HỆ THỐNG TÀU THỦY ( Thạc sĩ. Nguyễn Văn Võ ) - CHƯƠNG 8 docx

78


Chương 8

HỆ THỐNG THÔNG GIÓ VÀ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ

8.1. VAI TRÒ VÀ CÁC DẠNG THÔNG GIÓ

Hệ thống thông gió dùng để thải nhiệt dư thừa, hơi ẩm và các khí có hại khỏi các
khoang của tàu bằng cách đẩy không khí tươi ở bên ngoài vào chúng và thải khí bẩn
ra.
Theo nguyên tắc hoạt động, hệ thống thông gió bao gồm: thông gió tự nhiên và
thông gió cưỡng bức (nhân tạo). Trong các khoang riêng biệt có thể sử dụng đồng
thời thông gió tự nhiên và nhân tạo, được gọi là thông gió hỗn hợp.
Ở thông gió tự nhiên, sự thay đổi không khí trong buồng được thực hiện bằng
cách tự nhiên do chênh lệch trọng lượng riêng của không khí nóng và lạnh hoặc do
năng lượng động học của dòng không khí bao quanh con tàu, còn ở thông gió nhân
tạo - nhờ các quạt gió.
Vì các quạt gió khi làm việc gây ồn, nên chúng không được đặt ở các phòng ở và
phục vụ. Khi đặt chúng ở các hành lang, người ta thiết kế các rào cách âm đặc biệt.
Các quạt gió thường được đặt trên các giảm xóc và nối với các đường dẫn bằng các
vòng bít mềm.
Không phụ thuộc vào nguyên tắc hoạt động, thông gió tự nhiên hay cưỡng bức,
thông gió có 3 kiểu: thổi vào, hút ra và thổi vào - hút ra (hỗn hợp).
- Nhờ có thông gió thổi vào, không khí tươi được đưa vào buồng và tạo ra cột áp
nào đó, nhờ nó mà không khí đã bị bẩn đi ra khỏi phòng.
- Ở thông gió hút ra, diễn ra quá trình ngược lại: không khí bị bẩn được hút ra nhờ
hệ thống thông gió và ở trong buồng tạo ra sự loãng không khí, nhờ nó mà không khí
sạch vào buồng.

- Thông gió thổi vào - hút ra (hỗn hợp) là kết hợp của hai loại trên. Nó được sử
dụng ở nhiều buồng trên tàu với mục đích tạo ra sự thay đổi không khí mạnh hơn.
Trong thông gió tự nhiên, để thực hiện nạp vào, người ta dùng chụp quay nạp vào
có ba mặt (hình 8.1, a), còn để hút ra - sử dụng chụp quay hình tròn XA- GI (hình 8.1,
b). Sự làm việc của các chụp quay này không phụ thuộc vào hướng gió. Ngoài ra,

79

trong thông gió tự nhiên còn dùng mặt khỉ hứng gió - để hút gió vào và ống gió đẩy
na-val - để hút gió ra cũng như các cửa sổ, cửa trần, v.v.
Để cho các đầu của các chụp quay tự do thoát gió (cho gió chảy qua tự do), chúng
được đặt ở độ cao 0,6  0,8 m cao hơn các kiến trúc bên cạnh của thượng tầng.
Hệ thống thông gió, tuỳ thuộc vào buồng mà nó phục vụ, có thể được phân thành
các nhóm sau:
Thông gió chung toàn tàu, phục vụ các buồng ở, nhà bếp, nhà tắm, giặt, v.v.
Thông gió buồng máy
Thông gió các buồng máy lạnh
Thông gió buồng bơm của tàu dầu
Thông gió buồng ắc qui.
Hệ thống thông gió được thực hiện theo nguyên tắc độc lập hoặc phân nhóm.
Nguyên tắc phân nhóm được dùng cho các buồng có cùng các thông số của không
khí và đặc điểm sự toả (phát tán) các chất độc hại. Nguyên tắc độc lập được dùng để
thông gió các buồng thể tích lớn (các hầm hàng, buồng máy, các buồng sản xuất,
phòng chiếu phim v.v.) cũng như các phòng như ắc qui, hút thuốc, buồng các bơm
hàng trên tàu dầu, phòng cách ly, y tế v.v.



80

Hình 8.1. Sơ đồ mặt khỉ hứng gió và ống gió đẩy na -val

a - ống gió đẩy na -val; b - mặt khỉ hứng gió khi làm việc hút gió ra; c - mặt khỉ
hứng gió khi làm việc nạp gió vào; d - ống gió đẩy na -val có cái hãm tay và lưới
chắn rác
1 - ống cố định; 2 - ống quay; 3 - lưới chắn rác; 4 - cái hãm tay


b)

c)


d)


81


Hình 8.2. Các thiết bị lấy gió

a - chụp quay ba mặt; b - chụp quay hình tròn XA-GI


8.2. THÔNG GIÓ CHUNG CHO TÀU

8.2.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống
Thông gió chung toàn tàu được trang bị cho các phòng ở, buồng phục vụ và sinh

hoạt. Thông gió các buồng trên tàu thường thực hiện theo sơ đồ sau: cấp không khí
vào buồng, lối ra của nó qua các lưới cửa vào các hành lang, từ hành lang qua các
lưới cửa vào các hệ thống vệ sinh và buồng tắm, từ buồng tắm và hệ thống vệ sinh ra
ngoài (thông gió nhân tạo).
Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thông gió các buồng ở, sinh hoạt, y tế của tàu
khách được trình bày ở hình 8.2. Như đã thấy trên hình, các quạt gió được đặt ở
buồng riêng. Các đường ống chính nằm ở các hành lang.
Không khí vào các buồng được phục vụ theo các kênh, chúng kết thúc bằng thiết
bị phân phối khí bảo đảm việc phân tán dòng và cho phép thay đổi hướng chuyển
động của nó. Thiết bị phân phối không khí, điều chỉnh hướng và cường độ dòng
không khí. Sự lắp đặt chúng trong các phòng được cho phép ở trên trần cũng như trên
các vách ngang, trên các giường ở đầu giường hay ở dưới chân. Để thải các khí ra
khỏi các buồng có các lưới ở các cửa và trên tường.

