6 Chuong 6 Tinh toan thuy luc mang duong ong dan khong khi

CHƯƠNG 6

TÍNH TOÁN THỦY LỰC MẠNG ðƯỜNG ỐNG DẪN
KHÔNG KHÍ
6.1. ðẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ
Kỹ thuật thông gió chống bụi và hơi khí ñộc: Kỹ thuật thông gió là môn khoa học và kỹ thuật về tổ chức
trao ñổi và xử lý không khí nhằm tạo ñược môi trường không khí như mong muốn.

6.1.1. HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHUNG
Thông gió chung là một khái niệm rất rộng chỉ sự cấp không khí vào và hút không khí ra khỏi một khu
vực, một không gian nhất ñịnh, có thể là một phòng, một phân xưởng hoặc một khối nhà.
Hệ thống thông gió chung có thể là hệ thống thông gió cơ khí khi nguồn lực cho các khối không khí lưu
chuyển là quạt gió hoặc hệ thống thông gió tự nhiên khi tận ñụng các nguồn lực tự nhiện như nhiệt, sức
gió ñể lưu chuyển các khối không khí.
Thông gió chung có tác dụng hoà loãng chất gây ô nhiễm do việc cấp không khí sạch từ bên ngoài hoà
trộn với không khí bị ô nhiễm bên trong nhà nhằm mục ñích kiểm soát các chất có khả năng ảnh hưởng
ñến sức khỏe con người, có nguy cơ gây cháy nổ hoặc gây mùi như nhiệt, bụi, các loại hơi và khí. Thông
gió chung chỉ áp dụng khi lượng chất ô nhiễm phát sinh không quá lớn, trải trên diện rộng, vị trí thao tác
của người lao ñộng phải cách ñủ xa nguồn ô nhiễm hoặc nồng ñộ chất ô nhiễm mà người lao ñộng tiếp xúc
phải thấp hơn TCCP, mức ñộ ñộc hại của các chất ô nhiễm phải thấp, sự lan toả các chất ô nhiễm phải
tương ñối ñồng ñều.

Miệng hút

Miệng hút

ðường
ống
dẫn

Thiết

bị lọc

Quạt
hút

Ống
thải

Miệng hút

Sơ ñồ khối hệ thống hút chất gây ô nhiễm
6.1.2. HỆ THỐNG HÚT BỤI CỤC BỘ
ðây là những hệ thống hút cơ khí, thu gom bụi ngay tại nguồn phát sinh, có xử lý (hoặc không xử lý)
trước khi thải ra môi trường bên ngoài.
Một hệ thống thông gió hút bụi cục bộ tốt thông thường bao gồm các chụp thu bắt bụi các bụi tại nguồn
toả bụi ra như máy nghiền, sàng, mài, trộn, trên các ñấu băng tải, gầu tải…; Hệ thống ñường ống dẫn bằng
tôn , thiết bị lọc bụi và quạt hút .


Hệ thống thông gió hút bụi cục bộ tốt phải có hiệu quả thu bắt bụi cao, làm giảm nồng ñộ bụi tại chỗ làm
việc. Hiệu quả thu bắt bụi có ý nghĩa quyết ñịnh tới việc bảo vệ sức khoẻ người lao ñộng.
Hệ thống thông gió hút bụi cục bộ tốt còn phải có hiệu quả lọc sạch bụi trong không khí hút cao trước khi
thải ra ngoài trời.

6.1.3. HỆ THỐNG HÚT HƠI KHÍ ðỘC CỤC BỘ
Tương tự như hệ thống hút bụi cục bộ, ñây là những hệ thống hút cơ khí, thu gom hơi khí ñộc ngay tại
nguồn phát sinh, có xử lý (hoặc không xử lý) trước khi thải ra môi trường bên ngoài.
Một hệ thống thông gió hút hơi khí ñộc cục bộ tốt cũng bao gồm các chụp thu bắt hơi khí ñộc các bụi tại
nguồn toả ra như máy trộn, bể mạ, máy chiết chai…; Hệ thống ñường ống dẫn có thể bằng tôn hay INOX,
thiết bị lọc hơi khí ñộc và quạt hút .

