1

TR¦êNG §¹I HäC B¸CH KHOA §µ N½NG
KHOA HãA - NGµNH cnhh & VËT LIÖU
luật cơ bản về chất khí cũng rất cần thiết để khảo sát dòng khí trong lò.
1.1.2 Các định luật.
1.1.2.1 Định luật Boil - Mariotte.
Khi nhiệt độ không đổi, áp suất của khối khí tỷ lệ nghịch với thể tích của nó.
- T = const ta có
1
2
2
1
V
V
P
P
=
(1-1)
Hay: pv = const
1.1.2.2 Định luật Gay - Lussac.
Khi áp suất không đổi, thể tích riêng khí lý tởng sẽ biến đổi tỷ lệ thuận với nhiệt độ
tuyệt đối.
- P = const, ta có
2
1
2
1
T
T
V
V
=
(1-2)

3
Khi tính toán ta thờng gặp và phải tính thể tích khí với khối lợng riêng của khí ở nhiệt
độ t
o
C khi biết thể tích và khối lợng riêng của nhiệt độ chuẩn O
o
C.

273
273
1
t
T
T
V
V
oo
t
+
==

V
t
= V
o
(1+
273
1
t ) , [ m
3

, V
2
, , V
n
: Thể tích các khí thành phần (%)

1
,
1
, ,
n
: Khối lợng riêng các khí thành phần (kg/m
3
)
Nếu biết tốc độ khí ở nhiệt độ chuẩn (hoặc nhiệt độ nào đó) ta có thể xác định đợc tốc
độ khí ở nhiệt độ (t
0
C) õang khảo sát
Wt = Wo (
273
273 t
+
) , [ m/s] (1-6)
Khi thể tích không đổi, áp suất tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối của nó.
- v = const
2
1
2
1
T

C] và M khối lợng mol của khí.
1.1.2.4 Định luật Dalton.
áp suất chung của hổn hợp khí bằng tổng áp suất riêng phần của khí thành phần.
P
hh
= P
1
+ P
2
+ .... + P
n
(1-10)
V
hh
= V
1
+ V
2
+ .... + V
n
. (1-11)
P
hh
: áp suất của hỗn hợp khí.

4
P
1
, P
2

n
V
V
(1-12)
1.2. Các dạng áp suất khí.
Sự chuyển động của chất khí trong ống dẫn, trong kênh lò đều gắn liền với lực
gây chuyển động khí đó là áp suất. Đối với khí lý tởng có 3 dạng áp suất: áp suất tỉnh
học, áp suất tốc độ (hay động học) và áp suất hình học. Với khí thực, ngoài 3 dạng áp
suất trên còn có áp suất tổn thất hay trở lực.
1.2.1. áp suất tỉnh học.
áp suất tỉnh học đó là sự chênh lệch áp suất thực trong nồi hơi, trong lò hay trên đờng
ống (gọi là áp suất tuyệt đối P
tu
) với áp suất khí quyển bên ngoài thờng đo bằng
baromet P
ba
và nó có giá trị âm hay dơng.
P
th
= P
tu
- P
ba
(1-13)
Trong cơ học chất khí, áp suất tĩnh học đợc coi là dự trữ năng lợng, năng lợng này sẽ
tiêu tốn khi khí chuyển động. Vì vậy áp suất tĩnh học là thế năng của khí.
Đơn vị đo của áp suất có thể là átmốtphe kỹ thuật [at], átmốtphe vật lí [atm], hoặc
[mmHg], [N/m
2
], [mmH

k
) , [ N/m
2
] (1-14)
H - Chiều cao của cột khí , [m]
g - Gia tốc trọng trờng [ m/s
2
]

kk
,
k
= Khối lợng riêng không khí và khí, [kg/m
3
]
Nh vậy áp suất hình học đợc tạo ra phụ thuộc vào độ cao H và độ chênh lệch
khối lợng riêng của khí và không khí. Nếu chiều cao H càng lớn, nhiệt độ khí càng cao
tức
k
càng nhỏ thì áp suất hình học hay sức hút do ống tạo nên càng lớn.
Giữa 2 tiết diện kênh hay ống dẫn có thể có áp suất hình học nếu có chênh lệch độ
cao của 2 tiết diện này và có khí chuyển động trong ống kênh đó (hình 1-1). Trờng hợp
này áp suất hình học xác định bằng
P
hh
= (H
2
-H
1
) g (