8.2.2. Tính toán hệ thống thông gió chung cho tàu
Người ta tính toán không khí trao đổi của thông gió chung toàn tàu theo các chỉ
tiêu đưa ra bởi Qui phạm.
Tính toán được thực hiện theo công thức
HB
0
mm
M
L

 , (8.1)
ở đây: M - lượng a-xít các-bon-níc toả ra do một người, lít/phút.

82

m

B
- nồng độ cho phép của khí a-xít các-bon-níc trong buồng, lít/m
3
.
m
B
- nồng độ cho phép của khí a-xít các-bon-níc bên ngoài, lít/m
3
.



Hình 8.2. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thông gió cho các buồng trên tàu.

Chỗ để hút khí nạp được người ta chọn ở vùng nó bị bẩn ít nhất do các sản vật
thông gió và sản xuất ở xung quanh (ống khói, các chụp quay ở ống khhói v.v.).
Trong trường hợp hút không khí từ vùng bị bẩn (ví dụ: bụi khi xếp dỡ hàng hoá, khí
và mùi khi bơm chuyển hàng là các sản phẩm dầu), trong hệ thống người ta lắp phin
lọc vệ sinh chống bụi và phin hấp thụ các khí có hại.
Sản lượng của thông gió nạp vào của các phòng ở và phòng phục vụ được xác
định từ điều kiện hoà tan nhiệt lượng dư thừa tỏa ra trong thời gian mùa hè theo công
thức:
 
t C
Q
tt C
Q
L
IRB
HB

IRB



 , m
3
/g. (8.2)
ở đây: Q
IRB
- để hoà tan nhiệt toả ra dư thừa, kcal/g.
t
B
- nhiệt độ không khí trong buồng,
0
C.
t
H
- nhiệt độ không khí bên ngoài,
0
C.

83

t - độ chênh nhiệt độ giữa không khí bên trong và bên ngoài buồng,
0
C.
 - khối lượng riêng của không khí bên ngoài, kg/m
3
.
C - nhiệt dung riêng của không khí bên ngoài, kcal/kg.độ.

Theo luật vệ sinh, độ chênh nhiệt độ t = t
B
- t
H
không vượt quá 3
0
C.
Cần phải để ý rằng, không khí bên ngoài khi đi qua quạt gió và các đường ống bị
sấy nóng lên một ít ( sấy nóng có hại ). Điều này đôi khi cũng được tính đến trong
tính toán khi tăng t
H
ở công thức ( 109 ) lên khoảng 1
0
C.
Lượng nhiệt dư thừa toả ra không khí của các bường được xác định theo biểu
thức sau:
Q
IZB
= Q
LUG
+ Q
0CB
+ Q
PAG
, kcal/g.

(8.3)
ở đây: Q
LUG
- nhiệt tỏa ra “ trông thấy” của người, kcal/g.

Q
0CB
- nhiệt truyền vào buồng do các vật nhân tạo, kcal/g.
Q
PAG
- nhiệt mang vào buồng do bức xạ mặt trời, kcal/g.
Lượng nhiệt tỏa ra từ các đền điện chiếu sáng công suất N
OCB
, kW được tính theo
công thức:
Q
OCB
= 860.N
OCB
kcal/g. (8.4)
Nhiệt mang vào phòng do các tia bức xạ mặt trời bao gồm nhiệt truyền qua các
bề mặt thủy tinh Q
OCT
và vách ngăn ( trần, mạn và vách ngoài ) Q
OGR
, tức là:
Q
PAG
= Q
OCT
+ Q
OGR
, kcal/g. (8.5)
ở đây: Q
OCT

= q
P
..F
OCT
, kcal/g. (8.6)
Q
OGR
=
OGRP
H
F q.
k


, kcal/g. (8.7)
q
P
- ứng suất của bức xạ mặt trời, kcal/m
2
.giờ.
 - hệ số thấu suốt của kính.
F
OCT
và F
OGP
- các diện tích tương ứng của bề mặt kính và tường ngăn, m
2
.
k - hệ số truyền nhiệt của các bề mặt vách ngăn tương ứng, kcal/m
2

.giờ.độ.

84


H
- hệ số truyền nhiệt của bề mặt ngoài, kcal/m
2
.giờ.độ, được tính gần đúng
theo công thức ( 84 ), hơn nữa tốc độ v của bề mặt ngoài lấy bằng tốc độ khai
thác trung bình của tàu.
 - hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời.
Theo điều kiện thải sự dư thừa các-bon-níc, lượng không khí nạp vào có thể là
:
L
1
= L
0
.n
0
, (8.8)
ở đây: L
0
- mức nước tối thiểu của không khí ngoài cho một người, m
3
/g,
n
0
- số người trong buồng.
Lượng không khí tính toán, được cấp vào phòng, được lấy là giá trị lớn nhất trong

hai đại lượng là L và L
1
.
Tương quan của nạp vào và hút ra trong các buồng được chọn để làm sao tránh
sự tràn không khí ra khỏi các buồng mà ở đó có thể toả ra các khí có hại và các mùi
khó chịu vào các buồng sạch.
Thông gió các buồng bếp, nhà ăn cho thủy thủ và các bar được thực hiện bằng
cách nạp vào - hút ra với sự kích thích cơ học. Sản lượng gió nạp vào các buồng để
thải nhiệt dư thừa được tính toán theo công thức:
.t C
Q
L
IZB


