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

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

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

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

Quá trình điều chỉnh lưu lượng không khí trong mạng lưới đường ống:

1. Bước đầu tiên là xác định sơ bộ tỷ lệ lưu lượng không khí cho các nhánh trong mạng lưới ống dẫn, dựa trên tỷ số lưu lượng đã được thiết lập ban đầu.
2. Sau đó, tiến hành điều chỉnh từng miệng thổi trên mỗi nhánh để đạt được sự phân phối lưu lượng gần đúng.
3. Tiếp theo, kiểm tra lại và hiệu chỉnh sự phân phối không khí trên toàn bộ các nhánh và miệng thổi, nhằm đảm bảo sự đồng nhất.
4. Công việc này tiếp tục thực hiện đến khi sai lệch giữa lưu lượng thực tế và lưu lượng yêu cầu tại mỗi miệng thổi nằm trong giới hạn cho phép.
5. Sau khi điều chỉnh mạng lưới ống, người ta đo lại năng suất và cột áp suất toàn phần của quạt. Nếu kết quả không đạt yêu cầu, lưu lượng không khí sẽ được hiệu chỉnh bằng các phương pháp đã được đề cập trước đó.

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

Quá trình thử nghiệm và điều chỉnh hệ thống điều tiết không khí tuần hoàn là một quy trình quan trọng để đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống thông gió. Dưới đây là các bước cụ thể trong quá trình này:

1. Thiết lập hệ thống

• Mở hoàn toàn cửa gió: Mở gió hoàn toàn các cửa gió ngoài (cửa 1 và cửa 2).
• Đóng cánh hướng điều chỉnh: Đóng kín cánh hướng điều chỉnh của quạt gió.
• Đo cường độ dòng điện: Đo cường độ dòng điện của động cơ điện khi quạt hoạt động.

2. Điều chỉnh quạt

• Mở cánh hướng từ từ: Mở từ từ cánh hướng điều chỉnh của quạt hoặc tăng dần tốc độ quay của quạt cho đến khi đạt được cường độ dòng điện định mức cho phép.
• Đo năng suất: Đo năng suất của hệ thống tại một điểm kiểm tra trong mạng lưới đường ống dẫn không khí. Khi năng suất đạt trị số thiết kế, cố định cánh hướng điều chỉnh của quạt.

3. Điều chỉnh lưu lượng không khí tái tuần hoàn

• Kiểm tra lưu lượng tái tuần hoàn: Tiến hành điều chỉnh hệ thống ở chế độ lưu lượng thiết kế của đường thải.
• Điều chỉnh cửa gió 1: Nếu lưu lượng không khí tái tuần hoàn nhỏ hơn lưu lượng thiết kế, đóng từ từ cửa gió 1 cho đến khi đạt được lưu lượng yêu cầu. Ngược lại, nếu lưu lượng lớn hơn, điều chỉnh cửa nghẽn tiết lưu ở đường ra của kênh dẫn không khí tái tuần hoàn vào buồng hòa trộn.

4. Kiểm tra và khắc phục

• Đo năng suất và cột áp toàn phần: Đo năng suất và cột áp toàn phần của quạt, phân tích kết quả nhận được.
• Khắc phục nguyên nhân: Xác định và khắc phục các nguyên nhân làm cho hệ thống không đáp ứng được các thông số yêu cầu:
  • Trở lực khí động không tương ứng với thiết kế.
  • Đặc tính làm việc của quạt không phù hợp với chế độ làm việc.
  • Tăng trở lực thủy lực do bám bẩn trên các bộ phận như bộ lọc không khí hoặc caloriphe.

5. Kiểm tra độ chân không

• Kiểm tra độ chân không trong gian máy: Đối với hệ thống có kết hợp thổi và hút không khí, kiểm tra độ chân không nhằm loại trừ khả năng lọt không khí từ bên ngoài vào.
• Mở van gió tự nhiên: Nếu có đường thải tự nhiên, mở hoàn toàn van gió tự nhiên để kiểm tra.
• Đo tốc độ dòng không khí: 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 vào.

6. Điều chỉnh nếu cần

• Nếu phát hiện có không khí lọt vào gian máy, đóng bớt van gió tự nhiên lại cho tới khi ngăn chặn được sự lọt không khí.
• Nếu không thể giảm độ chân không do lý do công nghệ, giảm lưu lượng không khí tái tuần hoàn.

7. Lưu ý

• Đảm bảo rằng điểm hòa trộn tương ứng với thông số tính toán của không khí ngoài trời không nằm trong vùng đọng sương trên đồ thị I-d.
• Quy trình thử nghiệm và hiệu chỉnh cũng áp dụng cho các hệ thống điều tiết không khí có tuần hoàn hai cấp hoặc có phun ẩm bổ sung.

---

*Nguồn tham khảo: Kỹ thuật an toàn hệ thống lạnh – Ths Trần Văn Lịch