mW
2
/2. Nếu ta thay khối lợng m bằng khối lợng riêng của vật thể khí ở nhiệt độ t
o
là
t

ta sẽ đợc áp suất tốc độ:
P
tđ
=
g
W
t
2
2

t
[ mmH
2
O]
Hay P
tđ
=
2
2
t
W

t

t
t
dW



t
- độ nhớt động học của khí ở nhiệt độ t, [m
2
/s.]
W
t
Vận tốc khí ở nhiệt độ t, [m/s]
d - đờng kính thủy lực của ống dẫn , [m]
ví dụ kênh dẫn khí hình chữ nhật có số đo các cạnh a, b
d =
ba
ab2
+
(1-18) 6
Nếu Re < 2200 ta có chuyển động dòng
Re > 2200 ta có chuyển đọỹng xoáy
Re = 2200 ta có chuyển động quá độ của dòng khí.
13 Phơng trình các chất khí.
1.3.1. Phơng trình cân bằng khí.
Xét một bình hở đáy chứa đầy khí và nằm ở trang thái tĩnh hình 1-3 khí này có
mật độ

kk
= Hg (
kk
-
k
) [ N/m
2
]

(1-19)
Cũng chứng minh tơng tự, nếu bình hở miệng ta sẽ có:
P
k
= P
a
+ Hg
k

P
kk
= P
a
+ Hg
kk

P = P
k
- P
kk
= - Hg (

F
2
- Tiết diện 1 và 2, [m
2
]
W
1
, W
2
- Tốc độ khí của tiết diện 1 và 2, [m/s]

1
,
2
- Mật độ khí của tiết diện 1 và 2, [Kg/m
3
]
Nếu = const khi T = const
F
1
W
1
= F
2
W
2
= V = const (1-21)
Do đó: W =
F
V

7

1
. F
1
. W
1
= G [Kg/s]

hh
. F
2
. W
2
= G
2
V [Kg/s ] (1-24)

hh
- Khối lợng thể tích của hỗn hợp khí [Kg/m
3
]

2
- Khối lợng thể tích của khí lọt [Kg/m
3
]
V thể tích khí lọt vào có dấu (+) và rò ra ngoài có dấu (-), [m
3
/s]

hay
Hg + P +
2
2

W
= const (1-26)
Đó cũng chính là:
P
hh
+ P
th
+ P
tđ
= const (1-27)
Đối với khí thực, giữa tiết diện 1 và 2 có tổn thất áp suất cho nên phơng trình
Bernulli sẽ có dạng sau:
Hg + P +
2
2

W
+ h
t+t
= const (1-28)
Có nghĩa là: Đối với khí thực, khi chúng chuyển động thì tổng áp suất tĩnh học,
hình học, tốc độ và áp suất tổn thất là một đại lợng không đổi.
Nếu ống kênh nằm ngang, áp suất hình học bằng không, lấy ví phân ta có:

tt

1
W
2
1
= 2 (
1
2
1
2
2
2
2
W
2
W

)

8
Nếu ống kênh không nằm ngang, chiều cao của tiết diện 1 là H
1
, của tiết diện 2 là
H
2
và H
2
> H
1
ta sẽ có phơng trình:
P

T

Nếu từ tiết diện 1 đến tiết diện 2 có tổn thất thì phơng trình chuyển động của khí có
dạng:
P
1
- P
2
= 2 (
1
2
1
2
2
2
2
W
2
W