 , m
3
/g. (8.9)
ở đây: Q
IZB
- tổng nhiệt lượng dư thừa tỏa ra vào không khí của buồng, kcal/g.
t - độ chênh nhiệt độ giữa không khí buồng và bên ngoài,
0
C.
Nhiệt lượng dư thừa tỏa ra ở khoang bếp được tính theo công thức:
Q
IZB
= Q
OBOP
+ Q

OCB
+ Q
RAG
+ Q
LUG
+ Q
OGR
, kcal/g
.
(8.10)
ở đây: Q
OBOP
- nhiệt lượng tỏa ra của thiết bị đặt ở bếp, kcal/g.
Nhiệt dư thừa từ nhà ăn và nhà hàng tỏa ra vào không khí Q
IZB
được xác định
tương ứng với chỉ tiêu đã cho của Qui phạm.
Không khí nạp vào bếp được cấp vào qua các thiết bị phân chia khí, cho phép
thay đổi hướng và tốc độ dòng chảy, khi thay đổi không khí gián đoạn mà lớn thì để
làm việc này có thể sử dụng các đường dẫn khí có lỗ đột.


85

8.3. THÔNG GIÓ BUỒNG MÁY

8.3.1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động

Hình 8.3. Sơ đồ thông gió tự nhiên buồng máy

1 - các màng chắn xẻ lỗ để làm lối ra cho không khí;
2 - lỗ ánh sáng; 3 - bình phong (tấm chắn)

Trong buồng máy, người ta thiết kế hệ thống thông gió có tổ chức cho toàn thể
tích của nó. Gió nạp vào thường được thực hiện cưỡng bức, còn hút ra - tự nhiên.
Trên các tàu nhỏ, không phải trực thường xuyên trong buồng máy, có thể thông gió
kiểu nạp vào - hút ra tự nhiên có tổ chức, hơn nữa thiết bị nạp chủ yếu trong trường
hợp này là cửa lấy ánh sáng, còn thiết bị bổ sung - các chụp quay nạp vào.
Khi thông gió tự nhiên buồng máy (hình 8.3), không khí sạch đi vào trong nó qua
cửa lấy ánh sáng. Không khí không phải chi phí cho quá trình cháy thải ra qua vỏ của
các đường ống thải có tấm chắn xẻ lỗ. Như thấy trên hình vẽ, nồi hơi khí thải được
che bằng bình phong (tấm chắn, nhờ nó mà giảm lượng nhiệt cho nó tỏa ra vào buồng
máy. Nếu nồi hơi được đặt trực tiếp trong vỏ ống (thông gió) hút, thì sự cần thiết của
bình phong mất tác dụng. Hướng chuyển động của không khí thông gió trong buồng
máy trên hình vẽ được chỉ bằng mũi tên.


86

Theo sơ đồ hỗn hợp (hình 8.4), người ta thực hiện thông gió buồng máy của tàu.
Sự chảy vào của không khí vào trong nó được bảo đảm nhờ lưới thông gió và quạt ly
tâm thổi vào. Sự hút không khí ra khỏi buồng máy diễn ra nhờ quạt hướng trục và
bằng cách tự nhiên qua ống khói giả có các lỗ thông gió. Các máy phát diessell được
đặt ở ngăn riêng mà không khí vào đó qua các đường dẫn nạp. Để hút không khí ra
khỏi khoang máy phát diessell có quạt gió hướng trục.
Cấp phát không khí nạp vào, đã được cấp nhờ thông gió nhân tạo (cơ khí), được
thực hiện nhờ các thiết bị phân chia không khí quay, cho phép thay đổi hướng của
dòng khí, đi đến khu vực làm việc ở giai đoạn nóng để thổi gió và tránh nó đi ở thời

kỳ lạnh của quá trình hành hải. Kết cấu của thiết bị phân chia khí rất khác nhau
Không khí, không phải chi phí cho sự cháy, được thải từ buồng máy ra một cách
tập trung qua ống thông gió của đường ống xả và vỏ (ống khói giả). Khi không có
khả năng, vì lý do về kết cấu, bảo đảm trong ống và vỏ thiết diện thông gió cần thiết,
vì mục đích trên người ta đặt quạt gió hút.



Hình 8.4. Sơ đồ thông gió hỗn hợp cho buồng máy.

1 - kênh nạp vào ngăn máy phát diessell; 2 và 3 - các quạt gió;
4 - lỗ thông gió trên ống khói giả; 5 - quạt ly tâm thổi vào; 6 - lưới thông gió nạp vào.

8.3.2. Tính toán hệ thống thông gió buồng máy


BUỒNG MÁY
Quạt

87

Lượng không khí chảy vào, được cấp vào buồng máy vào mùa hè, được xác định
từ điều kiện hòa tan nhiệt dư thừa tỏa ra ở khu việc làm việc theo công thức:
.t C
Q
L
IZB


 , m

3
/g. (8.11)
ở đây: Q
IZB
- tổng nhiệt dư thừa tỏa ra vào không khí của buồng máy, kcal/g.



Hình 8.5. Hệ thống thông gió nhân tạo hầm hàng

I - Quạt gió nạp vào
II - Quạt gió hút ra
III - Sự trộn lẫn (tuần hoàn kín)

88

Theo Qui phạm, độ chênh của nhiệt độ giữa không khí buồng máy và bên ngoài t
không được vượt quá 5
0
C. Khi không phải trực liên tục trong buồng máy thì sự hạ
nhiệt độ đó cho phép đến 10
0
C, khi đó tổng thời gian mà con người ở trong buồng
máy phải không lớn hơn 120 phút.
Để xác định lượng nhiệt dư thừa tỏa ra vào không khí buồng máy, người ta dùng
công thức:
Q
IZB
= Q
GL.DB

+ Q
BCP.DB
+ Q
K
=
= m
GL
.q
GL
.N
GL
+ q
BCP
.N
BCP
+ m
K
.q
K
.F
K
, kcal/g
.
(8.12)
ở đây: m
GL
và q
GL
- tương ứng với tỷ lệ nhiệt tỏa ra vào khu vực làm việc và nhiệt
lượng đơn vị tỏa ra tính cho đơn vị của động cơ chính, kcal/cv.

q
BCP
- nhiệt lượng đơn vị tỏa ra của máy phát diessell phụ, kcal/g.
m
K
và q
K
- tương ứng với tỷ lệ nhiệt tỏa ra vào khu vực làm việc và nhiệt
lượng đơn vị tỏa ra của nồi hơi phụ (nhiệt lượng tỏa ra của các nồi hơi, được
dự định dùng chỉ cho mục đích sưởi, trong tính toán không kể đến),
kcal/m
2
.giờ.
N
GL
và N
BCP
- tương ứng với công suất động cơ đốt trong chính và phụ, cv.
F
K
- bề mặt đốt nóng của nồi hơi phụ, m
2
.
Nhiệt đơn vị tỏa ra của các thiết bị nhiệt động lực đặt trong buồng máy, đưa ra ở
Qui phạm.


89

Hình 8.6. Sơ đồ nguyên lý hệ thống thông gió buồng bơm tàu dầu

Thông gió cưỡng bức hầm hàng
Trên hình 8.5 mô tả sơ đồ nguyên lý của hệ thống thông gió cưỡng bức hầm
hàng. Quạt điện ly tâm đặt trong vỏ hình lưu tuyến (xuyên dòng) với cửa lấy gió 3 và
cửa hút 4 dạng lưới. Để thay đổi hướng quay của cánh công tác hút gió nhờ van điều
chỉnh 5 trên vỏ, có thể nạp không khí bên ngoài vào khoang (vị trí I), hút không khí
ra (vị trí II) hay hoàn thiện viếc trao đổi khí trộn lẫn khi mở nắp 6 trên ống thông gió
7. Để phân phối, không khí đi vào hầm hàng theo đường 8 với cửa lùa gió 9

8.4. TÍNH TOÁN MẠNG LƯỚI THÔNG GIÓ

Buồng bơm
đầu lấy gió mặt trên



đầu lấy gió mặt dưới
Mặt khỉ hứng
gió
Boong tàu
Boong trên

90

Mục đích tính toán đường ống của hệ thống thông gió là xác định mặt cắt đường
ống dẫn không khí; các thông số chuyển động của không khí và cột áp cần thiết của
quạt gió của hệ thống.
Tính toán đường ống không khí được tiến hành bằng phương pháp giải tích hoặc

bằng phương pháp tổn thất cột áp trên một đơn vị chiều dài ống. Ngoài ra, trong thực
tế tính toán mạng lưới thông gió, phương pháp hỗn hợp được sử dụng rất phổ biến -
đó là sự kết hợp một cách hợp lý các công thức tính toán của hai phương pháp trên.
Các đường kính mặt cắt ngang của các ống thông gió được xác định từ phương
trình lưu lượng, theo công thức:
v.
L.4
d
YT

 , m. (8.13)
ở đây: L
YT
- lưu lượng của không khí trong đoạn ống, m
3
/s.
v - tốc độ không khí trong ống, m/s.
Khi tính toán thông gió nhân tạo, tốc độ không khí trong các đường ống chính
được lấy 10  15 m/s, còn trong các ống nhánh là 5  8 m/s.
Tốc độ ra của không khí từ thiết bị phân chia không khí vào khoảng 1  2 m/s.
Trong các đường dẫn của hệ thống thông gió tự nhiên, tốc độ tính toán của nó được
lấy bằng 1,5  2 m/s.
Trong trường hợp sử dụng ống dẫn khí có mặt cắt ngang là hình chữ nhật với các
cạnh là a và b thì tính toán được thực hiện đối với đường kính danh nghĩa của mặt cắt
hình tròn, giá trị của nó được tìm thấy theo công thức:
ba
b.a.2
d

 .

Tổn thất cột áp do ma sát trong các đường ống không khí được tính theo công
thức:
h
M
= h
i
.l , m.c.n. (8.14)
ở đây: h
i
- tổn thất cột áp trên đơn vị chiều dài đường ống được xác định theo công
thức:
2
v.
.
d
h
2
i

 , m.c.n. (8.15)
với:
g


- mật độ của không khí, kG.s
2
/m
4
.

91

Hệ số cản ma sát  trong các đường ống không khí được lấy cho các đường ống
nhẵn ở chế độ chuyển động rối của không khí
25,0
Re.3164,0

 , ở đây


d.v
Re - số
Reynolds.
Khi tính hệ thống thông gió người ta lấy không khí tiêu chuẩn có các thông số
sau: nhiệt độ t = 20
0
C; áp suất p = 760 mm.c.n; độ ẩm tương đối  = 50%; khối
lượng riêng  = 1,2 kg/m
3
, mật độ  = 1,2 kG.s
2
/m
4
, hệ số độ nhớt động học  =
15,6.10
-6
m
2
/s.
Sau khi thay các đại lượng này vào công thức (8.15), cuối cùng ta có

25,1
75,1
i
d
v
.78,6h  , mm.c.n/m. (8.16)
với: d - m; v - m/s.
Khi ở nhiệt độ khác của không khí, thì ta tiến hành hiệu chỉnh lại:
h
it
= h
i
.k
0
, (8.17)
k
0
- hệ số lấy theo đồ thị.
Để giảm nhẹ công việc tính toán, người ta đưa ra toán đồ, nhờ nó có thể dễ dàng
xác định tổn thất cột áp đơn vị h
i
và cột áp tốc độ
2
v.
2

.
Tổn thất cột áp do cản cục bộ trong các đường ống không khí, thì tiện lợi là dùng
công thức
2

v.
.h
2
CC

 , mm.c.n. (8.18)
Sau khi xác định được tổn thất cột áp, người ta lựa chọn các quạt gió có các
thông số kỹ thuật gần nhất theo các catalogue. Trên các tàu hơi nước, người ta dùng
các quạt gió có dẫn động từ động cơ điện.

