Giáo trình Điều hòa không khí và thông gió - Chương 9: Hệ thống vận chuyển không khí

t ly tâm cánh hướng về phía trước được sử dụng trong các trường hợp cần lưu 
lượng lớn nhưng áp suất tĩnh thấp. Số lượng cánh của quạt thường nằm từ 24 đến 64 cánh. 
Khoảng làm việc có hiệu qủa cao (hiệu suất cao) của quạt nằm trong khoảng 30% đến 80% 
lưu lượng định mức. Hiệu suất có thể đạt tới 70%. Quạt ly tâm có cánh cong về phía trước có 
các ưu điểm: 
 - Đơn giản nên giá thành rẻ 
 - Tốc độ quay thấp. 
 - Phạm vi hoạt động rộng. 
Tuy nhiên , quạt FC cũng có nhược điểm là khi cột áp tĩnh thấp có khả năng động cơ bị 
quá tải, kết cấu cánh không vững chắc. 
 2. Quạt ly tâm cánh nghiêng về phía sau (BI) 
 Quạt ly tâm cánh hướng sau có 2 dạng cánh đơn và cánh dạng khí động (cánh 2 lớp). 
Đặc điểm của quạt BI là tốc độ quay lớn, áp suất tạo ra lớn. Do đặc điểm cấu tạo nên hiệu suất 
quạt BI khá lớn, có thể đạt 80%. Khả năng quá tải của động cơ ít xãy ra do đường đặc tính 
của công suất đạt cực đại ở gần ngoài vùng làm việc. Khoảng làm việc hiệu quả từ 45% đến 
85% lưu lượng định mức. 
 3. Quạt ly tâm cánh hướng kính (RB) 
 Quạt RB ít được sử dụng trong kỹ thuật do đường kính rôto lớn. Đặc điểm của quạt 
RB là khả năng tạo áp suất tĩnh lớn , chính vì vậy nó thường được sử dụng để vận chuyển vật 
liệu dạng hạt. Đường đặc tính công suất N gần như tỷ lệ với lưu lượng, vì thế loại này có thể 
kiểm soát lưu lượng thông qua kiểm soát năng lượng cung cấp môtơ. Nhược điểm của quạt 
RB là giá thành cao và hiệu suất không cao. Hiệu suất cực đại có thể đạt 68%. 
4. Quạt ly tâm dạng ống (TC) 
 Quạt ly tâm thổi thẳng (dạng ống): (Tubular centrifugal fan, in-line centrinfugal fan) 
 Quạt TC gồm một vỏ hình trụ, guồng cánh, cánh, miệng hút và ống côn. Dòng khí đi 
vào quạt theo trục, qua quạt đổi hướng 90o và bị ép vào vỏ trụ tạo nên áp suất, sau đó lại đổi 
hướng song song với trục. Quạt TC thoạt trông giống quạt hướng trục nhưng nguyên lý khí 
đông khác hẳn. Hiệu suất thấp và độ ồn cao, nhưng không thay đổi dòng nên được sử dụng 
thay cho quạt hướng trục khi cần áp suất cao. 
 b) Theo đặc điểm cấu tạo 
 1. Quạt ốc sên 
Hình 9.35. Quạt ly tâm 
 Nguyên lý làm việc của quạt ốc sên như sau: Dòng không khí theo cửa lấy gió 4 đi vào 
guồng cánh 2 theo hướng dọc trục. Khi cánh quay sẽ ép dòng không khí lên vỏ quạt 1, dòng bị 
hãm và biến động năng thành áp năng. Ống khuyếch tán có dạng côn, tiết diện tăng dần có tác 
 216
 217
dụng biến một phần áp suất động thành áp suất tĩnh. Như vậy dòng không khí đi ra quạt có áp 
suất khá lớn và hướng chuyển động thay đổi theo phương tiếp tuyến với guồng cánh. 
 Trong điều hoà không khí, người ta thường sử dụng dạng quạt ly tâm với guồng cánh 
gồm nhiều cánh nhỏ gọi là quạt lồng sóc, quạt này có độ ồn nhỏ 
Hình 9.36. Guồng cánh quạt ly tâm của các máy điều hoà 
2). Quạt ly tâm dạng ống 
 Quạt ly tâm dạng ống (tubular centrifugal hoặc in-line centrifugal fan) có cấu tạo gồm 
một ống trục 1 có tác dụng nắn dòng ly tâm thành dòng hướng trục, guồng cánh 2 (từ 6-12 
cánh) có gắn các cánh tĩnh 3, miệng hút gió 4 và ống côn 5. Khi làm việc, dòng không khí đi 
vào từ miệng hút gió, chuyển đông song song dọc trục , sau đó được các cánh giá tốc và dồn 
ép lên vỏ quạt theo hướng vuông góc với trục, biến một áp suất động thành áp suất tĩnh. Sau 
đó dòng không khí đổi hướng chuyển động song song với trục. Đầu ra quạt có dạng ống 
khuyếch tán có tác dụng biến động năng của dòng thành áp năng. Các cánh tĩnh có tác dụng 
khử chuyển động xoáy của dòng đầu ra ống trụ. 
