TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ

- Từ những yêu cầu đó kết cấu bao che được chọn dựa trên tính chất vật lý của vật liệuxây dựng và độ dày của chúng đáp ứng các tiêu chuẩn về nhiệt trở, ở đây chúng ta chỉcần quan tâm đến

PHẦN I: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN NHIỆT THỪAI.Chọn thông số tính toán không khí bên ngoài và bên trong nhà

1.Địa điểm công trình: Đà Nẵng

2.Thông số tính toán ngoài nhà.

- Nhiệt độ tính toán bên ngoài nhà là nhiệt độ đặc trưng cho mỗi địa phương mà thờigian kéo dài của nó tương đối lâu, mà ảnh hưởng của nó có tác dụng mạnh đến sự thayđổi nhiệt độ bên trong nhà

a.Mùa Đông

- Nhiệt độ tính toán ngoài nhà mùa đông là nhiệt độ tối thấp trung bình của tháng lạnh

nhất Theo bảng N.2 TCVN 4088-1985 ta tìm được tại Đà Nẵng cótngtt(D)=18,8 (0C) lànhiệt độ của tháng 1 , có độ ẩm là 85,6%

b.Mùa Hè

- Nhiệt độ tính toán ngoài nhà mùa hè là nhiệt độ tối cao trung bình của tháng nóng

nhất Theo bảng N.2 TCVN 4088-1985 ta tìm được tại Đà Nẵng có ttt(H)ng = 34,5 (0C) lànhiệt độ của tháng 7, có độ ẩm là 76,5%

3.Thông số tính toán trong nhà.

- Bảng N 2 – Nhiệt độ trung bình của không khí (0C)

- Bảng A.1 – Độ ẩm tương đối trung bình của không khí (%)

- Bảng G 2 – Vận Tốc gió trung bình (m/s)

- Hình 1.2a – Biểu đồ I – d của không khí ẩm

( Giáo trình “Kĩ Thuật Thông Gió” của GS.Trần Ngọc Chấn )

- Theo các số liệu đã thống kê ta có bảng 1 số liệu tính toán khí hậu tại Đà Nẵng

Bảng 1.1 : Thống kê các số liệu tính toán trong và ngoài nhà theo hai mùa :

tt N

t ( )0C ttt

II.Tính toán hệ số truyền nhiệt.

1.Kết cấu

1.1.Kết cấu tường chịu lực.

+ Kết cấu tường chịu lực gồm ba lớp :

- Lớp 1(vữa trát mặt ngoài) có các thông số:

1.2.Kết cấu cửa ra vào và cửa sổ, cửa mái,mái.

+ Cửa ra vào cấu tạo bằng thép: có 3 loại cửa vào đó là cửa ra vào (4000mm×4000mm), Cửa sổ loại 1 (2000mm×4000mm), Cửa sổ loại 2 (1000mm×2000mm)

- Cửa ra vào bằng thép có các thông số:

δ= 2 mm , λ = 49,8 (kcal/m.h.0C) s = 108,5 (kcal/m2.h.0C)

+Cửa sổ cấu tạo bằng kính : có kích thước 1200mm×3000mm.

- Cửa sổ bằng kính có các thông số

δ= 5mm, λ = 0,65 (kcal/m.h.0C), s = 9,2 (kcal/m2.h.0C)

+Cửa mái cấu tạo bằng kính cao 1m và cháy dọc theo chiều dài của nhà

- Cửa mái bằng kính có các thông số:

δ= 5mm, λ = 0,65 (kcal/m.h.0C), s = 9,2 (kcal/m2.h.0C)

+Mái cấu tạo bằng tôn Asunam có các thông số :

δ= 2 mm, λ = 49,8 (kcal/m.h.0C),s = 108,5 (kcal/m2.h.0C), ρ = 0,65 (kcal/m2.h.0C)

- Bên dưới có một lớp bông thủy tinh để giữ nhiệt về mùa đông có các thông số:

δ= 10 mm , λ = 0,05 (kcal/m.h.0C) s = 0,72 (kcal/m2.h.0C)

1.3.Kết cấu nền.