8.5. CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

Khái niệm điều hòa không khí được hiểu là xử lý lại nó, bao gồm lọc sạch bụi và
các khí có hại, đưa nhiệt độ và độ ẩm tới trị số xác định cho trước trong khi vẫn bảo
đảm tốc độ chuyển động yêu cầu trong các buồng được nó phục vụ.

92

Các thiết bị điều hòa vào những tháng hành hải nóng thì làm mát và làm khô
không khí, còn ở những tháng lạnh thì sưởi và làm ẩm nó.
Máy móc, nhờ nó thực hiện được việc điều hòa không khí, được gọi là máy điều
hòa. Nó là hệ thống các thiết bị lắp nối tiếp. Thường nó gồm có các chi tiết sau: phin
lọc, thiết bị làm lạnh không khí, thiết bị sấy không khí, thiết bị làm ẩm và thiết bị khử
(thiết bị tách giọt). Tuỳ thuộc vào việc xử lý không khí được yêu cầu mà sự kết hợp
các thiết bị kể trên có thể sẽ khác nhau.

8.5.1. Các đặc tính của không khí ẩm
Như đã biết, không khí khí quyển - đây là hỗn hợp hơi nước và các khí như: nitơ,
ô-xy, khí các-bon-níc, hyđrô, hê-li. Các khí, thành phần của hỗn hợp, tạo thành
không khí khô.

Áp suất p của không khí ẩm bằng tổng các áp suất riêng phần p
B
của không khí
khô và p
P
của hơi nước
p = p
B
+ p
P
, (8.19)
Trong không khí, hơi nước thường ở trạng thái quá nhiệt.
Đặc tính cơ bản của không khí ẩm là lượng hơi nước d, nó là khối lượng hơi nước
có trong 1 kg không khí khô hoặc trong (1 + d), kg không khí ẩm. Nếu ký hiệu khối
lượng không khí khô là G
B
còn khối lượng hơi chứa trong đó là G
P
thì lượng hơi
nước của không khí sẽ là:
B
P
G
G
d  , kg/kg hay g/kg. (8.20)
Lượng hơi nước không đánh giá được mức độ gần đến trạng thái bão hòa. Cho
nên đại lượng thứ hai, được gọi là mức độ bão hòa

, nó là tỷ số của lượng hơi nước
d đối với không khí đã cho và lượng hơi nước bão hòa d” ở cũng nhiệt độ và áp suất

như vậy, tức là:
''
d
d
 (8.21)
Một đặc tính quan trọng nữa của không khí ẩm đó là độ ẩm tuyệt đối 
P
và lượng
hơi nước bão hòa cũng ở nhiệt độ và áp suất đó được gọi là độ ẩm tương đối  .
''
P
P


 (8.22)
Thường

và

không biểu diễn bằng các đơn vị đo cụ thể mà bằng tỷ lệ phần
trăm(%).

93

Giữa mức độ bão hòa

của không khí và độ ẩm tương đối

tồn tại quan hệ
sau:

P
''
P
pp
pp
.



(8.23)
ở đây: p
P
” - áp suẩtiêng phần của hơi nước bão hòa của không khí ở nhiệt độ đã cho.
Từ biểu thức (8.23) thấy rõ, đối với không khí chưa bão hòa thì luôn có

<

,
đối với không khí bão hòa

=

= 1 (100%).
Độ ẩm tương đối của không khí được đo bằng ẩm kế, ở trong nó có các nhiệt kế
khô và ẩm. Độ ẩm tương đối:


%
t24
tt.480

100
C
MC


 , (8.24)
với: t
C
và t
M
- chỉ báo tương ứng của nhiệt kế khô và ẩm. Khi t
C
= t
M
, độ ẩm tương
đối  = 100%.
Thể tích đơn vị của không khí ẩm có thể được tính theo công thức:
''
PB
v.vv  ,
với: v
B
và
''
P
v - tương ứng là thể tích đơn vị của không khí khô và của hơi trong
không khí bão hòa.
Như đã thấy, với sự tăng của mức độ bão hòa

thể tích riêng (đơn vị) của không

khí ẩm tăng.
Nhiệt dung riêng của không khí khô C
B
= 0,24 kcal/kg.độ, của hơi nước C
P
= 0,45
kcal/kg.độ và của không khí ẩm C = C
B
+ C
P
.d = 0,24 + 0,45.d  0,24 kcal/kg.độ.
Entanpi (nhiệt hàm) i của (1 + d), kg không khí ẩm bằng tổng entanpi i
B
và di
P

của 1 kg không khí khô và d, kg hơi nước, tức là:
i = i
B
+ d.i
P
, kcal/kg không khí khô. (8.25)
Các thông số của không khí ẩm có thể được xác định theo các bảng độ ẩm. Còn
tiện hơn cho mục đích này là sử dụng giản đồ i - d, cho mối liên hệ giữa tất cả các
thông số của nó, trừ thể tích riêng. Giản đồ như thế được xây dựng cho áp suất khí
quyển p = 760 mm.thủy ngân.
Khi biết nhiệt độ t và độ ẩm không khí

, theo giản đồ (i - d) có thể dễ dàng xác
định được entanpi i của nó và lượng hơi nước d. Giản đồ này được sử dụng rộng rãi

khi tính hệ thống điều hòa không khí.