) +
o

12
TT
273

g (H
2
- H

h
tt

Khi đó, trong kênh tỉết diện không đổi, áp suất tốc độ luôn luôn không đổi do sự
chuyển hóa của áp suất tĩnh học. áp suất tổn thất thì ngợc lại, nó không thể biến thành
dạng áp suất nào khác, điều đó có nghĩa là áp suất tổn thất là dạng không thuận nghịch.
Động năng của khí khi đó chuyển thành nhiệt năng ứng với đại lợng áp suất tổn thất.
Thực tế, nhiệt độ khí khi đó tăng lên rất ít (chỉ vài phần của độ) và coi nh không tăng.
Do đó áp suất tổn thất làm giảm dự trữ năng lợng của áp suất tĩnh học.
Từ phơng trình Bernulli ta thấy rằng, khi thay đổi một áp suất này thì áp suất kia
cũng thay đổi theo. Điều đó có nghĩa là một áp suất này có thể chuyển thành áp suất
khác khi tổng áp suất của dòng khí chuyển động duy trì không đổi.
Thông thờng sự chuyển hóa áp suất xãy ra khi có sự thay đổi tiết diện kênh dẫn.
1.5 Sức cản (trở lực) của dòng khí.
Khi dòng khí chuyển động thẳng trong kênh thẳng có tiết diện không đổi thì năng
lợng của dòng khí phải tiêu tốn một ít do khí ma sát vào tờng, vào kênh
Khi tiết diện kênh thay đổi nh co hẹp hay ở rộng, hoặc thay đổi chiều hớng
chuyển động (quay vòng) hay có một cản trở nào đó trên đờng đi của dòng khí, đều
xuất hiện trồớ lực phụ và dòng khí phải tiêu tốn năng lợng để khắc phục trở lực đó. Trở
lực này xuất hiện làm cho tốc độ dòng khí phải phân bố lại theo tiết diện ngang, đồng
thời tạo ra các dòng xoáy phụ dẫn đến tiêu tốn năng lợng.

9
Nh vậy trên đờng đi của khí vào kênh ( ống hay tờng) và có.
- Sức cản do ma sát của khí vào kênh (ống hay tờng) và sức cản này xuất hiện
trên toàn bộ đờng đi của khí trong kênh dẫn ở mọi tiết diện và chiều hớng khác nhau.
- Sức cản địa phơng xuất hiện chỉ ở những khu vực hay đoạn nào đó của kênh
dẫn, ví dụ: đoạn kênh đoù thay đổi tiết diện hoặc thay đổi hớng đi...
Tuy nhiên bên cạnh hai dạng sức cản trên còn có dạng sức cản khác do áp suất
hình học tạo nên. Trờng hợp này chỉ xảy ra khi chuyển khí nóng theo đờng ống xuống

1.5.1. Sức cản do ma sát.
Sức cản do ma sát có trên suốt đờng đi của khí, nó phụ thuộc vào đặc tính chuyển
động của dòng khí tức chuẩn số Reynolds, trạng thái bề mặt của kênh dẫn, chiều dài và
đờng kính của kênh đó:
h
ms
=
d
L
.
2
W
2
o
.
o

273
t273
+
, [N/m
2
] (1-31)
Trong đó:
2
W
2
o
.
o

2
]
C- chu vi của tiết diện đó, [m]
Khi chuyển động xoáy, sự phân bố tốc độ trở nên không đều đặn. Do có dòng
xoáy mà trở lực tăng lên. Ngoài ra ở chỗ gồ ghề của mặt kênh còn tạo ra sức cản phụ do
các dòng xoáy riêng biệt gặp nhau.
Nếu tốc độ chuyển động của khí càng cao, độ xoáy càng lớn thì độ gồ ghề của mặt
kênh càng có ảnh hởng nhiều đến sức cản. Lớp khí cứ chuyển động dòng ngay sát mặt
kênh dần dần biến mất do độ xoáy tăng lên và sức cản đạt tới giá trị cực đại.
Khi khí chuyển động xoáy trong ống kim loại nhẫn, hệ số cản do ma sát không
phụ thuộc vào loại khí chuyển động. Nếu Re 10
5
hệ số này xác định theo công thức
Bzarius bằng:
=
25,0
Re
3164,0
(1-33)
Trong đó kim loại xù xì:
=
12,0
Re
129,0
(1-34)
Trong ống xây bằng gạch
=
12,0
Re
175,0

dùng công thức gần đúng = m
d
L
và m đối với:
Kênh gạch m = 0,05
ống kim loại không bị oxy hóa m = 0,025
ống kim loại bị oxy hóa ít m = 0,035
ống kim loại bị oxy hóa nhiều m = 0,045
Trong công nghiệp lò, do quá trình khí chuyển động gắn liền với sự trao đổi nhiệt nên
hàm lợng bụi trong khí cũng có ảnh hởng. Hệ số ma sát kể đến ảnh hởng này có dạng:

)1(
,
à
+=
và à hàm lợng bụi trong khí, [kg/ kg]
Lúc này phải chú ý đến sự thay đổi khối lợng riêng của khí khi chuyển động.

o
k
khối lợng thể tích của khí ở điều kiện chuẩn
C nồng độ bụi trong khí [ kg/m
3
]
1.5.2. Sức cản địa phơng (cục bộ).
Khi thay đổi hình dạng hình học của ống dẫn (mở rộng, thu hẹp, chỗ uốn, gấp
khúc . . .) thì tốc độ, chiều hớng chuyển động, hình dạng của dòng khí cũng thay đổi
theo. Điều đó làm tăng độ xoáy của dòng, làm tốc độ của dòng theo tiết diện của kênh
dẫn bị phân bố lại. Kết quả phải tiêu tốn một phần năng lợng của khí chuyển động và để
tiện tính toán ngời ta thờng biểu diễn phần tổn thất năng lợng này bằng một phần nào

C]

- Hệ số cản địa phơng
Trờng hợp đột mở có thể sử dụng công thức gần đúng tính hệ số cản xác định theo
công thức của Borde - Karno:
= (1 -
2
1
F
F
)
2
(1- 38)
Nếu khí chuyển động dòng thì tỷ lệ
max
tb
W
W
= 0,5. Trong trờng F
2
>>F
1
hay (
2
1
F
F
0) hệ
số cản đối với ống tròn


Trờng hợp đột thu, hệ số cản phụ thuộc vào tỷ lệ F
2
/F
1
và hình dáng của khu vực thoát
khí nh trong trờng hợp hình vẽ trên, hệ số cản xác định theo công thức:
= 0,5 (1 -
1
2
F
F
) (1-39)
Nếu cạnh mép của lỗ ống thu hẹp đợc gia công tròn đi, không sắc nh hình trên,
thì dòng khí sẽ đều đặn hơn, giảm đợc khu vực cắt dòng, xoáy dòng và hệ số cản giảm
xuống còn

= 0,1 (1-
1
2
F
F
).
Trờng hợp thay đổi chiều của dòng tổn thất áp suất cũng tính theo công thức:
h
df
=
g2
W
2
01

= 4 thì

= 1,35.
Trờng hợp dòng khí có hình chữ Z , tờng nhẫn thì

có giá trị khác nhau khi
khoảng cách ngoặt khác nhau. Nếu
b
1
nhỏ thì

có giá trị nhỏ và tăng đến

=4,22 khi
b
1

= 1,8. Sau đó

giảm và khi
b
1
> 10 cả hai đoạn quay 90
o
này có

=2,3.
Nếu quay theo hình chữ U với tiết diện nh nhau, giá trị

phụ thuộc vào tỷ lệ

2
W
d
L
2
0

o

273
t273
+
(
1.
2
+
k
t
T
T
) , [N/m
2
] (1-40)
L,d : chiều dài và đờng kính thủy lực đoạn kênh tính, [m].
t: nhiệt độ của khí, [
o
C].
T
t
, T

[mH
2
O] (1-43)
Hệ số cản của lớp xếp (0,4 0,5)l
với l là chiều dài của phần lò có vật liệu xếp, [m].
W
0
Tốc độ trung bình của dòng khí ở tiết diện thoáng, [m/s]
t
tb
nhiệt độ trung bình của phần lò tính trở lực, [
0
C]
Với vật liệu xếp trong lò vòng, lò nằm . . . vật liệu đợc xếp thành các rãnh dẫn khí
song song với trục lò:
h
x
=
273
273
2
0
2
0 tb
t
l
g
W +

, [mH

tb
t+
) , [N/m
2
] (1-45)

1
- Hệ số cản của lớp vật liệu, nó phụ thuộc vào dạng vật liệu và chuẩn số Re xem hình
(1-9).