- Nền không cách nhiệt và cao hơn mặt đất là 200mm

- Kết cấu nền tính từ dưới lên là: đất tự nhiên, bê tông gạch vỡ, cát đen đầm chặt vàlớp bê tông dày 150mm có hệ số cách nhiệt thỏa mã điều kiện λ≥1 (kcal/m.h.0C)

+Trong đó:

- δ : Bề dày lớp vật liệu (mm)

- λ : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu (kcal/m.h.0C)

- s : Hệ số hàm của vật liệu (kcal/m2.h.0C)

-ρ : Hệ số bức xạ của kết cấu bao che (kcal/m2.h.0C)

+ Các hệ số lấy theo phụ lục 2 giáo trình “Kĩ Thuật Thông Gió” của GS.Trần Ngọc

Chấn

2.Kiểm tra nhiệt trở yêu cầu của kết cấu.

- Kết cấu bao che ngoài yêu cầu về độ bền, độ ổn định, khả năng chịu lửa và tuổi thọ,tạo dáng kiến trúc, kính tế còn cần phải đáp ứng các yêu cầu về nhiệt kỹ thuật Đó lànhững yêu cầu về chống lạnh cho mùa đông, chống nóng cho mùa hè và hiện tượngngưng tụ hơi nước trên bề mặt trong kết cấu

- Từ những yêu cầu đó kết cấu bao che được chọn dựa trên tính chất vật lý của vật liệuxây dựng và độ dày của chúng đáp ứng các tiêu chuẩn về nhiệt trở, ở đây chúng ta chỉcần quan tâm đến yêu cầu chống lạnh về mùa đông bởi vì về mùa hè ở nước ta nhiệt

độ bề mặt các kết cấu hầu như thấp hơn nhiệt đô không khí và chỉ cần kiểm tra chotường bao và mái

2.1.Xác định nhiệt trở của tường và mái.

- Nhiêt trở của tường bằng tổng nhiệt trở của các bề mặt trong, mặt ngoài và của bảnthân kết cấu

R0 = RT + RKC + R N =

+ δ

1 + 1

α ∑ λ α (m2.h.0C/kcal)

+Trong đó:

- RT , R N : Là nhiệt trở trong và ngoài của kết cấu

- RKC : Là nhiệt trở của các lớp kết cấu ngăn che

- αT,αN: Là hệ số trao đổi nhiệt mặt trong và mặt ngoài của két cấu bao che (kcal/m2

.h.0C), được lấy theo bảng 3-2 giáo trình “Kĩ Thuật Thông Gió” của GS.Trần Ngọc

Chấn.

- Với bề mặt trong của kết cấu αT= 7,5 (kcal/m2.h.0C)

- Với bề mặt ngoài của kết cấu αN= 20 (kcal/m2.h.0C)

+Với kết cấu là tường:

- Đối với kết cấu tường tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài

1 0

1 0,015 0,22 0,015 1 = + + + + 7,5 0,65 0,70 0,65 20

+Với kết cấu là mái :

- Đối với kết cấu mái tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài

2.2.Xác định nhiệt trở yêu cầu của kết cấu.

- Tổng nhiệt trở R0 của kết cấu cần phải thỏa mãn các yêu cầu điều kiện tiện nghi nhiệt

về mùa đông và điều kiện chống đọng sương trên bề mặt trong của kết cấu như sau:

t : Nhiệt độ tính toán bên ngoài về mùa đông dùng cho sưởi ấm (0C)

- Δtbm: Nhiệt độ bề mặt chênh lệch cho phép (0C)

- RT : Nhiệt trở trong của tường (m2.h.0C/kcal)

- ψ : Hệ số có kể đến vị trí tương đối của mặt ngoài kết cấu so với không khí ngoài,

theo giáo trình “Kĩ Thuật Thông Gió” của GS.Trần Ngọc Chấn trang 75.

