Thông gió nhà công nghiệp Phân xưởng rèn, dập, mạ

là tài liệu tham khảo cho các bạn sinh viên học ngành kỹ thuật môi trường đang học bộ môn khí làm đồ án. Nội dung đồ án bao gồm tính toán nhiệt thừa (nhiệt tỏa, nhiệt bức xạ, nhiệt tổn thất...) ; cân bằng nhiệt; tính toán thông gió cho phân xưởng; vạch tuyến và tính toán các ống dẫn khí trong hệ thống thông gió.

1 Nhiệm vụ

1.1 Giới thiệu chung

Phân xưởng rèn – dập – mạ: gồm các phòng chứa các dây chuyền công nghệ thực hiện các công đoạn để tạo ra các sản phẩm cơ khí Nhà công nghiệp một tầng.

Địa điểm xây dựng: thành phố Hà Nội.

1.2 Nhiệm vụ

Tính toán thiết kế thông gió cục bộ cho các máy móc thiết bị tỏa bụi, nhiệt, khí độc hại; thông gió cơ khí chung kết hợp tự nhiên cho phân xưởng.

2 Chọn thông số tính toán.

2.1 Thông số tính toán bên ngoài nhà.

Về mùa hè, nhiệt độ tính toán bên ngoài nhà là nhiệt độ tối cao trung bình của tháng nóng nhất Theo QCVN 02:2009 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng; bảng 2.3 Nhiệt độ không khí cao nhất trung bình tháng và năm ( o c) Nhiệt độ tính toán ngoài nhà mùa hè của phân xưởng là:

tt N

t

= 33,1 ( o c) Là nhiệt độ không khí cao nhất trung bình tháng 7.

Độ ẩm tương đối trung bình ứng với tháng có nhiệt độ không khí cao nhất là φ=84% (theo bảng 2.10 độ ẩm tương đối của không khí trung bình tháng và năm (%) QCVN 02:2009/BXD)

Hướng gió chủ đạo: đại điểm phân xưởng đặt tại thành phố Hà Nội, tính toán vào tháng 7 (theo bảng 2.16 Tần suất lặng gió (PL%) tần suất (P%) và vận tốc gió (V m/s) trung bình theo 8 hướng) thì hướng gió chính là hướng Đông Nam với tần suất gió là P = 34,8% và (theo bảng 2.15 vận tốc gió trung bình tháng và năm) vận tốc gió trung bình tháng 7 là 1,8 m/s.

2.2 Thông số tính toán bên trong nhà.

Nhiệt độ tính toán bên trong nhà về mùa hè được lấy cao hơn nhiệt độ tính toán ngoài nhà

t

=

tt N

t

+ (1÷ 3) o c (

tt T

t

≤ 35) tt

T

t

= 33,1 + 1,9 = 35 ( o c) Bảng 1: bảng các thông số tính toán bên trong và ngoài nhà

Thông số Bên ngoài nhà Bên trong nhà

-3 Tính toán nhiệt thừa

Tổng nhiệt thừa trong phân xưởng được tính theo công thức:

Q =∑Q +∑Q −∑Q kcal h Trong đó:

: tổng lượng nhiệt tổn thất trong phân xưởng (kcal/h).

3.1 Tính toán nhiệt tổn thất

3.1.1 Nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che

kc tt

Q

= K i F i ∆t Trong đó:

K i : hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che thứ i (kcal/m 2 h o c)

F i : diện tích của kết cấu bao che thứ i (m 2 )

∆t: Hiệu số nhiệt độ tính toán ( o c)

a Xác định hệ số truyền nhiệt K

Tính hệ số truyền nhiệt K (kcal/m.h o c)

Hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che được xác định theo công thức:

αT : hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt trong của kết cấu bao che (kcal/m 2 h 0 C) Đối với bề mặt trong của tường, sàn, trần với bề mặt nhẵn thì αT = 7,5 (kcal/m 2 h 0 C).

αN : hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt ngoài của kết cấu bao che (kcal/m 2 h 0 C) Đối với mặt đón gió lấy αN = 20 (kcal/m 2 h 0 C)

Đối với mặt không đón gió lấy αN = 15 (kcal/m 2 h 0 C).

δι: chiều dày lớp vật liệu thứ i, (m)

λi : hệ số dẫn nhiệt của kết cấu i, (kcal/mh 0 C).

Cấu tạo nền gồm 3 lớp:

- Lớp 1: vữa láng xi măng dày

δ=30mm, có hệ số dẫn nhiệt λ =

0,8(kcal/mh 0 C).

- Lớp 2: bê tông đá dăm dày

δ=200mm, có hệ số dẫn nhiệt λ =

1,1 (kcal/mh 0 C).