94


8.5.2. Phân loại các hệ thống điều hoà không khí
Tồn tại nhiều kiểu hệ thống điều hòa không khí. Chúng có thể được phân thành
các loại như sau:
 Theo chức năng - gồm hệ thống điều hòa tiện nghi và kỹ thuật. Điều hòa tiện nghi
dùng trong các buồng ở và buồng phục vụ. Điều hòa kỹ thuật dùng trên tàu để chống
ngưng tụ hơi nước trên hàng lanh khi thông gió hầm hàng bằng không khí nóng và
ẩm. Ngưng tụ hơi nước đặc biệt hay gặp ở các điều kiện hoạt động, khi tàu di chuyển
từ vùng biển lạnh đến vùng biển ấm.
 Theo vai trò thực hiện - gồm các hệ thống mùa hè, mùa đông và quanh năm. Các
hệ thống mùa hè làm mát và làm khô không khí, mùa đông - sưởi ấm và làm ẩm nó.
Các hệ thống quanh năm bảo đảm điều hòa cả mùa hè lẫn mùa đông.
 Theo vị trí tạo ra nóng (lạnh) và xử lý không khí - gồm các hệ thống tập trung, hỗn
hợp (tại chỗ - tập trung) và độc lập.
Trong các hệ thống tập trung, sự làm lạnh (nóng) cũng như xử lý không khí được
tập trung. Không khí được xử lý trong máy điều hòa tập trung (theo nhóm) và được
cấp đến các buồng bằng quạt gió theo hệ thống đường dẫn.
Ở các hệ thống hỗn hợp, nó được sử dụng phổ biến trên các tàu, cũng làm lạnh và
nóng tập trung, nước lạnh và nóng được dẫn đi từ thiết bị trung tâm đến các máy điều
hòa theo các đường ống dẫn. Không khí thông gió bên ngoài được xử lý ở máy điều
hòa trung tâm. Không khí tuần hoàn kín cũng được xử lý ở các máy điều hòa không
có kênh (đường) dẫn tại chỗ, chúng được đặt tại phòng được điều hòa.
Ở hệ thống độc lập, sự sản xuất lạnh (nóng) và xử lý không khí được thực hiện
một cách phân tán ở trong các máy điều hòa độc lập không lớn và riêng biệt, chúng
nằm ở trong các phòng được điều hòa.
 Theo số lượng ống không khí có trong mỗi buồng được làm lạnh - chia thành các

hệ thống một và hai đường ống.
 Theo tốc độ chuyển động của không khí trong các đường ống - gồm hệ thống tốc
độ thấp, tốc độ trung bình và tốc độ cao. Thường thì các hệ thống tốc độ thấp đồng
thời cũng là hệ thống cột áp thấp và tốc độ cao - ứng với cột áp cao.
Tốc độ của không khí trong các đường ống chính của các hệ thống có tốc độ thấp
là 10  12 m/s, trong các ống nhánh 4  6 m/s, còn ở các mặt cắt cửa ra của các
đường ống nằm trong các phòng là 1  2 m/s. Ở tốc độ chuyển động nhỏ của không
khí thì quạt gió tạo ra cột áp: 100  180 mm.c.n.
Trong các hệ thống trung tốc, không khí được cấp với tốc độ cao hơn, trong
đường ống đạt đến 20 m/s.

95

Tốc độ không khí chuyển động trong các đường ống từ các máy điều hòa trung
tâm đến các máy điều hòa tại chỗ trong các hệ thống cao tốc: 25  30 m/s, còn ở các
ống nhánh: 12  15 m/s. Việc nâng cao tốc độ trong các đường ống chính dẫn đến
tăng cột áp quạt gió đến: 300  450 mm.c.n.
Tốc độ cao của không khí làm giảm mạnh mặt cắt các đường dẫn, khối lượng và
giá thành. Ở các hệ thống cao tốc, các tiết diện ngang của đường ống dẫn khí nhỏ hơn
khoảng 2 - 3 lấn so với ở các hệ thống thấp tốc. Để làm các đường ống dẫn khí,
người ta thường dùng các loại ống thép tráng kẽm hoặc các ống từ kim loại nhẹ có
đường kính không lớn khoảng: (45 - 110 mm). Sự không có mặt của các đường dẫn
không khí cồng kềnh là ưu điểm chính của hệ thống cao tốc. Tuy vậy, hệ thống cao
tốc tạo ra tiếng ồn mạnh. Mức độ ồn của các thiết bị phân chia không khí tinh chế là
60 - 70 dB (đề-xi-ben). Với mục đích giảm ồn, người ta đặt các thiết bị chống ồn
khác nhau, sử dụng các vật liệu dạng sợi, các che phủ có đột lỗ, v.v. Ở tốc độ cao của
không khí, sức cản khí động lực sẽ tăng và chi phí điện năng cho sự làm việc của
quạt gió cũng tăng.
Hệ thống thấp tốc tiết kiệm hơn so với cao tốc, vì rằng khi chuyển động chậm thì
cột áp thấp và dĩ nhiên, công suất sử dụng cho quạt gió cũng thấp.

 Theo cách điều chỉnh tự động các thông số của không khí - gồm các hệ thống điều
chỉnh toàn bộ (tự động điều chỉnh hai thông số: nhiệt độ và độ ẩm) và không toàn bộ
(chỉ tự động điều chỉnh một trong hai thông số của nó - nhiệt độ).
 Tuỳ thuộc vào cấu tạo của máy làm lạnh không khí, người ta phân biệt các máy
điều hòa có thiết bị làm lạnh không khí khô và ướt.

