BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ



HÀ BẢO QUỐC
PHAN MẠNH THẮNG

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CẢI TIẾN HỆ THỐNG
QUẠT DÙNG TRONG MÁY SẤY.

Tp. Hồ Chí Minh
Tháng 05 năm 2007


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ



NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CẢI TIẾN HỆ THỐNG
QUẠT DÙNG TRONG MÁY SẤY.

Chuyên ngành: Cơ Khí Nông Lâm
(Cơ khí bảo quản và chế biến nông sản thực phẩm)

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Th.S Nguyễn Hùng Tâm

Hà Bảo Quốc
Phan Mạnh Thắng

Tp. Hồ Chí Minh
Tháng 05 năm 2007


SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING

NONG LAM UNIVERSITY
FACULTY OF ENGINEERING & TECHNOLOGY



RESEARCHING, DESIGNING, IMPROVING THE FAN
SYSTEM IN THE DRYER

Spectiality: Agricultural Engineering
(Engineering for preserving and processing Agricultural products)

Supervisor:


Student:

Nguyen Hung Tam

Ha Bao Quoc
Phan Manh Thang

Ho Chi Minh, city
May, 2007

Luận văn tốt nghiệp

-3-

Khoa Cơ Khí - Công Nghệ


SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

CẢM TẠ

Xin chân thành cảm tạ !
Ban Giám Hiệu Trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM và quý thầy cô, đặc biệt là
thầy cô Khoa Cơ khí – Công nghệ đã tận tình dạy dỗ, truyền đạt những kiến thức
quý báo cho chúng tôi trong suốt quá trình học tập tại trường.
Thầy Thạc sĩ Nguyễn Hùng Tâm đã tận tình hướng dẫn , giúp đỡ chúng tôi thực
hiện đề tài.

Kỹ sư Trần Quang Thái, chú Hiếu, anh Ngãi (xưởng cơ khí Gò Vấp) đã giúp đỡ
chúng tôi trong quá trình thực hiện đề tài.

Sinh viên thực hiện:
Hà Bảo Quốc
Phan Mạnh Thắng

Luận văn tốt nghiệp

-4-

Khoa Cơ Khí - Công Nghệ


SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

NGHIÊN CỨU – THIẾT KẾ – CẢI TIẾN HỆ THỐNG
QUẠT DÙNG TRONG MÁY SẤY
Sinh viên thực hiện:

Giáo viên hướng dẫn:

Hà Bảo Quốc

Th.S Nguyễn Hùng Tâm

Phan Mạnh Thắng


TÓM TẮT
Quạt là một trong những bộ phận không thể thiếu của máy sấy. Quạt có tác dụng
cung cấp khí nóng từ lò đốt đến buồng sấy để sấy nguyên liệu. Tuy nhiên, khi máy sấy
hoạt động thì quạt thường gây ra tiếng ồn làm ảnh hường đến khu vực xung quanh. Vì
thế mà đề tài được tiến hành thực hiện nhằm nghiên cứu, thiết kế, cải tiến một hệ
thống quạt ít ồn và hiệu suất cao hơn để sử dụng trong các máy sấy.
 Mục đích đề tài:
 Khảo sát nhanh một số mẫu máy sấy, quan tâm về độ ồn.
 Tiến hành các khảo nghiệm để xác định các phương án giảm ồn cho quạt.
 Tính toán quạt để dùng cho máy sấy đảo chiều 4T/mẻ.
 Thiết kế, chế tạo bộ phận tiêu âm để kết hợp với quạt trong máy sấy.
 Kết quả:
 Hiệu suất của các quạt cao hơn 40%.
 Ồn ít hơn và nhỏ gọn hơn.
 Kết hợp tốt với bộ phận tiêu âm để có độ ồn chung thấp nhất.

Luận văn tốt nghiệp

-5-

Khoa Cơ Khí - Công Nghệ


SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

RESEARCHING – DESIGNING – IMPROVING THE
FAN SYSTEM IN THE DRYER.
Student:


Advisor:

Ha Bao Quoc

Nguyen Hung Tam

Phan Manh Thang

SUMMARY
Fan is the one of parts can not miss of the dryer. Fan actions to supply hot air from
furnace to bin dryer to dry materials. However, when the dryer is running tense the fan
always make the big sound to effect to round area. Therefore, the subject has
conducted to researching, designing, improving the system fan with a few noise and
the efficiency higher to use in the dryers.
 The objectives:
 Rapid survey the dryers, mention on noise of Fan.
 Conducting the surveys to define the project to reduce noise for fan.
 Calculating the fan to use for the Reversible Air dryer 4T/batch.
 Designing, making the silencer to combine with the fan in the dryer.
 The results:
 The efficiency of the fan is higher 40%.
 Fan is compact and a few noisy.
 Easy combine with the silencer to reduce noise as possible.

