Tác giả đã xây dựng dược mô-đun phần mềm xác
định thông số của không khí ẩm với độ chính xác cao,
dễ sử dụng, có thể tích hợp vào các chương trình người
dùng khác và vào Excel, là công cụ hữu ích phục vụ
giảng viên, sinh viên trong giảng dạy và học tập cũng
như các kỹ sư khi cần thiết giải các bài toán liên quan
đến không khí ẩm.
Tác giả đã xây dựng được đồ thị I-d dựa trên mô-đun
phần mềm xác định thông số của không khí ẩm. Người
dùng có thể thay đổi linh hoạt tỷ lệ xích của đồ thị, hiển thị
các quá trình tính toán, tăng tính chính xác, giảm công sức
lao động.
Tác giả đã áp dụng và giải bài toán khá phức tạp, liên
quan đến việc sử dụng nước ngầm để làm mát không khí.
Đây là cơ sở để tính toán thiết kế xây dụng hệ thống làm
mát chuồng trại bằng nguồn nước ngầm trong các ngày hè
nóng nực tại miền Trung.
5 trang |
Chia sẻ: huongthu9 | Lượt xem: 595 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Xây dựng mô-Đun phần mềm tính toán các thông số của không khí ẩm và các ứng dụng, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
64 Thái Ngọc Sơn
XÂY DỰNG MÔ-ĐUN PHẦN MỀM TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA
KHÔNG KHÍ ẨM VÀ CÁC ỨNG DỤNG
BUILDING SOFTWARE MODULE TO DETERMINE PARAMETERS OF MOIST AIR
AND ITS APPLICATIONS
Thái Ngọc Sơn
Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng; thaingocson@gmail.com
Tóm tắt - Không khí ẩm là môi chất rất phổ biến trong ngành Kỹ
thuật Nhiệt. Để tính toán các thông số của không khí ẩm, ta có thể
sử dụng các công thức giải tích hoặc sử dụng đồ thị I-d. Hiện tại, việc
sử dụng máy tính để giải các bài toán rất phổ biến; việc xây dựng
mô-đun phần mềm có thể tính toán các thông số vật lý, thông số
trạng thái nhiệt động của các môi chất khác nhau là rất cần thiết, đặc
biệt trong các bài toán nhiệt rất thường xuyên phải sử dụng phương
pháp tính lặp. Bài báo trình bày phương pháp xây dựng mô-đun
phần mềm xác định các thông số của không khí ẩm, ứng dụng để
xây dựng đồ thị I-d và giải một số bài toán chuyên ngành, cụ thể liên
quan đến bài toán dùng nước ngầm làm mát chuồng trại.
Abstract - Moist air is a widely used working fluid in thermal
engineering. To calculate the parameters of moist air, we can use
analytical formulas or I-d graph. Currently, the use of computers to
solve technical problems is very common; building a software module
that can calculate the physical parameters and thermodynamic state
parameters of different refrigerants is very necessary, especially in
thermal problems which normally require the use of iterative methods.
This article presents the method of building a software module to
determine the parameters of moist air, its application to construct the I-
d graph, and solves some specific problems related to the problem of
using ground water for cooling animal sheds.
Từ khóa - không khí ẩm; phương pháp lặp; nước ngầm; làm mát
chuồng trại; mô-đun phần mềm; đồ thị I-d.
Key words - moist air; iterative methods; ground water; cooling
animal sheds; software module; I-d graph.
1. Đặt vấn đề
Ngày nay việc sử dụng máy tính để giải các bài toán kỹ
thuật rất phổ biến. Việc tính toán trong ngành Kỹ thuật
Nhiệt thường gắn liền với việc tra cứu các tính chất nhiệt
vật lý, thông số trạng thái của môi chất. Ngoài ra, trong kỹ
thuật tính toán thường hay sử dụng phương pháp lặp, khiến
cho công việc thêm nặng nề. Không khí ẩm là môi chất rất
phổ biến trong ngành Kỹ thuật Nhiệt. Việc dạy và học,
cũng như thực tế sản xuất đòi hỏi phải xây dựng phần mềm
để tính toán các thông số của không khí ẩm.
Có khá nhiều phần mềm để tính toán thông số của
không khí ẩm của nước ngoài, nhưng phần lớn đều là
những phần mềm có bản quyền; việc trích xuất dữ liệu để
đưa vào tính toán chu trình theo ý người sử dụng rất khó
khăn. Việc xây dựng đồ thị theo ý người dùng lại càng khó
khăn hơn nữa.