Hệ thống thông gió hút hơi khí ñộc cục bộ tốt phải có hiệu quả thu bắt hơi khí ñộc cao, ngăn chặn triệt ñể
hơi khí ñộc tràn lan vào môi trường lao ñộng, làm giảm nồng ñộ hơi khí ñộc tại chỗ làm việc xuống dưới
mức cho phép.
Hệ thống thông gió hút hơi khí ñộc cục bộ tốt còn phải có hiệu quả lọc sạch hơi khí ñộc trong không khí
hút cao trươc khi thải ra ngoài trời.
Vài lưu ý chung cho hệ thống hút cục bộ:
Tổ chức thu bắt các chất ô nhiễm tốt, ngay tại nguồn phát sinh không ñể chúng lan toả rộng là biện pháp
cơ bản ñể ngăn chặn sự lan toả chất ô nhiễm, ngăn chặn sự tiếp xúc giữa chất ô nhiễm và người lao ñộng
và tạo ñiều kiện thuận lợi cho quá trình lọc sạch.
ðể thu bắt chất ô nhiễm tốt có hiệu quả cao, cần ñảm bảo các nguyên tắc sau ñây:
- Càng chụp kín nguồn toả chất ô nhiễm càng tốt.
- Miệng hút càng gần nguồn toả chất ô nhiễm càng tốt.
- Vận tốc thu bắt phải ñủ lớn ñể hút ñược hết các chất ô nhiễm phát ra.
- Các miệng thu bắt chất ô nhiễm không ñược cản trở thao tác công nghệ
- Không khí chứa chất ô nhiễm ñi vào chụp hút không ñược ñi qua vùng thở của người thao tác.

6.2. MIỆNG HÚT VÀ CHUYỂN ðỘNG KHÔNG KHÍ QUANH MIỆNG HÚT
Quanh miệng hút, không khí từ các phía chuyển ñộng về phía miệng hút do chênh lệch áp suất. Vì thế tốc
ñộ không khí tăng rất nhanh theo chiều từ ngoài vào trong miệng hút theo mọi phía. Nếu xem không khí
không dãn nở khí ñi vào miệng hút thì lưu lượng không khí ñi qua mọi mặt cắt là như nhau, khí ñó vận tốc
không khí sẽ tỷ lệ nghịch với diện tích mặt cắt nó ñi qua.
Nếu xem miệng ống hút không khí tròn ñường kính do trong không gian là một ñiểm hút, các phần tử
không khí tại mọi ñiểm trong không gian sẽ ñi vào miệng hút nên thì các mặt ñẳng tốc trong không gian
quanh miệng hút là các mặt cầu ñồng tâm tại tâm miệng hút. Lưu lượng không khí ñi vào miệng hút sẽ là:


L h = v x × Fx = v x × 4 × π × rx2 = v o × Fo

( m 3 / s)

π × d o2
Lh = vo ×
4
2

d 
v
1 d 
⇒ x = ×  o  = k ×  o 
v o 16  rx 
 rx 

2

Trong trường hợp quanh miệng hút có các bề mặt giời hạn, khi ñó diện tích các mặt ñẳng tốc sẽ thay ñổi
theo hướng giảm bớt làm cho các trường ñẳng tốc giảm bớt sự chênh lệch, phổ vận tốc trước miệng hút sẽ
ñược kéo dài ra.

6.3. ðƯỜNG ỐNG DẪN KHÔNG KHÍ
6.3.1. GIỚI THIỆU
- Nhiệm vụ.
- Cấu tạo: Miệng hút; chi tiết nối ống; ống dẫn; cút; chạc ba; chạc tư; ñổi tiết diện; thiết bị làm sạch; quạt
hút; miệng ống thải khí.
- Vật liệu.
- ðộng lực.

6.3.2. ỐNG TRÒN – CÁC CHI TIẾT ỐNG TRÒN
- Kích thước: Tùy theo khổ tôn lấy cho chẵn. Có thể lấy theo các sổ tay.

- Vật liệu:
- Các chi tiết:

6.3.3. ỐNG VUÔNG HAY CHỮ NHẬT
- Nhược ñiểm; lĩnh vực áp dụng.
- Các chi tiết cho ống vuông hay chữ nhật.

6.4. TÍNH TOÁN KHÍ ðỘNG HỆ THỐNG HÚT
6.4.1. TIẾT DIỆN ðƯỜNG ỐNG
- Vận tốc khí trong ống hút hơi khí ñộc: theo vận tốc kinh tế v= 10~12 m/s.
- Vận tốc khí trong ống hút bụi:
Khi µ ≤ 1

v = (1,2~1,3) . vt

Khi µ = 2

v = (1,5) . vt

(m/s)

(m/s)

µ − Hệ số vận chuyển, là trọng lượng các hạt bụi trong 1 kg không khí.
Vt – Vận tốc treo của hạt bụi. Theo kinh nghiệm v = 16 ~ 20 m/s (cho không khí lẫn bụi).
Hay tra bảng trong các sổ tay thiết kế.
Tiết diện ñường ồng:

f=

L
v

( m2 )

6.4.2. TỔN THẤT ÁP SUẤT TRONG ðOẠN ỐNG
Áp suất tương ñối của không khí trong ống tại một ñiểm:

Pi = Pt + Pd
Pt – Áp suất tĩnh.
Pd – Áp suất ñộng.
Trong ống dẫn không khí, dòng không khí chuyển ñộng từ nơi có áp suất cao tơi nơi có áp suất thấp.
Chênh lệch áp suất giữa tiết diện vào và ra là tổn thất áp suất của ñoạn ống. Nó là thông số chỉ thị năng
lượng bị tiêu hao trong ñoạn ống vì ma sát của không khí với thành ống và với nhau.
Tổn thất áp suất (hay còn gọi là “trở lực”) tính bằng công thức:

∆p = P1 – P2 = ∆pms + ∆pcb
∆pms – Trở lực ma sát (pa).
∆pms = R . ΣL (Pa).
ΣL – Tổng chiều dài ñoạn ống (m).