Luận văn tốt nghiệp

-6-

Khoa Cơ Khí - Công Nghệ



SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

MỤC LỤC

Trang
Chương 1: MỞ ĐẦU
1.1 Dẫn nhập ..................................................................................................... 1
1.2 Mục đích ..................................................................................................... 2
Chương 2: TRA CỨU TÀI LIỆU SÁCH BÁO PHỤC VỤ TRỰC TIẾP ĐỀ TÀI
2.1 Máy sấy đảo chều SRA .............................................................................. 3
2.1.1 Cấu tạo ..................................................................................................... 3
2.1.2 Nguyên lý hoạt động ............................................................................... 3
2.2 Quạt ............................................................................................................ 4
2.2.1 Khái niệm và phân loại quạt .................................................................... 4
2.2.2 Các thông số của quạt .............................................................................. 5
2.2.3 Quạt hướng trục ....................................................................................... 6
2.2.4 Quạt ly tâm .............................................................................................. 8
2.2.5 Quạt Mixedflow...................................................................................... 10
2.3 Tiếng ồn của quạt ...................................................................................... 10
2.3.1 Ồn khí động ............................................................................................ 10
2.3.2 Ồn cơ học................................................................................................ 11
2.4 Tính toán quạt ............................................................................................ 11
2.4.1 Các hệ số ảnh hưởng............................................................................... 11
2.4.2 Các thông số của bánh công tác ............................................................. 13
2.5 Các định luật tương đương của quạt.......................................................... 15
2.6 Vật liêu và phương pháp giảm ồn ............................................................. 16

2.6.1 Khái niệm tiếng ồn ................................................................................. 16
2.6.2 Các đặc trưng cơ bản của âm thanh ........................................................ 16
Luận văn tốt nghiệp

-7-

Khoa Cơ Khí - Công Nghệ


SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

2.6.3 Ảnh hưởng của tiếng ồn ......................................................................... 18
2.6.4 Mức ồn của các âm thanh thông thường ................................................ 18
2.7 Tính toán độ ồn của quạt ........................................................................... 19
2.8 Tổn thất âm trên đường truyền dọc trong lòng ống dẫn ............................ 21
2.9 Vật liệu tiêu âm ......................................................................................... 22
2.10 Phương pháp giảm ồn .............................................................................. 23
Chương 3: PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN
3.1 Dụng cụ khảo nghiệm quạt ........................................................................ 25
3.2 Thiết bị ....................................................................................................... 26
3.3 Phương pháp khảo nghiệm ........................................................................ 26
3.3.1 Chuẩn bị hệ thống khảo nghiệm ............................................................. 26
3.3.2 Tiến hành khảo nghiệm .......................................................................... 26
3.4 Thu thập, xử lý số liệu ............................................................................... 26
Chương 4: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN
4.1 Khảo sát nhanh một số mẫu máy sấy ........................................................ 28
4.1.1 Khảo sát máy sấy nhãn trái Hai Mật (Tiền Giang)................................ 28
4.1.2 Khảo sát máy sấy lúa tại cơ sở Tấn Tài (Long An) ................................ 30

4.2 Khảo sát sơ bộ nhằm xác định phương án................................................. 32
4.2.1 Khảo nghiệm quạt với các dạng rotor khác nhau ................................... 32
4.2.2 Khảo nghiệm quạt có gắn bộ tiêu âm bằng mốt xốp .............................. 33
4.2.3 Khảo nghiệm quạt với bộ tiêu âm làm bằng Silicat ............................... 34
4.2.4 Khảo nghiệm quạt với bộ tiêu âm làm bằng hai lớp Silicat ................... 35
4.2.5 Khào nghiệm quạt với các mẫu tiêu âm khác nhau ................................ 36
4.2.6 Đề xuất phương án.................................................................................. 39
4.3 Thiết kế máy sấy nhãn 4T/mẻ ................................................................... 39
4.3.1 Mục đích thiết kế .................................................................................... 39
4.3.2 Các thông số ban đầu và yêu cầu đặt ra ................................................. 40
4.3.3 Lựa chọn mô hình ................................................................................... 40
4.3.4 Tính toán nhiệt cho quá trình sấy ........................................................... 41
4.3.5 Tính toán buồng sấy ............................................................................... 46
4.3.6 Tính toán lò đốt ...................................................................................... 47
Luận văn tốt nghiệp

-8-

Khoa Cơ Khí - Công Nghệ


SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

4.4 Thiết kế quạt sử dụng cho máy sấy 4T/mẻ ................................................ 48
4.4.1 Tính toán quạt hướng trục ...................................................................... 49
4.4.2 Chọn quạt Mixedflow ............................................................................. 54
4.5 Thiết kế bộ giảm ồn ................................................................................... 54
Chương 5: KẾT LUẬN - ĐỀ NGHỊ

5.1 Kết luận...................................................................................................... 56
5.2 Đề nghị ...................................................................................................... 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
TẬP BẢN VẼ