Giảng viên và sinh viên Khoa Công nghệ Nhiệt – Điện
lạnh, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng đã
tiến hành xây dựng hệ thống tính toán các thông số nhiệt
vật lý của các môi chất phổ biến phục vụ giảng dạy, học
tập và sản xuất, cụ thể đã xây dựng thành công các mô-đun
phần mềm như Water_IF97 để xác định các thông số nhiệt
động và vật lý của nước và hơi nước [1, 2]; mô-đun phần
mềm Gaspro dùng để xác định các tính chất nhiệt vật lý của
khói, không khí khô, các khí đơn chất. Việc xây dựng mô-
đun phần mềm xác định thông số của không khí ẩm cũng
nằm trong hệ thống hoạt động nói trên.
Bài báo trình bày phương pháp xây dựng mô-đun phần
mềm xác định thông số của không khí ẩm; ứng dụng để xây
dựng đồ thị I-d và cụ thể giải bài toán khi phun nước ngầm
để làm mát chuồng trại.
2. Kết quả nghiên cứu và khảo sát
2.1. Xây dựng mô-đun phần mềm xác định thông số của
không khí ẩm
2.1.1. Cơ sở lý thuyết tính toán thông số của không khí ẩm
Tính toán thông số của không khí ẩm liên quan đến áp
suất bão hòa của hơi nước tại nhiệt độ của không khí ẩm.
Giá trị này có thể xác định theo công thức Antoine [3]:
𝑃𝑏 = 𝑒𝑥𝑝 (12 −
4026,42
235,5 + 𝑡
) (1)
Công thức Antoine có sai số cực đại nhỏ hơn 1% so với
bảng thông số nhiệt động của nước và hơi nước [2]; trong
tính toán kỹ thuật, giảng dạy và học tập có thể chấp nhận
được.
Các thông số cơ bản của không khí ẩm bao gồm nhiệt
độ t, độ ẩm tương đối φ, độ chứa hơi (ẩm dung) d, enthalpy
I. Trạng thái của không khí ẩm được xác định khi biết 2
trong 4 thông số nói trên. Mối quan hệ giữa chúng được thể
hiện qua các công thức dưới đây:
Độ chứa hơi d [kg hơi/kg KKK] xác định theo công
thức:
𝑑 = 0,622
𝜑𝑝𝑏
𝐵 − 𝜑𝑝𝑏
(2)
trong đó:
Pb: Áp suất bão hòa của hơi nước tại nhiệt độ của không
khí ẩm. Pa, xác định theo (1).
B: Áp suất khí quyển, Pa. Giá trị áp suất khí quyển khác
nhau đối với các vùng trên thế giới, trong mô-đun lấy
B=105 Pa.
Enthalpy của không khí ẩm I [kJ/kg KKK] được xác
định theo công thức:
𝐼 = 𝑡 + 𝑑(2500 + 1,83𝑡) (3)
Đối với nhiều bài toán kỹ thuật, thông thường cho trước
nhiệt độ t và độ ẩm tương đối φ của không khí ẩm. Từ (1)
nhận thấy áp suất bão hòa của hơi nước pb là hàm số theo
nhiệt độ t, nên độ chứa hơi d theo (2) là hàm số
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(124).2018 65
𝑑 = 𝑓1(𝑡, 𝜑); Enthalpy của không khí ẩm theo (3)
𝐼 = 𝑓2(𝑡, 𝑑) = 𝑓2[𝑡, 𝑓1(𝑡, 𝜑)] nên cũng xác định khi biết
t, φ.
