Language
Country/Area
No result found
Luồng không khí trong cơ học chất lỏng: Tại sao nó lại quan trọng đến vậy? Khám phá bộ mặt thật của luồng không khí!
Lưu lượng không khí hoặc thể tích không khí là sự chuyển động của không khí. Không khí hoạt động giống như chất lỏng, có nghĩa là các hạt tự nhiên chảy từ vùng có áp suất cao đến vùng có áp suất thấp. Áp suất khí quyển có liên quan trực tiếp đến độ cao, nhiệt độ và thành phần. Trong kỹ thuật, lưu lượng không khí là phép đo lượng không khí chảy qua một thiết bị cụ thể trên một đơn vị thời gian. Nó có thể được mô tả bằng lưu lượng thể tích (thể tích không khí trên một đơn vị thời gian) hoặc lưu lượng khối lượng (khối lượng không khí trên một đơn vị thời gian). Yếu tố chính ảnh hưởng đến cả hai là mật độ không khí, mà mật độ không khí lại phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ theo định luật khí lý tưởng. Chuyển động của không khí có thể được tạo ra bằng các biện pháp cơ học (như chạy quạt điện hoặc quạt tay) hoặc thụ động dựa trên sự chênh lệch áp suất trong môi trường.
Các loại luồng không khí
Giống như các chất lỏng khác, không khí có thể biểu hiện cả kiểu dòng chảy tầng và dòng chảy hỗn loạn.
Trong dòng chảy tầng, tất cả các hạt chất lỏng chuyển động theo các đường song song và có thể quan sát thấy các đường dòng song song; trong dòng chảy hỗn loạn, chuyển động của các hạt là ngẫu nhiên và hỗn loạn, và các đường dòng có thể cong, xoắn ốc và đan xen vào nhau. Số Reynolds là tỷ lệ được sử dụng để dự đoán sự chuyển đổi từ dòng chảy tầng sang dòng chảy hỗn loạn, trong đó dòng chảy tầng xảy ra khi số Reynolds thấp và dòng chảy hỗn loạn xảy ra khi số Reynolds cao.Dòng chảy tầng là dòng chảy êm ả của không khí với phân bố vận tốc theo hình parabol, trong khi dòng chảy hỗn loạn là sự thay đổi hướng chuyển động do sự bất thường trên bề mặt dòng chảy (chẳng hạn như sự nhiễu loạn trên bề mặt dòng chảy chất lỏng).
Đơn vị lưu lượng không khí
Các đơn vị tiêu biểu cho lưu lượng không khí bao gồm:
- Thể tích: m3/phút (mét khối trên phút), m3/h (mét khối trên giờ), ft3/h (feet khối trên giờ), l/s (lít trên giây)
- Khối lượng: kg/s (kilôgam trên giây)
Lưu lượng không khí cũng có thể được mô tả theo đơn vị thay đổi không khí mỗi giờ (ACH), biểu thị lượng không khí thải ra trong một không gian cụ thể.
Đo lường và Công cụ
Dụng cụ đo lưu lượng không khí được gọi là máy đo lưu lượng không khí. Máy đo gió cũng được sử dụng để đo tốc độ gió và lưu lượng không khí trong nhà, bao gồm máy đo gió đầu dò trực tiếp, máy đo gió lưỡi quay, máy đo gió bóng đèn nóng và nhiều loại khác. Các thiết bị này sử dụng các nguyên lý khác nhau, chẳng hạn như thay đổi điện trở nhiệt để suy ra dòng chảy.
Các kỹ sư khai thác những hiện tượng vật lý này để thiết kế và sử dụng máy đo gió dây nóng để đo chính xác vận tốc không khí.
Mô phỏng và tính toán
Luồng không khí có thể được mô phỏng bằng mô hình động lực học chất lưu tính toán (CFD) hoặc có thể quan sát các mẫu luồng không khí thông qua các thí nghiệm trong đường hầm gió.
Các mô hình CFD theo dõi dòng chất rắn chảy qua hệ thống và giúp phân tích nồng độ chất ô nhiễm trong môi trường trong nhà và ngoài trời.
Kiểm soát và điều chỉnh lưu lượng
Thiết bị điều chỉnh luồng không khí trong ống dẫn bao gồm bộ giảm chấn, có thể tăng, giảm hoặc dừng hoàn toàn luồng không khí. Các thiết bị phức tạp hơn, chẳng hạn như bộ xử lý không khí (AHU), không chỉ điều chỉnh luồng không khí mà còn tạo ra và điều chỉnh luồng không khí. Hệ thống điều hòa không khí kiểm soát luồng không khí bằng cách thay đổi tốc độ quạt, thường ở mức thấp, trung bình hoặc cao.
Các tình huống ứng dụng
Đo lưu lượng không khí là cần thiết trong nhiều ứng dụng, chẳng hạn như hệ thống thông gió (để xác định lượng không khí thay thế), cung cấp áp suất không khí (để kiểm soát tốc độ không khí và giai đoạn cung cấp) và hoạt động của động cơ (để kiểm soát tỷ lệ không khí-nhiên liệu) . Việc quản lý luồng không khí là trọng tâm của nhiều lĩnh vực, bao gồm khí tượng học, hàng không, y học, v.v.
Lưu lượng không khí trong các tòa nhà
Trong khoa học xây dựng, các vấn đề về luồng không khí thường liên quan đến tính mong muốn của nó, chẳng hạn như sự tương phản giữa thông gió và thẩm thấu, trong đó thông gió được định nghĩa là luồng không khí trong lành từ bên ngoài vào không gian bên trong. Điều này có thể đạt được thông qua các biện pháp cơ học hoặc chiến lược thông gió tự nhiên. Thông gió tự nhiên thường được khuyến khích vì lợi ích kinh tế, nhưng việc thực hiện cần phải cân nhắc đến thời gian và điều kiện bên ngoài.
Mối quan hệ giữa luồng không khí và sự thoải mái về nhiệt
Việc quản lý luồng không khí rất quan trọng để đảm bảo sự thoải mái về nhiệt độ cho người ở và chất lượng môi trường trong nhà (IEQ) nói chung, bằng cách cung cấp nguồn không khí trong lành và loại bỏ không khí thải một cách hiệu quả. Tốc độ luồng không khí khác nhau có thể ảnh hưởng đến cảm giác của người ở trong nhà và đây là yếu tố cần được cân nhắc cẩn thận khi thiết kế một tòa nhà.
Việc kiểm soát luồng không khí hợp lý là một thành phần quan trọng để cải thiện chất lượng môi trường trong nhà trong thiết kế.
Với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, việc hiểu rõ cơ chế chi tiết của luồng không khí trong nhiều ứng dụng ngày càng trở nên quan trọng. Vậy, làm thế nào chúng ta có thể sử dụng kiến thức này hiệu quả hơn để cải thiện môi trường sống?