Luận văn tốt nghiệp

-9-

Khoa Cơ Khí - Công Nghệ


SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

Chương 1
MỞ ĐẦU

1.1 Dẫn nhập.
Nhằm đáp ứng những yêu cầu trong sản xuất nông nghiệp, cùng với việc ứng
dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong quá trình sản xuất, Khoa Cơ khí – Công nghệ
trường Đại học Nông Lâm đã nghiên cứu, chế tạo thành công nhiều loại máy phục vụ
cho nền nông nghiệp nước nhà. Các loại máy như: máy gặp đập liên hiệp, máy làm
sạch, máy vận chuyển hạt, các loại máy sấy nông sản … đã từng bước khẳng định
được tính hiệu quả của mình.
Từ những năm 80, Khoa Cơ khí – Công nghệ trường Đại học Nông Lâm đã
nghiên cứu và đưa vào sản xuất nhiều mẩu máy sấy. Hiện đang được áp dụng khá rộng
rãi ở Đồng bằng sông Cửu Long. Thành công này là có phần nhờ quạt sấy đạt yêu cầu.

Khoa đã chuyển giao một số mẩu thiết kế quạt cho nhiều cơ quan và nhà máy cơ khí.
Tuy nhiên các loại quạt này chỉ có hiệu suất trung bình và khá ồn (>94dB(A)). Vì vậy
việc tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện nhằm nâng cao hiệu suất và giảm độ ồn của quạt
được lưu ý và liên tục cải tiến.
Trong nhiều năm qua, một số viện nghiên cứu và các công ty lớn trên Thế giới
như: Cimbria ( Đan Mạch), Eraba ( Nhật), Greenheck (Mỹ)… đã nghiên cứu, chế tạo
thành công dạng quạt Mixedflow nhằm kết hợp các ưu điểm của quạt ly tâm có hiệu
suất cao, ít ồn, và ưu điểm của quạt hướng trục có lưu lượng lớn, nhỏ gọn dễ chế tạo
và lắp đặt, và đã được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực khác nhau.
Tuy nhiên cho đến nay cũng chưa có tài liệu thông tin cụ thể nào để tính toán,
thiết kế quạt Mixedflow này. Nếu có thì chỉ có thể là một ít về bơm Mixedflow, hơn
nữa đây cũng là bí quyết của các công ty lớn để đạt được danh thu và lợi nhuận cao. Vì
vậy trên cơ sở về những tài liệu liên quan đến tính toán thiết kế quạt ly tâm, hướng trục
Luận văn tốt nghiệp

- 10 -

Khoa Cơ Khí - Công Nghệ


SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

và bơm Mixedflow; Chúng tôi đã mạnh dạng, cố gắng, nổ lực tổng hợp tài liệu đề tính
toán, cải tiến, và khảo nghiệm dạng quạt Mixedflow này nhằm nâng cao hiệu suất
chung, giảm độ ồn, tăng độ nhỏ gọn để phục vụ cho các máy sấy tốt hơn. Đó cũng
chính là lý do để thực hiện đề tài khoa học của chúng tôi: “Nghiên cứu, thiết kế, cải
tiến hệ thống quạt dùng trong máy sấy”.
1.2. Mục đích.

Nghiên cứu, chế tạo, khảo nghiệm mẫu quạt Mixedflow và hệ thống giảm ồn nhằm
nâng cao hiệu suất của quạt, và giảm độ ồn cho hệ thống máy sấy nông sản thực phẩm.
Cụ thể bao gồm:
o

Khảo sát nhanh các mẫu máy sấy hiện có, quan tâm về độ ồn.

o

Các khảo nghiệm để xác định hiệu suất và các biện pháp giảm ồn của quạt.

o

Tính toán thiết kế hệ thống quạt dùng cho máy sấy đảo chiều năng suất 4T/mẻ.

o

Lập bảng vẽ và dự trù vật tư.

Luận văn tốt nghiệp

- 11 -

Khoa Cơ Khí - Công Nghệ


SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm


Chương 2
TRA CỨU TÀI LIỆU, SÁCH BÁO PHỤC VỤ TRỰC
TIẾP ĐỀ TÀI.