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

- 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

- m : Hệ số hiệu chỉnh kể đến ảnh hưởng của nhiệt quán tính, được xác định phụthuộc vào chỉ số quán tính D của kết cấu bao che

D = R ×s1 1+ R ×s2 2+R ×s3 3+ R ×sn n

+Trong đó:

- D : Hệ số nhiệt quán tính hay còn gọi là “độ dày quy ước” của kết cấu bao che

(không thứ nguyên)

- R1,R2,R3 Rn : Nhiệt trở của từng lớp vật liệu (m2.h.0C/kcal)

- s1, s2, s3 sn : Nhiệt trở của từng lớp vật liệu (kcal/m2.h.0C)

+Với kết cấu là tường.

- Theo giáo trình “Kĩ Thuật Thông Gió” của GS.Trần Ngọc Chấn trang 86.

- Ta có D = 2,934 tường được xem là nhẹ nên m = 1,20

+Với kết cấu là mái.

D = 0,00150 ×108 + 0,050,01×0,72 = 0,146

- Theo giáo trình “Kĩ Thuật Thông Gió” của GS.Trần Ngọc Chấn trang 86.

- Ta có D = 0,146 tường được xem là nhẹ nên m = 1,30

+Độ chênh nhiệt độ bề mặc cho phép.

- Là độ chênh cho phép tối đa giữa nhiệt độ không khí bên trong phòng và nhiệt độmặt trong của kết cấu bao che, xác định từ điều kiện tiện nghi nhiệt chống lạnh vànhiệt chống đọng sương mặt trong của tường đối với loại phòng sản xuất có độ ẩmtính toán bên trong lớn hơn 60% - 75% không cho phép đọng sương bề mặt trong kết

cấu.Theo bảng 3-4 giáo trình “Kĩ Thuật Thông Gió” của GS.Trần Ngọc Chấn.

- Hiệu số nhiệt độ Δtbm = tT - tS

+Trong đó:

- tT : Nhiệt độ mặt trong của kết cấu bao che về mùa đông.

- tS : Nhiệt độ điểm sương của không khí trong nhà.

- Với tT = 22 (0C) và φT = 70 (%) tra biểu đồ I - d ta được tS = 16 (0C)

⇒Δtbm = tT - tS = 22 - 16 = 6 (0C)

- Như vậy ta tính toán được nhiệt trở yêu cầu của kết cấu như sau:

+Với kết cấu là tường.

- Đối với kết cấu tường tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài ψ=1.

yc 0

+Với kết cấu là mái :

Đối với kết cấu tường tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài ψ=1.

yc 0

- k : Hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che, (kcal/m2.h.0C)

- R0: Nhiệt trở mặt trong và mặt ngoài của kết cấu (m2.h.0C/kcal)

- αT : hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt trong của kết cấu bao che, bề mặt trong củatường, sàn, trần với bề mặt nhẵn→αT = 7,5 (kcal/m2.h.0C)

- αN : hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt ngoài của kết cấu bao che, bề mặt tiếp xúc trựctiếp với không khí bên ngoài→αN = 20 (kcal/m2.h.0C)

- Với bề mặt ngoài của kết cấu tiếp xúc với phòng vệ sinh hoặc kho chứa thì αT=N

α = 7,5 (kcal/m2.h.0C)

- δi : bề dày của lớp vật liệu thứ i, (m)

- λi : hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, (kcal/m.h.0C)

+Riêng đối với nền không cách nhiệt, hệ số truyền nhiệt được lấy theo trang 90 giáo

trình “Kĩ Thuật Thông Gió” của GS.Trần Ngọc Chấn.

