Kỹ thuật xử lí khí thải - Chương 3 pps

Lượng nhiệt tỏa ra do người: Phụ thuộc vào các yếu tố: Nhiệt độ trong phòng, tính chất của quần áo, vận tốc chuyển động của không khí và cường độ làm việc Xem bảng 3 – 1.. Số lượng nhiệ

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN LƯỢNG KHÔNG KHÍ CHO CÔNG TRÌNH

III.1 TÍNH TOÁN NHIỆT

III.1.1 Phương trình cân bằng nhiệt độ của nhà Xưởng

∆Q = ΣQt - ΣQtt Trong đó:

+ ∆Q : Lượng nhiệt thừa

+ ΣQt : Nhiệt độ Xâm nhập vào phòng

+ ΣQtt : Lượng nhiệt tổn thất trong phòng

III.1.2 Nhiệt độ tính toán của không khí

III.1.2.1 Nhiệt độ ngoài trời

- Mùa nóng: Nhiệt độ trung bình cao nhất trong năm (tttng) được cho vào lúc 13

→ 14h ( tháng 6 hoặc tháng 7), (lấy trong bảng ở trạm khí lượng thủy văn)

- Mùa lạnh: từ 6 → 7h (nhất là tháng 1) nhiệt độ lạnh nhất

III.1.2.2 Nhiệt độ trong nhà

- Mùa nóng:

Ttt

tr = ttt

ng + (2 ÷ 5)0C

- Mùa lạnh:

ttt

tr = 18 ÷ 200C III.1.3 Tính toán lượng nhiệt Xâm nhập vào phòng

III.1.3.1 Lượng nhiệt tỏa ra do người:

Phụ thuộc vào các yếu tố: Nhiệt độ trong phòng, tính chất của quần áo, vận tốc chuyển động của không khí và cường độ làm việc (Xem bảng 3 – 1)

BẢNG 3-1 Số lượng nhiệt, ẩm (g/h) tỏa ra do người lớn tuổi

Đại lượng Số lượng nhiệt (kcal/h), ẩm (g/h) khi nhiệt độ KK trong

phòng 0C

Ở trạng thái yên tĩnh

Làm việc trí óc

Làm việc vật lý nhệ nhàng

+ Nhiệt: Hiện 130 105 85 55 35 5

Khi làm việc nặng trung bình

Khi làm việc nặng

Trong đó: - βc : Hệ số kể đến cường độ làm việc

+ βc = 1 (Công việc nhẹ)

+ βc = 1.07 (Công việc trung bình)

+ βc = 1.15 (Công việc nặng)

- βA : Hệ số kể đến ảnh hưởng của quần áo

+ βA = 0.65 :áo quần bình thường

+ βA = 0.4 : đối với áo quần ẩm

+ tp : nhiệt độ không khí trong phòng

III.1.3.2 Lượng nhiệt tỏa ra do chiếu sáng:

QCS = aF Trong đó:

- a: Tiêu chuẩn tỏa sáng (W/m2) a = E qcs ηc/s

- F: Diện tích mặt sàn của phòng (m2)

QCS = E F qcs ηc/s Trong đó:

- E :Độ chiếu sáng (lyc).(Đèn huỳnh quang 300, đèn bình thường 200)

- q :Lượng nhiệt tỏa ra trên đơn vị diện tích khi E = 1lyc (0.05 ÷ 0.03

đèn huỳnh quang; 0.13 ÷ 0.25 đèn dây tóc…)

- ηc/s :Hiệu suất nhiệt tỏa vào phòng (0.5 đèn huỳnh quang ; 0.85 đèn

dây tóc)

III.1.3.3 Lương nhiệt tỏa ra do động cơ

Q = Nµ Trong đó:

A C

- Hệ số µ : µ = ϕ1ϕ2ϕ3 (1 - η + ϕ4η)

+ ϕ1 : hệ số sử dụng công suất (0.7 ÷ 0.9) + ϕ2 : hệ số tải trọng thường nhận (0.5 ÷ 0.8) + ϕ3 : hệ số làm việc đồng thời của các động cơ (0.5 ÷1) + ϕ4 : hệ số chuyển từ cơ năng đến nhiệt năng

+ η : hiệu suất động cơ (0.75 → 0.92)

Tính toán nhanh nhận µ = 0.4 (40% nhiệt độ động cơ tỏa ra môi trường bên trong)

