NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ Bởi: Võ Chí Chính NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ Điều hòa không khí kỹ thuật tạo trì điều kiện vi khí hậu thích hợp với người công nghệ trình sản xuất Để sâu nghiên cứu kỹ thuật điều hoà không khí trước hết sơ lược tính chất nhiệt động không khí ẩm KHÔNG KHÍ ẨM Không khí xung quanh hỗn hợp nhiều chất khí, chủ yếu nito oxi lượng nhỏ khí trơ, cacbonnic, nước - Không khí khô : Không khí không chứa nước gọi không khí khô.Trong tính toán thường không khí khô coi khí lý tưởng Thành phần chất không khí khô phân theo tỷ lệ sau : - Không khí ẩm : Không khí có chứa nước gọi không khí ẩm Trong tự nhiên không khí khô tuyệt đối mà toàn không khí ẩm Không khí ẩm chia : 1/11 NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ + Không khí ẩm chưa bão hòa : Là trạng thái mà nước bay thêm vào không khí + Không khí ẩm bão hòa : Là trạng thái mà nước không khí đạt tối đa bay thêm vào Nếu bay thêm vào có nhiêu ẩm ngưng tụ lại + Không khí ẩm bão hòa : Là không khí ẩm bão hòa chứa thêm lượng nước định Tuy nhiên trạng thái bão hoà trạng thái không ổn định mà có xu hướng biến đổi đến trạng thái bão hoà lượng nước dư bị tách dần khỏi không khí Ví dụ sương mù không khí bão hòa Tính chất vật lý ảnh hưởng không khí đến cảm giác người phụ thuộc nhiều vào lượng nước tồn không khí CÁC THÔNG SỐ CỦA KHÔNG KHÍ ẨM Áp suất Ap suất không khí thường gọi khí áp Ký hiệu B Nói chung giá trị B thay đổi theo không gian thời gian Tuy nhiên kỹ thuật điều hòa không khí giá trị chênh lệch không lớn bỏ qua người ta coi B không đổi Trong tính toán người ta lấy trạng thái tiêu chuẩn Bo = 760 mmHg Đồ thị I-d không khí ẩm thường xây dựng áp suất B = 745mmHg Bo = 760mmHg Khối lượng riêng thể tích riêng Khối lượng riêng không khí khối lượng đơn vị thể tích không khí Ký hiệu ρ, đơn vị kg/m3 Đại lượng nghịch đảo khối lượng riêng thể tích riêng Ký hiệu v Khối lượng riêng thể tích riêng hai thông số phụ thuộc Khối lượng riêng thay đổi theo nhiệt độ khí áp Tuy nhiên áp suất thay đổi khối lượng riêng không khí thực tế kỹ thuật không lớn nên người ta lấy không đổi điều kiện tiêu chuẩn : Bo = 20oC B = B0 = 760mmHg : ρ = 1,2 kg/ m3 2/11 NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ Độ ẩm Độ ẩm tuyệt đối Là khối lượng ẩm 1m3 không khí ẩm Giả sử V (m3) không khí ẩm có chứa Gh (kg) nước độ ẩm tuyệt đối ký hiệu ρh tính sau : Vì nước không khí coi khí lý tưởng nên : Ph - Phân áp suất nước không khí chưa bão hoà, N/m2 Rh - Hằng số nước Rh = 462 J/kg.dộ k T - Nhiệt độ tuyệt đối không khí ẩm, tức nhiệt độ nước k, Độ ẩm tương đối Độ ẩm tương đối không khí ẩm , ký hiệu phi (%) tỉ số độ ẩm tuyệt đối Ph không khí với độ ẩm bão hòa Pmax nhiệt độ với trạng thái cho Hay: Độ ẩm tương đối biểu thị mức độ chứa nước không khí ẩm so với không khí ẩm bão hòa nhiệt độ Khi fi= trạng thái không khí khô 3/11 NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ < phi < 100 trạng thái không khí ẩm chưa bão hoà phi= 100 trạng thái không khí ẩm bão hòa - Độ ẩm filà đại lượng quan trọng không khí ẩm có ảnh hưởng nhiều đến cảm giác người khả sử dụng không khí để sấy vật phẩm - Độ ẩm tương đối ficó thể xác định công thức, đo ẩm kế Ẩm kế thiết bị đo gồm nhiệt kế : nhiệt kế khô nhiệt kế ướt Nhiệt kế ướt có bầu bọc vải thấm nước nước thấm vải bọc xung quanh bầu nhiệt kế bốc vào không khí lấy nhiệt bầu nhiệt kế nên nhiệt độ bầu giảm xuống nhiệt độ nhiệt kế ướt tư ứng với trạng thái không khí bên Khi độ ẩm tương đối bé , cường độ bốc mạnh, độ chênh nhiệt độ nhiệt kế cao Do độ chênh nhiệt độ nhiệt kế phụ thuộc vào độ ẩm tương đối sử dụng để làm sở xác định độ ẩm tương đối phi Khi phi =100%, trình bốc