Chuong 1 Tinh chat nhiet dong khong khi am pdf

TR NG H S PH M K THUAT TP.HCM A Y
BO MON CONG NGHE NHIET ẹIEN LAẽNH

Chương 1: CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ
* Đònh nghóa điều hòa không khí
Điều hòa không khí là kỹ thuật tạo ra và duy trì
điều kiện vi khí hậu thích hợp với con người và quá
trình sản xuất. Hay nói cách khác điều hòa không
khí là đồng thời kiểm soát chặt chẽ các thông số
sau:
-
Nhiệt độ (t)
-
Độ ẩm ( )
ϕ
-
Nồng độ các chất độc hại ( )
ξ
-
Độ ồn (dB)
- Vận tốc ( )
ω

1.1 Các thông số nhiệt động của không khí
Không khí trong khí quyển bao quanh chúng ta là
hỗn hợp có các thành hần cơ bản là Oxy và Nitơ.
Ngoài ra trong không khí còn có nhiều khí khác có
thành phần nhỏ như Argôn, Cacbônic, Nêôn, Hêli,
Hydrô, hơi nước, …
Thành phần các chất trong không khí được phân

theo tỷ lệ như sau:
Thành phần Theo thể tích (%) Theo khối lượng (%)
N
2
O
2
Ar
CO
2
78,084
20,948
0,934
0,0314
75,5
23,1
Còn lại H
2
O

1.1 Các thông số nhiệt động của không khí
Không
khí
Không khí khô
Không khí ẩm
Không khí ẩm
chưa bão hòa
Không khí ẩm
bão hòa
Không khí ẩm
quá bão hòa

- Để tính toán thông gió và điều tiết không khí
người ta thường sử dụng các thông số sau đây.

1.1.1 Áp suất
1 m
2
Lực
(N)
Ký hiệu: p
Đơn vò: Pa hoặc N/m
2

1.1.1 Áp suất
p suất
p suất khí quyển: B
p suất tuyệt đối: p
p suất dư: p
dư
p suất chân không: p
ck

1.1.1 Áp suất
Trong điều hòa không khí: B = p = 760 mmHg
p suất
không khí
ẩm: p
(áp suất
hỗn hợp)
p suất không khí khô: p
k

p suất hơi nước: p
h
B = p
k
+ p
h

1.1.1 Áp suất
Các đơn vò áp suất và mối quan hệ giữa các đơn vò
1 bar = 10
5
Pa =10
5
N/m
2
1at = 0,981 bar = 735,5mmHg =10mH
2
O
1at = 1 kgf/cm
2

1.1.2 Độ ẩm
* Độ ẩm tuyệt đối
Độ ẩm tuyệt đối là áp suất riêng phần của hơi
nước trong không khí ẩm. Tức là khối lượng hơi ẩm
chứa trong 1 m
3
không khí ẩm.
Giả sử trong thể tích V
kka

(m
3
) không khí ẩm có
chứa G
h
(kg) hơi nước. Vì hơi nước trong không khí
được coi là khí lí tưởng nên độ ẩm tuyệt đối được
tính như sau:
v
.T
h
R
kka
V
kka
.T
h
.R
h
G
h
p ==
Trong đó:
- p
h
: độ ẩm tuyệt đối
- G
h
: khối lượng hơi nước
- V

kka
: thể tích không khí ẩm.

1.1.2 Độ ẩm
* Độ ẩm tương đối
Độ ẩm tương đối là tỉ số giữa độ ẩm tuyệt đối p
h

của trạng thái đó với độ ẩm tuyệt đối cực đại p
max
ở
cùng nhiệt độ, ký hiệu là ϕ (%)
hmax
h
p
p
=
ϕ
hay
.100%
p
p
hmax
h
=
ϕ
Độ ẩm tương đối biểu thò mức độ chứa hơi nước
trong không khí ẩm so với không khí ẩm bão hòa ở
cùng nhiệt độ.
Khi ϕ = 0 :Không khí khô

0 < ϕ < 100 :Không khí ẩm
ϕ = 100 :Không khí ẩm bão hòa

1.1.2 Độ ẩm
* Độ ẩm tương đối
- Độ ẩm ϕ là đại lượng rất quan trọng của không
khí ẩm có ảnh hưởng nhiều đến cảm giác của con
người và khả năng sử dụng không khí để sấy các
vật phẩm.

