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

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

505
lượt xem 95
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: HỆ THỐNG TÀU THỦY ( Thạc sĩ. Nguyễn Văn Võ ) - CHƯƠNG 8

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, 78
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. 79
d) c) b) 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 80
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 M , (8.1) L0  mB  mH ở đây: M - lượng a-xít các-bon-níc toả ra do một người, lít/phút. 81
mB - nồng độ cho phép của khí a-xít các-bon-níc trong buồng, lít/m3. mB - nồng độ cho phép của khí a-xít các-bon-níc bên ngoài, lít/m3. 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: Q IRB Q m3/g.  IRB , (8.2) L C..t B  t H  C..t ở đây: QIRB - để hoà tan nhiệt toả ra dư thừa, kcal/g. tB - nhiệt độ không khí trong buồng, 0C. tH - nhiệt độ không khí bên ngoài, 0C. 82
t - độ chênh nhiệt độ giữa không khí bên trong và bên ngoài buồng, 0C.  - khối lượng riêng của không khí bên ngoài, kg/m3. C - nhiệt dung riêng của không khí bên ngoài, kcal/kg.độ. Theo luật vệ sinh, độ chênh nhiệt độ t = tB - tH không vượt quá 30C. 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 tH ở công thức ( 109 ) lên khoảng 10C. Lượng nhiệt dư thừa toả ra không khí của các bường được xác định theo biểu thức sau: QIZB = QLUG + Q0CB + QPAG , kcal/g. (8.3) ở đây: QLUG - nhiệt tỏa ra “ trông thấy” của người, kcal/g. Q0CB - nhiệt truyền vào buồng do các vật nhân tạo, kcal/g. QPAG - nhiệt mang vào buồng do bức xạ mặt trời, kcal/g. Lượng nhiệt tỏa ra từ các đền điện chiếu sáng công suất NOCB, kW được tính theo công thức: QOCB = 860.NOCB 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 QOCT và vách ngăn ( trần, mạn và vách ngoài ) QOGR, tức là: QPAG = QOCT + QOGR , kcal/g. (8.5) ở đây: QOCT = qP..FOCT , kcal/g. (8.6) k QOGR = .q P ..FOGR , kcal/g. (8.7) H qP - ứng suất của bức xạ mặt trời, kcal/m2.giờ.  - hệ số thấu suốt của kính. FOCT và FOGP - các diện tích tương ứng của bề mặt kính và tường ngăn, m2. k - hệ số truyền nhiệt của các bề mặt vách ngăn tương ứng, kcal/m2.giờ.độ. 83
H - hệ số truyền nhiệt của bề mặt ngoài, kcal/m2.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: L1 = L0.n0 , (8.8) ở đây: L0 - mức nước tối thiểu của không khí ngoài cho một người, m3/g, n0 - 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 L1. 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: Q IZB m3/g. , (8.9) L C..t. ở đây: QIZB - 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, 0C. Nhiệt lượng dư thừa tỏa ra ở khoang bếp được tính theo công thức: QIZB = QOBOP + QOCB + QRAG + QLUG + QOGR, kcal/g. (8.10) ở đây: QOBOP - 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 QIZB 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. 84
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. 85
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. Quạt BUỒNG MÁY 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 86
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: Q IZB m3/g. , (8.11) L C..t. ở đây: QIZB - tổng nhiệt dư thừa tỏa ra vào không khí của buồng máy, kcal/g. I - Quạt gió nạp vào II - Quạt gió hút ra III - Sự trộn lẫn (tuần hoàn kín) Hình 8.5. Hệ thống thông gió nhân tạo hầm hàng 87