ngừng nhiệt độ nhiệt kế Dung ẩm (độ chứa hơi) Dung ẩm hay gọi độ chứa hơi, ký hiệu d lượng ẩm chứa kg không khí khô - Gh : Khối lượng nước chứa không khí, kg - Gk : Khối lượng không khí khô, kg Ta có quan hệ: Sau thay R = 8314/μ ta có 4/11 NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ Nhiệt độ Nhiệt độ đại lượng biểu thị mức độ nóng lạnh Đây yếu tố ảnh hưởng lớn đến cảm giác người Trong kỹ thuật điều hòa không khí người ta thường sử dụng thang nhiệt độ độ C độ F Đối với trạng thái không khí định nhiệt độ thực kỹ thuật có giá trị nhiệt độ có ảnh hưởng nhiều đến hệ thống thiết bị nhiệt độ điểm sương nhiệt độ nhiệt kế ướt - Nhiệt độ điểm sương: Khi làm lạnh không khí giữ nguyên dung ẩm d (hoặc phân áp suất ph) tới nhiệt độ ts nước không khí bắt đầu ngưng tụ thành nước bão hòa Nhiệt độ ts gọi nhiệt độ điểm sương Như nhiệt độ điểm sương trạng thái nhiệt độ ứng với trạng thái bão hòa có dung ẩm dung ẩm trạng thái cho Hay nói cách khác nhiệt độ điểm sương nhiệt độ bão hòa nước ứng với phân áp suất ph cho Từ ta thấy ts d có mối quan hệ phụ thuộc - Nhiệt độ nhiệt kế ướt : Khi cho nước bay đoạn nhiệt vào không khí chưa bão hòa (I=const) Nhiệt độ không khí giảm dần độ ẩm tương đối tăng lên Tới trạng thái phifi= 100% trình bay chấm dứt Nhiệt độ ứng với trạng thái bão hoà cuối gọi nhiệt độ nhiệt độ nhiệt kế ướt ký hiệu tư Người ta gọi nhiệt độ nhiệt kế ướt xác định nhiệt kế có bầu thấm ướt nước Như nhiệt độ nhiệt kế ướt trạng thái nhiệt độ ứng với trạng thái bão hòa có entanpi I entanpi trạng thái cho Giữa entanpi I nhiệt độ nhiệt kế ướt tư có mối quan hệ phụ thuộc Trên thực tế ta đo nhiệt độ nhiệt kế ướt trạng thái không khí thời nhiệt độ bề mặt thoáng nước Entanpi Entanpi không khí ẩm entanpi không khí khô nước chứa Entanpi không khí ẩm tính cho kg không khí khô Ta có công thức: Trong : Cpk - Nhiệt dung riêng đẳng áp không khí khô Cpk = 1,005 kJ/kg.oC 5/11 NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ Cph - Nhiệt dung riêng đẳng áp nước 0oC : Cph = 1,84 kJ/kg.oC ro - Nhiệt ẩn hóa nước 0oC : ro = 2500 kJ/kg Như vậy: (1-10) ĐỒ THỊ I-d VÀ t-d CỦA KHÔNG KHÍ ẨM Đồ thị I-d Đồ thị I-d biểu thị mối quan hệ đại lượng t,phi, I, d Pbh không khí ẩm Đồ thị giáo sư L.K.Ramzin (Nga) xây dựng năm 1918 sau giáo sư Mollier (Đức) lập năm 1923 Nhờ đồ thị ta xác định tất thông số lại không khí ẩm biết thông số Đồ thị I-d thường nước Đông Âu Liên xô (cũ) sử dụng Đồ thị I-d xây dựng áp suất khí 745mmHg 760mmHg Đồ thị gồm trục I d nghiêng với góc 135o Mục đích xây dựng trục nghiêng góc 135o nhằm làm giãn khoảng cách đường cong tham số để thuận lợi cho việc tra cứu Trên đồ thị đường I = const nghiêng với trục hoành góc 135o, đường d = const đường thẳng đứng Đối với đồ thị I-d xây dựng theo cách cho thấy đường tham số nằm góc 1/4 thứ Vì vậy, để hình vẽ gọn người ta xoay trục d lại vuông góc với trục I mà giữ nguyên đường cong biểu diễn, nhiên tra cứu entanpi I không khí ta tra theo đường nghiêng với trục hoành góc 135o Trên đồ thị I-d đường đẳng nhiệt t=const đường thẳng chếch lên , đường phi = const đường cong lồi, lên khoảng cách chúng xa Các đường phi = const không cắt không qua gốc toạ độ Đi từ xuống độ ẩm phi tăng Đường cong phi =100% hay gọi đường bão hoà ngăn cách vùng : Vùng chưa bão hoà vùng ngưng kết hay gọi vùng sương mù Các điểm nằm vùng sương mù thường không ổn định mà có xung hướng ngưng kết bớt nước chuyển trạng thái bão hoà Khi áp suất khí thay đổi đồ thị I-d thay đổi theo Áp suất khí thay đổi khoảng 20mmHg thay đổi không đáng kể 6/11 NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ Trên hình 1.1 đồ thị I-d không khí ẩm , xây dựng áp suất khí B0= 760mmHg Trên đồ thị xung quanh có vẽ thêm đường