Thử nghiệm khí động học ống dẫn & chỉnh lưu lượng không khí

Thử nghiệm khí động học ống dẫn và chỉnh lưu lượng không khí là quá trình đo lường và điều chỉnh lưu lượng không khí trong hệ thống ống dẫn. Điều này thường được thực hiện để đảm bảo hệ thống cung cấp đủ lượng không khí cần thiết cho các thiết bị hoặc quy trình khác nhau, như hệ thống điều hòa không khí, lò nung, hoặc các thiết bị công nghiệp khác.

Phương pháp điều chỉnh lưu lượng không khí

Phương pháp cân bằng tỉ số lưu lượng không khí thực và lưu lượng yêu cầu có sử dụng đặc tính mạng lưới

Phương pháp này được sử dụng khi cửa nghẽn của tiết lưu đặt trong các đoạn đường ống thẳng ở khoảng cách không nhỏ hơn từ 4 đến 5 lần đường kính ống sau trở lực cục bộ và không nhỏ hơn hai lần đường kính ống trước vị trí có trở lực cục bộ tiếp theo, và có khả năng đo được trở lực cục bộ của tất cả các nhánh.

Hầu hết các mạng lưới về mặt khí động học có thể biểu diễn bằng sơ đồ.

Các nhánh của mạng lưới này được đánh số từ 1 đến n, còn các đoạn ống chuyển tiếp được đánh số từ n + 1 đến 2n – 1.

Đặc tính thực của đoạn ống cuối cùng được tính theo công thức:

Tỉ số lưu lượng không khí thực với lưu lượng yêu cầu đối với tất cả các đoạn ống là:

Trở lực của các đoạn ống chuyển tiếp ứng với lưu lượng không khí yêu cầu được xác định theo công thức:

Trở lực yêu cầu các đoạn ống cuối được tìm từ hệ thức:

P_2yc = P_1yc + P_(n+1)yc
P_3yc = P_2yc + P_(n+2)y
………………………………….
……………………………………
P_nyc = P_(n+1)yc + P_(n+2)yc

Theo giá trị của lực yêu cầu và lưu lượng không khí ta tính được các đặc tính cần thiết của các đoạn ống cuối cùng:

K_2yc = P_2yc/L²_2yc
……………………………..
…………………………….

K_nyc = P_nyc/L²_nyc 

Theo hiệu số đặc tính yêu cầu K_yc và đặc tính thực K₁ của các đoạn ống cuối và tiết diện đường ống đã biết, ta có thể xác định được một trong những thông số: góc α của van gió hay kích thước tương đối của miệng thổi d₁/d (hoặc b/b_max), diện tích tương đối F_d/F của cửa nghẽn đặt trên các thành ống.

Sau khi tính toán thiết bị cửa nghẽn ở các nhánh, người ta có thể bố trí lại hoặc thay đổi kích thước của các cửa nghẽn để kiểm tra lại lưu lượng không khí L (m³/s).

Tỉ số lưu lượng không khí L đo được với lưu lượng yêu cầu L_yc được tính theo công thức:

Trị số trung bình:

Sau đó có thể tính được các trị số sai lệch của lưu lượng ở từng nhánh so với trị số trung bình theo công thức sau:

Độ sai lệch này cho phép trong giới hạn ±20% đối với thiết bị trao đổi không khí hoàn toàn và từ 0-10% đối với thiết bị thông gió cục bộ.

Phương pháp cân bằng liên tiếp tỉ số lưu lượng không khí thực và lưu lượng không khí yêu cầu

Phương pháp này được sử dụng khi điều chỉnh mạng lưới đường ống nhiều nhánh mà không có điều kiện để lắp đặt thiết bị cửa nghẽn và không thể đo được tổn thất áp suất trong các nhánh.

