giỉỵa cạc âỉåìng cong tham säú âãø thûn låüi cho viãûc tra cỉïu. Trãn âäư thë ny cạc âỉåìng I = const nghiãng våïi trủc honh mäüt gọc 135o, âỉåìng d = const l nhỉỵng âỉåìng thàóng âỉïng. Âäúi våïi âäư thë I-d âỉåüc xáy dỉûng theo cạch trãn cho tháúy cạc âỉåìng tham säú háưu nhỉ chè nàòm trãn gọc 1/4 thỉï nháút .Vç váûy, âãø hçnh v âỉåüc gn ngỉåìi ta xoay trủc d lải vng gọc våïi trủc I m váùn giỉỵ ngun cạc âỉåìng cong nhỉ â biãøu diãùn, tuy nhiãn khi tra cỉïu entanpi I ca khäng khê ta váùn tra theo âỉåìng nghiãng våïi trủc honh mäüt gọc 135o. Trãn âäư thë I-d cạc âỉåìng âàóng nhiãût t=const l nhỉỵng âỉåìng thàóng chãúch lãn trãn , cạc âỉåìng ϕ = const l nhỉỵng âỉåìng cong läưi, cng lãn trãn khong cạch giỉỵa chụng cng xa. Cạc âỉåìng ϕ = const khäng càõt nhau v khäng âi qua gäúc toả âäü. Âi tỉì trãn xúng dỉåïi âäü áøm ϕ cng tàng. Âỉåìng cong ϕ =100% hay cn gi l âỉåìng bo ho ngàn cạch giỉỵa 2 vng : Vng chỉa bo ho v vng ngỉng kãút hay cn gi l vng sỉång m. Cạc âiãøm nàòm trong vng sỉång m thỉåìng khäng äøn âënh m cọ xung hỉåïng ngỉng kãút båït håi nỉåïc v chuøn vãư trảng thại bo ho . Khi ạp sút khê quøn thay âäøi thç âäư thë I-d cng thay âäøi theo. Ạp sút khê quøn thay âäøi trong khong 20mmHg thç sỉû thay âäøi âọ l khäng âạng kãø. (1-9) (1-10) 5 Trãn hçnh 1.1 l âäư thë I-d ca khäng khê áøm , xáy dỉûng åí ạp sút khê quøn Bo= 760mmHg. Trãn âäư thë ny åí xung quanh cn cọ v thãm cạc âỉåìng ε=const giụp cho tra cỉïu cạc så âäư tưn hon khäng khê trong chỉång 4. Hçnh 1.1 : Âäư thë I-d ca khäng khê áøm 6 1.3.2 Âäư thë d-t. Âäư thë d-t âỉåüc cạc nỉåïc Anh, M , Nháût, Ục .vv sỉí dủng ráút nhiãưu Âäư thë d-t cọ 2 trủc d v t vng gọc våïi nhau , cn cạc âỉåìng âàóng entanpi I=const tảo thnh gäúc 135o so våïi trủc t. Cạc âỉåìng ϕ = const l nhỉỵng âỉåìng cong tỉång tỉû nhỉ trãn âäư thë I-d. Cọ thãø coi âäư thë d-t l hçnh nh ca âäư thë I-d qua mäüt gỉång phn chiãúu. Hçnh 1.2 : Âäư thë t-d ca khäng khê áøm 7Aϕ=100%dCIAIα45°DBBI Âäư thë d-t chênh l âäư thë t-d khi xoay 90o , âỉåüc Carrrier xáy dỉûng nàm 1919 nãn thỉåìng âỉåüc gi l âäư thë Carrier. Trủc tung l âäü chỉïa håi d (g/kg), bãn cảnh l hãû säú nhiãût hiãûn SHF (Sensible) Trủc honh l nhiãût âäü nhiãût kãú khä t (oC) Trãn âäư thë cọ cạc âỉåìng tham säú - Âỉåìng I=const tảo våïi trủc honh mäüt gọc 135o. Cạc giạ trë entanpi ca khäng khê cho tbãn cảnh âỉåìng ϕ=100%, âån vë kJ/kg khäng khê khä - Âỉåìng ϕ=const l nhỉỵng âỉåìng cong lm, cng âi lãn phêa trãn (d tàng) ϕ cng låïn. Trãn âỉåìng ϕ=100% l vng sỉång m. - Âỉåìng thãø têch riãng v = const l nhỉỵng âỉåìng thàóng nghiãng song song våïi nhau, âån vë m3/kg khäng khê khä. - Ngoi ra trãn âäư thë cn cọ âỉåìng Ihc l âỉåìng hiãûu chènh entanpi (sỉû sai lãûch giỉỵa entanpi khäng khê bo ho v chỉa bo ho) 1.4 MÄÜT SÄÚ QUẠ TRÇNH CÅ BN TRÃN ÂÄƯ THË I-d 1.4.1 Quạ trçnh thay âäøi trảng thại ca khäng khê . Quạ trçnh thay âäøi trảng thại ca khäng khê áøm tỉì trảng thại A (tA, ϕA) âãún B (tB, ϕB) âỉåüc biãøu thë bàòng âoản thàóng AB, mi tãn chè chiãưu quạ trçnh gi l tia quạ trçnh. Hçnh 1.3 : nghéa hçnh hc ca ε Âàût (IA - IB)/(dA-dB) = ∆I/∆d =εAB gi l hãû säú gọc tia ca quạ trçnh AB Ta hy xẹt nghéa hçnh hc ca hãû säú εAB K hiãûu gọc giỉỵa tia AB våïi âỉåìng nàòm ngang l α. Ta cọ ∆I = IB - IA = m.AD ∆d= dB - dA = n.BC Trong âọ m, n l tè lãû xêch ca cạc trủc toả âäü. Tỉì âáy ta cọ εAB = ∆I/∆d = m.AD/n.BC εAB = (tgα + tg45o).m/n = (tgα + 1).m/n Nhỉ váûy trãn trủc toả âäü I-d cọ thãø xạc âënh tia AB thäng qua giạ trë εAB . Âãø tiãûn cho viãûc sỉí dủng trãn âäư thë åí ngoi biãn ngỉåìi ta v thãm cạc âỉåìng ε = const . Cạc âỉåìng ε = const cọ cạc tênh cháút sau : 8- Hãû säú gọc tia ε phn ạnh hỉåïng ca quạ trçnh AB, mäùi quạ trçnh ε cọ mäüt giạ trë nháút âënh. - Cạc âỉåìng ε cọ trë säú nhỉ nhau thç song song våïi nhau. - Táút c cạc âỉåìng ε âãưu âi qua gọc ta âäü (I=0 v d=0). 1.4.2 Quạ trçnh ha träün hai dng khäng khê. Trong k thût âiãưu ha khäng khê ngỉåìi ta thỉåìng gàûp cạc quạ trçnh ha träün 2 dng khäng khê åí cạc trảng thại khạc nhau âãø âảt âỉåüc mäüt trảng thại cáưn thiãút. Quạ trçnh ny gi l quạ trçnh ho träün. Gi sỉí ha träün mäüt lỉåüng khäng khê åí trảng thại A(IA, dA) cọ khäúi lỉåüng pháưn khä l LA våïi mäüt lỉåüng khäng khê åí trảng thại B(IB, dB) cọ khäúi lỉåüng pháưn khä l LB v thu âỉåüc mäüt lỉåüng khäng khê åí trảng thại C(IC, dC) cọ khäúi lỉåüng pháưn khä l LC. Ta xạc âënh cạc thäng säú ca trảng thại ho träün C. Hçnh 1.4 : Quạ trçnh ho träün trãn âäư thë I-d Ta cọ cạc phỉång trçnh: - Cán bàòng khäúi lỉåüng LC = LA + LB (1-11) - Cán bàòng áøm dC.LC = dA .LA + dB .LB (1-12) - Cán bàòng nhiãût IC.LC = IA .LA + IB .LB (1-13) Thãú (a) vo (b), (c) v trỉì theo vãú ta cọ : (IA - IC).LA = (IC - IB).LB (dA - dC).LA = (dC - dB).LB hay : Tỉì biãøu thỉïc ny ta rụt ra: BCBCCACAddIIddII−−=−−ABBCCABCCALLddddIIII=−−=−−(1-14) (1-15) dIAIAIBICBdd dACBCϕ=100% 9 - Phỉång trçnh (1-14) l cạc phỉång trçnh âỉåìng thàóng AC v BC, cạc âỉåìng thàóng ny cọ cng hãû säú gọc tia v chung âiãøm C nãn ba âiãøm A, B, C thàóng hng. Âiãøm C nàòm trãn âoản AB. - Theo phỉång trçnh (1-15) suy ra âiãøm C nàòm trãn AB v chia âoản AB theo t lãû LB/LA Trảng thại C âỉåüc xạc âënh nhỉ sau : * * * CBBCAACLLILLII +=CBBCAACLLdLLdd +=(1-16) (1-17) . / ,13 ρ=3/, mkgVGhh=ρ3/,.1mkgTRpvhhhh==ρ,%maxρρϕh=,%maxpph=ϕ( 1- 1 ) ( 1- 2 ) ( 1- 3 ) ( 1- 4 ) ( 1- 5 ) 3 - Âäü áøm ϕ l âải lỉåüng ráút quan trng ca khäng khê áøm cọ. ( 1- 1 2) - Cán bàòng nhiãût IC.LC = IA .LA + IB .LB ( 1- 1 3) Thãú (a) vo (b), (c) v trỉì theo vãú ta cọ : (IA - IC).LA = (IC - IB).LB (dA - dC).LA