2.1 Máy sấy đảo chiều SRA . /3/
2.1.1 Cấu tạo.
Một máy sấy SRA bao gồm:
 Lò đốt: cung cấp nhiệt cho máy sấy.
 Quạt: là một bộ phận quan trọng của máy sấy nhằm cung cấp khí nóng từ lò đốt
và hoà trộn với khí trời tạo thành khí sấy và phân bố chúng đều khắp mặt sàn.
 Buồng sấy: có dạng hình hộp với lưới sàn nằm ngang và các vách đủ cao đề
chứa lớp vật liệu sấy. Có các cửa thoát gió, trên thành vách có ngàm để phủ bạt che
kín bằng cách bắt cảo. Riêng ống hông gió gồm hai tầng trên dưới nhằm liên kết với
bộ phận đảo gió để cung cấp khí sấy theo chiều từ dưới thổi hướng lên trên xuyên qua
lớp hạt hoặc ngược lại từ trên xuống dưới.
2.1.2 Nguyên lý hoạt động.
Vật liệu sấy được đổ lên sàn, thông thường bề dày lớp sấy từ 0,4 ÷ 0,6 m.
Không khí sấy được nung nóng lên đến nhiệt độ sấy nhờ lò đốt. Ở giai đoạn sấy thuận
chiều, khí sấy được quạt hút và thổi vào buồng sấy, khí sấy đi từ dưới lên trên xuyên
qua lớp hạt và mang ẩm đi ra ngoài. Ở giai đoạn sấy ngược chiều, khi ẩm độ của lớp
vật liệu bên dưới gần đạt yêu cầu. Nhờ bộ phận đảo gió khí sấy được thổi ngược từ
trên xuống dưới. Do có đảo chiều khí sấy vì vậy không cần đảo mà vật liệu sấy vẫn
khô đều.

Luận văn tốt nghiệp

- 12 -

Khoa Cơ Khí - Công Nghệ



SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

Ưu điểm: với phương pháp đảo chiều khí sấy đã giảm rõ rệt cơng lao động cào
đảo và với bề dày lớp hạt khoảng 0,4 ÷ 0,6 m (so với 0,2 ÷ 0,4 m của máy SRG) dẫn
đến giảm diện tích sàn sấy còn bằng một nữa so với SHG. Ẩm độ sau khi sấy khá đều
(<2%) dù sử dụng ở nhiệt độ sấy khá cao, đồng thời mở rộng khả năng sấy các dạng
sản phẩm khác khơng thể cào đảo trong q trình sấy.
Cửa đảo gió

A

Lò đốt

Khối vật liệu sấy

Quạt

Cửa đảo gió

B

Lò đốt

Khối vật liệu sấy

Quạt


Hình 2-1: Máy sấy đảo chiều.
2.2 Quạt.
2.2.1 Khái niệm và phân loại quạt. /6/
Quạt được coi là một dạng bơm, là máy dùng để vận chuyển khơng khí hoặc
các khí khác khi áp suất (chiều cao áp lực) nhỏ hơn 1500 mm nước.
Trong hệ thống sấy quạt có 2 nhiệm vụ:
 “Mang” nhiệt đến vật liệu sấy để làm nóng vật liệu sấy và bốc ẩm từ vật liệu sấy.
 “Mang” hơi nước ra khỏi khối vật liệu sấy.
Phân loại quạt:
Theo ngun tắc làm việc: có hai loại chính là quạt ly tâm và quạt hướng trục,
ngồi ra còn có loại quạt Mixedflow là sản phẩm của sự kết hợp các ưu điểm của hai
loại quạt kể trên.
Luận văn tốt nghiệp

- 13 -

Khoa Cơ Khí - Cơng Nghệ


SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

Theo áp suất:
o Áp suất thấp:
o Áp suất trung bình:

H < 100 mmH2O
100 < H < 300 mmH2O


o Áp suất cao:

H > 300 mmH2O

(trong đó H là tĩnh áp của quạt, mmH2O)
2.2.2 Các thông số của quạt. /7/
Các thông số chủ yếu của quạt là lượng gió, tĩnh áp, công suất và hiệu suất.
Liên hệ giữa các thông số trên được biểu diễn trên cùng một đồ thị gọi là "đường đặc

100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0

0.5
0.0
2.0

2.2

2.4

2.6

2.8

Công suất (kW)

Tĩnh áp (mmH2O), Hiệu suất (%), Độ ồn (dB(A))

tính" quạt.

3.0

Lưu lượng (m*3/s)

Cột áp (mmH2O)

HS tĩnh (%)

Độ ồn (dB(A))

Công suất (kW)


Hình 2-2: Đường đặc tính quạt.
- Lượng gió Q: còn gọi là "chi phí không khí", là thể tích không khí chuyển
động qua quạt trong một đơn vị thời gian. Đơn vị đo là m3/s, m3/giờ, hoặc cfm trong
hệ Anh, Mỹ cũ, qui đổi 1000 cfm = 0,47 m3/s  0,5 m3/s. Trên đồ thị lượng gió được
ghi trên trục hoành. Đo lường bằng cách đo vận tốc gió trong ống có tiết diện nhất
định.
- Tĩnh áp H: là áp suất cần thiết để thắng sức cản của đường ống và của khối
hạt. Tĩnh áp trong buồng sấy cũng tương tự như tĩnh áp làm căng trái bóng hoặc ruột
xe đạp. Tĩnh áp tăng thì lượng gió giảm, và ngược lại. Đơn vị đo tĩnh áp là pascal hoặc
mmH2O. Đổi đơn vị: 1 pascal (1 Pa) = 1 N/m2; 1 mmH2O = 9,8 Pa  10Pa.
- Công suất quạt P: ta phân biệt:
Luận văn tốt nghiệp

