thiết kế hệ thống thông gió, xử lý khí cho một cơ sở sản xuất ngành cơ khí tại thành phố vinh

nung, các bể chứa dung dịch, bể chứa hoá chất … Trong quá trình sản xuất sẽ phátsinh ra một lượng không nhỏ nhiệt, các loại khí, chất ô nhiễm và phát tán vào môitrường làm việc của người

MỞ ĐẦU

Môi trường không khí là một yếu tố ảnh hưởng đến sức khoẻ và năng suấtlàm việc của người công nhân Khi chất lượng môi trường không khí không đảmbảo thì hiệu quả cũng như chất lượng công việc của người công nhân không đạt yêucầu Vì vậy mà ngày nay các chủ doanh nghiệp, cơ sở sản xuất đã hiểu biết và quantâm đến rất nhiều về vấn đề này do nó liên quan đến tính hiệu quả hoạt động kinhdoanh của họ Đặc biệt đối với những đơn vị sản xuất ngành cơ khí trong quá trìnhsản xuất phát sinh nhiều nhiệt, các loại khí độc hại, chất ô nhiễm thì đây cũng chính

là vấn đề sống còn

Đơn vị sản xuất mà trong phạm vi đồ án này em đang quan tâm là một phânxưởng sản xuất ngành cơ khí tại Nghệ An Thành phố Vinh nói riêng, tỉnh Nghệ Annói chung có điều kiện khí hậu rất khắc nghiệt, vào mùa hè gió mùa Tây Nam mangtheo cái nóng như thiêu, như đốt tràn vào nước ta và trong số đó thì tỉnh Nghệ An làmột trong những nơi chịu ảnh hưởng mạnh nhất Vào mùa đông thì gió mùa ĐôngBắc mang theo cái rét từ phương Bắc tràn xuống phía Nam mà Nghệ An là mộttrong những cửa ngõ Do đặc tính khí hậu mang nhiều bất lợi như vậy nên khi tổchức thông gió, xử lý khí chúng ta sẽ thấy được hiệu quả rõ rệt mà thông gió, xử lýkhí có thể mang lại cho môi trường sản xuất công nghiệp nói chung và ngành sảnxuất cơ khí nói riêng Vì vậy mà em đã chọn thông gió, xử lý khí cho một cơ sởsản xuất ngành cơ khí tại Thành phố Vinh làm đề tài phục vụ đồ án tốt nghiệp củamình

Nhìn chung đây là một phân xưởng sản xuất cơ khí đặc trưng cho ngành cơkhí của chúng ta hiện nay Phân xưởng có tổng diện tích 648 m2 nằm trong mộtkhuôn viên tổng thể gồm nhiều hạng mục công trình khác như khu văn phòng, khunhà để xe, hệ thống đường nội bộ, các công trình phụ trợ khác như điện nước …Phân xưởng cơ khí với đầy đủ các phương tiện sản xuất đặc trưng từ máy mài, lò

nung, các bể chứa dung dịch, bể chứa hoá chất … Trong quá trình sản xuất sẽ phátsinh ra một lượng không nhỏ nhiệt, các loại khí, chất ô nhiễm và phát tán vào môitrường làm việc của người công nhân Nếu không được tính toán thông gió cũngnhư xử lý khí thải phát sinh thì các chất này sẽ liên tục luẩn quẩn và vây hãm môitrường làm việc của người công nhân Về lâu dài các chất ô nhiễm này sẽ là nguyênnhân ảnh hưởng tới sức khoẻ của người công nhân làm việc trực tiếp trong phânxưởng làm phát sinh nhiều bệnh tật, làm ảnh hưởng tới năng suất làm việc của họ

Vì vậy trong phạm vi đề tài này em đã tính toán, sử dụng nhiều phương phápthông gió khác nhau nhằm so sánh lựa chọn một phương pháp thông gió phù hợpnhất cho nhà xưởng sản xuất mà mình đang quan tâm

Trong quá trình thực hiện, em đã cố gắng rất nhiều dựa vào những kiến thứcmình đã học được nhưng cũng khó tránh khỏi những thiếu sót em rất mong nhậnđược sự chỉ bảo của quý thầy cô và sự góp ý của bạn bè

Cho phép em được gởi lời cảm ơn đến quý thầy cô đã tận tình dạy bảo giúp

đỡ em trong quá trình học tập cũng như trong lúc thực hiện đồ án tốt nghiệp củamình Nhờ có sự dạy bảo của quý thầy cô mà em ngày càng hiểu biết nhiều hơncũng như có cơ sở kiến thức phục vụ cho đồ án của mình.Đặc biệt, em xin được gởilời cảm ơn chân thành đến thầy giáo ThS Nguyễn Đình Huấn là người luôn theosát, tận tình chỉ bảo, giúp đỡ về kiến thức cũng như tinh thần cho em, để em có thểhoàn thành được đồ án nghiệp của mình Cuối cùng em xin được gởi lời cảm ơnđến bạn bè cùng lớp những người cùng em trao đổi bổ sung kiến thức cho nhau,cũng như động viên nhau mỗi lúc gặp khó khăn

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2006

Sinh viên thực hiện

Sinh viên thực hiện

Hoàng my

CHƯƠNG 1

TÍNH NHIỆT THỪA

1.1 CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN

1.1.1 Chọn thông số ngoài nhà:

a Nhiệt độ tính toán của không khí ngoài trời vào mùa hè:

Tra bảng N-1 (Nhiệt độ trung bình không khí ở Vinh) thì vào tháng 7 là nhiệt

t = 33,70C vào lúc 14 giờ của tháng 7

b Nhiệt độ tính toán của không khí ngoài trời vào mùa đông:

Tương tự như mùa hè ta tra bảng N-1, N-2 chọn được vào lúc 6 giờ sáng củatháng 1 là nhiệt độ lạnh nhất ở mùa đông

1.1.2 Chọn thông số tính toán trong nhà:

a Nhiệt độ tính toán bên trong nhà vào mùa hè:

b Nhiệt độ tính toán bên trong nhà vào mùa đông:

Còn nhiệt độ tính toán trong nhà về mùa đông tt( Ð)

T

t được lấy từ (20 ÷ 24)0C Nên ta chọn tt( Ð)

T

1.1.3 Thông số về gió:

Hướng gió chính về mùa hè là gió tây nam.

Tra bảng G -1 TCVN 4088 :1985, với địa điểm Vinh vận tốc gió về mùa hè là: 2,9(m/s)

b Mùa đông:

Hướng gió chính về mùa đông là gió đông bắc

Tra bảng G -1 TCVN 4088 :1985, vận tốc gió về mùa đông là: 2,2 (m/s)

1.2.1 Tính hệ số truyền nhiệt K của kết cấu:

Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu được tính theo công thức:

α λ

δ α

11

1

+

∑

δi (m) chiều dày lớp kết cấu i.

λi (kcal/mh0C) hệ số dẫn nhiệt của kết cấu i

015,07,0

11,08,0

015,05,71

1

++

005,05,71

1

Kk

++

05,05,71

1

Kg

++

05,05,71

1

Ktr

++

108,05,71

13

+

⋅

1.2.2 Tính diện tích kết cấu bao che:

a.Diện tích cửa sổ: gồm 11 cửa, mỗi cửa: (2,8mx4m)

Nền có chiều rộng 18m và chiều dài 36m.

Chia nền làm 4 dải Ba dải ngoài (dải I, dải II, dải III) mỗi dải rộng 2m còn lại dải

IV rộng 6m

Diện tích dải IV : FIV = 24.6 = 144 m2

Diện tích dải III : FIII = (28 10) – FIV = 280 – 144 = 136 m2

Diện tích dải II : FII = (32 14) – (FIII + FIV) = 448 – (144 + 136) = 168m2

Diện tích dải I : FI =(36.18)– (FIV + FIII + FII) + (2.2.4) = 648 – 448 +16 =216m2

1.2.3.Tổn thất nhiệt qua kết cấu:

a Tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa đông:

Tổn thất nhiệt qua kết cấu được tính theo công thức:

Q(Ð)

Trong đó:

K (kcal/m2 .h.0C) : hệ số truyền nhiệt qua kết cấu, tra bảng 1.2

F (m2) : diện tích bề mặt kết cấu, tra bảng 1.3

∆ttt(Đ) (0C) : hiệu số nhiệt độ tính toán giữa không khí trong vàngoài nhà vào mùa đông, tính như sau: ∆ttt(Đ) = ( tt( Ð)

T

t -ttt(NÐ)).ψ (1.3)Ð)

ψ: hệ số hiệu chỉnh kể đến vị trí của kết cấu

Đối với kết cấu tiếp xúc trực tiếp với không khíngoài thì ψ = 1

Đối với trần ψ = 0,8

Kết quả tính toán thể hiện ở bảng 1.4

Bảng 1.4: Tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa đông

TT

(kcal/m 2 h 0 C)

F (m 2 )

∆t tt(Đ) ( 0 C)

(0C)

( 0 C)

Kết quả

Q(Ð) kc

(kcal/h)

6,16,16,16,1

440,6171,469,444,1 Tổng tổn thất qua kết cấu tính cho mùa đông 15867

b.Tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa hè:

Về mùa hè không tính đến tổn thất nhiệt qua trần vì vào mùa hè hướng dòng nhiệt qua kết cấu mái không phải từ trong ra ngoài mà từ ngoài vào trong vì nhiệt độ bên ngoài gần bề mặt mái lớn hơn so với nhiệt độ bên trong

15867

Q (kcal/h) : Tốn thất nhiệt qua trần mùa đông

∆ttt(Đ) (0C) : Hiệu số nhiệt độ tính toán giữa không khí bên trong và bênngoài nhà vào mùa đông Đối với tường, cửa sổ, cửa ra vào, nền ∆ttt(Đ) = 6,1(0C) tra

Tốn thất nhiệt do rò gió được tính theo công thức:

Qgió = G.C.( tt

T

t - tt N

Trong đó:

G (kG/h) : lượng khí rò vào nhà qua các khe cửa, được tính

Với ∑l (m) : tổng chiều dài của khe cửa mà không khí lọt vào

g(kG/mh) : lượng không khí lọt vào nhà qua một mét chiều dài của khe

cửa phụ thuộc vào tốc độ gió

C(kcal/kG.0C): Nhiệt dung riêng không khí, C = 0,24 (kcal/kG.0C)

t (0C) : Nhiệt độ tính toán ngoài nhà tùy theo mùa đang tính toán

Bảng 1.5: Lượng không khí rò vào nhà qua khe cửa tính cho mùa đông và mùa

a.Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa đông:

Hướng gió chủ đạo vào mùa đông là hướng đông bắc nên tổn thất nhiệt do rògió được tính như sau:

Hướng gió chủ đạo vào mùa hè là hướng tây nam nên tổn thất nhiệt do rò gióđược tính như sau:

1.2.5 Tốn thất do vật liệu mang từ ngoài vào:

Tốn thất nhiệt được tính theo công thức sau:

Trong đó:

G (kG/h) : Lượng vật liệu từ ngoài đưa vào trong phân xưởng

C (kcal/kG.0C): Tỷ nhiệt của vật liệu cần nung nóng Tra bảng 2.2: Nhữngđặc tính của thép và gang (sách Thông gió và kỹ thuật xử lý khí thải của tácgiả Nguyễn Duy Động), được C = 0,174 (kcal/kG.0C)

tc (0C) : Nhiệt độ cuối cùng của vật liệu đưa vào phân xưởng chính là tt

t ) = ∆ttt Tùy theo mùa tính toán mà ta sẽ có ∆ttt(Đ)

và ∆ttt(H)

Sau khi tính toán ta có được kết quả ở bảng 1.6

Bảng 1.6: Tổn thất nhiệt do nguyên vật liệu mang từ ngoài vào tính cho cả mùa

∆ttt(Đ)

(0C)

Kết quả

Ð vl

C(kcal/kG.0C)

∆ttt(H)

(0C)

Kết quả

H vl

Q (kcal/h)

1.3.1 Tỏa nhiệt do người:

a.Tỏa nhiệt do người vào mùa đông:

Được tính theo công thức sau:

Ð

ng

Trong đó:

n (người) : Số công nhân lao động trong phân xưởng, n = 30

q (kcal/h.người) : Lượng nhiệt hiện do một người tỏa ra trong một giờ.Tra bảng 2.2 : Lượng nhiệt, hơi nước và khí CO2 do người thải ra (sách Kĩ thuậtthông gió của GS.Trần Ngọc Chấn) có được qh = 104 (kcal/h.người) (Dựa vào tt( Ð)

da Do vậy vào mùa hè không tính đến sự tỏa nhiệt do con người nữa

1.3.2 Tỏa nhiệt do thắp sáng tính chung cho cả mùa đông và mùa hè:

1.3.3 Tỏa nhiệt từ động cơ tính chung cho cả mùa đông và mùa hè:

Nhiệt tỏa ra do động cơ được tính theo công thức:

Qđc = 860.ϕ1.ϕ2 ϕ3 ϕ4 ∑N (kcal/h) (1.11)Trong đó:

ϕ1 : hệ số sử dụng công suất lắp đặt máy, chọn ϕ1 = 0,75

ϕ2 : hệ số tải trọng, chọn ϕ2 = 0,6

ϕ3 : hệ số làm việc không đồng thời của các động cơ điện, chọn ϕ3 =0,75

ϕ4 : hệ số kể đến cường độ nhận nhiệt của môi trường không khí,chọn ϕ4

= 0,8 ∑N : tổng công suất của các động cơ (kw)

Qua các số liệu tính toán ta có bảng sau:

Bảng 1.7: Tỏa nhiệt do động cơ

T

Số động cơ

1.3.4 Tỏa nhiệt từ lò nung:

Gồm năm thành phần: Tỏa nhiệt từ các bề mặt xung quanh của lò nung

Tỏa nhiệt từ cửa lò nung lúc mở trống

Tỏa nhiệt do bản thân cánh cửa lò

Tỏa nhiệt qua nóc lò

Tỏa nhiệt qua đáy lò

Các công thức và đại lượng phục vụ cho tính toán:

1.3.4.1.Tỏa nhiệt từ các bề mặt xung quanh của lò nung:

Lượng nhiệt tỏa ra từ các bề mặt xung quanh của lò nung được xác định theophương trình cân bằng nhiệt như sau:

Trong đó :

q’ : Lượng nhiệt tỏa ra từ 1m2 bề mặt bên ngoài của lò nung trong 1giờ(kcal/m2h).

q’’: Lượng nhiệt xuyên qua 1m2 thành lò trong 1giờ (kcal/m2h)

F : Diện tích bề mặt tỏa nhiệt của thành lò nung

F = 2πRh –(A.B) = 2.3,14.1,5.2,2 – (0,3 0,4)= 20,58(m2)

Với R : Bán kính ngoài của lò, R = 1,5 (m)

h : Chiều cao lò, h =2,2(m)(A.B): Kích thước của lò nung, (A.B) = (0,3 m.0,4m)

Từ (1.12) : q’ = q’’

Lượng nhiệt tỏa ra từ 1 m2 bề mặt bên ngoài của lò nung phải được xác địnhtheo công thức:

q’ = α4(t3 – t4) (kcal/m2h) (1.13)Trong đó:

α4: hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt ngoài của lò, α4 xác định bằng côngthức:

4 3 4 3

qd

100

T100

Ttt

C

(kcal/m2h 0C) (1.14)

l : Hệ số kích thước đặc trưng, phụ thuộc vào vị trí của thành lò

Đối với bề mặt đứng l = 2,2

t3 : Nhiệt độ trên bề mặt ngoài của lò nung, 0C

t4 : Nhiệt độ không khí xung quanh, tùy thuộc vào mùa ta tính toán, 0C

T3 : Nhiệt độ tuyệt đối trên bề mặt ngoài của lò nung, T3 = (t3 + 273)0K

T4 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí xung quanh, T4 = (t4 +273)0K

Cqd :Hệ số bức xạ nhiệt quy diễn, Cqd = 4,2 (kcal/m2h 0K4)

