Cách tính cột áp quạt (Pa): ước lượng theo ống gió, co và lọc bụi

Trả lời ngắn: Cột áp là sức cản của toàn bộ hệ thống, tính bằng Pa, mà quạt phải thắng để đẩy đủ lưu lượng tới đúng chỗ. Muốn biết quạt cần bao nhiêu Pa, cộng sức cản của ống gió, co, lọc bụi và bộ tiêu âm, cộng thêm dự phòng, rồi đối chiếu với dải Pa đã công bố của dòng quạt công nghiệp DN, từ 120 tới 8.000 Pa. Các con số ước lượng trong bài là ước tính thi công, chốt lại sau khảo sát thực tế.

1. Cột áp (Pa) là gì

Cột áp là áp suất mà quạt tạo ra để đẩy không khí đi qua hệ thống, đo bằng pascal, ký hiệu Pa. Khi quạt thổi vào ống gió, dòng khí gặp sức cản của thành ống, của co, của lọc bụi và của mọi thiết bị trên đường đi. Quạt phải tạo áp suất lớn hơn tổng sức cản đó.

Cột áp gồm hai phần: cột áp tĩnh là áp suất thắng sức cản của hệ thống, cột áp động là áp suất tạo ra vận tốc dòng khí. Cột áp toàn phần là tổng của hai phần này. Khi đọc catalogue, cần biết con số Pa là cột áp tĩnh hay cột áp toàn phần.

Cột áp và lưu lượng liên quan chặt chẽ với nhau, không thể chọn riêng từng con số. Quạt chạy tự do không gắn ống có thể đạt lưu lượng lớn, nhưng gắn vào hệ ống dài thì lưu lượng thực tế giảm xuống vì một phần áp suất bị sức cản tiêu hao. Vì vậy chọn quạt chỉ theo lưu lượng mà bỏ qua cột áp là sai lầm thường gặp. Toàn bộ 14 model của dòng quạt công nghiệp DN đều dùng điện 380V/50Hz, dải cột áp đã công bố từ 120 tới 8.000 Pa.

2. Các thành phần tạo sức cản

Thành phần đầu tiên là ma sát dọc ống gió. Không khí chuyển động trong ống cọ sát với thành ống, đoạn ống càng dài thì sức cản càng lớn. Khi tính cột áp, chiều dài ống thực tế phải tính cả đoạn ống vòng qua dầm, cầu trục và máy móc.

Thành phần thứ hai là co, tê và các phụ kiện đổi hướng. Mỗi co 90 độ, mỗi tê chia nhánh và mỗi đoạn chuyển tiết diện đều làm dòng khí đổi hướng hoặc đổi tốc độ, và mỗi lần như vậy đều tốn thêm cột áp.

Thành phần thứ ba là lọc bụi, bộ tiêu âm và các thiết bị trên đường đi. Lọc bụi giữ bụi trên bề mặt vải lọc nên dòng khí phải xuyên qua lớp vải đang bám bụi, sức cản của lọc tăng dần khi bụi bám dày lên. Bộ tiêu âm, cửa gió, van điều chỉnh và miệng hút, miệng thổi đều góp thêm sức cản.

3. Cách ước lượng nhanh

Cộng sức cản của từng thành phần rồi cộng thêm dự phòng. Các con số dưới đây là ước lượng thi công của hãng khác, không phải công thức chuẩn duy nhất, và không gán cho quạt DN: ống thẳng khoảng 20–30 Pa cho mỗi mét, co 90 độ khoảng 50–60 Pa cho mỗi co, lọc bụi khoảng 100 Pa, bộ tiêu âm khoảng 100 Pa. Chỉ dùng để ước lượng sơ bộ.

Ví dụ một hệ ống dài 15 m, có 3 co 90 độ, một lọc bụi và một bộ tiêu âm. Tính theo mức cao: ống 15 m nhân 30 Pa cho mỗi mét bằng 450 Pa, 3 co nhân 60 Pa mỗi co bằng 180 Pa, lọc bụi 100 Pa, bộ tiêu âm 100 Pa, tổng cộng khoảng 830 Pa theo ước tính của Thiên Bình. Chưa gồm sức cản của cửa gió và van điều chỉnh.

Sau khi cộng xong, cộng thêm dự phòng 10 đến 15 phần trăm để bù sai số đo đạc và sức cản tăng dần của lọc bụi. Lưu lượng cần tính trước khi tính cột áp: công thức Q = V × ACH đã có trong bài tính lưu lượng quạt hút cho nhà xưởng với ACH 10–15 cho kho, 20–30 cho xưởng may và lắp ráp, 30–60 cho xưởng nóng, hàn và đúc — nhắc lại để đối chiếu, không dạy lại cách tính. Khi đã biết cột áp ước tính, dải Pa đó quyết định quạt thuộc nhóm thấp áp, trung áp hay cao áp — xem bài quạt ly tâm thấp áp trung áp cao áp khác nhau thế nào.

4. Đường cong Q–H và điểm làm việc

Mỗi quạt có một đường cong Q–H riêng: đường cong này cho biết ở mỗi mức lưu lượng Q, quạt tạo ra được bao nhiêu cột áp H. Khi lưu lượng tăng, cột áp quạt tạo ra giảm dần, vì vậy đường cong Q–H thường dốc xuống từ trái sang phải.

