Câu 35:Tính toán thông gió tự nhiên dưới tác dụng của nhiệt thừa?

Trả lời:

Do có nhiệt thừa nên nhiệt độ không khí tại vùng làm việc bên trong nhà sẽ có trị số tT cao hơn nhiệt độ không khí ngoài trời tự nhiên.Không khí nóng tại vùng làm việc bốc lên cao,trên đường đi nó tiếp tục khử nhiệt thừa nên nhiệt độ của nó tăng dần đến tR rồi theo cửa F2 thoát ra ngoài.Ngược lại,không khí ngoaid trời mát và nặng hơn không khí trong nhà sẽ đi theo cửa F1 vào thay thế cho lượng không khí đã thoát ra ngoài.Hiện tượng nêu trên có được là vì sự chênh lệch áp suất bên trong và bên ngoài nhà tại các cửa.Tại cửa F1 áp suất không khí bên ngoài cao hơn áp suất không khí bên trong nhà,còn tại cửa F2 thì áp suất khí bên trong nhà cao hơn áp suất khí bên ngoài.Như vậy nếu như từ dưới lên trên thì tìm được 1 độ cao trung bình h1 nào đó kể từ tâm cửa dưới mà tại đó áp suất không khí bên trong nhà bằng áp suất bên ngoài.Mặt phẳng a-a nằm ở độ cao đó gọi là mặt phẳng trung hòa.Nếu gọi áp suất không khí tại mặt phẳng trung hòa là pa,thì áp suất trong nhà tại tâm cửa dưới và tâm cửa trên là:

          PT1=Pa +h1.γtbT (Kg/m2)

          PT2=Pa –h2. γtbT (Kg/m2)

Cũng tương tự như vậy áp suất không khí bên ngoài tại tâm các cửa là:

          PN1=Pa + h1.γN  (Kg/m2)

          PN2=Pa-h2.γN  (Kg/m2)

Độ chênh lệch áp suất tại tâm các cửa:

ở cửa dưới F1:  ΔP1=PN1-PT1 = h1(γN – γ tbT)

ở cửa trên F2:  ΔP2 = PT2 – PN2 = h2 (γN – γ tbT)

Trong công thức trên:γtbT là trong lượng đơn vị của không khí trong nhà ứng với nhiệt độ trung bình ttbT:

tR là nhiệt độ không khí ra khỏi nhà.

Theo lủy lực học thì tại 1 tiết diện nào đó nếu có chênh lệch áp suất là ΔP thì dịch thể sẽ chuyển động qua tiết diện đó với vận tốc là V:

Trong đó:

ΔP- là chênh lệch áp suất ở 2 bên tiết diện đang xét (kg/m2)

g-Là gia tốc trọng trường (m/s2)

γ-Là trọng lượng đơn vị của dịch thể (kg/m3)

Nếu thay ΔP vừa tìm được ở công thức trên sẽ tìm ra được vận tốc chuyển động của không khí qua các cửa F1 và F2:

Và

Trong đó γN và γR là trọng lượng đơn vị của không khí ứng với nhiệt độ tN và tR.

Do sức cản cục bộ,vận tốc thực tế của không khí tại các cửa sẽ nhỏ hơn 1 ít so với trị số vận tốc tính được theo công thức nêu trên. Để tìm vận tốc thực tế thì người ta đưa them vào hệ số vận tốc φ(φ=0.97).Ngoài ra khi qua cửa thì  dòng không khí  bị thắt  nhỏ lại,tức là diện tích thực tế  dòng không khí qua bé hơn diện tích cửa.Hệ số thắt nhỏ của dòng chảy là α.Tích số của α và φ gọi là hệ số lưu lượng μ.Thông thường người ta lấy μ=0.64.

Vậy lưu lượng không khí thực tế đi vào nhà qua cửa dưới là:

Và từ trong nhà thoát ra ngoài qua cửa trên là:

Áp dụng phương trình cân bằng lưu lượng và và μ1=μ2=μ =0,64 ,lưu lượng vào bằng lưu lưu lượng ra nên ta tính được:

Và

Trong đó:

H-Là khoảng cách thẳng đứng giữa tâm các cửa (m)

Vị trí mặt phẳng trung hòa:

                   Coi gần đúng           

    Vậy khoảng cách từ mặt phẳng trung hòa  đến tâm các cửa gió vào và gió ra tỷ lệ nghịch với bình phương diện tích.Nếu F1=F2 thì mặt phẳng trung hòa nằm ở độ cao cách đều tâm các cửa đó.

   Khi tính toán thông gió tự nhiên dưới tác dụng của nhiệt thừa,lưu lượng trao  đổi không khí,các trị số nhiệt độ không khí vào nhà và không khí ra đã biết.Do vậy cần xác định diện tích các cửa sổ.Trước tiên chọn tỷ lệ   sau đó tính được h1,h2 từ việc giải hệ pt:

h1,h2  đã biết tính được F1 ,F2