- Hệ số truyền nhiệt k của kết cấu bao che được tính toán ở bảng 2.2

Bảng 1.2: Hệ số truyền nhiệt k của kết cấu bao che

Stt Kết cấu bao che

và cấu tạo

Công thức tính

Nhiệt trở R0(m2.h.0C/kcal)

k(kcal/m2.h.0C)

1 +

δ

1 + 1

α ∑λ α

1 Tiếp xúc trựcTường loại 1

tiếp với không

3 Tiếp xúc trựcCửa ra vào

tiếp với không

0,4000,2000,1000,060

4.Diện tích truyền nhiệt.

- Diện tích truyền nhiệt được ký hiêu là F (m ) là diện tích truyền nhiệt tính theo kết2

cấu bao che

- Riêng phần nền chìm trong đất thì được chia làm 3 dải có bề 2m dọc theo tườngngoài của phòng,phần còn lại là dải thứ tư

+Chú ý : Diện tích của nền ở những góc nhà thuộc dải I được tính 2 lần tức là theo cả

2 chiều của hai tường ngoài tạo nên góc nhà

Hình 1.1: Chia dải nền

* Do phân xưởng sản xuất có diện tích nhỏ, để tiện cho việc tính toán không cần chiathành các phân xưởng nhỏ

Bảng 2.3: Diện tích truyền nhiệt của kết cấu bao che.

Phân xưởng

5.Tính tổn thất nhiệt qua kết cấu.

- Do nhiệt độ không khí trong nhà thường cao hơn ngoài nhà nên có sự tổn thất nhiệtmột nhiệt lượng Qt,th từ trong nhà ra ngoài nhà và được tính theo c ông thức:

t,th × ×

Q = k FΔt (kcal/h).

+Trong đó :

- k: Hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che (w/m C2 0 ) - Theo bảng 2.2.

- F: Diện tích của kết cấu bao che (m2) - Theo bảng 2.3.

- Δt: Hiệu số nhiệt độ tính toán (0C) với Δt ψ t t= ×( - Ttt ttN)

- Hệ ψlà hệ số có kể đến vị trí tương đối của mặt ngoài kết cấu so với không khí

ngoài, theo giáo trình “Kỹ Thuật Thông Gió” của GS.Trần Ngọc Chấn trang 75.

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

- 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

- tTtt: Nhiệt độ tính toán bên trong nhà 22 (0C)

- tNtt: Nhiệt độ tính toán bên ngoài nhà 18,8(0C)

5.1.Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che cho mùa hè.

- Tổn thất nhiệt về mùa đông được thông kê ở bảng 2.4.

Bảng 2.4 : Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che cho Mùa Đông

6.Tính tổn thất nhiệt do đưa vật liêu từ ngoài vào.

- Nguyên liệu trước khi đưa vào trong phòng có nhiệt độ không khí ngoài trời, vì vậy

về mùa đông cần cấp cho chúng một lượng nhiệt đẻ đạt được nhiệt độ không khí trongphòng, còn mùa hè do chênh lệch nhiệt độ là bé nên bỏ qua và ta chỉ tính toán loạinhiệt này cho nguyên liệu là kim loại mà thôi, và ở trong phân xưởng này ta quan tâmđến nguyên liệu là sắt và thép

- Lượng nhiệt tổn thất do nung nóng nguyên liệu có thể tính theo công thức sau :

vl = × vl× c- )×βd

Q G c (t t (kcal/h)

+Trong đó:

- G : là khối lượng nguyên vật liệu đưa vào phòng ở đây là sắt và thép (kg/h)

- cvl: Tỉ nhiệt vật liệu ở thể vật rắn (kcal/kg.h.0C).Theo phụ lục 2-2 trang 251 giáo trình “Thiết Kế Thông Gió Công Nghiệp” của Hoàng Thị Hiền nhà xuất bản xây

- Với năng suất là 20000 (tấn)/năm, một năm làm việc 300 ngày thì khối lượng nguyênvật liệu đưa vào phòng là.