epxilon=const giúp cho tra cứu sơ đồ tuần hoàn không khí chương Hình 1.1 : Đồ thị I-d không khí ẩm Đồ thị d-t Đồ thị d-t nước Anh, Mỹ , Nhật, Úc vv sử dụng nhiều Đồ thị d-t có trục d t vuông góc với , đường đẳng entanpi I=const tạo thành gốc 135o so với trục t Các đường fi= const đường cong tương tự đồ thị I-d Có thể coi đồ thị d-t hình ảnh đồ thị I-d qua gương phản chiếu Hình 1.2 : Đồ thị t-d không khí ẩm Đồ thị d-t đồ thị t-d xoay 90o , Carrrier xây dựng năm 1919 nên thường gọi đồ thị Carrier Trục tung độ chứa d (g/kg), bên cạnh hệ số nhiệt SHF (Sensible) Trục hoành nhiệt độ nhiệt kế khô t (độ c) Trên đồ thị có đường tham số - Đường I=const tạo với trục hoành góc 135độ Các giá trị entanpi không khí cho tbên cạnh đường phi=100%, đơn vị kJ/kg không khí khô - Đường phi=const đường cong lõm, lên phía (d tăng) phi lớn Trên đường phi=100% vùng sương mù - Đường thể tích riêng v = const đường thẳng nghiêng song song với nhau, đơn vị m3/kg không khí khô - Ngoài đồ thị có đường đường hiệu chỉnh entanpi (sự sai lệch entanpi không khí bão hoà chưa bão hoà) MỘT SỐ QUÁ TRÌNH CƠ BẢN TRÊN ĐỒ THỊ I-d Quá trình thay đổi trạng thái không khí Quá trình thay đổi trạng thái không khí ẩm từ trạng thái A (Ta, phi a) đến B (Tb,phi b) biểu thị đoạn thẳng AB, mủi tên chiều trình gọi tia trình 7/11 NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ Hình 1.3 : Ý nghĩa hình học ε Đặt gọi hệ số góc tia trình AB Ta xét ý nghĩa hình học hệ số Ký hiệu góc tia AB với đường nằm ngang anfa Ta có Trong m, n tỉ lệ xích trục toạ độ Từ ta có Như trục toạ độ I-d xác định tia AB thông qua giá trị 8/11 NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ Để tiện cho việc sử dụng đồ thị biên người ta vẽ thêm đường = const Các đường = const có tính chất sau : - Hệ số góc tia ε phản ánh hướng trình AB, trình epxilomcó giá trị định - Các đường epxilomcó trị số song song với - Tất đường epxilomđều qua góc tọa độ (I=0 d=0) Quá trình hòa trộn hai dòng không khí Trong kỹ thuật điều hòa không khí người ta thường gặp trình hòa trộn dòng không khí trạng thái khác để đạt trạng thái cần thiết Quá trình gọi trình hoà trộn Giả sử hòa trộn lượng không khí trạng thái A(Ia,Da) có khối lượng phần khô LA với lượng không khí trạng thái B(Ib, Db) có khối lượng phần khô Lb thu lượng không khí trạng thái C(Ic,Dc) có khối lượng phần khô LC Ta xác định thông số trạng thái hoà trộn C Hình 1.4 : Quá trình hoà trộn đồ thị I-d Ta có phương trình: 9/11 NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ - Cân khối lượng (1-11) - Cân ẩm (1-12) - Cân nhiệt (1-13) Thế (a) vào (b), (c) trừ theo vế ta có : Hay (1-14) Từ biểu thức ta rút ra: (1-15) - Phương trình (1-14) phương trình đường thẳng AC BC, đường thẳng có hệ số góc tia chung điểm C nên ba điểm A, B, C thẳng hàng Điểm C nằm đoạn AB - Theo phương trình (1-15) suy điểm C nằm AB chia đoạn AB theo tỷ lệ LB/LA Trạng thái C xác định sau : 10/11 NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ *** 11/11 [...]...NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ *** 11/11 ...NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ + Không khí ẩm chưa bão hòa : Là trạng thái mà nước bay thêm vào không khí + Không khí ẩm bão hòa : Là trạng thái mà nước không khí đạt tối đa... thái không khí khô 3/11 NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ < phi < 100 trạng thái không khí ẩm chưa bão hoà phi= 100 trạng thái không khí ẩm bão hòa - Độ ẩm filà đại lượng quan trọng không khí. .. ẩm chứa kg không khí khô - Gh : Khối lượng nước chứa không khí, kg - Gk : Khối lượng không khí khô, kg Ta có quan hệ: Sau thay R = 8314/μ ta có 4/11 NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KHÔNG KHÍ Nhiệt độ