nh 1-9 : Hệ số cản của lớp vật liệu theo Re.
1- Aglopôrít (đờng kính hạt 12 - 82mm)
2- Vôi ( 14 ữ100mm)
3- Than Kok ( 14 ữ 100mm)
4- Aglôpôrít từ lò quay 14 ữ 52mm ) ĐếN ĐÂY
H- Chiều cao lớp vật liệu, [m]
H
ệs
ốc
ả
n

(
2,4
53,1
+++
(1- 46)
f- Hệ số rỗng của lớp (xem bảng 1-1)
f =
vl
o1v




v1
- Khối lợng riêng của vật liệu. [Kg/m
3
]

o
- Khối lợng thể tích vật liệu , [Kg/ m
3
]
Chuẩn số Re xác định theo công thức:

t
1dt
1
dW
.
f)f1(

G
d
G
G...GG
++
+++
[m] (1-48)
G
1
,G
2
,... ,G
n
- Khối lợng các phần hạt (Kg) ứng với đờng kính của các hạt d
1
, d
2
, ... , d
n


t
- Độ nhớt động học [m
2
/s ], và

1
- Gia số



Quặng 0,8 - 1,1 0,58 - 0,59
Vôi, thạch cao 1,2 + 3,1 0,34 - 0,39
Bi kim loại 1,8 - 4,9 0,38 - 0,50
Sức cản thủy lực của lớp vật liệu có thể xác định bằng công thức sau:

15
h
1
=
l

2
W
0

o
(
273
t273
+
) , [N/m
2
] (1-50)
W
o
- Tốc độ khí ở O
o
C ứng với toàn tiết diện của lò đứng m/s

l

Re
46
Re
1800
+
(1-52)
Công thức trên ứng với f = 0,4 (thông thờng f = 0,4 - 0,6).
Để xác định hệ số cản của lớp vật liệu dạng hạt cũng có thể dùng công thức khác, ví dụ:

l
= 15,2
2.0
2,18,0
)(
t
W
df
H

(1-53)
H Chiều cao lớp vật liệu hạt cần tính trở lực, [m]
.f hệ số rỗng.

t
- Độ nhớt động của khí, [ m
2
/s]
d- Đờng kính quy đổi của hạt.
d =
f1

150Kg/m
2
.h 800 - 1500N/m
2
.
250Kg/m
2
.h 300N/m
2
.
Sức cản của lớp than trên ghi đốt phẳng khi đốt antracit không phân loại
1000N/m
2
, có phân loại 800N/m
2
, than đá và nâu 500N/m
2
. Có thể dùng công thức sau:
h = m (
F
B
)
2
, [mH
2
O] (1-56)
B- Lợng than trung bình để đốt [kg/h].
F- Bề mặt của ghi đốt, [m
2
]

=
2
s
0
D
4.V


V
o
- Lực lợng khí, [m
3
/s]
D
s
- Đờng kính của xyclon .
D
S
=
n
W222
V
t
t

V
t
- Lu lợng khí ở nhiệt độ t, [m
3
/h]

s



t
(
273
t273
+
) , [N/m
2
]

(1-59)

17
à- Hàm lợng bụi trong dòng khí lúc vào Siklon Kg/Kg .

s
- Hệ số cản của Siklon.
Sức cản thủy lực của tầng sôi xác định theo công thức:
h
ts
=9,81C
bk
H
1
(1- f), [N/m
2
] (1-60)


2
W
2
tb
[N/m
2
] (1-62)
Nồng độ trung bình à
tb
của vật liệu trong lò sấy ống xác định theo công thức:
à
tb
=
)nL(5,0G
m5,01G
kkK
++

[Kg/Kg] (1-63)
G
1
- Khối lợng vật liệu khô đi vào lò sấy Kg/h
G
k
- khối lợng động lực sấy khi vào lò sấy ống, Kg/h
L
kk
- Lợng không khí hút theo vào lò sấy ống, Kg/h
n- Lợng hơi ẩm bốc hơi trong lò sấy, Kg/h.