Hệ thống ống gió cũng có đường cong riêng, gọi là đường cong hệ thống: sức cản tăng theo lưu lượng, lưu lượng càng lớn thì sức cản càng cao. Điểm giao nhau giữa đường cong quạt và đường cong hệ thống là điểm làm việc thực tế. Nếu ước tính sức cản thấp hơn thực tế, điểm làm việc dịch sang trái và lưu lượng thực tế thấp hơn mong muốn.

Vì vậy điểm làm việc phải nằm trong vùng làm việc tốt của đường cong, không nằm ở hai đầu mép. Điểm làm việc nằm quá gần đầu trên của đường cong nghĩa là quạt đang chạy gần hết khả năng, chỉ cần lọc bụi bám thêm bụi là lưu lượng sụt ngay. Dự phòng 10 đến 15 phần trăm ở bước ước lượng chính là để điểm làm việc có khoảng đệm. Ví dụ quạt ly tâm cao áp DN-HP-1000 có dải cột áp đã công bố 1.800–8.000 Pa, nhưng điểm làm việc cụ thể vẫn phải tính theo hệ thống thực tế.

5. Đối chiếu dải Pa đã công bố của DN

Bảng dưới đây đối chiếu dải cột áp đã công bố của dòng DN, ghi đúng số trên trang sản phẩm, kể cả những chỗ nguồn ghi đảo ngược.

Đọc bảng theo nhóm: nhóm ly tâm thấp áp công bố 600–5.000 Pa, nhóm ly tâm trung áp công bố 300–6.500 Pa, nhóm ly tâm cao áp lên tới 8.000 Pa ở model lớn nhất. Nhóm hướng trục có cột áp thấp hẳn, chỉ 120–150 Pa ở DN-AI-770, vì quạt hướng trục làm việc qua tường hoặc ống ngắn. Ba chỗ ghi đảo ngược được giữ nguyên văn kèm ghi chú, chưa sửa.

Ví dụ đối chiếu: hệ ống ước tính khoảng 830 Pa như ví dụ ở H2-3 nằm trong dải đã công bố của nhiều nhóm, từ thấp áp tới trung áp. Nhưng con số 830 Pa chỉ là ước tính sơ bộ, chưa phải cột áp hệ thống đã tính chi tiết, nên không thể từ đó mà chốt một model DN cụ thể. Cách dùng bảng đúng là thu hẹp dải model phù hợp, rồi để kỹ thuật tính lại. Model quạt ly tâm thấp áp DN-LP-600 là ví dụ cho nhóm thấp áp, dải 600–5.000 Pa — cột áp ước tính nằm trong dải này mới chỉ là điều kiện cần, chưa phải căn cứ để chốt model.

6. Khi nào phải nhờ kỹ thuật tính

Có những hệ thống mà phép ước lượng nhanh ở H2-3 không đủ, và đó là lúc phải nhờ kỹ thuật tính lại. Ống gió dài, nhiều nhánh, nhiều co là trường hợp đầu tiên: mỗi nhánh thêm một đường cong hệ thống riêng, cân bằng giữa các nhánh phức tạp hơn nhiều so với một đường ống đơn. Hệ thống có lọc bụi hoặc cyclone cũng cần tính chi tiết, vì sức cản của lọc thay đổi khi bụi bám dày lên.

Trường hợp thứ hai là khi cột áp ước tính nằm ở biên của dải đã công bố: chỉ cần sai số nhỏ ở chiều dài ống hay số co là điểm làm việc đã rơi ra ngoài dải. Trường hợp thứ ba là môi trường đặc biệt: hơi ăn mòn, yêu cầu phòng nổ, hay nhiệt độ khói chưa công bố — những yếu tố này phải xác nhận theo thực tế. Cách chọn quạt theo 6 bước đã có trong bài cách chọn quạt công nghiệp cho nhà xưởng, và tính cột áp là bước thứ tư trong sáu bước đó.

Trước khi nhờ kỹ thuật tính, chuẩn bị bốn thông tin: chiều dài ống và số co, loại lọc bụi và bộ tiêu âm, lưu lượng đã tính theo công thức Q = V × ACH, và mặt bằng vị trí đặt quạt cùng đường đi của ống.

Ước lượng nhanh có thay được tính chi tiết không? Không. Ước lượng nhanh chỉ dùng để lập phương án sơ bộ, còn cột áp chốt phải do kỹ thuật tính theo hệ thống thực tế.

Cột áp ước tính nằm trong dải của nhiều nhóm thì chọn nhóm nào? Thu hẹp dần bằng lưu lượng, kiểu truyền động và vật liệu, rồi để kỹ thuật tính điểm làm việc trước khi chốt dải model.

Lọc bụi bám dày lên thì cột áp hệ thống thay đổi thế nào? Sức cản của lọc tăng dần, điểm làm việc dịch sang trái và lưu lượng thực tế giảm xuống, vì vậy dự phòng và lịch vệ sinh lọc phải tính ngay từ đầu.

Tính cột áp là để điểm làm việc thực tế nằm đúng trong vùng làm việc tốt của quạt đã chọn.