Lượng nhiệt xuyên qua 1m2 thành lò xác định bởi công thức:

q’’= k1(t2 – t3) (kcal/m2h) (1.15)Trong đó:

k1 : Hệ số truyền nhiệt của thành lò, kcal/m2h 0C

k1 =

i i

1λ

δ+λ

08,0

017,033,1

3,0

1+ = 2,28 (kcal/m2h 0C) (1.16)

Với δi ,λi : Chiều dày (m) và hệ số dẫn nhiệt (W/m.K) các lớp vật liệu tườnglò

Bề dày của lớp chịu lực δ1 = 0,3 (m), tra phụ lục 2: Bảng thông số vật lý củavật liệu xây dựng (sách “Kĩ thuật thông gió” của GS.Trần Ngọc Chấn) được λ1 =1,33 ứng với vật liệu là bê tông cốt thép

Bề dày của lớp cách nhiệt δ2 = 0,017(m) tương tự trên tra phụ lục 2 có được

λ2 = 0,08 ứng với vật liệu là Amiăng

t1: nhiệt độbên trong lò, t1 = 9000C

t2: nhiệt độ trên bề mặt trong của thành lò, t2 = t1 – 5= 900 – 5 = 8950C

t3: Nhiệt độ trên bề mặt ngoài của lò nung, giá trị t3 chưa xác định được nên tagiả thiết chọn t3 sao cho: Lượng nhiệt tỏa ra từ 1m2 bề mặt bên ngoài của lònung trong 1 giờ tỏa ra trên bề phải bằng lượng nhiệt xuyên qua 1m2 thành lòtrong 1giờ :

α4(t3 – t4) = k1(t2 – t3) Vậy lượng nhiệt tỏa ra do tất cả bề mặt thành lò là: Qbm = q.F (kcal/h) (1.18)

Hình 1.6

a.Tỏa nhiệt từ các bề mặt xung quanh của lò nung ởmùa đông:

Giả thiết chọn nhiệt độ trên bề mặt ngoài của lò nung là: t3 = 1380C

Nhiệt độ tuyệt đối trên bề mặt ngoài của lò:T3=(t3+273)=(138+273)=4110K.Nhiệt độ không khí xung quanh vào mùa đông là: t4 = tt( Ð)

T

t = 220C

t3

=txq 4t

t2t1

Nhiệt độ tuyệt đối của không khí xung quanh:T4 = (t4 + 273) = (22 + 273)

100

295100

411)22138(

2,4

q+

2

17151705

b.Tỏa nhiệt từ các bề mặt xung quanh của lò nung ở mùa hè:

Giả thiết chọn nhiệt độ trên bề mặt ngoài của lò nung là: t3 = 1460C

Nhiệt độ tuyệt đối trên bề mặt ngoài của lò nung: T3 = (t3 + 273) = (146 + 273) =

4190K

Nhiệt độ không khí xung quanh vào mùa hè là: t4 = tt( H)

T

t = 35,70C Nhiệt độ tuyệt đối của không khí xung quanh: T4 = (t4 +273) = (35,7 + 273) =308,70K

Lúc này hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt ngoài của lò sẽ là:

100

7,308100

419)7,35146(

2,4

Ta thấy: q’≈ q’’sai số chỉ có 0,4% nên ta chọn t3 = 1460C.

q =

2

''q'

Bảng 1.8: Bảng tổng kết tính toán lượng nhiệt tỏa ra do tất cả bề mặt thành lò.

Tra q thông qua đồ thị hình 3.16 trang 101 sách Kĩ thuật thông gió của G.STrần Ngọc Chấn và dựa vào t1 = 9000C có được q = 790 (kcal/m2h)

(A B) : Kích thước của cửa lò, (A B) = (300mm 400mm) = (0,3m 0,4m)

Bề dày của thành lò: δ = δ1 + δ2 = 0,3 + 0,017 = 0,317(m)

K: Hệ số nhiễu xạ của cửa lò nung

Ứng với: δ

A

= 0,0317,3 = 0,95 và cửa lò hình chữ nhật, tra biểu đồ hệ số nhiễu

xạ K hình 3.17 sách Kĩ thuật thông gió của G.S Trần Ngọc Chấn có được K1 = 0,58

= 0,61

x : Tỷ số giữa thời gian mở cửa lò trong 1giờ: 12 phút, tức là x =

6012

1.3.4.3.Lượng nhiệt tỏa ra do bản thân cánh cửa lò: Qcl

Theo lý thuyết: Lượng nhiệt tỏa ra do bản thân cánh cửa lò nếu không tínhcho cho trường hợp mở cửa lò (Q) sẽ bằng lượng nhiệt xuyên qua cánh cửa lò (Q’)cũng phải bằng lượng nhiệt tỏa ra từ mặt ngoài cửa lò (Q’’) , tức là: Q= Q’ = Q’’

Nhưng thực tế thì cần phải mở cửa lò và thời gian mở cửa lò là: 12 phúttrong 1 giờ và theo thực nghiệm thì thấy rằng lượng nhiệt tỏa ra do cánh cửa lò khi

mở bằng ½ lúc đóng nên:

Qcl = Qcl mở + Qcl đóng =

60

12Q2

t1 : Nhiệt độbên trong lò, t1 = 9000C

tg : Nhiệt độtrênbề mặt lớp gạch chịu lửa sát với lớp gang, giả thiết t3 =

3000C

(A.B): Kích thước cửa lò, (A.B) = (0,3m 0,4m)

k : Hệ số truyền nhiệt của bản thân cánh cửa lò, kcal/m2h 0C

k =

i i

1λ

δ+λ

34

017,098,0

1,0

1+ = 9,8(kcal/m2h 0C)

6012

11,5

Với δi ,λi : Chiều dày (m) và hệ số dẫn nhiệt (W/m.K) các lớp vật liệu ở cửalò.

Bề dày của lớp gạch chịu lửa δ1 = 0,1(m)

Bề dày của lớp gang δ2 = 0,017(m)

λ1 : Hệ số dẫn nhiệt của lớp gạch chịu lửa, phụ thuộc vào nhiệt độ:

Ttt

Ct

t

4 4

4 g 4 g

qd 25

, 0 4

Trong đó:

L : Hệ số kích thước đặc trưng, l = 2,2

tg : Nhiệt độtrênbề mặt lớp gạch chịu lửa sát với lớp gang, tg = 3000C

Tg : Nhiệt độ tuyệt đối trênbề mặt lớp gạch chịu lửa sát với lớp gang

Tg = 273 + 300 = 5730K

Cqd : Hệ số bức xạ nhiệt quy diễn từ bề mặt cửa lò bằng gang đến bề mặttrong của tường nhà, Cqd = 3,5 (kcal/m2h 0K4) (sách “Kĩ thuật thông gió” củaGS.Trần Ngọc Chấn)

t4 : Nhiệt độ không khí xung quanh, tuỳ thuộc vào mùa ta tính toán

T4 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí xung quanh, tuỳ thuộc vào mùa tatính toán

a.Vào mùa đông:

57322300

5,322

3002,2

4 4

25 , 0

2

'' Q ' Q

=

+

= +

Vậy lượng nhiệt tỏa ra do bản thân cánh cửa lò vào mùa đông là:

5737,35300

5,37

,353002,2

4 4

25 , 0

2

'' Q ' Q

=

+

= +

Vậy lượng nhiệt tỏa ra do bản thân cánh cửa lò vào mùa hè là:

Theo (1.20) ta có:Q = Hcl

60

12Q2

Kết quảÐ clQ(kcal/h)

Q(kcal/h)

Qclmở(kcal/h)

Qcl đóng(kcal/h)

Kết quảH clQ(kcal/h)

Bảng 1.10: Bảng tổng kết lượng nhiệt tỏa ra do bản thân cánh cửa lò.

1.3.4.4 Lượng nhiệt tỏa ra qua nóc lò:

Lượng nhiệt tỏa ra từ nóc lò tương tự lượng nhiệt truyền qua bề mặt tường

lò Do cấu tạo của nóc lò giống tường lò nên lượng nhiệt đơn vị tỏa ra tính cho 1m2diện tích kết cấu là như nhau Tuy nhiên nóc lò là bề mặt nóng nằm ngang có hướngtoả nhiệt lên phía trên, cho nên cường độ tỏa nhiệt mạnh hơn tường đứng và xấp xỉ1,3 lần tức là:

qn = 1,3.qbề mặt (kcal/ m2 h) (1.26)Vậy lượng nhiệt tỏa ra qua nóc lò được tính theo công thức sau:

Qn = 1,3 qbề mặt Fn (kcal/h) (1.27)a.Lượng nhiệt tỏa ra qua nóc lò tính cho mùa đông:

Ð

n

Q = 1,3 qbề mặt Fn = 1,3 1710 7,065 = 11517(kcal/h)

Với qbề mặt : Lượng nhiệt đơn vị tỏa ra tính cho 1m2 diện tích kết cấu bề mặt tính

cho mùa đông (kcal/ m2 h)

Fn : Diện tích nóc lò, Fn = л.R2 = 3,14.(1,5)2 = 7,065 (m2)

Bảng 1.11: Bảng tổng kết lượng nhiệt tỏa ra qua nóc lò.

qbề mặt

(kcal/ m2

h)

Fn (m2)

Kết quảÐ n

Q (kcal/h)

qbề mặt(kcal/ m2 h)

Fn (m2)

Kết quảH n

Q (kcal/h)

1.3.4.5 Lượng nhiệt tỏa ra qua đáy lò:

Lượng nhiệt truyền qua đáy lò có thể tính theo công thức gần đúng như sau:

Qd = m.ϕ ( tr xq)

d tD

F

−τ

Trong đó:

m : phần nhiệt từ đáy lò đi vào phòng có thể tiếp nhận từ ( 0,5 ÷0,7),

ta chọn m = 0,6

ϕ : hệ số kể đến hình dạng của đáy lò, với đáy hình tròn: ϕ = 4,1

Fd : diện tích của đáy lò (m2), Fd = л.R2 = 7,065 (m2)

D : bề rộng đáy hay đường kính đáy (m), D = 3m

λ : hệ số dẫn nhiệt qua đáy lò, λ = 1,41

τtr : nhiệt độ bề mặt của lò, với : Mùa đông τtr= 1380C

Mùa hè τtr= 1460C

txq : nhiệt độ không khí xung quanh lò, với: Mùa đông txq = 220C

Mùa hè txq = 35,70C

a Tính cho mùa đông:

Thay các giá trị vào công thức (2.28) ta có được lượng nhiệt truyền qua đáy

lò tính cho mùa đông: Q = 0,6 4,1 Ðd 1,41 (138 22)

3

065,

7 ⋅ ⋅ − = 955 (kcal/h)

b Tính cho mùa hè:

Tương tự như mùa đông ta cũng thay các giá trị vào công thức (1.28) cóđược lượng nhiệt truyền qua đáy lò tính cho mùa hè:

H d

Q = 0,6 4,1 1,41 (146 35,7)

3

065,7

−

⋅

Kết luận: Từ kết quả tính toán ở trên thì tỏa nhiệt ra từ lò nung gồm có

lượng nhiệt tỏa ra từ các bề mặt xung quanh của lò nung, từ cửa lò nung lúc mởtrống, tỏa ra do bản thân cánh cửa lò, tỏa ra qua nóc lò và đáy lò Tuy nhiên tỏanhiệt ra từ lò nung ở phân xưởng chỉ còn lại: lượng nhiệt tỏa ra từ các bề mặt xungquanh của lò nung, tỏa ra từ nóc lò và đáy lò bởi vì lượng nhiệt tỏa ra từ cửa lònung lúc mở trống và do bản thân cánh cửa lò sẽ được hút cục bộ bởi chụp hút máiđua được đặt tại vị trí cửa lò Mà ở phân xưởng đang tính toán thực hiện đồ án tốtnghiệp này có 2 lò nung nên lượng nhiệt tỏa ra từ lò nung là: Qln = 2.(Qbm + Qn +

Qd) Từ đây ta sẽ có được bảng 1.12: Bảng tổng lượng nhiệt tỏa ra do lò nung tỏa ratrong phòng

Bảng 1.12: Tổng lượng nhiệt tỏa ra do lò nung.

1.4.1 Thu nhiệt qua cửa kính:

Kính là một kết cấu trong suốt nên hầu hết năng lượng tia nắng xuyên quađược vào phòng và nó được phản xạ nhiều lần qua các kết cấu trong phòng và bịhấp thụ gần như hoàn toàn  làm tăng nhiệt độ phòng Nhiệt bức xạ qua kính đượctính như sau:

k

bx

Q = τ1.τ2.τ3.τ4.qbx..F (kcal/h) (1.29)Trong đó:

Qbm

(kcal/h)

Ð nQ(kcal/h)

Ð dQ(kcal/h)

Kết quảÐ lnQ(kcal/h)

Qbm(kcal/h)

Ð nQ(kcal/h)

H dQ(kcal/h)

Kết quảH lnQ(kcal/h)

τ1 : hệ số kể đến độ trong suốt kính, chọn τ1 = 0,9 (kính một lớp)

τ2 : hệ số kể đến độ bẩn của mặt kính, chọn τ2 = 0,8 (mặt kính đứng)

τ3 : hệ số kể tới mức độ che khuất kính, chọn τ3 = 0,62 (khung kim loại)

τ4 : hệ số kể tới mức độ che nắng của hệ thống, chọn τ4 = 0,3 (kính nhám)

qbx : cường độ bức xạ mặt trời trên mặt phẳng chịu bức xạ tại thời điểmtính toán(kcal/m2h)

Tường tây bắc và tường đông nam có cửa kính nhưng chỉ có tường tây bắcchịu bức xạ nên tra bảng B-4: Cường độ trực xạ trên mặt đứng 8 hướng có được

1.4.2 Bức xạ nhiệt qua mái:

Ta có kết cấu mái của nhà này có trần, như vậy quá trình thu nhiệt từ bức xạ mặttrời là quá trình thu nhiệt của trần rồi từ trần nhiệt được truyền vào phòng do chênhlệch nhiệt độ tx

Bức xạ nhiệt qua mái vào trần được tính như sau:

mái bx

m

t T x

TB tg

v

A t

t

−

=+

Trong đó:

Km : hệ số truyền nhiệt của mái, Kmái = 5,45(kcal/m2h0C) (tra bảng 1.2)

Fm : diện tích mái, Fmái = 720 m2

t = TB

N

VớitTBN : nhiệt độ trung bình tháng của tháng nóng nhất, tra bảng N-1TCVN 4088 :1985 mùa hè đượctTBN = 29,50C.

ttđ : nhiệt độ tương đương tính như sau:

20

3,242.65,0

q : cường độ bức xạ mặt trời trung bình, tra bảng B.3: cường độ

trực xạ trên mặt bằng có được qngàybx = 5815 (kcal/m2h)

tb bx

24

581524

qngày

αn: hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài nhà,αn = 20(kcal/m2h0C)

αt : hệ số trao đổi nhiệt bên trong nhà, αt = 7,5 (kcal/m2h0C)

tx : nhiệt độ trong hầm mái, 0C

tT : nhiệt độ trung bình của không khí trong nhà, mùa hè tT = 35,70C

νm : độ tắt dần

D

R383,0(

m

m −

=λ

10.6,1383,0(e

5 2

00173 , 0

=

Mà νm không thể nhỏ hơn 1, nên chọn νm = 1

Attg: biên độ dao động của nhiệt độ tổng (0C).

Ψ +

= ( A A )

A

N d

65,0)qq

(

n

tb bx

max bx n

q

=

−

=α

−ρ

=αρ

Aq: biên độ dao động của cường độ bức xạ Aq=qmaxbx −qtbbx

t : nhiệt độ trung bình tháng của tháng nóng nhất (0C)

Ψ: hệ số phụ thuộc vào độ lệch pha ∆Z và tỉ số

N

td

t

tA

A

Tra bảng 3.10 sách “Kĩ

thuật thông gió” được Ψ = 0,977

Thay các giá trị vào biểu thức(1.30) ta được:

Qmax = ]684 648.1,76(t 35,7)

1

8,215,7)t37,37(45,5

⇒ tx = 600C

Từ các dữ liệu có được ta có:

Qmax = 648.1,76( 60 – 35,7) = 21450 (kcal/h)

Từ quá trình tính toán ta có bảng sau:

Bảng 1.13: Tính toán lượng bức xạ nhiệt truyền qua mái

Đại

TB tg

Kết

1.5 TỔNG HỢP LƯỢNG NHIỆT THỪA TRONG PHÒNG, LƯU LƯỢNG THÔNG GIÓ CƠ KHÍ:

1.5.1 Lượng nhiệt thừa trong phòng:

a.Vào mùa đông:

Lượng nhiệt thừa trong phòng vào mùa đông được tính như sau:

Từ những kết quả trên ta có bảng tổng kết nhiệt như sau:

Kết quả

Q th (kcal/h)

1.5.2 L ưu lượng thông gió cơ khí:

Từ bảng 1.13 ta nhận thấy: Qth > 0 ở cả hai mùa và lượng nhiệt thừa vào mùa

hè lớn hơn lượng nhiệt thừa vào mùa đông Vậy để giảm nhiệt độ, làm trong sạchmôi trường không khí trong phòng tạo điều kiện làm việc tốt công nhân ta cần phảikhử lượng nhiệt thừa tính cho mùa hè bằng cách đưa vào phân xưởng một lượngkhí sạch có vận tốc tạo thành những luồng gió

Với lượng nhiệt thừa trong phân xưởng là: Qth = 106611(kcal/h), thì lượngkhí sạch cần phải đưa vào phân xưởng trong 1 giờ để khử lượng nhiệt thừa đượctính như sau: Chia thành hai trường hợp:

a Thông gió kết hợp phun ẩm:

)2978,42.(

24,0

106611)

tt.(

C

Q

V R

C : tỷ nhiệt của không khí khô, C = 0,24 (kcal/kG.0C)

tR : nhiệt độ không khí hút ra,

tR = tvlv + β.(H - 2) = 35,7 + 1,2.(7,9 - 2) = 42,780C

tvlv : nhiệt độ không khí trong phòng tại vùng làm việc lấy bằng nhiệt độ

tính toán trong phòng vào mùa hè, tvlv = tt(H)

T

t = 35,70C

tv : nhiệt độ của không khí thổi vào phòng lấy bằng nhiệt độ ngoài nhà

vào mùa hè giảm đi 6,70C do có sử dụng phun ẩm, tv = tt(H)

N

t -4,7 =290C( tt(H)

273293

,1t273

273293,

+

⋅

=+

24,0

106611)

tt.(

C

Q

V R

C : tỷ nhiệt của không khí khô, C = 0,24 (kcal/kG.0C)

tR : nhiệt độ không khí hút ra,

tR = tvlv + β.(H - 2) = 35,7 + 1,2.(7,9 - 2) = 42,780C

tvlv : nhiệt độ không khí trong phòng tại vùng làm việc lấy bằng nhiệt

độ tính toán trong phòng vào mùa hè, tvlv = tt(H)

H: khoảng cách đứng từ mặt sàn đến tâm cửa không khí ra, H = 7,9 (m)

Vậy lưu lượng không khí cần thổi vào phòng là L (m3/h):

15,1

273293

,1t273

273293,

+

⋅

=+

CHƯƠNG 2

TÍNH TOÁN THỦY LỰC, HỆ

THỐNG THÔNG GIÓ CƠ KHÍ.

2.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CHO HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CƠ

KHÍ:

Trên cơ sở dữ liệu đã tính toán kết hợp với quy họach nhàxưởng ta đề xuất đưa ra hai phương án thông gió cơ khí So sánh

hai phương án đã đưa ra để chọn ra một phương án tối ưu thựchiện thông gió cơ khí cho phân xưởng số 4

2.1.1 Tính cho phương án thông gió cơ khí:

Như mục 2.5.2 phần b đã tính toán thì trong trường hợp chỉ sửdụng thông gió cơ khí thì lưu lượng tính toán không khí cần thổivào phòng là: L = 42680 (m3/h)

Lưu lượng mỗi miệng thổi là: L= 1000÷2000(m3/h)

Dựa vào quá trình tính toán phân xưởng số 4 ta chọn 22 miệng

thổi Từ đây có được lưu lượng mỗi miệng thổi là: L = 1940

22

42680

=

(m3/h)

2.1.1.1.Vạch tuyến cho hệ thống thông gió cơ khí:

a Phương án 1(phương án chọn): phương án vạch tuyến cho

hệ thống thông gió cơ khí được thể hiện ở hình bên Phương ánchọn là phương án có nhiều ưu điểm hơn so với phương án sosánh Phương án chọn phù hợp với không gian nhà máy, có tổnthất áp lực trong quá trình vận hành là nhỏ nhất, dễ thi công lắpđặt cũng như công tác vận hành về sau Với những yêu cầu nhưtrên thì phương án được lựa chọn dưới đây có khả năng đáp ứngđược Về mặt không gian thì phương án náy rất phù hợp với bố tríkhông gian của gian máy cũng như mặt bằng khu nhà máy.Phương án này có tổn thất áp lực thấp hơn phưong án còn lại, ítgây tốn kém trong vận hành Có khả năng thi công dễ dàng vàthuận lợi