Khi cho trước các cặp thông số khác, có những trường
hợp ta có thể biến đổi từ các phương trình (1) - (3) đã cho
trên đây như sau:
𝑑 = 𝑓3(𝑡, 𝐼) =
𝐼 − 𝑡
2500 + 1,83𝑡
(4)
𝑡 = 𝑓4(𝐼, 𝑑) =
𝐼 − 2500𝑑
1 + 1,83𝑑
(5)
𝜑 = 𝑓5(𝑡, 𝑑) =
𝑑𝐵
𝑝𝑏(0,622 + 𝑑)
(6)
𝑡 = 𝑓6(𝑑, 𝜑) =
4026,42
12 − 𝑙𝑛 [
𝑑𝐵
𝜑(0,622 + 𝑑)
]
− 235,5 (7)
Vậy khi cho trước 1 cặp thông số bất kỳ của không khí
ẩm, ta có thể tính các thông số còn lại như trong Bảng 1
Bảng 1. Hàm số xác định các thông số của không khí ẩm
Thông
số cần
tìm
Cặp thông số cho trước
t, φ t, d
t - -
φ - 𝑓5(𝑡, 𝑑)
d 𝑓1(𝑡, 𝜑) -
I 𝑓2(𝑡, 𝑑) = 𝑓2[𝑡, 𝑓1(𝑡, 𝜑)] 𝑓2(𝑡, 𝑑)
Thông
số cần
tìm
Cặp thông số cho trước
t, I I, d
t - 𝑓4(𝐼, 𝑑)
φ 𝑓5(𝑡, 𝑑) = 𝑓5[𝑡, 𝑓3(𝑡, 𝐼)] 𝑓5(𝑡, 𝑑) = 𝑓5[𝑓4(𝐼, 𝑑), 𝑑]
d 𝑓3(𝑡, 𝐼) -
I - -
Thông
số cần
tìm
Cặp thông số cho trước
d, φ I, φ
t 𝑓6(𝑑, 𝜑) 𝑓6(𝑑, 𝜑) = 𝑓6[𝑓3(𝑡, 𝐼), 𝜑]
φ - -
d - 𝑓3(𝑡, 𝐼)
I 𝑓2(𝑡, 𝑑) = 𝑓2[𝑓6(𝑑, 𝜑), 𝑑] -
Trong 5 trường hợp đầu tiên, khi cho trước các cặp
thông số (t, φ), (t, d), (t, I), (I, d), (d, φ), chỉ cần thay vào
hàm số đơn là sẽ tính ra được thông số thứ 3. Sau đó, thay
thông số mới tính được vào hàm hợp còn lại trong cột, ta
sẽ có được thông số thứ 4. Trường hợp cuối cùng, khi cho
trước cặp thông số (I, φ), cần giải hệ phương trình liên quan
đến cả 2 ẩn số t, d. Vấn đề này được giải quyết bằng cách
lập trình theo phương pháp lặp với sai số tương đối là 10-5.
Phần mềm được xây dựng trong phạm vi nhiệt độ -
10≤t≤400°C; độ ẩm tương đối 0≤φ≤1, tất cả các thông số
đầu vào đều được kiểm tra tính tương thích với phạm vi
tính toán của phần mềm.
2.1.2. Xây dựng mô-đun phần mềm
Excel là công cụ tin học mạnh và rất phổ biến không
chỉ trong các lĩnh vực văn phòng, mà trong kỹ thuật cũng
rất thường được sử dụng để giải các bài toán. Nó thuận tiện
trong việc tính toán, kể cả tính toán theo vòng lặp và chọn lựa
các điều kiện; có thể dễ dàng trình bày các công thức, bảng
biểu. Ngoài ra có thể dùng Visual basic for application (VBA)
để xử lý nhiều vấn đề phức tạp về mặt kỹ thuật lập trình. Do
vậy, mô-đun phần mềm được tác giả viết bằng ngôn ngữ
VBA; file thu được lưu giữ dưới dạng 1 add-in của Excel và
dưới dạng file.bas của Visual Basic, do vậy có thể tích hợp
vào Excel và các phần mềm người dùng khác.
Mô-đun gồm các hàm xác định thông số của không khí
ẩm, được xây dựng theo các công thức đã nêu trong
Mục 2.1.1.