2000024×300

7.Tổng tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che.

- Tổng kết toàn bộ tổn thất do chênh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài phân xưởng,

do rò gió, nhiệt bổ sung và do mất nhiệt để nung nóng vật liệu mang vào phòng được

thể hiện ở Bảng 2.9 sau tính toán cho cả hai mùa.

Bảng 2.9 Tổng tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che cả 2 mùa.

III.Tính toán tỏa nhiệt.

1.Toả nhiệt do người.

- Nhiệt tỏa do người bao gồm nhiệt hiện, nhiệt ẩn và phụ thuộc vào trạng thái laođộng, nhiệt độ, vận tốc của không khí xung quanh và tính chất giữ nhiệt của quần áo

- Lượng nhiệt hiện do con người tỏa được xác định bằng công thức sau :

t ng

Q = N×qh (kcal/h)

+Trong đó:

- qh: Lượng nhiệt hiện do một người toả ra (kcal/h).

- N : Số người trong phân xưởng

- Nhiệt độ trong phân xưởng là t= 22 (0C) và lao động trong phân xưởng là lao động

- Thực hiện nội suy → t0= 28 (0C) → q = 63 ( kcal/h.người )

- Nhiệt tỏa ra do người chỉ tính cho mùa đông Mùa hè thì nhiệt độ không khí trong

phòng thường cao hơn 30 0C, ứng với nhiệt độ này lượng nhiệt tỏa ra thường thấp và hầu như không có

- Lượng nhiệt do người tỏa ra được thống kê ở Bảng 2.10.

Bảng 1.10 : Toả nhiệt do người về Mùa Đông

- Khi thắp sáng thì hầu hết năng lượng điện biến thành nhiệt toả ra môi trường và

lượng nhiệt đó được tính theo công thức:

t cs

Q = 860 ×Ncs (kcal/h)

+Trong đó:

- Ncs : tổng công suất các thiết bị chiếu sáng (kW).

- Đối với nhà công nghiệp ta có Ncs = q × F (kW).

- q : là công suất chiếu sáng q = 18 – 24 (W/ m2.Sàn)

→Chọn q = 20 (W/ m2.Sàn) = 0,02 (kW/ m2.Sàn)

- F : là diện tích Chiếu sáng (m2)

- 860 : Đương lượng nhiệt của công suất điện 1(kW) = 860 (kcal/h)

+Nhiệt tỏa do thắp sáng được tính toán ở Bảng 2.11.

Bảng 2.11 : Toả nhiệt do thắp sáng

q (kW/ m 2 Sàn) F (m2) Đương lương nhiệt

(kcal)

t cs

Q (kcal/h)

3.Tỏa nhiệt do động cơ.

- Lượng nhiệt tổng cộng do động cơ điện và thiết bị máy móc công nghệ chạy bằngđiện đặt trong gian máy được xác định theo công thức sau :

t dc

1

1 - 1 + kη

+Trong đó :

- Ndc: Tổng công suất lắp đặt của động cơ (kW).

- k1: Hệ số tải trọng của động cơ.

- k2: Hệ số hoạt động đồng thời của các động cơ

- k3: Hệ số kể đến lượng nhiệt có thể thải ra ngoài gian máy cùng vật liệu được gia

công hoặc lưu thông trong thiết bị

- 860 : Đương lượng nhiệt của công suất điện 1(kW) = 860 (kcal/h)

- η1= a × η

- a: Hệ số hiệu chỉnh kể đến tải trọng làm việc của động cơ

- η: Hệ số hiệu dụng của động cơ điện, hệ số này lấy theo số liệu katalong của động

cơ, trường hợp ở đây do không có số liệu katalong, nên có thể nhận ηtheo công suất

lắp đặt của động cơ ở bảng trang 93 giáo Trình “Kỹ Thuật Thông Gió” của

Gs.Trần Ngọc Chấn.

