I. lý thuyết chung
1. đường đặc tính
Như chúng ta biết, mỗi quạt được đặc trưng riêng bởi đường đặc tính (performance curve) của nó.Với cùng một quạt và với số vòng quay cánh quạt cố định, đường đặc tính này không thay đổi.(hình 1)

 

Với cùng một quạt , khi thay đổi tốc độ vòng quay cánh quạt , ta có đường đặc tính quạt thay đổi như hình 2:

Các điểm 1, 2, 3 là các điểm làm việc của quạt ứng với 3 tốc độ khác nhau.

Các điểm này cho ta biết sự thay đổi của lưu lượng , cột áp,..của quạt khi ta thay đổi số vòng quay cánh quạt. Sự thay đổi này tuân theo một quy luật chung mà ta có thể tính toán thông qua các định luật quạt.

b. Các định luật quạt

Các thông số liên quan đến quạt bao gồm: lưu lượng , cột áp, số vòng quay, kích thước cánh quạt, trọng lượng riêng không khí,…Khi một thông số thay đổi , ta có thể tính toán được các thông số còn lại thông qua định luật quạt.

Trong trường hợp thay đổi tốc độ quạt , ta có quan hệ sau:

N1/N2 = Q1/Q2 (1)

(N1/N2)2 = P1/P2 (2)

(N1/N2)3= A1/A2 (3)

Trong đó:

N: số vòng quay cánh quạt

Q: lưu lượng quạt

P: cột áp quạt.

c. Sự tương đồng giữa định luật quạt và đặc tính đường ống.

Xét về mặt quạt:

Từ phương trình (1) và (2), ta có quan hệ giữa lưu lượng và cột áp quạt khi số vòng quay thay đổi như sau:

P1/P2 = (Q1/Q2)2 (4)

Với phương trình (4) ta thấy giả sử lưu lượng tăng lên 2 lần thì cột áp quạt tạo được tương ứng tăng 4 lần.

Xét về mặt hệ thống đường ống:

Những phương trình trên đã chỉ rõ sự thay đổi của cột áp theo lưu lượng của quạt .Câu hỏi đặt ra là sự liên hệ giữa 2 thông số này trong trường hợp là hệ thống đường ống như thế nào.

Trong hệ thống ống gió, ta quan tâm 2 thông số lưu lượng đi trong ống (Q) và tổn thất áp suất P. Thông thường ta thấy khi Q thay đổi thì P cũng thay đổi theo tỉ lệ thuận.

Một công thức toán học chính xác thể hiện quan hệ giữa 2 thông số này hiện nay chưa có, nhưng về mặt thực nghiệm ta có quan hệ như sau:

Theo ASHRAE 2000, HVAC System and Equipments , S18 , trang 6 - Duct System Characteristics, ta có:

Hoặc theo tài liệu CIBSE – TM 42 – 2006 : Fan Application Guide , mục

System Resistant Law ( trang 16), ta có:

Theo hình 3 , điểm A là điểm hoạt động của quạt, cũng là điểm mà ta có thể xác định được khi tính toán tổn thất áp suất hệ thống . Với điểm A xác định được ta có thể vẽ ngay đường đặc tính hệ thống như trên.

Điều này giải thích vì sao trong thực tế , với các phần mềm chọn quạt , khi nhập thông số lưu lượng ,cột áp ( tức điểm A), phần mềm sẽ vẽ cho ta đường đặc tính hệ thống mà không cần quan tâm hệ thống của chung ta như thế nào.

Kết luận: Có sự tương đồng về mối quan hệ áp suất và lưu lương khi so sánh giữa 2 thông số này ở quạt và ở hệ thông ống gió. Điều này có vai trò quan trọng khi ta chọn phương án thiết kế quạt 2 tốc độ mà sẽ được bàn chi tiết ở phần II