Giao trinh bai tap chuong 10

Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

Chương 1

1


Chương 1: Tổng quan về thông gió
 Nội

2

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
 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

3


1.1.1. Khái niệm
 Định

4

nghĩa

 Không khí ẩm: là hỗn hợp của không khí khô và hơi
nước.
 Khối lượng của không khí ẩm:
G = Gk + Gh (kg)
 Thể tích của không khí ẩm:
V = Vk = Vh (m3)
 Áp suất của không khí ẩm:
P = Pk + Ph (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
 Phương

trình trạng thái của không khí ẩm

 Không khí khô

Gk
Pk .Vk 
.R.T
Mk
 Hơi nước

Gh
Ph .Vh 
.R.T
Mh
 Trong đó:
R
: hằng số khí, 8,314 kJ/kmol.K
M
: phân tử khối, kg/kmol, Mk = 29, Mh = 18
T
: nhiệt độ tuyệt đối, T(oK) = t(oC) + 273

5


1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm
 Các

thông số đặc trưng của không khí ẩm

 Độ ẩm tuyệt đối (ρh, 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, (ts, oC)
 Nhiệt độ ướt, (tư, oC)

6


1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm
 Độ

7

ẩm tuyệt đối (ρ, g/m3)

 Là lượng hơi nước chứa trong 1m3 không khí ẩm.
 Công thức:
Gh
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

 Độ

8

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:

 Trong đó:

Gh

100 %
Gh max
Ph

100 %
Phb

 Ghmax : lượng hơi nước lớn nhất có thể chứa (g)
 Phb
: 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 
Phb  0,6122 . exp

 243,5  t 

 Phb
t

: áp suất hơi bão hòa, kPa.
: nhiệt độ, oC


1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm
 Dung

10

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:
Gh
d
Gk

 Thay Gh và Gk rút ra từ phương trình trạng thái, ta
có
Ph
Ph
.Phb
d  0,622   0,622 
 0,622 
Pk
B  Ph
B  .Phb

B

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


1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm
 Nhiệt

11

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:
Ck  d .Ch
C
1 d

 Trong đó:
 Ck ≈ 1 kJ/kg.K : nhiệt dung riêng của không khí khô
 Ch ≈ 1,84 kJ/kg.K: nhiệt dung riêng của hơi nước ở
0oC.


1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm
 Thể

tích riêng của không khí ẩm (v, m3/kg)
vk
V Vk
v 

G G 1 d

 Ta có
Gk
Vk
R.T
0,287.T
Pk .Vk 

.R.T  vk 


Mk
Gk Pk .M k
P  Ph

 Thay vào v, ta có:
0,287 .T
v
( P  .Phb ).(1  d )

12


1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm
 Khối

13

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

 Theo định nghĩa, ta có
1 ( B   .Phb ).(1  d )
 
v

0,287 .T

 Theo phương trình trạng thái, ta có

  k  h
 Thay từng giá trị ρh, ρk vào, ta có
 .Phb
B

(1  0,378 .
)
0,287 .T

B

 Trong khoảng nhiệt độ điều hòa không khí, ta thường
lấy gần đúng ρ = 1,2 kg/m3 ở 20oC, độ ẩm 50%, 760
mmHg.


1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm
 Entanpi

14

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:
 Ik = Ck.t (kJ/kg)

: entanpi của không khí khô

 Ih = r + Ch.t (kJ/kg): entanpi của hơi nước
 r = 2500 kJ/kg

: nhiệt ẩn hóa hơi của nước ở 0oC

 Thay Ck, Ch vào biểu thức trên, ta có:
I  t  d .(2500  1,84.t )


1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm
 Nhiệt

15

độ điểm sương (ts , 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 Ph của hơi nước trong không khí ẩm
càng lớn thì nhiệt độ điểm sương càng cao.
 Công thức tính gần đúng nhiệt độ điểm sương:
17,67.t s
B.d

ln

0,6122 .(0,622  d ) 243,5  t s


1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm
 Nhiệt

16

độ ướt (tư , 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 tư:
 Dựa trên các thông số đã biết, tính I.
 Lập phương trình Iư = I.
 Dùng công cụ Goal Seek hoặc Solver trong Microsoft
Excel để giải tìm tư.


1.1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm
 Nhiệt

17

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.
thq  0,5.(t  tu )  1,94. v

 Trong đó:
t
 tư
v

: nhiệt độ khô, oC.
: nhiệt độ ướt, oC.
: tốc độ không khí, m/s.

 Ở Việt Nam, nhiệt độ các vùng tiện nghi:
 Mùa đông
 Mùa hè

: thq = 20 ÷ 25 oC.
: thq = 23 ÷ 27 oC.


Ảnh hưởng của MTKK đối với con người
 Nhiệt

độ hiệu quả tương
đương (tt).

 Thq còn được tra dựa
trên biểu đồ.

 Cột bên trái: t
 Cột bên phải: tư
 Các đường cong vận
tốc gió.

18


1.1.3. Đồ thị không khí ẩm
 Nội

dung

 Đồ thị I – d (Đồ thị Mollier).
 Đồ thị t – d (Đồ thị Carrier).

19


Đồ thị I – d
 Mô

20

tả

 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 135oC.
 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 Ph.


21


Đồ thị I – d
 Cách

sử dụng biểu đồ

 Xác định trạng thái không khí ẩm
 Phải biết được 2 trong 4 thông số,
dựa vào các đường t, d, H, φ tra các
thông số còn lại.

 Xác định nhiệt độ điểm sương ts
 Từ điểm A (t, d) ta theo đường d =
const hạ xuống đường φ = 1 sẽ cắt
tại điểm B, ứng với nhiệt độ ts.

 Xác định nhiệt độ ướt tư
 Từ điểm A (t, d) ta theo đường H =
const kéo dài để đường φ = 1 sẽ cắt
tại điểm C, ứng với nhiệt độ tư.

22


Đồ thị t – d
 Mô

23

tả

 Đồ thị t - d cũng được thiết lập để tra các thông số
còn lại của không khí ẩm khi đã biết 2 thông số như
đồ thị I - d.
 Cách trình bày của đồ thị t – d giống như hình ảnh
phản chiếu qua gương của đồ thị I – d.
 Cách sử dụng
 Tương tự như đồ thị I - d


24


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

dung

 Một số khái niệm và thuật ngữ.
 Quá trình hòa trộn.
 Quá trình trao đổi nhiệt và ẩm đa biến.

 Quá trình làm nóng và làm mát đẳng dung ẩm.
 Quá trình tạo ẩm đẳng nhiệt.

 Quá trình tạo ẩm đoạn nhiệt.
 Quá trình làm mát có tách ẩm.
 Quá trình làm mát có tách ẩm và hâm nóng.

25