- Lớp 3: bê tông gạch vỡ dày

δ=5000mm, có hệ số dẫn nhiệt λ =

0,75 (kcal/mh 0 C).

Hệ số truyền nhiệt của các lớp vật liêu được tính cụ thể ở bảng sau:

Bảng 2: hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che.

STT Kết cấu bao che αT

(kcal/

m 2 h 0 C)

αN (kcal/

2 Cửa ra vào: δ = 15mm,

λ = 50 kcal/m.h 0 c

1 0,015 17,5+ 50 +15 4,992

3 Cửa sổ, cửa mái: δ =

5mm, λ = 0,65

kcal/m.h 0 c

1 0,005 17,5 0,65+ +20 5,235

1 0,005 17,5 0,65 15+ + 4,814

4 Mái: δ = 0,4 mm, λ = 50

kcal/m.h 0 c

1 0,0004 17,5+ 50 +20 5,454

0,03 0,52,5

0,8 0,75

0,03 0,55

0,8 0,75

0,03 0,510

0,8 0,75

0,03 0,516,7

Kích thước 1,2x2,2

- Nhà:

Kích thước: 54x13,5 m

Chiều cao tường: 6 m

Chiều cao mái 8,5 m

- Nền được chia làm 4 dải: dải 1, dải 2, dải 3, dải 4 như hình vẽ

Bảng 3: diện tích truyền nhiệt của kết cấu STT Tên kết cấu Công thức tính diện tích (F) Kết quả

c Xác định độ chênh lệch nhiệt độ

Độ chênh lệch nhiệt độ tính toán:

Ψ: Hệ số kể đến vị trí của kết cấu bao che với không khí ngoài trời

- Đối với trần dưới hầm mái:

Khi mái nhà bằng tôn, ngói, fibro xi măng với kết cấu mái không kín thì Ψ = 0,9

Cũng như trên nhưng kết cấu mái kín thì Ψ = 0,8

- Đối với tường ngăn cách giữa các phòng được tính toán thông gió với phòng đệm không được thông gió

Nếu phòng đệm tiếp xúc với không khí bên ngoài: Ψ=0,7

Nếu phòng đệm không tiếp xúc với không khí bên ngoài: Ψ=0,4

- Đối với sàn trên tầng hầm (tầng hầm đặt sâu dưới mặt đất hoặc nhô lên trên mặt đất không quá 1m)

Nếu tầng hầm có cửa sổ: Ψ=0,6

Nếu tầng hầm không có cửa sổ : Ψ=0,4

- Đối với tường hoặc mái tiếp xúc với không khí bên ngoài: Ψ=1.

Trong trường hợp này, đối với phân xưởng sản xuất ta coi tất cả kết cấu bao che tiếp xúc với không khí bên ngoài và lấy Ψ = 1.

d Nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che

Bảng 4:nhiệt tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che STT Tên kết cấu Diện tích F

(m 2 ) truyền Hệ số

nhiệt K (kcal/m 2 h 0 C )

Độ chênh lệch nhiệt độ

( o C)

Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che (kcal/h)

3.1.2 Nhiệt tổn thất do vật nung nóng đưa từ ngoài vào.

Lượng nhiệt do nung nóng vật liệu:

G: khối lượng nguyên vật liệu đưa vào phòng trong 1h, (kg/h).

G vl = 300÷400 (kg/h.m 2 diện tích lò) Chọn G=400 (kg/h.m 2 diện tích lò).

t

=

tt N

t

=33,1( o C) c

t

=35 ( o C).

β: hệ số kể đến sự nhận nhiệt không đều theo thời gian của vật liệu:

Đối với vật liệu khối: giờ thứ nhất: β=0,5 , giờ thứ 2: β=0,3 , giờ thứ 3: β=0,2 Đối với vật liệu rời : giờ thứ nhất: β=0,4, giờ thứ 2: β=0,25 , giờ thứ 3: β=0,15 Đối với phân xưởng rèn – dập – mạ vật liệu chủ yếu ở dạng khối, để an toàn cho tính toán ta chọn β=0,5.

Diện tích đáy lò:

Lò điện NN-31: D=1200, H=1500 →

F đ =1,1304 m 2 →

G=452,16 kg/h Lò điện NN-30: thể tích công tác 900x1200x750→

F đ = 1,08 →

G=432 kg/h

Bảng 5: diện tích và khối lượng vật liệu mang vào phân xưởng

lượn g

G (kg/h )

C thép (kcal/kg o C )

( td − tc)

( o C)

nhiệt tổn thất (kcal/h)

1 Lò điện NN-31 1 452,1

Tổng nhiệt tổn thất do nung nóng vật liệu mang vào phân xưởng 149,15

3.1.3 Tổng nhiệt tổn thất.

Nhiệt tỏa do người

Nhiệt tỏa do người được xác định theo công thức:

ng toa

Q

= n.q n (kcal/h)

Trong đó:

q h ; lượng nhiệt hiển do người tỏa ra (kcal/h.người).

n: số người làm việc trong phân xưởng: n= 1,7xm (người)

q h tra trong bảng 2.2 : lượng nhiệt, hơi nước và khí co 2 do người thải ra trong giáo trình kỹ thật thông gió của G.S Trần Ngọc Chấn.

Ứng với nhiệt độ trong phân xưởng là 35 o C và trạng thái lao động nặng thì:

Q

= n.q n = 83x10=830 (kcal/h)

3.2.2 Nhiệt tỏa do chiếu sáng

Khi thắp sáng hầu hết năng lượng điện đều biến thành lnhiệt tỏa ra môi trường xung quanh và lượng nhiệt đó được tính bằng công thức:

N cs : công suất chiếu sáng của bóng đèn điện (kW)

a: công suất chiếu sáng tính cho 1m 2 sàn nhà.

Theo QCVN 09:2013/BXD quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về các công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả, bảng 2.12 yêu cầu về mật độ công suất chiếu sáng LPD thì a= 0,008÷0,013 kW/m 2 Ta chọn a=0,013 kW/m 2

F s ; diện tích sàm nhà vùng chiếu sáng, (m 2 ).

F s = 54x13,5 = 729 (m 2 ) Khi đó:

N cs = a.F s = 0,013x729 = 9,48 (kW/m 2 ) Vậy:

3.2.3 Nhiệt tỏa từ động cơ và thiết bị điện.

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

K 1 : hệ số sử dụng công suất máy (k 1 = 0,7÷0,9)

K 2 : hệ số tải trọng,

K 3 : hệ số đồng thời hoạt động của nhiều máy, (k 3 =0,5÷1)

K 4 : hệ số biến thiên công suất điện thành nhiệt (k 4 = 0,85÷1)

860: hệ số chuyển đơn vị từ kW sang kcal.

Thông thường trong tính toán ta lấy k 1. k 2. k 3. k 4 =0,25

N dc : công suất động cơ, (kW).

Bảng 6: công suất của các máy trong công đoạn rèn – dập.

Kí

g

Công suất (kW)

Tổng (kW)

Công đoạn rèn – dập

4 Máy dập kiểu trục khuỷu 2 3,7 7,4

6 Máy dập kiểu trục khuỷu 2 3,4 6,8

7 Máy dập kiểu trục khuỷu 2 2,2 4,4

10 Máy dập kiểu trục khuỷu 1 1,7 1,7

14 Máy dập ma sát K-231A 1 0,85 0,85

15 Máy cắt ống TC-3 1 2,8 2,8

17 Máy dập kiểu trục khuỷu 1 1,2 1,2

18 Máy tiện đầu REVONVE 1325 1 2,8 2,8

25 Máy khoan để bàn HC-12A 2 0,65 1,3

Tổng công suất của các động cơ trong công

Bảng 7: công suất của các máy trong công đoạn mạ.

lượn g

Công suất (Kw)

Tổng (kW)

Công đoạn mạ

Bảng 8: công suất của các máy trong phân xưởng sửa chữa dụng cụ

lượn g

Công suất (kW)

Ghi chú

Phân xưởng sửa chữa dụng cụ

7 Máy phay vạn năng 1 6,4 6,4

Tổng công suất của các máy trong phân

Tổng công suất của các động cơ:

3.2.4 Tỏa nhiệt do vật liệu nung nóng để nguội.

Đối với phân xưởng rèn – dập – mạ, trạng thái vật liệu trước và sau khi nung nóng không thay đổi, nhiêt tỏa ra khi nung nóng vật liệu để nguội tính theo công thức:

.( ) ( / )

sp toa sp d c

Trong đó:

C sp : tỷ nhiệt của vật liệu được nung nóng , C thép = 0,174 (kcal/kg o C).

G: khối lượng nguyên vật liệu đưa vào phòng trong 1h, (kg/h).

3.2.5. Tỏa nhiệt từ lo

a Tỏa nhiệt từ lo điện NN-30

Các thông số của lò điện NN-30:

Nhiệt độ trong lò: t 1 = t lò = 1200 ( o C)

Thể tích công tác của lò: 900x1200x750

Kích thước cửa lò: bxh=300x400

Tỏa nhiệt qua thành lò:

Thành lò gồ 3 lớp:

Lớp 1: Gạch samôt nặng dày δ = 220mm

Lớp 2: Gạch điatomit dày δ = 150mm

Lớp 3: Gạch điatomit bọt dày δ = 110mm

Nhiệt độ bên trong lò: t lò = 1200 o C

Nhiệt độ bên trong phân xưởng vào mùa hè: t 2 = t vlv =

0

35

tt T

Nhận nhiệt độ trên bề mặt trong của thành lò thấp hơn nhiệt độ trong là là 5oC, tức là:

τT = tlò – 5 =1200-5 = 1195 (oC) Giả thiết:

Nhiệt độ giữa lớp gạch samôt nặng và gạch điatomit là: τ1 = 850oC

Nhiệt độ giữa lớp gạch điatomit và gạch điatomit bọt là: τ2 = 450oC

Nhiệt độ trên bề mặt thành ngoài của lò là: τN = 90oC

Lượng nhiệt tỏa ra trên bề mặt thành lò (q�):

Lượng nhiệt tỏa ra từ 1m2 bề mặt ngoài của lò trong 1 giờ là:

2 2

0,25 4 2 4 2 2

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

Đối với bề mặt đứng: l = 2,2 Đối với bề mặt ngang: l = 2,8 TMN, T2 : nhiệt độ tuyệt đối tương ứng trên bề mặt ngoài của lò và trong phân xưởng.

Cqd : hệ số bưc xạ quy diễn:

Lượng nhiệt đi qua cả bề dày của thành lò(q k ):

Hệ số dẫn nhiệt của lớp gạch samôt nặng là:

Hệ số dẫn nhiệt của lớp gạch điatomit bọt là:

1 1

q q

q q

q = + α = + = kcal m h

Diện tích cửa lò: F cửa = 0,3x0,4 = 0,12 (m 2 )

Diện tích thành lò: F thành = 2x0,9x0,75+2x1,2x0,75-0,12=3,03 (m 2 )

Lượng nhiệt tỏa từ thành lò:

696,8 3,03 2111,3( / )

tl toa tl thanh

Tỏa nhiệt qua nóc lò

Vì cấu tạo của,nóc lò,đáy lò và thành lò là giống nhau nên ta có thể có thể tính nhiệt tỏa ra từ nóc lò và đáy lò bằng cách lấy nhiệt tỏa từ thành lò nhân với hệ số điều chỉnh:

Trong đó: diện tích nóc lò và đáy lò bằng nhau và bằng:

Fnl = Fdl = 0,9x1,2 = 1,08 (m2)

Tỏa nhiệt từ cửa lò:

Cấu tạo cửa lò:

Kích thước cửa lò: bxh=300x400

Kết cấu cửa lò gồm 2 lớp vật liệu:

Lớp 1:gạch samôt nặng dày δ=110mm

Lớp 2: lớp gang dày δ=12mm

Tỏa nhiệt qua cửa lò khi đóng

Nhiệt độ bên trong lò: t lò = 1200 o C

Nhiệt độ bên trong phân xưởng vào mùa hè: t 2 = t vlv =

0

35

tt T

Nhận nhiệt độ trên bề mặt trong của cửa lò thấp hơn nhiệt độ trong là là 5oC, tức là:

τT = tlò – 5 =1200-5 = 1195 (oC) Giả thiết:

Nhiệt độ giữa lớp gạch samôt nặng và lớp gang: τ1 = 350oC

Nhiệt độ trên bề mặt ngoài của lớp gang là: τN = 350oC

Lượng nhiệt tỏa ra trên bề mặt của lò khi cửa lò đóng:

Lượng nhiệt tỏa ra từ 1m2 bề mặt ngoài của lò trong 1 giờ là:

2 2

0,25 4 2 4 2 2

Lượng nhiệt đi qua cả bề dày của cửa lò khi cửa lò đóng :

Hệ số dẫn nhiệt của lớp gạch samôt nặng là:

Hệ số dẫn nhiệt của lớp gang là:  = 43 kcal/m.h 0 c

Hệ số truyền nhiệt của cửa lò khi lò đóng cửa:

2 2

1 1

10, 02( / )0,11 0,012

Lượng nhiệt đi qua 1m 2 trên cả bề dày cửa lò khi lò đóng:

q q

q = + α = + = kcal m h

Diện tích cửa lò: F cl =0.3x0,4=0,12 (m 2 )

Vậy nhiệt tỏa ra từ cửa lò trong suốt thời gian lò hoạt động (t=50 phút/h):

50

60

cld toa tl cl

Q =q ×F × =t × × = kcal h

Tỏa nhiệt qua cửa lò khi mở

Khi cho vật liệu vào lò hoặc lấy vật liệu từ lò ra thì cửa lò phải mở trống trong một thời gian nào đó,ở đây ta lấy thời gian mở cửa lò là 10 phút/h Lúc ấy nhiệt sẽ tỏa

ra ngoài qua cửa lò bằng bức xạ Cường độ bức xạ phụ thuộc vào nhiệt độ trên bề mặt trong của thành lò và nhiệt độ bề mặt trong của tường nhà hoaặc các thiết bị khác nằm đối diện với cửa lò hay nhiệt độ trong phân xưởng Cường độ bức xạ được xác định bằng công thức sau:

C : hệ số bức xạ của vật đen hoàn toàn, C=4,96 kcal/m2hoK4

T 1 , T 2 ; nhiệt độ tuyệt đối tương ứng trên bề mặt trong của thành lò và không khí xung quanh.

Trong đó:

k: hệ số nhiễu xạ Hệ số nhiễu xạ phụ thuộc vào hình dạng, kích thước cửa lò và chiều dày thành lò, xác định k theo biểu đồ hình 2.3 đồ thị xác định hệ số nhiễu xạ φ phụ thuộc vào tỷ số δ/d (δ – chiều dày thành lò, d – đường kính hay chiều cao cửa lò) giáo trình thiết kế thông gió công nghiệp của tác giả Hoàng Thị Hiền Với chiều cao của lò là 0,4m và tổng chiều dày thành lò là 0,48m cửa lò hình chữ nhật tra theo đường cong 1, ta được k=0,62.

F cl : diện tích cửa lò, F = 0,12 (m 2 ).

t mở : thời gian mở cửa lò, t mở = 10 phút.

Ngoài nhiệt bức xạ truyền từ trong lò ra thì bản thân cửa lò cũng tiếp tục tỏa nhiệt nhưng ít hơn Người ta nhận rằng lượng nhiệt tỏa ra do cánh cửa lò khi mở bằng một nửa lúc đóng.

866,75 10. 72, 2( / )

cld btcl toa

Q

Lượng nhiệt tỏa ra của toàn bộ cửa lò:

866,75 2805 72, 2 3743,95( / )

cl cld clm btcl toa toa toa toa

b Nhiệt tỏa từ lo điện NN – 31.

Kích thước của lò điện NN-31: D=1200, H=1500.

Để tính toán nhiệt tỏa cho lò điện NN-31 ta dùng công thức chuyển đổi tính toán:

lo lo toa toa

: nhiệt lượng tỏa ra từ lò điện NN-30 (kcal/h)

V 1 : thể tích lò điện NN-30 (m 3 ), V 1 = 0,9x1,2x0,75=0,81(m 3 ).

V 2 : thể tích lò điện NN-31, V 2 =

∆t 1 , ∆t 2 : độ chênh lệch nhiệt độ trong lò và ngoài lò của 2 lò, ( o C).

Do hai lò có cùng nhiệt độ nên

1 2

1

t t

∆ =

∆

Vậy:

7360,34 7703,82( / )

0,81

lo toa

c Tổng nhiệt tỏa từ các lo điện

1 2 14720,68 7703,82 22424,5( / )

lo lo lo toa toa toa

3.2.6. Tỏa nhiệt từ bê

Để tính toán lượng nhiệt tỏa ra từ các bể ta tính với bể có nhiệt độ làm việc lớn nhất sau đó tính nhiệt tỏa ra ở các bể khác bằng phương pháp hiệu chỉnh.

Bảng 9:Các bể tỏa nhiệt trong phân xưởng

độ

( o C)

Ghi chú

(chi ếc)

1 Bể khử dầu bằng điện 800x600x600

a Tỏa nhiệt từ bể nước nóng

Cấu tạo của bể:

Kích thước bể: 600x500x600

Kết cấu bể: gồm 3 lớp

Lớp 1: lớp thép dày δ = 2mm

Lớp 2: lớp bông thủy tinh dày 100mm

Lớp 3: lớp tôn dày 1mm

Nhiệt tỏa từ thành bể

Nhiệt độ của dung dịch trong bể: t 1 = t dd = 90 o C

Nhiệt độ phân xưởng, vùng làm việc: t 2 = 35( o C)

Ta nhận nhiệt độ trên bề mặt trong của thành bể là:

τ T = t 1 – 5 = 9 -5 = 85 ( o C) Lấy nhiệt độ giữa lớp thép và lớp bông thủy tinh: τ 1 = 85 ( o C)

giả thiết:

Nhiệt độ giữa lớp bông thủy tinh và tôn là: τ2 = 37,5 (oC)

Nhiệt độ trên bề mặt thành ngoài của bể(lớp tôn) là: τN =37,5 oC

Lượng nhiệt tỏa ra trên bề mặt thành bể (q�):

Lượng nhiệt tỏa ra từ 1m2 bề mặt ngoài của bể trong 1 giờ:

2 2

l: hệ số kích thước đặc trưng, phụ thuộc vào vị trí của thành bể, l=2,2.

TMN, T2 : nhiệt độ tuyệt đối tương ứng trên bề mặt ngoài của bể và trong phân xưởng.

Cqd : hệ số bưc xạ quy diễn, Cqd = 4,2 kcal/m2hoK4.

N N

Lượng nhiệt đi qua cả bề dày của thành bể(q k ):

Hệ số dẫn nhiệt của lớp tôn, thép:  = 50 kcal/m.h 0 c

Hệ số dẫn nhiệt của lớp bông thủy tinh:  = 0,041 kcal/m.h 0 c

Hệ số truyền nhiệt của thành bể:

2 3

1 1

q q

vậy nhiệt tỏa trên toàn thành bể là:

19, 42 1,32 25,64( / )

tb toa tb tb

Nhiệt tỏa qua đáy bể

Tính toán tương tự như thành bể, ta lấy giá trị nhiệt tỏa ra từ đáy bể :

2

Diện tích đáy bể : F db =0,5x0,6 = 0,3 (m 2 )

Lượng nhiệt tỏa ra từ đáy bể:

13,59 0,3 4,08( / )

db toa db db

Nhiệt tỏa qua bề mặt thoáng của bể

Lượng nhiệt tỏa vào phòng do hơi nước nóng bốc hơi vào không khí được tính theo công thức:

mt

Q =(5,7 4,07.v)(t+ −t ).FTrong đó:

v: vận tốc khí trên bề mặt thoáng chất lỏng, v=0,4 (m/s).

tdd, txq: nhiệt độ của dung dịch và nhiệt độ không khí xung quanh

tdd = 90oC, txq = 35oCFmt: diện tích bề mặt thoáng của dung dịch, F = 0,5x0,6 =0,3 (m2)

mt toa

b Tỏa nhiệt từ các bể còn lại

Kết cấu của các bể còn lại đều giống với bể nước nóng do đó để tính nhiệt tỏa từ các bể còn lại ta dùng công thức hiệu chỉnh:

: nhiệt lượng tỏa ra từ bể tính toán, (kcal/h)

V 1 : thể tích bể nước nóng, V 1 = 0,6x0,5x0,6 = 0,18 (m 3 ).

V i : thể tích bể thứ i(bể tính toán), (m 3 ).

∆t 1 , ∆t i : độ chênh lệch nhiệt độ trong bể và không khí xung quanh của bể nước nón và bể thứ i, ( o C).

Kích thước bể(axb)

Nhiệt độ

dung dịch( o C)

Nhiệt tỏa từ 1 bể

(kcal/h)

Tổng nhiệt tỏa từ bể (kcal/h)

1 Bể khử dầu bằng điện 2 800x60

c Tổng nhiệt tỏa từ bể:

3.2.7. Tổng kết nhiệt tỏa:

Tổng nhiệt tỏa (kcal/h) ng cs dc lo be

: lượng nhiệt do bức xạ truyền qua cửa kính

3.3.1. Nhiệt bức xạ truyền qua mái

Lượng nhiệt tổng cộng do truyền nhiệt và do bức xạ mặt trời xuyên qua kết cấu ngăn che gồm 2 thành phần: do chênh lệch nhiệt độ và do dao động nhiệt, xác định theo công thức:

: lượng nhiệt bức xạ truyền qua mái do dao động nhiệt độ, (kcal/h)

a Xác định lượng nhiệt bức xạ truyền qua mái do dao động nhiệt độ.

- Xác định nhiệt độ tương đương của không khí bên ngoài

Dưới tác dụng của bức xạ mặt trời, nhiệt độ mặt ngoài của kết cấu bao che tăng cao Để đánh giá tác dụng ấy ta có thể thay thế cường độ bức xạ bằng một trị số nhiệt độ tương đương t tđ của không khí bên ngoài:

q bx : cường độ bức xạ trung bình, kcal/m 2 h Lấy theo bảng 2.18 tổng xạ trên mặt bằng (W/m 2 /ngày) QCVN 02:2009/BXD số liệu trạm Hà Nội vào tháng tính toán là tháng 7 thì q bx = 6299 (W/m 2 /ngày) = (6299x0,86)/24=226(kcal/m 2 h).

0, 65 226

7,320

- xác định nhiệt độ tổng trung bình của không khí bên ngoài.

Nhiệt độ tương đương kết hợp với nhiệt độ không khí bên ngoài t N , cho ta nhiệt độ tổng hợp mà người ta gọi là nhiệt độ tổng của không khí bên ngoài.

TB N

- Xác định biên độ dao động của nhiệt độ tương đương

Để xác định biên độ dao động của nhiệt độ tổng ta phải xem xét biên độ của nhiệt độ tương đương do bức xạ gây ra và biên độ của nhiệt độ không khí ngoài trời Biên độ dao động của cường độ bức xạ có thể xác định như hiệu số giữa cường độ cực đại và cường độ trung bình trong ngày đêm:

×

td

q t

Nhiệt độ không khí bên ngoài cũng dao động theo thời gian với chu kì 24h và biên độ là N

t

=33,1 o C TB

N

t

: nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất,

TB N

- Xác định biên độ dao động của nhiệt độ tổng

Cường độ bức xạ có trị số cực đại vào lúc 12h và do đó nhiệt độ tương đương cũng có trị số cực đại vào giờ ấy Còn nhiệt độ không khí bên ngoài thì cực đại vào khoảng 13÷15h Như vậy ta thấy có sự lệch pha giữa dao động của nhiệt độ tương đương và nhiệt độ bên ngoài.

Để kể đến sự lệch pha đó, biên độ dao động của nhiệt độ tổng được xác định theo công thức sau:

Trong đó: ψ là hệ số phị thuộc vào độ lệch pha ∆Z và tỷ số giữa biên độ dao

động nhiệt độ tương đương và nhiệt độ bên ngoài

td N

t t

A A , lấy theo bảng 3.10 hệ số lệch pha ψ giáo trình kỹ thuật thông gió của G.S Trần Ngọc Chấn.

Ta có:

18,59

4,77 3,9

td N

t t

A A Nhiệt độ không khí bên ngoài cực đại vào lúc 13h nên độ lệch pha: ∆Z = 1.

Ứng với:

td N

t t

A A

t t

A A

=4,77 , ∆Z = 1 thì ψ = 0,9988

( ) (18,59 3,9) 0,9988 22, 46

→A t tg = A t td +A t N ψ = + × =

- Xác định độ tắt dần

Dao động của nhiệt độ tổng ngoài nhà sẽ truyền vào trong nhà, khi đi qua bề dày của kết cấu bao che nó bị tắt dần và trên bề mặt trong của kết cấu bao che biên độ dao đóng chỉ còn lại v lần nhỏ hơn so với biên độ dao đọng trên mặt ngoài.

Trong trường hợp mái của phân xưởng là mái tôn nên độ tắt dần v =1

- Xác định biên độ dao động của nhiệt độ trên bề mặt bên trong của mái

Như vậy biên độ dao động của nhiệt độ trên bề mặt trong của mái là:

22, 46

tg T

t

A A v

F mái : diện tích mái, F mái = 54x13,5 = 729 (m 2 )

b Xác định nhiệt bức xạ do chênh lệch nhiệt độ

Nhiệt bức xạ do chênh lệch nhiệt độ được tính theo công thức:

3.3.2 Nhiệt bức xạ truyền qua kính

Nhiệt bức xạ truyền qua kính được xác định theo công thức:

τ 1 : hệ số kể đến độ trong suốt của kính (dối với kính 1 lớp τ 1 =0,9)

τ 2 : hệ số kể đến độ bẩn của kính (mặt kính đứng 1 lớp τ 2 =0,8)

τ 3 : hệ số che khuất bởi khung cửa, với cửa sổ 1 lớp, kính thẳng khung thép τ 3

q bx : cường độ bức xạ của mặt trời trên mặt phẳng chịu bức xạ tại thời điểm tính toán, lấy theo bảng 2.20 cường độ trực xạ trên mặt đứng 8 hướng (W/m 2 ) số liệu lấy ở trạm Hà Nội:

Vào tháng 7 cường độ bức xạ của mặt trời lúc 12h trên các hướng:

Hướng Bắc: q bx = 0 (W/m 2 ) Hướng Nam: q bx = 7,3 (W/m 2 )=6,28(kcal/m 2 h) Hướng Đông: q bx = 0 (W/m 2 )

Hướng Đông: q bx = 0 (W/m 2 ) Theo bảng 3 thì tổng diện tích cửa sổ hướng Nam là: F kính =36 m 2

101445,81 128854,58-4996,08 225304,31( / )

4 TÍNH TOÁN THÔNG GIÓ CỤC BỘ

4.1 Tính toán hút cục bộ

4.1.1 Tính hút cục bộ cho các lò

a Lo điện NN-31

Tính chụp hút mái đua

Kê lò cao lên 0,3m so với sàn nhà, mép dưới cửa lò cách đáy lò c=0,1m, tổng chiều dày của đáy lò là δ=0,48m Đặt chụp hút mái đua, mép dưới mái đua cách sàn 1,8m,

Áp suất thừa trung bình trên toàn bộ chiều cao của lò:

h: chiều cao cửa lò, h=0,4 m.