- 14 -

Khoa Cơ Khí - Công Nghệ


SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

 Công suất lý thuyết PLT: là công suất tối thiểu để tạo lượng gió và tĩnh áp trên,
giả sử hiệu suất là 100%.
PLT (kW ) 

Q(m 3 / s ).H (mmH 2 O)
102

(2.1)


 Công suất thực tế Ptt: là công suất do động cơ cần để kéo quạt, như vậy bao
gồm các hao hụt khí động, hao hụt do bộ truyền động từ động cơ đến quạt. Để
khách quan, không tính hao hụt do bản thân động cơ, ta thường dùng động cơ
điện để đo và trừ công suất chạy không tải.
- Hiệu suất tĩnh  t :
 t = (công suất lý thuyết / công suất thực tế)*100%

(2.2)

Công suất thực tế Ptt = (Công suất lý thuyết PLT /  t )*100%

(2.3)

Hay:

2.2.3 Quạt hướng trục. /6/

Hình 2-3: Cấu tạo quạt hướng trục.
Quạt hướng trục thuộc loại quạt đẩy chạy nhanh ( n > 1000 vg/ph), nguyên lý
làm việc là dòng khí vào và ra khỏi quạt song song với trục quạt. Quạt hướng trục
được ứng dụng để truyền một thể tích tương đối lớn khi áp suất nhỏ ( so với quạt ly
tâm ) có thể dùng cho nhiệm vụ chung và nhiệm vụ đặc biệt ( hút khói, hút bụi trong
công nông nghiệp…)
 Ưu điểm: lưu lượng lớn, hiệu suất khá cao, nhỏ gọn, dể lắp đặt.
 Nhược điểm: ồn và hiệu suất thấp hơn so với quạt ly tâm.
Luận văn tốt nghiệp

- 15 -


Khoa Cơ Khí - Công Nghệ


SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

Bảng 2-1: Đặc tính của các loại quạt hướng trục khác nhau (theo US DOE) /17/
Loại quạt và

Ưu điểm

Nhược điểm

 Tạo ra tốc độ lưu lượng cao hơn ở áp suất

 Hiệu quả sử dụng

thấp.

năng lượng tương

 Không lắp với các đường ống dài (vì tạo ra áp

đối thấp.

suất thấp).

 Khá ồn.


cánh quạt
Quạt đẩy

 Rẻ tiền nhờ cấu tạo đơn giản.
 Đạt hiệu suất tối đa, với áp suất đẩy gần bằng
áp suất khí quyển, và thường được sử dụng cho
các hệ thống thông gió trên mái nhà, xưởng.
 Có thể tạo ra dòng ngược chiều, rất thích hợp
với các ứng dụng thông gió.

Quạt hướng trục dạng ống,

 Áp suất cao hơn và hiệu suất cao hơn quạt

 Tương đối đắt.

một quạt đẩy được đặt trong

đẩy.

 Tiếng ồn trung

xylanh

 Thích hợp với áp suất trung bình, các thiết bị

bình.

ứng dụng vận tốc dòng cao.


 Hiệu quả sử dụng

 Có thể nhanh chóng tăng lên tới tốc độ định

năng lượng tương

mức (nhờ khối lượng quay thấp) và tạo ra lưu

đối thấp (65%).

lượng ngược chiều, phù hợp với rất nhiều thiết
bị ứng dụng thông gió.
 Tạo áp suất đủ để vượt qua những tổn thất
đường ống và hiệu quả không gian, thích hợp
với những thiết bị ứng dụng xả khí.

Quạt hướng trục dạng cánh

 Thích hợp với áp suất trung bình – cao (lên tới

 Tương đối đắt so

gạt

500mm cột nước), như quạt cấp liệu ở lò hơi.

với quạt đẩy.

 Có thể nhanh chóng tăng lên tới tốc độ định
mức (nhờ khối lượng quay thấp) và tạo ra lưu

lượng ngược chiều, phù hợp với rất nhiều thiết
bị ứng dụng thông gió.
 Thích hợp nối trực tiếp với trục của động cơ.
 Sử dụng năng lượng hiệu quả nhất (lên tới
85% nếu được trang bị với quạt cánh nâng và
khoảng hở nhỏ).