14,1
(1-65)
Khi xếp theo kiểu chồng chéo (kiểu ximen quân cờ):

hn
=
4
d
57,1
(1-66)
d- Đờng kính thủy lực của kênh trong đệm, m
W
o
- Xác định ứng với tiết diện sống của đệm khi khối lợng thể tích của nó là
o
.
Sức cản của đệm có thể dùng công thức:

18
h
hn
= n
2
W
d
171,0
2
0
25,0


- Tốc độ trung bình của khí qua tiết diện sống của lò, m/s
g- Gia tốc trọng trờng.

g
- Hệ số cản của lò gốm.

g
=
2
n
1
S
)
a
nF
F1,1
(

(1-69)
F
f
- Tiết diện sống của toàn lớp vật liệu xếp trong lò, m
2
.
n, S Số kênh và tiết diện ngang của mỗi kênh, m
2
.
a- Hệ số cản của kênh 0,012 ữ 0,015
K- Hệ số kinh nghiệm K = 0,075 ữ 2,4.
1.6 Thông gió trong lò.

h
t
= (1,2 + 1,4) h
tt
[N/m
2
] (1-71)
Chiều cao của ống khói xác định theo phơng trình:
h
t
= H
g
(
k
t
kk
t

) -
)
273
t273
(
2
tbW
D
H
tb
0
2

3
.
- Hệ số ma sát của khí vào thành ống khói.
ống gạch =0,035ữ0,05. ống kim loại =0,025ữ 0,03.
= (1,06- 1,15)
D
tb
-Đờng kính trung bình của ống khói.
D
tb
=
2
DD
nn
+
m (1-73)
D
n
- Đờng kính nền ống khói, m
D
m
Đờng kính miệng ống khói, m
Dn = 1,5D
m
(1-74)
W
0tb
Vận tốc trung bình của khói trong ống khói , [m/s]
W
om

(1-75)
Nhiệt độ khí ở nền ống khói tính theo độ hạ nhiệt độ trong kênh lò. Nhiệt độ khí ở
miệng ống khói t
m
xác định trên cơ sở nhiệt độ khí ở nền ống khói, cứ 1m chiều cao của
ống khói bằng gạch hạ đi 1ữ1,5
o
C/m và ống khói kim loại hạ đi 2ữ3
o
C/m.
ống khói bằng thép không lót gạch chịu lửa bên trong
t =
M
2
, [
o
C]
ống khói bằng thép lót gạch chịu lửa bên trong

20
t =
M
8.0
, [
o
C]
ống khói xây bằng gạch có chiều dày >0.5m
t =
D
2.0

16m và phải cao hơn mái nhà cao nhất ở phạm vi bán kính độc hại nh N
x
O
y,
SO
2
... thì
chiều cao của ống khói phải cao hơn 100m. Chiều cao lớn nhất cả ống khói có thể đạt tới
150m. Nếu nhiên liệu tiêu tốn khoảng 5T/h thì chiều cao ống khói chừng 30m, nếu tăng
đến 100 - 200T/h, chiều cao phải lớn hơn 100m.
- Nếu ống khói dùng chung cho 2 lò thì chiều cao ống khói ứng với lò nào có sức
cản lớn nhất và lu lợng khí bằng tổng lu lợng của hai lò. Dới chân ống khói phải có
tờng ngăn cao ít nhất (2 4)m để khói lò nọ không chạy sang lò kia.
- Nếu nhiệt độ khí thải > 700
o
C phải dùng gạch chịu lửa để xây.
1.6.2 Quạt gió.
Trong lò sấy, lò nung thờng sử dụng quạt tơng đối rộng rãi. Quạt gió dùng để
thổi không khí vào lò nhằm làm nguội sản phẩm nung, cung cấp không khí cho quá trình
cháy nhiên liệu hoặc tạo ra dòng đối lu trong lò. Ngoài ra quạt gió cũng dùng để hút và
thải khí ra ngoài trời. Tuy mục đích sử dụng quạt khác nhau, song tác dụng thông gió
trong lò và nguyên tắc họat đều nh nhau.
N
h
i
ệ
tđ