ρ xq, ρ k : mật độ của không khí vùng làm việc, và khí trong lò (kg/m 3 ).

Nhiệt độ không khí vùng làm việc: t vlv = 35 o C, nên:

3

1, 293

1,146( / ) 35

1 273

1 273

+

0, 49,807 0,1 (1,146 0, 240) 2,666,( )

Với μ là hệ số lưu lượng, μ= 0,65.

Chuẩn số Acsimet đặc trưng cho luồng khí thoát:

2

9,807.

. k xq td

r

T T d

(b,h: chiều rộng, chiều cao của cửa lò)

T k , T xq : nhiệt độ tuyệt đối của không khí trong lò và không khí xung quanh ( o K).

T k = 273 + t k = 273+1200 = 1473 ( o K)

T xq = 273+t xq = 273+35 = 308 ( o K) Khi đó:

T T d

0,72

1,841( )0,391

0,18.(1,545) 0,1 ( )0,18.( ) ( )

308

k xq

Với a là hệ số rối, đối với cửa lò có thể lấy a = 0,1

Khoảng cách ngang từ thành lò đến điểm cắt nhau giữa trục của luồng (cong lên do trọng lực) và mặt phẳng miệng chụp là:

Chọn l =1,2 m.

Lấy chiều rộng của chụp lớn hơn chiều rộng của cửa lò khoảng 200÷300mm, ta chọn:

B = b +2x0,15 =0,3+2x0,15 =0,6 (m).

Thiết kế chụp hút mái đua với kích thước: lxB=1,2x0,6m.

Các thông số tính toán chụp hút của lò điện NN-31:

STT Các đại lượng tính toán Kí hiệu Kết quả Đơn vị

2 Mật độ không khí xung quanh (vùng làm

3

4 Áp suất thừa trung bình trên toàn bộ chiều

5 Vận tốc trung bình của khí thoát ra tại cửa lò v tb 3,064 m/s

8 Khoảng cách từ mặt miệng hút đến tâm cửa

9 Khoảng cách tương đối theo phương đứng y 1,841 m

10 Khoảng cách tương đối theo phương ngang x 1,756 m

11 Khoảng cách từ thành lò đến giao của trục

luồng và miện hút

12 Bề rộng của luồng khí bốc ra từ cửa lò b x 0,858 m

Lưu lượng khí qua cửa lò:

L k = v tb b.h.3600 = 3,064x0,3x0,4x3600 =1323,648 (m 3 /h) Lưu lượng hỗn hợp khí thoát ra cửa lò và không khí xung quanh tại vùng làm việc

đi vào chụp:

L xq = L x -L k =2448,218-1323,648 = 1124,57 (m 3 /h) Nhiệt độ hỗn hợp khí – không khí:

k k xq xq k k k xq xq xq hh

o hh

H mái : độ cao của mái, m.

Tính toán kích thước ống hút

Xác định đường kính ống hút bằng kiểm tra điều kiện: ∆P>∆P `

Trong đó:

∆P = H.g.∆ρ : áp suất do sức hút tự nhiên sinh ra

∆P ` = ∆P ms + ∆P cb : tổn thất áp suất khi không khí chuyển chuyển động trong đoạn ống (Pa)

Tính áp suất do sức hút tự nhiên sinh ra ∆P

∆P = H.g.∆ρ = = H.g.(ρ N – ρ hh ) Trong đó:

ρN: trọng lượng không khí ngoài trời:

3

1, 293 1, 293

1,153( / ) 33,1

1 1

273 273

N

kg m t

+ +

ρ hh : trọng lượng hỗn hợp không khí trong chụp.

3

1, 293 1, 293

265 1 1

273 273

hh

hh

kg m t

+ +

∆P = h.g.∆ρ = h.g.(ρ N – ρ k ) = 8,7x9,807x(1,153-0,656) = 42,404 (Pa)

Tính tổn thất áp suất khi không khí chuyển chuyển động trong đoạn ống ∆P `

Tổn thất dọc đường

Giả sử vận tốc trong ống là 5 m/s, thì đường kính ống:

R = 0,78.

0, 656

1, 205

= 0,425 (Pa/m) Vậy tổn thất ma sát dọc đường:

∆P ms =RxH= 0,425x8,7 = 3,698 (m) Tổn thất cục bộ

2

,( )2

ξ: hệ số sức cản cục bộ.

Loa và tổn thất khi ra: ξ1=0,64

Chụp:ξ2 =0,20

Chuyển tiết diện:

2 2