1.1.2 Độ ẩm
* Độ ẩm tương đối
- Độ ẩm tương đối ϕ có thể xác đònh bằng công thức,
hoặc đo bằng ẩm kế. Ẩm kế là thiết bò đo gồm 2
nhiệt kế: một nhiệt kế khô và một nhiệt kế ướt, nhiệt
kế ướt có bầu bọc vải thấm nước. Độ chênh nhiệt độ
giữa 2 nhiệt kế phụ thuộc vào độ ẩm tương đối,
chênh lệch càng lớn chứng tỏ độ ẩm tương đối càng
bé, nước thấm ướt bên ngoài bầu nhiệt kế ướt đã bốc
hơi nhiều và đã nhận nhiều nhiệt của nó và của
không khí xung quanh, nên nhiệt độ giảm xuống
nhiều. Khi ϕ =100% thì nhiệt độ của 2 nhiệt kế bằng
nhau.

1.1.3 Dung ẩm (độ chứa hơi) (humidity)
Dung ẩm hay còn gọi là độ chứa hơi, được ký
hiệu là d (kg/kgkkk) là lượng hơi ẩm chứa trong 1
kg không khí khô.
k
h

G
G
d =
-
G
h
: Khối lượng hơi nước chứa trong
không khí, kg
- G
k
: Khối lượng không khí khô, kg kkk
Ta có quan hệ:
kkak
kkak
kkah
kkah
k
h
TR
Vp
TR
Vp
G
G
d
⋅
⋅
⋅
⋅
==

k
h
k
h
h
k
p
p
462
287
p
p
R
R
⋅=⋅=
h
h
k
h
pB
p
.622,0
p
p
622,0
−
=⋅=

1.1.3 Dung ẩm (độ chứa hơi) (humidity)
Từ công thức trên ta suy ra:

d
d622,0
B
p
h
⋅
+
=
kkkkg
g

Thông thường đơn vò tính của d là
nên ta có:
h
h
pB
p
.622d
−
=
d
d622
B
p
h
⋅
+
=

1.1.5 Enthalpy

Enthalpy của không khí ẩm bằng enthalpy của
không khí khô và của hơi nước chứa trong nó, như
vậy nó bằng.
I = c
pk
.t + d.(r
o
+ c
ph
.t); (kJ/kg kkk)
Trong đó:
c
pk
– Nhiệt dung riêng đẳng áp của
không khí khô: c
pk
= 1,007 kJ/kg.K
c
ph
– Nhiệt dung riêng đẳng áp của hơi
nước ở 0
o
C: c
ph
= 1,93 kJ/kg.K
r
o
– Nhiệt ẩn hóa hơi của nước ở 0
o
C:

r
o
= 2501 kJ/kg
Như vậy: I = 1,007.t + d.(2501 + 1,97.t); kJ/kg kkk
Thực tế công thức tính: I = t + (2500 + 2.t).d

1.1.1 Nhiệt độ
Nhiệt độ là thông số đặt trưng cho trạng thái
nhiệt nóng lạnh của vật thể
Các thang nhiệt độ thông dụng
Thang
Kelvin
T (K)
Thang
Celcius
t (
o
C)
Thang
Fahrenheit
t
F
(
o
F)
Mốiquan hệ giữa các thang đo
T = t +273,15
t
F
= 1,8t + 32

1.1.4 Nhiệt độ
Nhiệt độ điểm sương (dew point temperature): Khi
làm lạnh không khí nhưng giữ nguyên dung ẩm d
(hoặc phân áp suất p
h
) tới nhiệt độ t
s
nào đó hơi nước
trong không khí bắt đầu ngưng tụ thành nước bão
hòa. Nhiệt độ t
s
đó gọi là nhiệt độ điểm sương.
Trong kỹ thuật
điều hòa
không khí
Nhiệt độ điểm sương
Nhiệt độ nhiệt kế ướt

1.1.4 Nhiệt độ
Như vậy nhiệt độ điểm sương của một trạng thái
bất kỳ nào đó là nhiệt độ ứng với trạng thái bão
hòa và có dung ẩm bằng dung ẩm của trạng thái đã
cho. Hay nói cách khác nhiệt độ điểm sương là
nhiệt độ bão hòa của hơi nước ứng với phân áp
suất p
h
đã cho.
Từ đây ta thấy quan hệ giữa t
s

và d có mối quan hệ
phụ thuộc.

1.1.4 Nhiệt độ
Nhiệt độ nhiệt kế ướt – nhiệt độ bay hơi bão hòa đoạn
nhiệt (wet bulb temperature): Khi cho hơi nước bay hơi
đoạn nhiệt vào không khí chưa bão hòa. Nhiệt độ của
không khí sẽ giảm dần trong khi độ ẩm tương đối tăng
lên, tới trạng thái ϕ = 100% quá trình bay hơi chấm dứt.
Nhiệt độ ứng với trạng thái đó gọi là nhiệt độ nhiệt độ
nhiệt kế ướt và ký hiệu là t
ư
.
Người ta gọi nhiệt độ nhiệt kế ướt là vì nó được
xác đònh bằng nhiệt kế có bầu thấm ướt nước.


1.1.4 Nhiệt độ
Như vậy nhiệt độ nhiệt kế ướt của một trạng thái là
nhiệt độ ứng với trạng thái bão hòa và có enthalpy I
bằng enthalpy của trạng thái đã cho.
Giữa enthalpy I và nhiệt độ nhiệt kế ướt ta có mối
quan hệ phụ thuộc.

1.2 Đồ thò i-d và các quá trình thay đổi trạng thái của KK
1.2.1 Các đồ thò trạng thái của không khí ẩm.
Trong kỹ thuật điều hòa không khí ngoài đồ thò phổ
biến I-d người ta còn sử dụng các đồ thò sau:
-
Đồ thò I-t biểu diễn các trạng thái của không khí

chưa bão hòa với 2 trục I và t vuông góc với nhau.
Độ ẩm ϕ và dung ẩm d là các tham số. Trên đồ thò
này các đường d = const song song với nhau.
-
Đồ thò d-t có 2 trục d và t vuông góc với
nhau. Trên đồ thò các đường I = const
nghiêng với trục d một góc 135
o


1.2.2 Trạng thái của không khí ẩm trên đồ thò I-d.
Đồ thò I-d được xây dựng cho không khí ở áp suất
tiêu chuẩn B
o
= 760mmHg với 2 trục I và d nghiêng
1 góc 135
o
.
Các thông số còn lại: t, ϕ, t
s
, t
ư
, p
h
là các tham số
của đồ thò.
Trên đồ thò I-d mỗi điểm biểu diễn một trạng thái và
mỗi đường biểu thò một quá trình thay đổi trạng thái của
không khí ẩm. Trên đồ thò người ta xây dựng có họ
đường: I = const, t = const, d = const, ϕ = const.

Trên đồ thò I-d trạng thái A của không khí ẩm
được xác đònh bằng nhiệt độ t
A
và độ ẩm ϕ
A
, từ
đó có thể xác đònh được các thông số còn lại.

1.2.2 Trạng thái của không khí ẩm trên đồ thò I-d.

1.2.3 Quá trình thay đổi trạng thái của KK trên đồ thò I-d.
Quá trình thay đổi trạng thái của
không khí ẩm từ trạng thái A (t
A
,
ϕ
A
) đến B (t
B
, ϕ
B
) được biểu thò
bằng đoạn thẳng AB, mũi tên chỉ
chiều quá trình gọi là tia quá trình.
Đối với một không gian điều hòa thì có thể
coi tỷ lệ thải nhiệt và thải ẩm trong không
gian của nó là không đổi. Muốn duy trì nhiệt
độ và độ ẩm trong phòng không thay đổi
nhất đònh phải xử lý không khí về nhiệt và
ẩm theo đúng tỷ lệ thải nhiệt và ẩm trong

phòng.

1.2.3 Quá trình thay đổi trạng thái của KK trên đồ thò I-d.
Hay nói cách khác đối với một không gian cụ
thể quá trình thay đổi trạng thái của không khí
trong phòng phải thỏa mãn:
(I
A
– I
B
)/(d
A
-d
B
) = ε
AB
= const
ε
AB
gọi là hệ số góc tia của quá trình
Xác đònh ý nghóa hình học của hệ số góc tia ε
AB
Ký hiệu góc giữa AB với đường
nằm ngang là α
Ta có:
∆I = I
A
- I
B
= m.AD

∆d = d
A
– d
B
= n.BC
Trong đó m, n là tỉ lệ xích của 2 trục tọa độ