o
C thì phải làm nguội cả trục bằng nớc. Nếu khí có nhiệt độ cao, thì
trên đờng ống dẫn đến quạt ta làm một van đặc biệt để không khí vào làm nguội bớt khí
đến nhiệt độ khoảng 250
o
C. Nếu nhiệt độ khí đến 600
o
C thì tốt nhất là dùng quạt chế tạo
từ hợp kim Crôm - Niken.
16.1 Phân loại.
Có hai loại quạt: Quạt ly tâm và quạt hớng trục. Đa số trờng hợp ta dùng quạt
ly tâm. Quạt hớng trục chỉ tạo ra áp suất thấp (340 ữ 400)N/m
2
và dùng để chuyển một
lu lợng khí lớn làm mát.
Các chỉ tiêu của quạt là năng suất V - tức thể tích không khí vận chuyển ở 20
o
C,
h
tổng
- toàn bộ áp suất động học và tĩnh học khi = 1,2 kg/m
3
, công suất động cơ điện, hệ
số tác dụng hữu ích của quạt (tỷ lệ giữa công suất hữu ích và công suất đòi hỏi).
Quạt gió sản xuất hàng loạt và đã tiêu chuẩn hóa. Vì vậy nhiệm vụ ở đây là lựa
chọn quạt sao cho phù hợp với lò chứ không phải thiết kế kết cấu của quạt. Để lựa chọn
quạt ta sử dụng những giản đồ để tìm quạt tơng ứng.
Giản đồ này gồm 2 phần, phần dới có năng suất ứng với số cuả quạt. Phần trên có
áp suất, hệ số tác dụng hữu ích
q

V
t
- Lu lợng khí cần phải thổi hay hút ở nhiệt độ cho, m
3
/h.
h
t
- áp suất toàn bộ mà quạt phải thành lập ở nhiệt độ làm việc N/m
2
.

q
- Hệ số tác dụng hữu ích của quạt.

q
- Hệ số truyền trục, tùy theo dạng truyền trục và dao động 0,90 ữ 0,98.
Khi thiết lập các thông số của quạt, áp suất của quạt đợc xác định đối với không khí ở
20
o
C ( = 1,2kg/m
3
). Khi sử dụng quạt để hút khói lò chẳng hạn, khối lợng riêng của
khí
k
khác nhiều với khối lợng riêng của không khí. Do đó áp suất để tính toán và lựa
chọn quạt sẽ bằng:

22
h
t


2
1
2
1
n
n
V
V
=
,
2
2
2
1
2
1
n
n
h
h
=
,
3
2
3
1
2
1
n

h
= KV
2
,
.h và h
0
: Tổn thất của mạng ở điều kiện mới và điều kiện ban đầu.
1.6.2 Phơng pháp đặt quạt.
Trong công nghiệp lò ta thờng gặp một quạt phục vụ cho hệ hoặc nhiều hệ thống
lò. Trong trờng hợp đó quạt gió phải có thông số nh thế nào cho thích hợp. Chúng ta
hãy khảo sát sơ đồ một quạt dùng cho 4 lò nh nhau (hình 1-12).
Sức cản thủy lực đoạn AB là h
1
, BC
1
=BC
2
với sức cản h
2
.
C
1
D
1
= C
1
D
2
= C
2
Hình 1-12 : Sơ đồ quạt dùng cho 4 lò
Nh vậy áp suất yêu cầu của quạt bằng áp suất một trong 4 mạch lò đó vì sức cản
4 mạch bằng nhau. Nếu lò không giống nhau, sức cản thủy lực khác nhau, thì áp suất yêu
cầu của quạt phải chọn ứng với mạch có sức cản lớn nhất.
Lu lợng khí cần thiết của quạt sẽ bằng tổng lu lợng của các mạch (tức 4 lò ở sơ
đồ trên)
Trờng hợp dùng quạt hút, trong lò tạo nên chân không lớn. Vì vậy không khí bên
ngoài lọt vào lò khá nhiều qua các khe hở, lỗ quan sát, cửa lò làm hệ số tiêu tốn không
khí tăng lên đôi khi tới = 5 hoặc hơn.
Gọi lợng khí vận chuyển theo tính toán V
t
[m
3
/h], vì lợng không khí lọt vào nên
lu lợng khí thực là V
thực
[m
3
/h]. Do đó tốc độ khí tăng lên lần.
=
t
thực
V
V
(1-90)
và sức cản của hệ tăng lên
2
lần:


24

Hình 1-13 : Sơ đồ mắc quạt song song và nối tiếp.
Trong trờng hợp a, b, c ta có kiểu mắc quạt song song, trơng hợp d gọi là mắc quạt nối tiếp.
Đặc tính của mạng gồm 2 quạt nh nhau mắc song song đợc khảo sát trong hình
1-14. Đờng 1 đặc trng của một quạt làm việc, đờng 2 đặc trng của hai quạt đồng thời
làm việc đờng 3 là đờng đặc trng của mạng. Khi áp suất không đổi h
1
= const thì rõ
ràng năng suất của hai quạt đồng thời làm việc sẽ tăng lên gấp hai lần năng suất của một
quạt (2 V
1
).
Tuy nhiên nếu tăng lu lợng của mạng thì tổng thất áp suất của mạng cũng biến
đổi và biến đổi theo đờng parabol (đờng 3). Vì vậy năng suất của mạng phụ thuộc vào
điểm cắt a`
2
của đờng 2 và đờng 3. Điểm a`2 chỉ rằng năng suất của mạng tăng lên n =
1
21
V
VV
+
lần và áp suất của mạng tăng từ h
1
đến h

). Nh vậy tức là ở mạng nối tiếp mỗi
quạt sẽ làm việc với lu lợng cao hơn và áp suất thấp hơn so với trờng hợp nó làm việc
độc lập. Còn ở trờng hợp mắc song song thì quan hệ đó lại ngợc lại.
Hình 1-4 : Đặc tính mạng Hình 1-15 :Đặc tính mạng
quạt song song quạt nối tiếp
(Xem trang sau)
Nếu hai quạt có đặc tính khác nhau, cùng làm việc trong một mạng song song
hoặc nối tiếp có thể dẫn tới hạ thấp các chỉ tiêu của quạt, lu lợng tổng và áp suất tổng
có thể nhỏ hơn so với một quạt. Cho nên cần khảo sát kỹ càng những đặc tính của chúng
khi cho chạy trong cùng một mạng.
1.6.3 Lựa chọn phơng án đặt quạt.
Vấn đề quan trọng cần duy trì chế độ áp suất trong lò nên nh thế nào để điều kiện
làm việc của lò tốt nhất.
Lò có thể làm việc dới áp suất dơng bởi quạt đẩy và đờng biểu diễn áp suất sẽ
là hình 10a. Ưu điểm của sơ đồ này là nhiệt độ phân bố tơng đối đồng đều. Nhợc điểm
cơ bản của sơ đồ này là ngọn lửa sẽ phụt ra ngoài qua các khe hở, cửa lò. Vì vậy điều
kiện làm việc của công nhân sẽ rất nặng nhọc, sắt thép ở cửa lò dể bị cháy hỏng, tiêu tốn
nhiều nhiên liệu do tổn thất nhiệt theo khí lò ra ngoài.

25
Lò có thể làm việc dới áp suất âm bởi thiết bị hút gió (quạt hút hay ống khói) vối
đờng phân bố áp suất ở hình10b. Làm việc dới áp suất âm, đặc biệt lò dài nh lò tuyn-
nen chẳng hạn, trị số áp suất âm càng phải cao ở zôn đốt nóng. Kết quả không khí lạnh
sẽ lọt vào lò qua c ác khe hở, lổ quan sát, cửa đốt. Đặc biệt ở lò tuyn-nen, độ kín của lò
tơng đối kém, không khí lọt vào càng nhiều làm nhiệt độ phân bố trong lò càng không
đều.
Hình 1-10 - phân bố áp suất trong lò
(Xem trang sau)
Tốt hơn cả là lò làm viêc kết hợp cả quạt đẩy và quạt hút. ở đầu có quạt đẩy ta có
áp suất dơng, đầu cuối có quạt hút ta có áp suất âm. Giao điểm áp suất 0 khi chuyển

1
+ m
2
) W
3
(1-92)
Trong đó:
m
1
: Khối lợng khí phun I và m
1
= V
1

1
Kg/s
m
2
: Khối lợng khí hút theo II và m
2
= V
2

2
Kg/s
W
1
: Tốc độ khí hút theo II, m/s
W
2

thì áp suất tốc độ sẽ
tơng ứng với phơng trình: