Để có thể tính toán thiết kế hệ thống đường ống gió hoàn chỉnh và chất lượng thì quá trình thiết kế hệ thống của kỹ sư là một việc làm vô cùng quan trọng. Một đường ống gió được thiết kế đúng tiêu chuẩn yêu cầu kỹ thuật cần được đảm bảo các yếu tố sau:
+ Lượng tiếng ồn hạn chế phát sinh trong không gian điều hòa
+ Tổn thất nhiệt dọc theo đường ống gió nhỏ
+ Trở lực đường ống gió bé
+ Đường ống gió ngắn gọn gàng, đẹp và phù hợp với đặc điểm của từng công trình cụ thể
+ Chi phí đầu tư và chi phí vận hành hệ thống thấp
+ Phù hợp cho đơn vị sử dụng và tiện lợi cho người sử dụng
+ Phân phối gió đều đến các miệng thổi
Cơ sở tính toán thiết kế hệ thống đường ống gió
Quan hệ giữa lưu lượng gió và các miệng thổi và cột áp tĩnh trong đường ống gió
Quan hệ giữa lưu lượng và tốc độ gió ra miệng thổi
Để điều chỉnh lưu lượng và tốc độ gió ra tại miệng thổi thì nhiệm vụ của kỹ sư thiết kế công trình; trước hết là phải đảm bảo được phân bố lưu lượng gió thổi cho các miệng gió thổi đều nhau. Nếu như tất cả các miệng gió thổi có kích cỡ giống nhau; thì để lưu lượng gió ra các miệng gió thổi bằng nhau ta chỉ cần khống chế tốc độ gió trung bình ở các miệng gió thổi bằng nhau.
Lưu lượng gió chuyển động qua các miệng thổi được xác định theo công thức:
Vx = fx.vx , m3/s
- Vx: lưu lượng gió ra miệng thổi, m3/s;
- fx: tiết diện thoát gió của miệng thổi, m2;
- vx: tốc độ trung bình của gió ra miệng thổi, m/s.
Quan hệ giữa cột áp tĩnh trên đường và vận tốc không khí ra các miệng thổi
Dòng không khí khi thoát ra các miệng thổi do bị nén ép nên tiết diện bị giảm và nhỏ hơn tiết diện thoát gió thực tế.
Theo định luật Becnuli, áp suất thừa của dòng không khí (còn gọi là áp suất tĩnh) đã chuyển thành cột áp động của dòng không khí chuyển động ra miệng thổi. Có thể nhận thấy để đảm bảo phân bố gió cho các miệng thổi đều nhau; thì kỹ sư thiết kế phải đảm bảo áp suất tĩnh dọc theo đường ống không đổi.
Vì vậy thay vì khảo sát tốc độ ra miệng thổi vx (hay gx vì tiết diện của các miệng thổi đều nhau) ta khảo sát phân bố cột áp tĩnh dọc theo đường ống để xem xét với điều kiện nào phân bố cột áp tĩnh sẽ đồng đều trên toàn tuyến ống.
Sự phân bố cột áp tĩnh dọc đường ống dẫn gió
Xét một đường ống gió, tốc độ gió trung bình và cột áp tĩnh của dòng không khí tại tiết diện có miệng thổi đầu tiên là ω1 và H1; của miệng thổi thứ hai là ω1 và H2… và của miệng thổi thứ n là ωnvà Hn.
Tổng trở kháng thủy lực tổng của đường ống là ∑Δp.
Theo định luật Becnuli ta có:
Trong đó: Δp1-k: tổng tổn thất áp suất từ miệng thổi thứ nhất đến miệng thổi thứ k, N/m2.
Xét hai miệng thổi: miệng thổi thứ nhất và thứ n, ta có:
Kết luận:
Như vậy để duy trì cột áp tĩnh trên tuyến ống không đổi ΔH = 0 ta phải thiết kế hệ thống đường ống gió sao cho độ giảm cột áp động bằng 0. Tức là giảm cột áp động bằng tổng trở lực trên đường ống, nói cách khác phải biến một phần cột áp động để bù lại tổn thất áp suất dọc theo đường ống.