Luận văn tốt nghiệp

- 16 -

Khoa Cơ Khí - Công Nghệ


SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

2.2.4 Quạt ly tâm. /6/

Hình 2-4: Cấu tạo quạt ly tâm.
Quạt ly tâm sử dụng một bánh công tác quay để dịch chuyển dòng không khí
theo phương tiếp tuyến với bánh công tác. Quạt ly tâm tăng tốc độ của một dòng
không khí bằng bánh công tác. Tốc độ tăng liên tục cho tới khi đến cuối cánh dẫn và
chuyển thành áp suất. Những quạt loại này có thể tạo ra áp suất cao, phù hợp với điều
kiện làm việc khắc nghiệt, như hệ thống làm việc ở nhiệt độ cao, độ ẩm hoặc dòng
không khí bẩn
 Ưu điểm: hiệu suất cao, ít ồn, lưu lượng lớn, cột áp nhỏ.
 Nhược điểm: phức tạp, khó bố trí lắp đặt.
Bảng 2-2: Đặc tính của các loại quạt ly tâm khác nhau (theo US DOE) /17/

Loại quạt và

Ưu điểm

cánh quạt

Nhược điểm

Quạt ly tâm với cánh

 Thích hợp với áp suất cao và nhiệt  Chỉ thích hợp với tốc

bằng tỏa tròn

độ cao.

độ lưu lượng thấp, trung

 Thiết kế đơn giản, phù hợp vói các bình

thiết bị ứng dụng chuyên dụng.
 Có thể hoạt động ở lưu lượng thấp

mà không bị rung động lớn.
 Độ bền cao.
 Hiệu suất đạt 75%.

Luận văn tốt nghiệp

- 17 -


Khoa Cơ Khí - Công Nghệ


SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

 Có khoảng hở bánh công tác - vỏ

quạt lớn, thích hợp với những dòng
khí có lẫn hạt rắn (bụi, mẫu gỗ và mẫu
kim loại)

Quạt cánh cong nghiêng

 Có thể dịch chuyển lưu lượng khí

 Chỉ phù hợp với các

về phía trước, với các

với áp suất thấp.

thiết bị ứng dụng dịch vụ

cánh quạt cong hướng

 Kích thước tương đối nhỏ.


làm sạch mà không ở áp

về phía trước .

 Độ ồn thấp (do tốc độ chậm) và phù

suất cao và điều kiện

hợp với các thiết bị ứng dụng điều

khắc nghiệt.

hòa không khí, thông gió, gia nhiệt.

 Khó điều chỉnh chính

xác năng suất quạt.
 Cần lựa chọn kỹ phần

dẫn động để tránh trường
hợp quá tải động cơ vì
đường đặc tính công suất
tăng nhanh theo lưu
lượng.
 Hiệu suất năng lượng

tương đối thấp (55 ÷
65%)

Quạt dốc về phía sau,với  Có thể hoạt động với áp suất tĩnh


 Không phù hợp với

các cánh nghiêng về

thay đổi (và không làm động cơ quá

dòng khí bẩn (vì hình

phía sau hướng với

tải).

dạng quạt gây tích tụ bụi

hướng quay: cánh bằng,

 Phù hợp khi hệ thống hoạt động ở

trên cánh).

cánh cong và cánh nâng. lưu lượng khí cao và không ổn định.

 Quạt cánh nâng kém ổn

 Thích hợp với ứng dụng thông gió

định hơn do lực nâng tạo

cưỡng bức.


bởi mỗi cánh có thể

 Quạt cánh bằng vững chắc hơn.

chênh lệch.

 Quạt cánh cong hiệu quả hơn (hơn

 Quạt cánh nâng mỏng

85%).

chóng mòn.

 Quạt cánh nâng mỏng là hiệu quả

nhất.

Luận văn tốt nghiệp

- 18 -

Khoa Cơ Khí - Công Nghệ


SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm


Thông qua bảng đặc tính của các quạt ly tâm và quạt hướng trục trên ta nhận
thấy: hình dạng của cánh quạt ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, lưu lượng, tĩnh áp và
độ ồn do quạt gây ra.
2.2.5 Quạt Mixedflow. /4/

Hình 2-5: Cấu tạo quạt Mixedflow
Quạt Mixedflow có cấu tạo gần giống như quạt hướng trục, có hiệu suất cao,
lưu lượng lớn, nhỏ gọn, dễ chế tạo, ít ồn. Đây là sự kết hợp các ưu điểm của quạt ly
tâm và quạt hướng trục.

Hình 2-6: Hướng đi của dòng khí
2.3 Tiếng ồn của quạt. /6/
Tiếng ồn của quạt có hai dạng là: ồn khí động và ồn cơ học.
2.3.1 Ồn khí động.
Ồn khí động sinh ra do các chi tiết khác nhau của quạt tác động lên sự chuyển
động của dòng khí. Yếu tố chính gây ồn khí động là vận tốc vòng lớn, vì cường độ ồn
tỷ lệ bậc sáu với vận tốc, bậc hai với số đo tuyến tính của cánh và bậc hai với sức cản
đỉnh cánh. Yếu tố thứ hai là dạng cánh, dạng thân (vỏ) quạt, số cánh, chế độ làm việc
Luận văn tốt nghiệp