 Quạt ly tâm dạng ống có hiệu suất thấp và độ ồn cao. Nó thường được sử dụng trong 
các hệ thống thông gió hoặc cấp không khí tươi cho các công trình lớn. 
Hình 9.37. Quạt ly tâm dạng ống 
3). Quạt mái 
 Quạt ly tâm lắp mái thường được sử dụng để hút thải gió từ các hộp kỹ thuật của các 
toà nhà cao từng thải bỏ ra ngoài. 
 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của quạt gồm các bộ phận chính như sau: Không khí từ 
hộp kỹ thuật phía dưới được hút lên theo ống hút 1, sau đó được guồng cánh 2 gia tốc và ép 
lên vỏ bảo vệ 3 và thoát ra ngoài. Quạt mái có cột áp nhỏ nhưng lưu lượng lớn. 
 218
Hình 9.38. Quạt ly tâm lắp mái 
1- Ống hút; 2- Guồng cánh; 3- Chụp bảo vệ; 4- Động cơ; 5- Sàn mái 
9.3.2.2 Quạt hướng trục: 
Quạt hướng trục có nhiều kiểu loại, nhưng phổ biến nhất là các loại quạt hướng trục sau: 
 - Quạt dọc trục kiểu chong chóng; 
 - Quạt hướng trục dạng ống; 
 - Quạt hướng trục dạng ống có cánh hướng 
Hình 9.39. Các loại quạt hướng trục 
Đối với quạt hướng trục cácác đặc tính của nó phụ thuộc rất lớn vào tỷ số đường kính chân 
cánh và đỉnh cánh RBh B = DBo B/DB1 B 
1. Quạt hướng trục dạng chong chóng: 
Sử dụng tương đối rộng rãi, có 3 đến 6 cánh , tỷ số RBh B nhỏ hơn 0,15 nên cột áp bé trong khi 
lưu lượng lớn. Loại quạt hướng trục kiểu chong chóng thường thêm vành cánh hay vành đĩa 
phía trước. Quạt chong chóng có cấu tạo và hình dáng bên ngoài rất khác nhau. 
Hình 9.40. Các loại quạt chong chóng 
2. Quạt hướng trục dạng ống 
 Loại dạng ống thường có 6 đến 9 cánh, đặt trong vỏ trụ, hai đầu uốn cong dạng khí 
động. Tỉ số RBh B không quá 0,3. Quạt có lưu lượng và cột áp lớn so với kiểu chong chóng. 
 219
Hình 9.41. Các loại quạt hướng trục dạng ống 
 3. Quạt có cánh hướng 
Quạt có cánh hướng cũng có vỏ trụ tương tự quạt dạng ống. Để triệt tiêu dòng xoáy và nắn 
thẳng dòng phía sau guồng cánh còn có thêm các cánh hướng . Các cánh hướng còn có tác 
dụng biến một phần áp suất động thành áp suất tĩnh. 
Quạt có cánh hướng thường có tỉ số RBh B U> U 0,3 , nên có khả năng tạo ra áp suất cao và lưu 
lượng lớn. Số lượng cánh thường nhiều từ 8 đến 16 cánh. 
9.3.3 Đặc tính quạt và điểm làm việc của quạt trong mạng đường ống. 
• Đồ thị đặc tính 
 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa cột áp H và lưu lượng V ứng với số vòng quay n của 
guồng cánh của quạt gọi là đồ thị đặc tính của quạt. 
 Trên đồ thị đặc tính người ta còn biểu thị các đường tham số khác như đường hiệu 
suất quạt ηBq B, đường công suất quạt NBq.B 
• Đặc tính mạng đường ống 
 Mỗi một quạt ở một tốc độ quay nào đó đều có thể tạo ra các cột áp HBq B và lưu lượng VB 
Bkhác nhau ứng với tổng trở lực ∆p dòng khí đi qua 
 Quan hệ ∆p - V gọi là đặc tính mạng đường ống. 
 Trên đồ thị đặc tính điểm A được xác định bởi tốc độ làm việc của quạt và tổng trở lực 
mạng đường ống gọi là điểm làm việc của quạt. Như vậy ở một tốc độ quay quạt có thể có 
nhiều chế độ làm việc khác nhau tùy thuộc đặc tính mạng đường ồng. Do đó hiệu suất của 
quạt sẽ khác nhau và công suất kéo đòi hỏi khác nhau. 
 Nhiệm vụ của người thiết kế hệ thống đường ống là phải làm sao với một lưu lượng V 
cho trước phải thiết kế đường ống sao cho đạt hiệu suất cao nhất hoặc chí ít càng gần η Bmax 
Bcàng tốt. 