Theo Qui phạm, độ chênh của nhiệt độ giữa không khí buồng máy và bên ngoài t không được vượt quá 50C. Khi không phải trực liên tục trong buồng máy thì sự hạ nhiệt độ đó cho phép đến 100C, 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: QIZB = QGL.DB + QBCP.DB + QK = = mGL.qGL.NGL + qBCP.NBCP + mK.qK.FK , kcal/g. (8.12) ở đây: mGL và qGL - 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. qBCP - nhiệt lượng đơn vị tỏa ra của máy phát diessell phụ, kcal/g. mK và qK - 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/m2.giờ. NGL và NBCP - tương ứng với công suất động cơ đốt trong chính và phụ, cv. FK - bề mặt đốt nóng của nồi hơi phụ, m2. Nhiệt đơn vị tỏa ra của các thiết bị nhiệt động lực đặt trong buồng máy, đưa ra ở Qui phạm. 88
đầu lấy gió mặt trên Mặt khỉ hứng đầu lấy gió mặt dưới gió Boong tàu Boong trên Buồng bơm Hình 8.6. Sơ đồ nguyên lý hệ thống thông gió buồng bơm tàu dầu Thông gió cưỡng bức hầ m 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 89
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: 4.L YT , m. (8.13) d .v ở đây: LYT - lưu lượng của không khí trong đoạn ống, m3/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: 2.a.b . d ab Tổn thất cột áp do ma sát trong các đường ống không khí được tính theo công thức: hM = hi.l , m.c.n. (8.14) ở đây: hi - tổn thất cột áp trên đơn vị chiều dài đường ống được xác định theo công thức:  .v 2 , m.c.n. (8.15) hi  . d2  - mật độ của không khí, kG.s2/m4. với:   g 90
Hệ số cản ma sát  trong các đường ống không khí được lấy cho các đường ống v.d nhẵn ở chế độ chuyển động rối của không khí   0,3164. Re 0,25 , ở đây 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 0C; áp suất p = 760 mm.c.n; độ ẩm tương đối  = 50%; khối lượng riêng  = 1,2 kg/m3, mật độ  = 1,2 kG.s2/m4, hệ số độ nhớt động học  = 15,6.10-6 m2/s. Sau khi thay các đại lượng này vào công thức (8.15), cuối cùng ta có v 1, 75 , mm.c.n/m. (8.16) h i  6,78. d 1, 25 với: d - m; v - m/s. Khi ở nhiệt độ khác của không khí, thì ta tiến hành hiệu chỉnh lại: hit = hi.k0 , (8.17) k0 - 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 .v 2 xác định tổn thất cột áp đơn vị hi và cột áp tốc độ . 2 Tổn thất cột áp do cản cục bộ trong các đường ống không khí, thì tiện lợi là dùng công thức .v 2 , mm.c.n. (8.18) h C   C . 2 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. 91
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 pB của không khí khô và pP của hơi nước p = pB + pP , (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 GB còn khối lượng hơi chứa trong đó là GP thì lượng hơi nước của không khí sẽ là: GP , kg/kg hay g/kg. (8.20) d GB 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 (8.21)  d '' 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 (8.22)   'P ' Thường  và  không biểu diễn bằng các đơn vị đo cụ thể mà bằng tỷ lệ phần trăm(%). 92
Giữa mức độ bão hòa  của không khí và độ ẩm tương đối  tồn tại quan hệ sau: p  p ''P (8.23)   . p  pP ở đây: pP” - 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: 480.t C  t M  %, (8.24)   100  24  t C với: tC và tM - chỉ báo tương ứng của nhiệt kế khô và ẩm. Khi tC = tM, độ ẩm tương đối  = 100%. Thể tích đơn vị của không khí ẩm có thể được tính theo công thức: v  v B  .v 'P , ' với: vB và v 'P - 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 CB = 0,24 kcal/kg.độ, của hơi nước CP = 0,45 kcal/kg.độ và của không khí ẩm C = CB + CP.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 iB và diP của 1 kg không khí khô và d, kg hơi nước, tức là: i = iB + d.iP , 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. 93
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. 94
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_ C10H24O4); 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 95
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. 96
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); 97