l=12,5m L=1940m/h

6

l=8m L=32980m/h

l=9m L=42680m/h 7

l=6m L=42680m/h 8 Ø280; l = 1,5m

L= 1940m/h

l=5,8m L=3880m/h

l=5,8m L=5820m/h l=5,8mL=7760m/h l=3,4mL=9700m/h

l=7m

L=3880m/h l=6mL=7760m/h l=6mL=11640m/h

l=6,1m L=15520m/h l=5,6mL=19400m/h l=0,75mL=23280m/h

23

10

l = 1,5m L= 1940m/h 11 12

l = 5,5m L= 1940m/h9

5 l=13,5m L=9700m/h

l=6m L=7760m/h

4

3 l=5,7m L=5820m/h

l=6m L=3880m/h

3 3

3

3

3 3

3 3

3 3

3 3

3

Hình 2.1: Sơ đồ không gian hệ thống thông gió cơ khí (phương án chọn)

l=12m L=9700m/h

8

l = 1,5m L= 1940m/h

l=7m

L=3880m/h

l=6m L=7760m/h

l=6m L=11640m/h

l=6,1m L=15520m/h

l=5,6m L=19400m/h L=23280m/h l=0,75m

l=13,5m L=9700m/h

l=6m L=7760m/h 3

4

l=5,7m L=5820m/h

l=6m L=3880m/h 3

3

l=8m L=42680m/h 3

Hình 2.2: Sơ đồ không gian hệ thống thông gió cơ khí (phương án so sánh)

b Phương án so sánh:

Phương án so sánh tuy phù hợp với sự bố trí không gian nhàxưởng, gian máy nhưng tổn thất áp lực do phương án đem lại làcao làm nâng giá thành chi phí cũng như vận hành hệ thống saunày Mặt khác trong quá trình tính toán thiết kế hệ thống thông gió

cơ khí thì không nên sử dụng các loại chạc tư vì loại chạc này tổnthất áp lực cao, tuổi thọ thấp, chi phí thi công và vận hành tăngcao Vì những lý do đó mà phương án so sánh sẽ không được lựachọn trong quá trình xây dựng hệ thống thông gió cơ khí

Kết luận:Trong 2 phương án vạch tuyến đưa ra thì phương

án 2 được sử dụng làm phương án so sánh, phương án 1 là phương

án chọn

Phương án 1 được chọn vì so với phương án còn lại thì phương án

1 có tổn thất áp lực đường ống là thấp nhất, mặt khác phương ánnày còn phù hợp với sơ đồ quy hoạch mặt bằng khu vực nhà máy Đối với phương án 2 khi sử dụng phương án vạch tuyến này thì dễdàng thấy rằng chúng ta buộc phải sử dụng chạc 4, mà việc nàythì gây trở ngại cho công tác thi công cũng như vận hành sau này

do tổn thất áp lực tương đối lớn

2.1.1.2 Tính toán thuỷ lực cho hệ thống thông gió cơ khí:

Trên cơ sở sơ đồ hệ thống đường ống dựa theo qui tắc ta đánh số thứ tự các đoạn như trên sơ đồ đã ghi rõ lưu lượng cũng như độ dài đoạn ống

Căn cứ vào lưu lượng không khí L, ta chọn được vận tốc v thích hợp và tínhđược đường kính d, tra tổn thất ma sát đơn vị R, tính áp suất động Pd

Nhân trị số R với độ dài đoạn ống l ta được trị số tổn thất áp suất ma sát trênđoạn ống (ở đây ta xem xét đưòng ống có độ nhám tiêu chuẩn và không khí ở nhiệt

độ bình thường 200C nên các hệ số điều chỉnh đều bằng đơn vị)

Thống kê các chướng ngại cục bộ trên mỗi đoạn ống, tra ra hệ số sức cản ξcủa chúng, tổng cộng lại từng đoạn.

Cộng các trị số tổn thất áp suất do ma sát và tổn thất áp suất cục bộ ta đượctổn thất áp suất toàn phần

Đoạn 8: Loa (nối vào quạt) ξ = 0,1

Cửa lấy gió vào H/do= 0,5 ξ =0,75 Σξ = 0,85

Ta có bảng tính thuỷ lực của đoạn ống chính như sau: (trang bên)

Đối với đoạn không phải tuyến ống chính:

Sau khi tính toán xong tuyến ống chính thì tổn thất áp suất trên các nhánhphụ biết được và bây giờ cần xác định đường kính của chúng Đê giải quyết bàitoán này, trước tiên ta tìm tổn thất ma sát đơn vị gần đúng của nhánh phụ:

ΔPcb : là tổn thất áp suất cục bộ phỏng chừng trên nhánh phụ lấy khoảng 50% tổnthất áp suất toàn phần

Sau đó dựa vào R và lưu lượng của từng đoạn mà tra ra đường kính Tính lại tổnthất áp suất toàn phần của đoạn BE nếu bằng tổng thất áp suất toàn phần đoạn CF làthoả các điều kiện và đường kính của các ống và vận tốc luồn khí được lựa chọn

Trên cơ sở đó ta có bảng tính toán tổn thất áp lực như trang bên

Bảng 2.1 : Bảng tính tổn thất hệ thống thông gió cơ khí

Đườngkính(m)

Tổn thất ápsuất đơn vịR,mm H2O/m

Tổn thất

áp suất

ma sátΣΔPms=Rl

Tổng hệ

số sứccản cục

bộ Σξ

ÁP suấtđộng Pd

Tổn thất

áp suấtcục bộ

ΔPcb =

Σξ x Pd

Tổn thất ápxuất toàn phầnΔP=ΔPms+ΔPcb