Điều chỉnh theo phương pháp này được thực hiện làm hai giai đoạn:

• Điều chỉnh theo các miệng thổi của mỗi nhánh;
• Điều chỉnh theo các nhánh của mạng lưới;

Trình tự của quá trình điều chỉnh như sau:

• Cố định thiết bị điều chỉnh ở các nhánh đường ống và bảo đảm cho các miệng thổi, miệng hút làm việc ổn định;
• Xác định lưu lượng không khí thực và tỷ số lưu lượng không khí yêu cầu tại hai miệng thổi ở xa quạt nhất của một nhánh ống nhờ thiết bị điều chỉnh sao cho:

L_1t/L_2t = L_1yc/L_2yc

Trong đó:

• L_1t, L_2t – Lưu lượng không khí thực tương ứng qua miệng thổi thứ nhất và miệng thổi thứ hai, m³/s;
• L_1yc, L_2yc – Lưu lượng không khí yêu cầu qua miệng thổi thứ nhất và miệng thổi thứ hai tương ứng, m³/s;

Đối với miệng thổi thứ ba:

(L_1t + L_2t )/L_3t = (L_1yc + L_2yc)/L_3yc

Với: L_3t , L_3yc – Lưu lượng không khí thực, lưu lượng yêu cầu qua miệng thổi thứ ba, m³/s;

Đối với các miệng thổi tiếp theo, người ta điều chỉnh xuất phát từ điều kiện cân bằng:

(L_1t + L_2t +… + L_n-1t)/L_nt = (L_1yc + L_2yc +…+ L_n-1yc)/L_nyc

Sau khi điều chỉnh tất cả các miệng thổi của từng nhánh đường ống, người ta tiến hành điều chỉnh tất cả các nhánh của mạng lưới. Việc điều chỉnh được bắt đầu từ hai nhánh ống xa quạt nhất và người ta xác định lưu lượng không khí tương ứng vớì quan hệ:

L_nh1t/L_nh2t = L_nh1yc/L_nh2yc

Trong đó:

• L_nh1t, L_nh2t – lưu lượng không khí thực của nhánh 1 và của nhánh 2, m³/s;
• L_nh1yc, L_nh2yc – lưu lượng không khí yêu cầu của nhánh 1 và nhánh 2, m³/s;

Sau đó người ta điều chỉnh các nhánh ống còn lại cũng bằng phương pháp tương tự.

Phương pháp tiệm cận dẫn đến giá trị cho trước của tỉ số lưu lượng không khí thực và không khí yêu cầu

Phương pháp này được sử dụng đối với mạng lưới đường ống phân nhánh nhỏ, có ít miệng thổi vào và không có điều kiện lắp đặt thiết bị cửa nghẽn để tiến hành đo tổn thất áp suất trong các nhánh.

Theo phương pháp này, năng suất của quạt sau khi điều chỉnh được tính toán là có thể giảm 10 – 20%. Vì vậy người ta tiến hành điều chỉnh tương ứng với tỉ số 0,9L₁/L_yc hoặc 0,8L₁/L_yc với L₁ và L_yc là năng suất thực và năng suất yêu cầu của quạt gió.

Đầu tiên người ta xác định sơ bộ (gần đúng) tỉ số lưu lượng không khí trong các nhánh của mạng lưới đường ống tương ứng với tỉ số cho trước. Sau đó tiến hành điều chỉnh một cách gần đúng trên từng miệng thổi của mỗi nhánh rồi tiến hành kiểm tra và hiệu chỉnh lại sự phân bố không khí trên tất cả các nhánh và các miệng thổi. 

Công việc được tiếp tục theo trình tự đó cho đến khí sự sai lệch giữa tỉ số lưu lượng thực với lưu lượng không khí yêu cầu tại mỗi miệng thổi nằm trong giới hạn trị số cho phép.

Sau khi điều chỉnh mạng lưới đường ống, người ta xác định được sự thay đổi năng suất và cột áp suất toàn phần của quạt. Nếu năng suất của quạt không tương ứng với năng suất yêu cầu thì lưu lượng không khí cần thiết có thể sẽ được đảm bảo theo những phương pháp đã được trình bày trước đây.

Thử nghiệm hệ thống điều tiết không khí có tuần hoàn 1 cấp

Quá trình hỗn hợp (hoà trộn) không khí ngoài trời và không khí tái tuần hoàn thực hiện trong buồng hòa trộn trước bộ lọc không khí. Các cửa gió ngoài 1 và cửa gió thải 2 khi hệ thống làm việc hoặc là mở hoàn toàn hoặc là được cố định ở một độ mở nhất định. 