Qđc = N (1 - η)

η : hiệu suất động cơ (0.75 ÷ 0.92)

III.1.3.4 Lượng nhiệt tỏa ra do đốt nhiên liệu:

Q = ηQc

t Gnt

Trong đó:

+ Gnt : lượng nhiên liệu đốt cháy trong 1 giờ

+ Qc

t : nhiệt trị thấp của nhiên liệu được tra bảng nhiệt trị của nhiên liệu hay theo công thức Mendelep

+ Quá trình đốt cháy của nhiên liệu được biểu thị bằng η (0.9 ÷ 0.97) III.1.3.5 Lượng nhiệt tỏa ra từ sản phẩm

- Sản phẩm khi làm nguội có trạng thái chuyển pha

Q = [ Cd (td – tn/c) + inc + CR (tnc - tc)] G

Trong đó:

+ Cd ,CR : Là nhiệt dung riêng của vật liệu ở trạng thái lỏng và rắn

+ td, tc, tn/c : Là nhiệt độ tương ứng với trạng thái đầu và cuối và chuyển biến pha (nóng chảy) của vật liệu

+ G: khối lượng vật liệu (kg) đưa vào làm việc trong thời gian 1 giờ

- Đối với sản phẩm làm nguội không có trạng thái thay đổi

Q = C (tđ - tc) G

III.1.3.6 Lượng nhiệt tỏa ra từ thiết bị nóng

Q = αbm (tbm - tp) F

tđ

qnc

tc

tnc

t0

T

Trong đó:

+ tbm : nhiệt độ bề mặt thiết bị

+ tp : nhiệt độ không khí

+ αbm : hệ số truyền nhiệt giữa bề mặt và không khí trong phòng

+ αbm = 10.44 W/m2.k , (nhiệt độ thấp)

+ αbm = 29 W/m2.k , (nhiệt độ cao)

III.1.3.7 Lượng nhiệt tỏa ra từ lò nung:

Q = k ( ttr – tXq ) F (w)

Với: + k: hệ số truyền nhiệt (W/m2.K)

Nếu có nhiều lớp thì:

+ λ : Hệ số dẫn nhiệt (W/m.K)

+ αtr, αng: Hệ số trao đổi nhiệt trong và ngoài

Khi có nhiều lớp cách nhiệt ta có thể bỏ qua thành phần

trong công thức (*)

ng tr

k

α α λ

1 + +

=

∑

=

+ +

+

i k

1

1 1

1

α α

λ

δ λ δ

k

α (W/m2k2)

(*)

Dẫn nhiệt Truyền nhiệt

Đối lưu

t p

t

t r

ng

α λ

+ +

( )

ng ng ng

cn cn

n h

d d

d

l t t Q

π α πλ

1 ln

2

1

+

−

=

dng dcn

l

t t III.1.3.8 Lượng nhiệt tỏa ra từ ống dẩn:

+ αng = 8 + 0.04 th :hệ số trao đổi bề ngoài mặt ống

III.1.3.9 Nhiệt bức Xạ mặt trời:

Nhiệt bức Xạ mặt trời Xuyên qua cửa kính:

Q = T1 X T2 X T3 X T X bbX X F Trong đó:

+ qbX: cường độ bức Xạ mặt trời được tính bằng thời điểm tính toán

+ F: diện tích của cửa kính

+ T1: tính đến độ trong suốt của kính ( một lớp kính: T1 = 0.9 ; 2 lớp T1 = 0.81) + T2: hệ số độ bẩn của kính (1 lớp: 0.8 ;2 lớp: 0.7 ; kính nghiên một lớp 0.65) + T3: hệ số kể đến mức độ che khuất của cánh cửa (số liệu sách trang 32 ; Thông gió và kỹ thuật Xử lý khi)

+ T4: hệ số tính đến che khuất của tấm che nắng

• Ôvang 0.45,

• Lá sách 0.1

• Sơn trắng đục: 0.65 ÷ 0.8

• Kính nhám: 0.3

• Rèm che nắng phía ngoài cửa : 0.7

• Phía trong cửa : 0.4…

III.1.3 Nhiệt tiêu hao:

- Tổn thất nhiệt qua kết cấu phòng

Q = k X F X ∆t X t Trong đó:

+ ∆tt:hiệu nhiệt giữa trong và ngoài nhà

∆ttt = (ttt

tr - ttt

ng)Ψ

k h

ng =8+0.04t +0.6 v

α

+ ttt

tr, ttt

ng : Nhiệt tính toán của không khí bên trong và bên ngoài nhà +Ψ : Hệ số kể đến vị trí tương đối của kết cấu bao che so với

không khí ngoài trời: Trần hầm mái (0.75 – 0.9) ; Sàn tầng trệt (0.4 – 0.6)

- Tổn thất nhiệt khác : lượng nhiệt tiêu hao do phương hướng Hướng nhà có khả năng làm tăng sự trao đổi nhiệt độ giữa bề mặt tường với không khí Xung quanh

- Bổ sung phần trăm thất thoát nhiệt độ nào đó

Q = Q0 (1 + %)

III.1.4 Nhiệt và ẩm Xâm nhập vào phòng:

III.1.4.1 Từ bề mặt nước tự do

- Nhiệt hiện

Q = F (5.71 + 4.06 vk) ( tn – tp) ; (W)

- Nhiệt kín

Q = W X Ih

Trong đó:

+ W: lượng nước bay hơi : W = (a + 0.0174 vk)(P2 – P1)F

+ Ih: entapi của hơi: Ih = 2500 + 1.8 tn (kj/kg)

+ a: hệ số linh động của không khí trên bề mặt chất lỏng (phụ thuộc nhiệt

độ)

ng i i tr

k

λ λ

δ α

1 1

1 + +

=

∑

B

T

N

Đ

10%

10%

5%

0%

Đ T

TN

Đ

10%

10%

5%

0%

T< 30

30 – 40

50

60

70

80

90

100

0.022 0.028 0.033 0.037 0.041 0.046 0.051 0.06

+ P1 : Áp suất hơi nước trong không khí Xung quanh

+ P2 : Áp suất riêng phần hơi nước trên bề mặt nước

III.1.4.2 Khi rửa thiết bị:

Trong đó:

+ Gn : Lưu lượng nước rửa

+ tđ , tc: Nhiệt độ đầu và cuối nước rửa

III.1.4.3 Do rò rỉ hơi nước:

- Nhiệt toàn phần

Q = 2 10-2 Gh X Ih (KJ/kg)

- Ngoài ra

W = β (Chbm - ChXq) F Tong đó:

+ β : Hệ số truyền khối giữa hơi nước và bề mặt Xung quanh

được Xác định qua chuẩn số NuXen truyền khối

(Tra bảng sổ tay) III.2 XÁC ĐỊNH LƯỢNG KHÍ ĐỘC HẠI XÂM NHẬP VÀO NHÀ XƯỞNG













−

=

h kg t t G

585

2 3

273 10 16

t

P

+

D

Prd υ kk

=

kk

kk kk

ρ

µ

rd

D

L

2

1

2 +

=

= β

µ

ρ L

vk

= Re

III.2.1 Xác định lượng chất độc hại sinh ra từ thiết bị làm việc dưới áp suất:

Trong đó:

+ ρ1 : Khối lượng riêng không khí trong thiết bị

+ ρ2 : Khối lượng riêng không khí ngoài thiết bị

+ k : Tỷ lệ Cp / Cv

- Khi ∆p < 2500 Pa (≈ 255 kg/m2) (Sai số ≤ 0.5% )

- 2500 < ∆p < 20.000 (≈ 2040 kgt/m2) (Sai số ≤ 5% )

- ∆p > 20.000 Pa

Lưu lượng khí rò rĩ

G = µ.f.v Trong đó:

+ f : tiết diện tổng cộng

+ µ : hệ số lưu lượng

Ngoài ra:

Trong đó:

2

2 2 2 2 1

v P

+

=

k

p p

1

2 1

2

1













=

ρ ρ

2

2

ρ

∆Ρ

=

v

































−

−

=

−

k k

k

k v

1

1 2 2

1

1 1

2

ρ

ρ ρ

ρ

T

M v c D

G =

2 2

1 2 2

2 2

ρ ρ

+ c : Hệ số phụ thuộc áp suất (bảng 3.2)

Bảng 3.2 Trị số của hệ số C

Aùp

suất 105P

a

Hệ số

C

+ v : thể tích bên trong của thiết bị

+ M : khối lượng phân tử trong khối

+ D : hệ số dự trữ (1;2)