 220
Hình 9.42. Đồ thị đặc tính của quạt 
9.3.4 Lựa chọn và tính toán quạt gió. 
 Muốn chọn quạt và định điểm làm việc của quạt cần phải tiến hành xác định các đại 
lượng: 
 - Lưu lượng cần thiết VBq B 
 - Cột áp cần thiết HBq B 
 Các đại lượng VBq B và HBq B được xác định thông qua lưu lượng tính toán VBttB và cột áp tính 
toán HBttB. Sau đó cần lưu ý một số yếu tố như: độ ồn cho phép, độ rung nơi đặt máy, nhiệt độ 
chất khí, khả năng gây ăn mòn kim loại, nồng độ bụi trong khí 
 1) Lưu lượng tính toán V Btt B 
Lưu lượng tính toán VBtt Bđược xác định tuỳ thuộc vào chức năng của quạt. 
 Đối với hệ thống điều hoà không khí, quạt dàn lạnh, dàn ngưng được lắp đặt kèm theo 
máy. Ta có thể xác định điểm làm việc dựa vào đường đặc tính của quạt 
- Quạt dàn lạnh: Lưu lượng tính toán của quạt dàn lạnh chính là lưu lượng gió cần thiết LBvB 
của thiết bị xử lý không khí đã xác định trong chương 4 
)II(
QV
OC
O
−ρ= 
QBo B - Công suất lạnh của dàn lạnh, W 
I BC B, IBOB - Entanpi của không khí vào ra dàn lạnh, J/kg 
ρ - Khối lượng riêng của không khí: ρ = 1,2 kg/mP3 P 
 - Quạt dàn ngưng: Khi qua dàn ngưng chỉ có trao đổi nhiệt không có sự trao đổi ẩm 
nên lưu lượng không khí được xác định theo công thức: 
)tt.(C.
QV '
K
"
Kp
k
k −ρ= 
trong đó: 
 Qk - Công suất giải nhiệt của dàn ngưng 
2) Cột áp tính tóan chính là HBttB = Σ∆p 
3) Lưu lượng cần thiết của quạt chọn như sau 
 221
 - Với môi trường sạch: VBq B = VBttB 
 - Với quạt hút hay tải liệu: VBq B = 1,1 VBttB 
4) Cột áp cần tiết của quạt HBqB chọn theo áp suất khí quyển và và nhiệt độ chất khí: 
KK
K
ttq .B
760.
293
t273.HH ρ
ρ+= 
 ρ BkB , ρ Bkk B khối lượng riêng của chất khí và không khí tính ở 0Po PC và BBo B = 760mmHg 
 - Nếu quạt tải bụi hoặc các vật rắn khác (bông, vải, sợi . . ) thì chọn 
HBq B = 1,1 .(1 + K.N).HBttB (6-34) 
 K là hệ số tùy thuộc vào tính chất của bụi 
 N - Nồng độ khối lượng của hổn hợp được vận chuyển 
5) Căn cứ vào VBq B và HBq B tiến hành chọn quạt thích hợp sao cho đường đặc tính H-V có 
hiệu suất cao nhất (gần η Bmax B). 
 6) Định điểm làm việc của quạt và xác định số vòng quay n và hiệu suất của nó. Từ đó 
tính được công suất động cơ kéo quạt. 
 Khi chọn quạt cần định tốc độ tiếp tuyến cho phép nằm trong khoảng u U< U 40 ÷ 45 m/s 
để tránh gây ồn quá mức. Riêng quạt có kích thước lớn hơn DBo B U> U 1000mm cho phép chọn u U< U 
60m/s 
 7) Công suất yêu cầu trên trục 
NBq B = VBq B.HBq B.10 P-3 P/ηBq B , kW 
 (6-36) 
Trong đó VBq B mP3 P/s và HBqB , Pa 
 Với quạt hút bụi hoặc quạt tải: 
NBq B = 1,2.VBq B.HBq B.10P-3 P/ηBq B , kW 
 (6-37) 
8) Công suất đặt của động cơ: 
NBđcB = NBq B .KBdt B/ ηBtđ B 
 η BtđB - Hiệu suất truyền động 
 + Trực tiếp η BtđB = 1 
 + Khớp mềm: η Btđ B = 0,98 
 + Đai: ηBtđB = 0,95 
 KBdt B - Hệ số dự trữ phụ thuộc công suất yêu cầu trên trục quạt. 
 Bảng 9.58. 
NBq B , kW Quạt ly tâm Quạt dọc trục 
U< U 0,5 
0,51 - 1,0 
1,1 - 2,0 
2,1 - 5,0 
> 5 
1,5 
1,3 
1,2 
1,15 
1,10 
1,20 
1,15 
1,10 
1,05 
1,05 
 Khi chọn quạt phải lưu ý độ ồn. Độ ồn của quạt thường được các nhà chế tạo đưa ra 
trong các catalogue. Nếu không có catalogue ta có thể kiểm tốc độ dài trên đỉnh quạt. Tốc độ 
đó không được quá lớn 
ω = π.D1.n U< U 40 ÷ 45 m/s 
* * *