+ Chọn các thông số như sau:

- Với hệ số k1: m

1

NkN

= , với Nmlà công suất trung bình mà động cơ truyền cho thiết

bị, do không có số liệu cụ thể nên ta có thể chọn k1= 0,8 cho tất cả các thiết bị máy

móc công nghệ

- Với hệ số k3theo giáo Trình “Kỹ Thuật Thông Gió” của Gs.Trần Ngọc Chấn

trang 93 thì đối với các loại máy móc gia công kim loại và cắt gọt kim loại ta có thể

chọn k3= 0,9.

- Với hệ số a : Lấy theo hệ số k1 thì với k1= 0,8 thì a = 1.

- Với hệ số η: Phụ thuộc vào công suất lắp đặt động cơ trong phân xưởng.

- Hệ số a, ηđược lấy ở bảng trang 93 giáo Trình “Kỹ Thuật Thông Gió” của

Gs.Trần Ngọc Chấn.

- Tỏa nhiệt do động cơ và các thiết bị máy móc được tính toán cho cả 2 mùa với các hệ

số là như nhau ở Bảng 2.12.

Bảng 1.12 Tỏa nhiệt do động cơ và các thiết bị máy móc.

Thiết bị điện trong phân

381,2

→ t dc

Q = 860×381,2= 327847,8 (kcal/h)

4 Xác định lượng nhiệt tỏa do sản phẩm nung nóng để nguội:

- Do không có sự thay đổi trạng thái của vật liệu :

Qspt = 0,278×c×G× (td - tc) ×β (kcal/h)

+ Trong đó :

- C : tỉ nhiệt của vật liệu (kcal/kgoC)

- td : nhiệt độ ban đầu của vật liệu trước khi bắt đầu nguội, 0C

- tc : nhiệt độ sau khi nguội (lấy bằng nhiệt độ không khí trong nhà), 0C

- G : trọng lượng vật liệu chuyển đến trong 1 giờ , kg/h

- β: hệ số kể đến cường độ toả nhiệt theo thời gian (β = 0,5)

Kết quả tính toán được thống kê trong bảng 1.13

Bảng 2.14.Lượng nhiệt toả do vật liệu nung nóng để nguội có sự chuyển pha

tại các phân khu làm việc về Mùa Hè

Lò buồng chạy điện

5.Xác định lượng nhiệt tỏa do bể

- Toả nhiệt từ bể gồm hai thành phần : toả nhiệt từ thành và đáy bể và toả nhiệt từ bềmặt nước của bể

- Cấu tạo của các bể trong phân xưởng : Kết cấu các bể bằng bêtông dày 15 cm và hai lớp vữa trát , mỗi lớp dày 5mm Vì thế khi tính toán ta bỏ qua hai lớp vữa trát này

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

→% sai số = 1,51/85,97 = 1,76% →Thoả mãn sai số < 5%

- Do đó lượng nhiệt toả ra trên 1 m2 thành bể :

+ Nhiệt tỏa ra từ đáy bể

- Giả sử rằng đáy bể không được đạt sát nền nên có sự tỏa nhiệt từ đáy bể ra bên ngoàimôi trường

Fđ = 2,1×1,1 = 2,31 m2

→ d t

- Nhiệt tỏa bề mặt từ dung dịch.

- Nhiệt tỏa ra từ bề mặt của dung dịch được tính theo công thức sau

Q = 241,63 + 660,46 = 902,09 (kcal/h)

Có 2 bể tôi dầu: Nên Q = 2×902,09 = 1804,18 ( kcal/h).