Để thống nhất cách sử dụng với các mô-đun xác định
thông số của các môi chất phổ biến của các giảng viên
Khoa Công nghệ Nhiệt – Điện lạnh như đã nêu trong phần
đặt vấn đề, tác giả quy ước đặt tên các hàm trong mô-đun
với cú pháp là KKA_ThôngSốCầnTìm_TìmTheoĐốiSố
(ĐốiSố1, ĐốiSố2)
Bảng 2. Danh mục các hàm cơ bản trong mô-đun KKA
Cú pháp / Nhiệm
vụ của hàm
Đối số X Đối số Y
KKA_d_XY(X,Y),
[kg hơi/kg KKK]
Xác định độ chứa
hơi d theo X, Y
t, [°C] φ, [-]
φ, [-] t, [°C]
t, [°C] I, [kJ/kg KKK]
I, [kJ/kg KKK] t, [°C]
I, [kJ/kg KKK] φ, [-]
φ, [-] I, [kJ/kg KKK]
KKA_I_XY(X,Y),
[kJ/kg KKK]
Xác định enthalpy I
theo X, Y
t, [°C] φ, [-]
φ, [-] t, [°C]
t, [°C] d, [kg hơi/kg KKK]
d, [kg hơi/kg KKK] t, [°C]
d, [kg hơi/kg KKK] φ, [-]
φ, [-] d, [kg hơi/kg KKK]
KKA_t_XY(X,Y),
[oC]
Xác định nhiệt độ t
theo X, Y
I, [kJ/kg KKK] d, [kg hơi/kg KKK]
d, [kg hơi/kg KKK] I, [kJ/kg KKK]
d, [kg hơi/kg KKK] φ, [-]
φ, [-] d, [kg hơi/kg KKK]
I, [kJ/kg KKK] φ, [-]
φ, [-] I, [kJ/kg KKK]
KKA_Fi_XY(X,Y),
[_]
Xác định độ ẩm
tương đối φ theo X,
Y
t, [°C] d, [kg hơi/kg KKK]
d, [kg hơi/kg KKK] t, [°C]
t, [°C] I, [kJ/kg KKK]
I, [kJ/kg KKK] t, [°C]
I, [kJ/kg KKK] d, [kg hơi/kg KKK]
d, [kg hơi/kg KKK] I, [kJ/kg KKK]
Ví dụ, để xác định enthalpy I (Thông Số Cần Tìm) theo
nhiệt độ t (Đối Số 1) và độ ẩm tương đối φ (Đối Số 2), có
thể dùng hàm KKA_I_tFi(t, Fi). Ngoài ra, để tiện việc sử
dụng, tác giả cũng bổ sung thêm hàm theo thứ tự nhập đối
66 Thái Ngọc Sơn
số ngược lại, ví dụ để xác định enthalpy I theo nhiệt độ t và
độ ẩm tương đối φ có thể dùng hàm KKA_I_Fit(Fi, t).
Danh mục các hàm tác giả viết được liệt kê trong Bảng 2.
Mô-đun được đưa vào trong môi trường Excel để kiểm
tra tính chính xác. Số liệu để so sánh là các bài toán về
không khí ẩm trong các sách giáo trình, bài tập [4, 5, 6, 9,
10], trong đó, thông số trạng thái phần lớn được xác định
theo đồ thị. Kết quả cho thấy sai số lớn nhất giữa mô-đun
và tài liệu nhỏ hơn 5%.
Tác giả cũng so sánh kết quả sử dụng mô-đun với phần
mềm hoạt động trực tuyến [7] của Công ty Remak chuyên
về hệ thống điều hòa không khí của Cộng hòa Czech. Kết
quả kiểm tra cho thấy rằng sai số trung bình là 1,3%; sai
số lớn nhất là 2,86%. Các sai số trên là do các hằng số
trong các công thức (1) - (7) có sai lệch nhất định. Tuy
nhiên, sai số đó hoàn toàn chấp nhận được trong các bài
toán kỹ thuật nhiệt.
2.2. Ứng dụng mô-đun phần mềm để giải các bài toán
chuyên ngành
2.2.1. Xây dựng đồ thị I-d của không khí ẩm
Đồ thị I-d trong các tài liệu tham khảo, giáo trình là
công cụ đắc lực cho sinh viên, kỹ sư khi tính toán về không
khí ẩm. Tuy nhiên, đồ thị này thường được in với kích cỡ
nhỏ, do vậy khi tra cứu gặp phải nhiều khó khăn, sai số lớn.
Mô-đun không khí ẩm đã viết có thể được cài đặt vào
Excel, do vậy có thể xuất số liệu ra các trang tính. Tuy
nhiên, các trục tọa độ của đồ thị I-d không phải là hệ tọa độ
vuông góc, nghĩa là tung độ để vẽ đồ thị trong công cụ
Excel không phải là giá trị I đã tính toán mà cần biến đổi
thành các tung độ phù hợp. Ta có thể chuyển đổi giá trị
enthlpy I đã tính toán thành tung độ để vẽ đồ thị như sau:
Từ (3), ta có enthalpy của điểm 1 nằm trên đường đẳng
nhiệt t1 xác định theo công thức:
𝐼1 = 2500𝑑1 + 𝑡1 + 1,83𝑡1𝑑1 (8)
Giá trị enthalpy đó được chia làm 3 phần (Hình 1).