- 19 -

Khoa Cơ Khí - Công Nghệ


SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

của quạt và cấu trúc buồng đặt quạt. Tiếng ồn sinh ra do chuyển động xoáy của không

khí với guồng động tạo nên các sóng không khí và rung động của các bộ phận. Không
khí đi qua cửa hút , cánh hướng dòng (nếu có), đi qua cửa ra của vỏ cũng tạo ra xoáy
và gây ồn.
2.3.2 Ồn cơ học.
Độ vững chắc của cánh quạt ồn ít hơn (đúc cánh liền với bầu).
Hầu hết quạt lắp côngxon với trục nên tiếng ồn lớn nếu cân bằng động không tốt.
Tiếng ồn còn do các ổ bi gây ra, do động cơ gây ra.
Muốn tránh tiếng ồn (hạn chế đến mức thấp nhất) của quạt và hệ thống cần loại bỏ
hết nguyên nhân gây ồn như:
 Cánh quạt nên cong về sau (nếu có thể), vận tốc gió trong các ống dẫn nên nhỏ,
guồng động phải được cân bằng tĩnh và động tốt, không nối cứng đường ống
với vỏ quạt, vỏ (thân) quạt vững chắc.
 Các ổ đở phải là ổ trượt (không dùng ổ bi), số vòng quay của quạt nên chọn nhỏ
nếu có thể), vận tốc không khí trong quạt càng nhỏ càng tốt.
 Giữa đế quạt và ống cần đệm cao su.
Theo tiêu chuẩn của Nga thì vận tốc vòng ở đường kính ngoài của guồng động
(hoặc đường kính đỉnh cánh) được quy định như sau:
 Với quạt hướng trục từ 80 đến 100 m/s.
 Với quạt ly tâm là 50 m/s.
Quạt có thể hoạt động trong hệ thống hút, đẩy, vừa hút vừa đẩy. Tốt nhất vẫn là
chế độ đẩy, vì vậy mọi nơi, mọi chổ nếu có thể được nên cho quạt làm việc ở chế độ
đẩy.
2.4 Tính toán quạt. /10/
2.4.1 Các hệ số ảnh hưởng.
a. Hệ số áp suất.
Ta có áp lực phát sinh tại cánh:
P




  .u.Cu

 P  . .u.Cu 

Luận văn tốt nghiệp

(2.4)

 .u 2 .
2

- 20 -

(2.5)

Khoa Cơ Khí - Công Nghệ


SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

Vậy hệ số  được tính:


2. .Cu 2P

u
 .u 2


(2.6)

, 

Cm
u

(2.7)

1
 . 3

(2.8)

b. Hệ số thể tích.

c. Hệ số lưu lượng.

 : hệ số tốc độ.

Trong đó:

 : hệ số đặc tính đường kính.

Sự vận chuyển một lưu lượng Q và gia tăng áp suất toàn phần P cùng với một
vận tốc ns mong muốn, người ta cho phép tính hệ số tốc độ theo công thức:
1
 V 12
1 
V 2

2

  ns .
.2.
 0,379.n s . 3
3
 (2.g .H ) 4

H 4

Với:

ns 

nq
60

(2.9)

, vg/s

V – lưu lượng, m3/s
nq - số vòng quay của quạt, vg/ph
H - chiều cao cột áp, m
d. Hệ số đường kính.
d

1

2.V


2

3.g.H  4 .
1

1

(2.10)
2

e. Mối quan hệ giữa  , ,  , .


1
 . 2
2



;

1
 . 3

(2.11)

Giá trị  được tra từ giản đồ tài liệu /10/, cũng như tỷ số moayơ tối thiểu
v


d2
được tra từ giản đồ tài liệu /10/.
d1

Từ đó ta tính được đường kính Rotor quạt:
d2 

Luận văn tốt nghiệp

60 16.P
,
.
 .nq


m
- 21 -

(2.12)
Khoa Cơ Khí - Công Nghệ


SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

f. Bước cùa cánh quạt.
Số cánh quạt: z 

 .d

t

Suy ra bước cánh quạt:
t

 .d
z

, m

(2.13)

Khi không xét đến sự ma sát ta có tiết diện mặt cắt cánh:
C a .L 

Suy ra: z 
Trong đó:

P.4.
,
W . . ..z

m2

(2.14)

P.4.
W . ...C a .L

 - hiệu suất của quạt,


%

Ca.L - tiết diện mặt cắt cánh, m2
 - lưu tốc của không khí,   2. .n s ,

vg/s

 - khối lượng riêng của không khí,   1,2

kg/m3

W - lưu lượng theo hướng lý tưởng trong mõi mặt cắt,

m/s

2.4.2 Các thông số của bánh công tác.
a. Vận tốc kinh tuyến.
Cm 

Q




4

. d 22  d12




,

m/s

(2.15)