8.5.3. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều hoà không khí
Các chi tiết chính của máy điều hòa trung tâm trong hệ thống thấp tốc một đường
ống để điều hòa không khí là: phin lọc, thiết bị làm lạnh không khí, thiết bị đốt nóng
không khí, làm ẩm bằng hơi nước và thiét bị khử (hình 8.5). Hơi nước ngưng tụ từ
không khí từ khay (máng) được dẫn ra theo ống xả. Các van trên hình 8.5 là tự động.
Phin lọc của máy điều hòa thường là hộp dạng lưới chứa đầy các vòng sứ đường
kính 8  15 mm, được phủ bằng mỡ lâu không khô (bằng vi-xin_ C
10
H
24
O
4
); cọc sợi
(con thoi); hương liệu; v.v.
Không khí có thể được làm lạnh nhờ công chất lạnh, sôi ở bên trong ống của thiết
bị làm lạnh không khí hoặc công chất mang lạnh - nước hoặc nước muối được sử
dụng khi nhiệt độ âm. Có lợi nhất là sử dụng thiết bị làm lạnh trực tiếp không khí.
Các thiết bị làm nóng không khí có thể làm việc bằng hơi hoặc nước nóng.
Quạt gió hút không khí bên ngoài qua máy điều hòa qua máy điều hòa theo
đường 4 có tấm chắn khí 5. Không khí tuần hoàn kín từ các hành lang của khoang
được phục vụ vào máy điều hòa theo ống 6. Không khí từ các buồng đi ra các hành

96

lang qua các cửa chớp. Trong các đường ống chính, không khí phân phối đến các
buồng, người ta dự trù trước các ống hấp thụ tiếng ồn hoặc các thiết bị giảm âm khác.
Ở các phòng, không khí có thể được phân chia bằng các kiểu thiết bị phân phối
khí khác nhau.
Khi ở chế độ làm mát, người ta tắt các thiết bị làm nóng không khí và thiết bị
tăng ẩm, còn khi ở chế độ sưởi người ta tắt thiết bị làm lạnh không khí.
Ở hệ thống điều hòa cao tốc một đường ống kiểu hỗn hợp (tập trung - tại chỗ) sự
tuần hoàn kín của không khí thường diễn ra ở chính phòng đó nhờ có tác dụng bơm
phụt của các dòng không khí bên ngoài đã được xử lý sơ bộ, được cấp vào nhờ quạt
có cột áp cao (hình 8.6).
Không khí bên ngoài được hút vào nhờ quạt gió qua ống hút và bị đẩy qua máy
điều hòa trung tâm đến các máy điều hòa tại chỗ, được làm ở dạng các tủ con và
được đặt trong các buồng.
Theo các đường không khí, chỉ đưa vào không khí bên ngoài mà thôi, lượng
không khí này ít hơn từ 3 - 4 lần lượng không khí trong hệ thống trung tâm (điều này
cũng góp phần làm giảm kích thước các ống dẫn).
Ở máy điều hòa trung tâm (của nhóm) không khí chưa được xử lý hoàn toàn.
Trong các tủ con có vòi phun có vòi phun không khí 6 và thiết bị trao đổi nhiệt bề
mặt 3. Thiết bị làm lạnh không khí và làm nóng không khí của máy điều hòa của
buồng thường kết hợp lại thành một thiết bị trao đổi nhiệt duy nhất, gồm có các ống
có gân, mà trong đó có nước lạnh hoặc nóng. Khác với máy điều hòa trung tâm, ở
trong thiét bị làm lạnh không khí của máy điều hòa tại chỗ không cần phải sử dụng
làm lạnh trực tiếp, vì như vậy sẽ dẫn đến việc kéo dài đường ống ra rất nhiều mà
trong đó chứa đầy công chất lạnh và còn dẫn đến sự rò lọt của nó tăng lên qua các
chỗ không kín (đặc biệt khi sử dụng Freon).
Không khí đã được xử lý ở máy điều hòa trung tâm có áp suất được nâng cao đi
vào vòi phun không khí của máy điều hòa tại chỗ. Khi đi ra từ vòi phun của thiết bị
phun 6 với tốc độ 20 - 30 m/s, nó phụt (hút) vào hộp (tủ con) không khí tuần hoàn kín
từ buồng qua cửa xếp 2. Vòi phun cũng có thể được làm ở dạng khe dày khít.
Để cho đầu phun làm việc được bình thường, cần có cột áp không khí được đưa

vào vòi phun là 50  150 mm.c.n.
Ở máy điều hòa tại chỗ, chỉ có không khí tuần hoàn kín trong buồng mới bị xử lý
nóng ẩm. Từ máy điều hòa hỗn hợp, không khí bên ngoài và tuần hoàn kín được đưa
vào phòng qua các cửa xếp.


97



Hình 8.5. Sơ đồ máy điều hòa trung tâm cho hệ thống thấp tốc một đường ống.
F - phin lọc; BO - thiết bị làm lạnh không khí; BP - thiết bị gia nhiệt không khí;
Y - thiết bị làm ẩm không khí; B -quạt gió;
1 - ống xả cho nước ngưng; 2 - van; 3 - công chất lạnh (nước lạnh hoặc nước muối)
4 - không khí bên ngoài; 5 - tấm chắn; 6 - không khí từ các buồng không khí tuần
hoàn kín); 7 - hơi; 8 - không khí đến các buồng của tàu.



Hình 8.6. Sơ đồ hệ thống điều hòa không khí tốc độ cao một đường ống hỗn hợp.
P - ống hút không khí ngoài; B - quạt gió; CK - máy điều hòa trung tâm (nhóm);

98

MK - máy điều hòa tại chỗ (buồng).
1 - đường ống không khí để dẫn không khí bên ngoài đến các buồng; 2 - cửa xếp;
3 - thiết bị làm lạnh - sấy không khí; 4 - nước lạnh và nước nóng;
5 - ống thoát nước; 6 - vòi phun

Hệ thống cao tốc hỗn hợp nổi bật ở điểm là có các đường ống dẫn khí ngắn gọn.