Vậy nếu xem đường t=0 trùng với trục hoành thì tọa độ
dùng để vẽ đồ thị của điểm 1 là
{
𝑥1 = 𝑑1
𝑦1 = 𝐼1 − 2500𝑑1 = 𝑡1 + 1,83𝑡1𝑑1
(9)
Hình 1. Phân tích các thành phần enthalpy của không khí ẩm
Dùng mô-đun đã xây dựng, lần lượt tính các điểm trên
đường φ=const, t=const, I=const; biến đổi qua tọa độ để vẽ
đồ thị theo (9); dùng công cụ Charts trong Excel, ta có thể
xây dựng được đồ thị như Hình 2.
Hình 2. Đồ thị I-d
Tùy theo nhu cầu người sử dụng, có thể đặt các kích
thước hiển thị đồ thị, độ lớn 2 trục, vị trí nhãn các đường
đẳng trị.... Ngoài ra, người sử dụng có thể cho tọa độ các
điểm liên tiếp của một quá trình của không khí ẩm, mô-đun
sẽ hiển thị quá trình đó trên đồ thị. Giao diện sử dụng thể
hiện trong Hình 3.
2.2.2. Ứng dụng mô-đun để giải bài toán chuyên ngành
Hình 3. Giao diện mô-đun
a. Bài toán: Cho không khí và nước trao đổi nhiệt – khối
trong thiết bị trao đổi nhiệt hỗn hợp ngược chiều. Biết không
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 3(124).2018 67
khí có lưu lượng vào thiết bị là 35,1 kgKKK/s; nhiệt độ là
34,5°C, φ = 55%. Nước ngầm vào thiết bị có nhiệt độ 24°C.
Xác định: lưu lượng nước để không khí ẩm ra khỏi thiết bị có
độ ẩm 85%; nhiệt độ của không khí ẩm ra khỏi thiết bị.
b. Giải: Đây là bài toán cần giải khi nghiên cứu triển
khai sử dụng nước ngầm để làm mát chuồng trại. Độ ẩm
của không khí ra khỏi thiết bị bị khống chế theo điều kiện
chăn nuôi. Lưu lượng không khí vào thiết bị chính là lưu
lượng không khí tươi cần thiết để cung cấp cho chuồng trại.
Nhiệt độ đầu vào của nước ngầm là nhiệt độ khảo sát tại
địa phương.
Giả thiết nhiệt độ nước ra khỏi thiết bị là t"n. Nhiệt độ
t"n bị giới hạn bởi nhiệt độ nhiệt kế ướt, phụ thuộc vào các
thông số của không khí ẩm. Giả sử ta chia buồng phun
thành n cấp, biến thiên enthalpy của không khí ẩm trong
các cấp đều bằng nhau (Hình 4).
Phương trình cân bằng nhiệt cho toàn bộ thiết bị:
𝐺𝑘𝐼′ + 𝐺𝑛𝐶𝑛𝑡′𝑛 = 𝐺𝑘𝐼" + (𝐺𝑛 + ∆𝑊)𝐶𝑛𝑡"𝑛 (10)
𝐼′ − 𝐼" =
(𝐺𝑛 + ∆𝑊)𝐶𝑛𝑡"𝑛 − 𝐺𝑛𝐶𝑛𝑡
′
𝑛
𝐺𝑘
(11)
trong đó, Cn: nhiệt dung riêng của nước, kJ/kgK;
ΔW: lượng nước bay hơi vào không khí hoặc ngưng tụ
từ không khí, kgh/s. Trong các bài toán thực tế thường xem
ΔW=0 [10].
I', I": enthalpy của không khí ẩm khi vào và ra khỏi thiết
bị, kJ/kg KKK.
Biến thiên enthalpy trong mỗi cấp:
∆𝐼 =
𝐼′ − 𝐼"
𝑛
(12)
trong đó, n là số cấp tự chọn để tính toán; n càng lớn thì kết
quả càng chính xác. Tuy nhiên, với mức độ yêu cầu chính
xác của bài toán kỹ thuật nhiệt, ta chỉ cần chọn số cấp
quãng từ 5 đến 20 khi độ chênh nhiệt độ giữa đầu vào và ra
của không khí trong thiết bị từ 5 đến 100°C.