Với: d1, d2 lần lượt là đường kính moayơ và đường kính ngoài của rotor. Đường kính
moayơ rotor được tính:
d1  d 2 .v ,

m

(2.16)

Với:
v: tỷ số moayơ
Vận tốc vòng:
u

 .d .n
60

, m/s

(2.17)

b. Các góc của cánh.
Góc nạp của cánh được tính theo tam giác vận tốc, ta có:
tg1 


Luận văn tốt nghiệp

Cm
u

(2.18)
- 22 -

Khoa Cơ Khí - Công Nghệ


SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

Góc thoát của cánh:
tg 2 

Cm
u  Cu 

(2.19)

Hình 2-7: Tam giác vận tốc.
Trong đó: Cm được tính theo công thức:
C m 

Với:


P
 . .u

(2.20)

 - khối lượng riêng của không khí,   1,2

kg/m3.

 - hiệu suất của quạt (chọn   0,5 )

c. Xác định hình dạng cánh.
Ở đây ta tính cánh cong trong không gian (cánh xoắn):
Bán kính cong của cánh:
R

Trong đó;

L
,
2. sin  '

m

(2.21)

2  '   2 ' 1 ' , độ

(2.22)


L – biên dạng cánh.

Bề rộng rotor:
a  R.cos 1 ' cos  2 ' ,

Với:

Luận văn tốt nghiệp

m

(2.23)

1 '  1  v ,

độ

(2.24)

2 ' 2  v ,

độ

(2.25)

- 23 -

Khoa Cơ Khí - Công Nghệ



SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

Hình 2-8: Hình dạng của cánh.
Mặt khác:
v

v .1   
,
2.

độ

(2.26)

Góc lệch ngoài:
v   2  1 ,

độ

(2.27)

Góc trung bình:
m 

1   2
2

, độ


(2.28)

Hệ số  được tra từ giản đồ tài liệu /1/ dựa vào góc  m và tỷ số

t
, tỷ số này được
L

chọn từ:
t
 0,5  2,0
L

(2.29)

Độ sâu cánh:
1 L2
f  . ,
8 R

m

(2.30)

Góc đặt cánh:
sin  

a
L


(2.31)

2.4.3 Các định luật tương đương của quạt. /13/
Những định luật tương đương của quạt thể hiện các đặc tính có thể thay đổi được
của các loại quạt tương tự nhau. Các giá trị có thể thay đổi là đường kính quạt D, số
vòng quay n, mật độ dòng khí  , lưu lượng Q, cột áp H, hiệu suất  , công suất P.
Luận văn tốt nghiệp

- 24 -

Khoa Cơ Khí - Công Nghệ


SVTH: Hà Bảo Quốc – Phan Mạnh Thắng

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Tâm

3

Q1  D1   n1 
 x 

Q2  D2   n2 

(2.32)
2

2


H 1  D1   n1   1
 x   x

H 2  D2   n2    2
P1  D1

P2  D2





5

n
x 1
 n2





3


x 1
 2






(2.33)





(2.34)

2.5 Vật liệu và phương pháp giảm ồn.
2.5.1 Khái niệm tiếng ồn. /11/
Tiếng ồn là tập hợp những âm thanh có cường độ và tần số khác nhau sắp xếp
không có trật tự, gây khó chịu cho người nghe, cản trở con người làm việc và nghỉ
ngơi.
Theo ý nghĩa vật lý, tiếng ồn là tổng hợp một cách hỗn tạp những âm phức hợp.
Sóng của nó là một đường cong không có quy luật không có chu kỳ.
2.5.2 Các đặc trưng cơ bản của âm thanh. /11/
a. Tần số âm thanh.
Đơn vị do là Hz. Mỗi âm thanh được đặc trưng bởi một tần số giao động của
sóng âm. Bình thường tai người cảm thụ được các âm thanh có tần số từ 16÷20.000
Hz.
b. Ngưỡng nghe và ngưỡng chói tai.
Âm thanh là những dao động cơ học được lan truyền dưới hình thức sóng trong
môi trường đàn hồi, nhưng không phải bất cứ sóng nào đến tai cũng gây ra cảm giác
âm thanh như nhau. Cường độ âm thanh nhỏ nhất ở một sóng âm xác định mà tai
người nghe thấy gọi là ngưỡng nghe. Âm thanh có tần số khác nhau giá trị ngưỡng
nghe cũng khác nhau. Cường độ âm thanh lớn nhất mà tai người có thể chịu được gọi
là ngưỡng chói tai.
c. Mức cường độ âm L (dB).

Mức cường độ âm thanh được xác định theo công thức:
L = 10 lg (I / Io), dB(A)

(2. 35)
2

I - Cường độ âm thanh đang xét, W/m

Io - Cường độ âm thanh ở ngưỡng nghe: Io = 10÷12 W/m2
d. Mức áp suất âm (dB).
Luận văn tốt nghiệp

- 25 -

Khoa Cơ Khí - Công Nghệ