(Pa).


R – Trở lực ñơn vị tính cho mỗi mét ống (Pa/m).

λ
λ v2
R = × Pd = × × ρ
d

d 2

(Pa )

∆pcb – Trở lực cục bộ (Pa).

∆Pcb = ∑ ξ ×

v2
× ρ = ∑ ξ × Pd
2

(Pa )

ξ - Hệ số sức cản cục bộ. Tra bảng trong các số tay thiết kế.
v – Tốc ñộ không khí trong ống (m/s).
ρ - Mật ñộ không khí (kg/m3).
d – ðường kính ông dẫn (m).
Pd – Áp suất ñộng của dòng khí (Pa).
λ - Hệ số ma sát.

λ=
Khi 4 . 103 ≤ Re ≤ 6. 104

λ=
Khi 6. 104 ≤ Re ≤ 109

0,3164
R 1e/ 4

0,1266
R 1e/ 6

Người ta lập biểu ñồ tra R = f(v; d hay L) ứng với ñiều kiện nhiệt ñộ không khí t = 200C và ñộ nhám tuyệt
ñối K ≠ 0,1 mm.
Hiệu chỉnh ảnh hưởng của ñộ nhám tuyệt ñối của ống và nhiệt ñộ không khí khác ñược tính theo công
thức:

Rt = R . n . η
n – Hệ số hiệu chỉnh kể tới nhiệt ñộ không khí ≠ 20OC.
η - Hệ số hiệu chỉnh ñộ nhám tuyệt ñối của ống ≠ 0,1 mm
Với ống vuông hay chữ nhật, người ta tính ñường kính tương ñương theo:

d=

a×b
2 × (a + b )

(m )

Kích thước này chỉ dùng ñể tra hay tính hệ số trở lực ma sát. Không dùng ñể tính lưu lượng.

6.4.3. TỔN THẤT ÁP SUẤT TRONG HỆ THỐNG ỐNG
Trong hệ thống hút không khí có nhiều nhánh ống rẽ, cần thiết phải tính trở lực cho mọi ñoạn ống có tiết
diện không ñổi, các chi tiết ñổi tiết diện, các chạc ba, chạc tư theo mọi hướng rẽ của ñường ống từ miệng
hút tới miệng thải khí. Trở lực của hệ thống sẽ là trở lực trên tuyến từ một miệng hút nào ñó tới miệng thải
khí có trị số lớn nhất.


 thoi


∆Pht =  ∑ ∆Pi 
 hut
 max
Trên các nhánh khác, người ta phải lắp ñặt các van tiết lưu ñể hiệu chỉnh lưu lượng cho ñúng với yêu cầu
tính toán.
Trở lực hệ thống hút bụi cần ñược hiệu chỉnh theo hệ số vận chuyển bụi trong khí thải µ.
Khi µ < 0,01 (≈ 12.000 mg/m3) thì coi như không khí không chứa bụi. Trở lực hệ thống bằng trở lực hệ
thống chỉ hút không khí.

∆p = ∆pht
Khi µ > 0,01 Trở lực hệ thống hiệu chỉnh theo công thức sau:

∆p = ∆pht . (1+k.µ) + η . µ .ρκκ . g

(Pa)

µ − Hệ số vận chuyển.
k - Hệ số tỷ lệ, phụ thuộc vào loại vật liệu. (tra bảng).
h - ðộ chênh cao của ñoạn ống . (m).
ρκκ − Mật ñộ của không khí.
g – Gia tốc trọng trường.

6.4.4. TUẦN TỰ TÍNH TỔN THẤT ÁP SUẤT TRONG HỆ THỐNG ỐNG
Bước 1: Xác ñịnh lưu lượng hút của các ñiểm và lưu lượng tổng cộng của hệ thống.
Bước 2: Vạch tuyến ống từ ñiểm bất lợi nhất tới vị trí ñặt quạt và thiết bị xử lý.
Bước 3: Vạch tuyến ống từ các ñiểm còn lại tới tuyến ống chính.
Bước 4:
- Vẽ sơ ñồ không gian toàn bộ tuyến ống.
- ðánh số các ñiểm trên tuyến; ghi chiều dài các ñoạn ống có lưu lượng và vận tốc không ñổi; Ghi vận tốc

thiết kế dự kiến.
- Tính trở lực các ñoạn ống và chọn cấu tạo các chi tiết trên hệ thống (cút; chạc ba; chạc tư…).
Bước 5: Tích hợp trở lực theo các tuyến và chọn tuyến có trở lực cao nhất.
Bước 6: Tính ñộ mở và cấu tạo các van hay ống tiết lưu cho các nhánh còn lại.