Hình 4. Tính biến thiên nhiệt độ trong sơ đồ ngược chiều
Enthalpy của không khí ẩm tại các tiết diện 0, 1, ..., n:
𝐼′ = 𝐼𝐴0
𝐼𝐴1 = 𝐼𝐴0 − ∆𝐼
(13)
𝐼𝐴n = 𝐼𝐴n−1 − ∆𝐼 = 𝐼"
Nhiệt độ của nước tại tiết diện 0:
𝑡𝐾0 = 𝑡𝑛′′ (14)
Nhiệt độ của nước tK1 tại tiết diện 1 được xác định dựa
trên phương trình cân bằng nhiệt cho đoạn 0-1 của thiết bị
trao đổi nhiệt như sau:
𝐺𝑘𝐼𝐴0 + 𝐺𝑛𝐶𝑛𝑡𝐾1 = 𝐺𝑘𝐼𝐴1 + 𝐺𝑛𝐶𝑛𝑡𝐾0 (15)
từ đó
𝑡𝐾1 = 𝑡𝐾0 −
𝐺𝑘
𝐺𝑛𝐶𝑛
(𝐼𝐴0 − 𝐼𝐴1) = 𝑡𝐾0 −
𝐺𝑘
𝐺𝑛𝐶𝑛
∆𝐼 (16)
Đặt
∆𝑡𝑛 ≜
𝐺𝑘
𝐺𝑛𝐶𝑛
∆𝐼 (17)
⇒ 𝑡𝐾1 = 𝑡𝐾0 − ∆𝑡𝑛 (18)
Tương tự
𝑡𝐾2 = 𝑡𝐾1 − ∆𝑡𝑛 (19)
𝑡𝐾𝑛 = 𝑡𝐾𝑛−1 − ∆𝑡𝑛 = 𝑡𝑛
′ (20)
Không khí ẩm vào đoạn 0-1 (Điểm A0) sẽ hòa trộn với
không khí ẩm ở trạng thái bão hòa tại bề mặt sát mặt nước
ở nhiệt độ tK0 (Điểm K0). Điểm A1 là giao của đường A0K0
và đường IA1. Đây chính là điểm xác định trạng thái của
không khí ẩm ra khỏi đoạn 0-1 và vào đoạn 1-2.
Tương tự ta xác định được tất cả các điểm còn lại.
Bảng 5. Tính toán biến thiên thông số của không khí ẩm trong
sơ đồ ngược chiều
Diễn giải Tiết diện
Tiết diện 0 1 2 3 4 5
Điểm A0 A1 A2 A3 A4 A5
Nhiệt độ KKA tk' 34,5 29,6 29 28,7 28,5 28,3
Enthalpy KKA Ik' 83,7 83,3 83,0 82,6 82,2 81,9
Ẩm dung KKA Ik' 19,1 21,0 21,1 21,1 21,0 20,9
Độ ẩm tương đối
KKA φk'
0,55 0,79 0,82 0,83 0,84 0,85
Điểm K0 K1 K2 K3 K4 K5
Nhiệt độ nước tn" 26,5 26 25,5 25 24,5 24,0
Enthalpy KKA
bão hòa In"
83,1 80,9 78,7 76,6 74,5
Ẩm dung KKA
bão hòa dn"
22,2 21,5 20,9 20,2 19,6
Tính: Điểm A1 A2 A3 A4 A5
Ẩm dung điểm
hòa trộn dk"
21,0 21,1 21,1 21,0 20,9
Enthalpy KKA k" 83,3 83,0 82,6 82,2 81,9
Nhiệt độ KKA k" 29,6 29 28,7 28,5 28,3
Độ ẩm tương đối
KKA φk"
0,79 0,82 0,83 0,84 0,85
Việc tính toán các thông số của không khí ẩm tại các
điểm nút được thực hiện theo phương pháp lặp: Chọn lưu
68 Thái Ngọc Sơn
lượng của nước, tính toán thông số của nước và không khí
ẩm tại các tiết diện dựa trên các quan hệ (13) - (20) và mô-
đun phần mềm; Kiểm tra độ ẩm của không khí ẩm tại đầu ra
của thiết bị cho đến khi đạt được 85%. Khi đó lưu lượng của
nước là Gn=6kg/s. Không khí ẩm ra khỏi thiết bị với thông
số tại điểm A5. Khi đó nhiệt độ của không khí ẩm là 28,3°C.