III.2.2 Xác định lượng chất độc hại sinh ra từ thiết bị làm việc ở áp suất âm

- Khi ∆p > 1000 Pa → thiết bị làm việc với áp suất chân không

- ∆p < 1000 Pa

+ Khi C0 ≥ 105c (C0: Nồng độ khí độc hại bên trong) ⇒ Sự rò rĩ mạnh

+ Khi áp suất (-): từ 40 ÷ 60 pa → lượng khí rò rĩ từ 70gcal/h

Để đảm bảo được khí thông thoáng ta dùng thiết bị có công suất 70.000 km3/h (tốn chi phí cao)

Các công thức Xác định khí rò rĩ

a) Đối với khe rãnh dạng gần tròn:

Trong đó:

+ a: kích thước trung bình của khe rãnh (g/m3) + f: m2 (diện tích khe rãnh)

+ C0 : g/m3 + v: vận tốc khí trong khe rãnh + D : m3/s (hệ số khuyếch tán) b) Khe rãnh hình chữ nhật

• Xác định lượng chất độc hại sinh ra từ chổ nối trục quay

2

2 0

a v

D C f

G =

2

2 0

2

1

a v

D C f

G =

Ρ

= d B

Trong đó:

+ G:lượng khí rò rĩ

+ d: đường kính trục (mm) + p: áp suất dư (p1 – p2) , (at, kg/cm2) + B: hệ số thực nghiệm

Đối với sản phẩm dầu mỏ có tính ăn mòn cao: B = 5

Xăng ,dầu hỏa: B = 2.5

Nối dicdăc

Trong đó:

+ f: Diện tích của khe rò (cm2)

+ P1, P2 : Là áp lực trước và sau lớp đệm khuất khúc, at

+ n: Số buồng khuất khúc

+ ρ: Khối lượng riêng của khí độc hại, kg/m3

III.2.3 Xác định lượng chất độc hại thoát ra từ bề mặt dung dịch tự do:

G = M (0.000352 + 0.000786 v).P.E (kg/h)

Trong đó:

+ P: Áp suất hơi bảo hòa trên bề mặt tương ứng với nhiệt độ của dung dịch (tra bảng 3.3)

+ M:Khối lượng phân tử tương đối của dịch bay hơi + F: Diện tích bề mặt bay hơi

+ v: Vận tốc chuyển động của không khí trên bề mặt dịch + G: Lưu luợng khối lượng dung dịch bay hơi,

Bảng 3.3 Áp suất hơi bão hòa P của một số dịch khi td =200C

Đicơloetan

III.2.4 Xác định lượng dung môi bay hơi:

Trong đó:

g n

f

1

2 2 2 1

ρ

Ρ

Ρ

− Ρ

=

100

mF A

G =

+ A: lượng vật liệu sơn tính cho 1m2 bề mặt thành phẩm (g/m2) + m: hàm lượng dung môi dể bay hơi trong vật liệu %

+ F: diện tích bề mặt thành phẩm cần sơn trong 1 giờ, (m2/h)

(A và m cho trong bảng 3.4 ) Bảng 3.4 Lượng vật liệu sơn cho một lớp thành phẩm A và hàm lượng dung

môi (m) trong nó

III.2.5 Xác định khí sinh ra do đốt nhiên liệu:

GK = Gn gk

Trong đó:

+ Gk: Lưu lượng khối lượng khí tỏa ra khi đốt cháy nhiên liệu (kg/h) + Gn: Lưu lượng khối lượng của nhiên liệu cháy (kg/h)

+ gk : Khối lượng sản phẩm cháy tính cho 1kg nhiên liệu (kg/kg) (Xem bảng 3.5)

• Phương pháp Xác định lượng khí độc hại bằng phương pháp đo đạc phân tích thành phần không khí

Trong đó:

+ G: Lưu lượng khối lượng của khí Xâm nhập vào phòng (kg/h) + V: Thể tích của phòng (m3)

+ X1,X2 : Tương ứng là nồng độ ban đầu và cuối của khí độc hại có trong không khí của phòng (mg/m3)

+ L: Lưu lượng không khí thông gió cho phòng (m3/h) + Xv , XR : Nồng độ khí độc hại có trong không khí vào và ra khỏi phòng (mg/m3)

+ t: Thời gian thử nghiệm

t

t L

V

6 1 2

10

χ χ χ

χ − + −

=