Các hệ thống này tiện lợi và mềm dẻo hơn, vì rằng chúng cho phép thực hiện điều
chỉnh từng thông số của không khí một. Các hành khách của mỗi buồng có thể thay
đổi nhiệt độ của nó theo ý muốn của mình nhờ có máy điều hòa buồng bổ sung
không phụ thuộc vào máy điều hòa trung tâm.
Nhiệt độ không khí được đưa vào buồng đã cho có thể điều chỉnh bằng cách thay
đổi chế độ làm việc của bộ trao đổi nhiệt bằng nước trong máy điều hòa tại chỗ.
Lượng nước, được đưa vào bộ trao đổi nhiệt, được điều chỉnh bằng cách quay tay
gạt.
Đôi khi nhiệt độ của không khí cấp vào có thể được điều chỉnh bằng cách thay
đổi, nhờ có các cửa xếp, lượng không khí đi qua bộ trao đổi nhiệt. Khi đó lượng chất
mang nhiệt lạnh tuần hoàn qua bộ trao đổi nhiệt 3, vẫn không đổi.


Hình 8.7. Sơ đồ hệ thống điều hòa không khí trung tốc hai ống dẫn.

P - ống hút không khí bên ngoài; B - quạt gió; CK-I - máy điều hòa trung tâm tầng
thứ nhất; CK-II - máy điều hòa trung tâm tầng thứ hai; C - thiết bị hòa trộn
(thiết bị phân phối không khí buồng); K - các buồng.

99


Tuy nhiên, các hệ thống hỗn hợp cũng có những nhược điểm đáng kể. Các nhược
điểm đáng chú ý nhất trong số đó là: độ phân nhánh rất lớn theo con tàu của mạng
lưới đường ống của các chất mang nhiệt lạnh cho các máy điều hòa tại chỗ, liên quan
đến nó là làm phức tạp việc làm kín; cần phải có các thiết bị thoát nước từ các máy
điều hòa tại chỗ để đưa hơi ẩm ngưng tụ từ không khí buồng; tiếng ồn tăng trong các
buồng vì sự làm việc của các vòi phun trong các máy điều hòa tại chỗ; giảm thể tích
có ích của các buồng do việc lắp đặt trong đó các máy điều hòa; tính kinh tế thấp so
với hệ thống tốc độ thấp tập trung.

Vào mỗi buồng có 4 ống: một cái cho không khí, hai cái để dẫn chất mang nhiệt
lạnh vào và ra và một cái để thoát nước ngưng. Nếu số lượng các phòng lớn thì điều
này gây nên sự bất tiện đáng kể.
Sơ đồ hệ thống điều hòa không khí hai đường ống (hai kênh) tập trung được đưa
ra trên hình. 8.5. Ở các máy điều hòa trung tâm cả hai tầng CK-I và CK-II gồm có
các thiết bị nối tiếp như ở máy điều hòa trung tâm của hệ thống một đường ống (hình
8.7) Thiết bị làm ẩm hơi nước nằ ở tầng I.
Vào mùa hè, máy điều hòa trung tâm của tầng thứ nhất làm lạnh không khí đến
nhiệt độ cao hơn tầng thứ hai. Sau máy điều hòa đầu tiên, một phần không khí tách ra
đi vào kênh I. Phần kia của nó đi qua máy điều hòa thứ hai, sau đó đi theo kênh II.
Theo hai kênh, không khí đi vào thiết bị hòa trộn (thiết bị phân chia khí) đặt ở các
buồng. Ở trong thiết bị hòa trộn, không khí đi vào từ kênh thứ nhất, hoà trộn với
không khí lạnh hơn (vào mùa hè) từ kênh thứ hai, sau đó nó đi vào phòng.
Ở hệ thống hai kênh thì tác dụng của máy điều hòa buồng là không cần thiết. Vào
mỗi buồng chỉ có hai ống (cho không khí) mà không phải là bốn như ở hệ thống một
kenh hỗn hợp. Ngoài ra, không cần có nước lạnh hay nóng dẫn đến các buồng và dự
tính đến ống thoát cho nước ngưng.
Hệ thống cho phép thực hiện điều chỉnh từng nhiệt độ không khí ở mỗi buồng,
bằng cách lựa chọn tương quan về lượng không khí một cách thích hợp từ hai kênh.
Thiếu sót của nó ở chỗ là cần có hai máy điều hòa trung tâm.
Các hệ thống điều hòa không khí đã được trang bị cho các tàu khách chạy động
cơ đi-ê-zen hay đi-ê-zen điện. Chúng dần dần được sử dụng cả trên các tàu mới.
Trong tương lai có thể trông đợi sự sử dụng rộng rãi các hệ thống điều hòa không
khí trên các kiểu loại tàu khác nhau và hàng đầu là trên tàu khách.


100

Hình 8.8. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều hòa không khí
a - kiểu thấp áp; b - kiểu cao áp; c - kiểu cao áp hai kênh (đường)

1 - quạt gió hút; 2, 8 - van tiết lưu (điều tiết); 3 - đường hút; 4 - đường không khí
tuần hoàn kín; 5 - đường gom không khí bên ngoài; 6 - phin lọc; 7 - thiết bị gia nhiệt
(vòng thứ nhất); 9 - làm mát; 10 - máy làm ấm không khí; 11 - bộ khử ẩm (tách
nước); 12 - thiết bị gia nhiệt (vòng thứ hai); 13 - quạt gió nạp vào; 14 - đường ống
gió chính có áp suất; 15 - thiết bị phân phối khí; 16 - buồng điều hòa; 17 - đường
không khí lạnh; 18 - đường không khí nóng; 19 - buồng trộn.

b)

c)


101

102