Số liệu tính toán biến thiên thông số của không khí ẩm
trong thiết bị trao đổi nhiệt hỗn hợp với sơ đồ ngược chiều
biểu thị trong Bảng 5, trong đó đơn vị của nhiệt độ t [°C];
enthalpy I [kJ/kgKKK]; ẩm dung d [g hơi/kgKKK];
Quá trình biến đổi trạng thái của không khí ẩm được thể
hiện trên đồ thị I-d như Hình 5.
Hình 5. Biểu diễn quá trình làm mát không khí bằng nước ngầm
trong sơ đồ ngược chiều trên đồ thị I-d
Đường quá trình trong đồ thị được xây dựng bằng cách
nối các điểm với nhau; điều chỉnh hệ tọa độ hiển thị cho
phù hợp với yêu cầu của từng bài toán. Đây chính là điểm
mạnh của mô-đun phần mềm này. Nó giúp cho người dùng
dễ dàng xây dụng được các quá trình cần thiết trên đồ thị I-
d với tỷ lệ xích mong muốn, làm cho việc phân tích quá
trình từ đồ thị trở nên dễ dàng hơn.
3. Kết luận
Tác giả đã xây dựng dược mô-đun phần mềm xác
định thông số của không khí ẩm với độ chính xác cao,
dễ sử dụng, có thể tích hợp vào các chương trình người
dùng khác và vào Excel, là công cụ hữu ích phục vụ
giảng viên, sinh viên trong giảng dạy và học tập cũng
như các kỹ sư khi cần thiết giải các bài toán liên quan
đến không khí ẩm.
Tác giả đã xây dựng được đồ thị I-d dựa trên mô-đun
phần mềm xác định thông số của không khí ẩm. Người
dùng có thể thay đổi linh hoạt tỷ lệ xích của đồ thị, hiển thị
các quá trình tính toán, tăng tính chính xác, giảm công sức
lao động.
Tác giả đã áp dụng và giải bài toán khá phức tạp, liên
quan đến việc sử dụng nước ngầm để làm mát không khí.
Đây là cơ sở để tính toán thiết kế xây dụng hệ thống làm
mát chuồng trại bằng nguồn nước ngầm trong các ngày hè
nóng nực tại miền Trung.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Thái Ngọc Sơn, Xây dựng chương trình tính toán các thông số kỹ
thuật của nước và hơi nước, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở,
Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng, 2010.
[2] Hoàng Ngọc Đồng, Thái Ngọc Sơn, Nguyễn Quốc Huy, “Xây dựng
module xác định thông số nhiệt động của nước và hơi nước”, Năng
lượng nhiệt, Số 103-1/2012, Hà Nội, 2012, trang 14-16.
[3] Trần Văn Phú, Kỹ thuật sấy, NXB Giáo dục, Hà Nội, 2009.
[4] Bùi Hải, Dương Đức Hồng, Hà Mạnh Thư, Thiết bị trao đổi nhiệt,
NXB Khoa học và Kỹ thuật, 1999.
[5] Богословский В.Н. и др, Кондиционирование воздуха и
холодоснбжение, Москва, Стройиздат, 1985.
[6] Hoàng Ngọc Đồng, Thái Ngọc Sơn, Kỹ thuật nhiệt, NXB Xây dựng,
2015.
[7] Remak, Calculation of moist air properties,
[Truy cập
17/01/2018].
[8] Phan Tự Hướng, Lập trình VBA (Visual Basic For Application)
trong Excel, NXB Thống kê, Hà Nội, 2010.
[9] Ерофеев В.Л., Семенов П.Д., Пряхин А.С., Теплотехника,
Москва, Академкнига, 2008.
[10] Лебедев П. Д., Теплообменные, сушильные и холодильные
установки, Москва, Энергия, 1972.
(BBT nhận bài: 24/01/2018, hoàn tất thủ tục phản biện: 22/02/2018)
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- xay_dung_mo_dun_phan_mem_tinh_toan_cac_thong_so_cua_khong_kh.pdf