Khi dừng quạt gió, các cửa gió 1 và 2 bị đóng lại, không khí trong nhà có thể được hút qua quạt hút 4 hoặc qua đường hút tự nhiên 3. Không khí chuyển động qua hệ thống nhờ quạt 5, sau đó được cấp vào công trình.

Trình tự thử nghiệm khí động học và điều chỉnh hệ thống được tiến hành như sau:

Mở gió hoàn toàn các cửa gió 1 và 2, đóng kín cánh hướng điều chỉnh của quạt gió, đo cường độ dòng điện của động cơ điện. Sau đó mở từ từ cánh hướng điều chỉnh của quạt gió hoặc tăng dần tốc độ quay của quạt cho đến khi đạt được cường độ dòng điện định mức cho phép của động cơ điện.

Đo năng suất của hệ thống tại một điểm kiểm tra của mạng lưới đường ống dẫn không khí. Khi năng suất này tăng tới trị số thiết kế thì cố định cánh hướng điều chỉnh của quạt;

Tiến hành điều chỉnh hệ thống ở chế độ lưu lượng thiết kế của đường thải 4;

Đo lưu lượng không khí tái tuần hoàn. Nếu lưu lượng này nhỏ hơn lưu lượng thiết kế thì đóng từ từ cửa gió 1 cho đến khi đạt được lưu lượng không khí tái tuần hoàn theo yêu cầu. Còn lưu lượng không khí tái tuần hoàn lớn hơn lưu lượng thiết kế thì điều chỉnh cửa nghẽn tiết lưu ở đường ra của kênh dẫn không khí tái tuần hoàn vào buồng hỗn hợp;

Thực hiện điều chỉnh khí động học mạng lưới đường ống dẫn không khí ở chế độ lưu lượng thiết kế hoặc chế độ lưu lượng đã giảm theo tỉ lệ (khi năng suất quạt nhỏ hơn năng suất thiết kế);

Đo năng suất và cột áp toàn phần của quạt, phân tích kết quả nhận được và khắc phục những nguyên nhân làm cho hệ thống không đáp ứng được các thông số yêu cầu, đó là:

• Trở lực khí động của đường ống dẫn không khí không tương ứng với thiết kế;
• Đặc tính làm việc của quạt không tương ứng với chế độ làm việc của chế độ calorife;
• Trở lực thủy lực của các phần tử trong hệ thống tăng lên (do bám bẩn diện tích cánh của caloriphe, do bám muối cứng trên bề mặt bộ chắn nước sau một thời gian làm việc, do bám bẩn ở bộ lọc không khí,…);

Đối với hệ thống có kết hợp thổi và hút không khí, người ta phải kiểm tra độ chân không trong gian máy nhằm loại trừ khả năng lọt không khí từ không gian bên ngoài vào. Nếu hệ thống có đường thải không khí tự nhiên qua tháp tự nhiên thì việc kiểm tra được thực hiện bằng cách mở hoàn toàn van gió 3. Sau đó:

• Để hở một trong những khe cửa ra vào của buồng máy;
• Dùng phong tốc kế đo dọc theo chiều cao khe cửa để xác định tốc độ chuyển động và hướng của dòng không khí lọt.

Nếu kết quả đo chứng tỏ rằng có một lượng không khí lọt đi từ các không gian xung quanh vào gian máy có điều tiết không khí thì đóng bớt van 3 lại (tức là giảm độ chân không của máy) cho tới khi không còn không khí lọt qua cửa vào gian máy nữa.

Nếu vì lý do công nghệ mà không thể giảm độ chân không trong gian máy thì phải giảm lưu lượng không khí tái tuần hoàn. Lúc đó cần chú ý một điều là điểm hỗn hợp (hoà trộn) tương ứng với thông số tính toán của không khí ngoài trời không được nằm trong vùng đọng sương trên đồ thị I-d.

Việc thử nghiệm và hiệu chỉnh các hệ thống điều tiết không khí có tuần hoàn hai cấp, hệ thống sử dụng hai quạt, hoặc hệ thống có phun ẩm bổ sung cũng được tiến hành tương tự.