+ Để tính toán nhiệt tỏa ra từ bể rèn 2 miệng lửa, bể nước nóng, bệ mạ kẽm còn lại ta

sử dụng công thức hiệu chỉnh sau :

xq xq 1

,V,

Q = Q ×

V

, ,

t - t × ,

t - t (kcal/h)

+ Trong đó:

- Q : Lượng nhiệt toả ra từ bể axít (kcal/h)

- Q’: Lượng nhiệt toả ra từ bể cần xác định (kcal/h)

- V : Thể tích bao của bể tôi (m3)

V = a×b×h =2,1×1,1×0,85 = 1,964 (m3)

- V’: Thể tích bao của bể cần xác định (m3)

-t1, ,t: Nhiệt độ làm việc của bể đã xác định và bể cần xác định (oC)

- ,txq: Nhiệt độ không khí xung quanh của bể cần xác định (oC)

- Lượng nhiệt tỏa ra từ lò tôi, ủ 5 tấn đã xác đinh ở trên và công thức hiệu chỉnh, ta có

lượng nhiệt tỏa ra của các lò về Mùa Đông đã tính toán ở bảng 2.17.

Bảng 2.17 : Lượng nhiệt tỏa ra từ các bể về Mùa Hè

(kcal/h)

V(m3) (mV’3) xq

5.5.Tổng kết nhiệt tỏa do Bể.

Bảng 2.19 : Tổng kết nhiệt tỏa do bể từ các phân xưởng

6.Xác định lượng nhiệt tỏa do lò.

6.1.Lò muối điện cực.

6.1.1.Tính toán nhiệt tỏa ra của lò muối điện cực cho Mùa Hè.

6.1.1.1Tỏa nhiệt từ các bề mặt xung quanh thành lò.

+ Các thông số ban đầu :

- Nhiệt độ bên trong lò : t1= 820 (oC)

- Nhiệt độ bề mặt trong của thành lò t2= t1 - 5oC = 820 - 5 = 815 (oC)

- Nhiệt độ không khí xung quanh lò : t4= 36 (oC)

- Giả thiết nhiệt độ bề mặt thành lò : t3= 94(oC)

→% sai số = 23,53/731,38 = 3,2% →Thoả mãn sai số < 5%.

- Do đó lượng nhiệt toả ra trên 1 m2 thành bể :

5.4.1.2.Tỏa nhiệt từ đáy lò.

- Với cấu tạo đáy lò gồm 2 lớp như sau:

+ Lớp thứ nhất (1) : Gạch samốt Có:

δ1= 200 (mm), λ1= 0,907 (kcal/m h.2 oC)

+ Lớp thứ hai (2) : Lớp cách nhiệt điatomit:

δ2=100 (mm), λ2 = 0,121 (kcal/m h.2 oC)

- Đáy lò có cấu tạo giống như thành lò khi đó q = 84,2 (kcal/m2.h)

+ Đáy lò kê trên bảng kê do đó vẫn có nhiệt tỏa ra từ đáy lò Lượng nhiệt tỏa ra từ đáy

lò vào không khí xung quanh trên 1m2xá định bằng công thức :

q2 = q × Fd (kcal/h)

+Trong đó:

- Fd: Là diện tích đáy lò : Fd= a × b = 0,85×0,46= 0,391 (m )2

- Do cấu tạo giống nhau nên q = 704,25 (kcal/m2.h)

* Vậy lượng nhiệt tỏa ra từ đáy lò vào không khí xung quanh

- Đáy lò có cấu tạo giống như thành lò khi đó q = 84,2 (kcal/m2.h)

+ Đáy lò kê trên bảng kê do đó vẫn có nhiệt tỏa ra từ đáy lò Lượng nhiệt tỏa ra từ nóc

lò vào không khí xung quanh trên 1m2xá định bằng công thức :

q3 = q × Fn (kcal/h)

+Trong đó:

- Fd: Là diện tích nóc lò : Fd= a × b = 0,85×0,46= 0,391 (m )2

- Do cấu tạo giống nhau nên q = 719,62 (kcal/m2.h)

* Vậy lượng nhiệt tỏa ra từ nóclò vào không khí xung quanh

3

q = q × Fd = 719,62 ×0,391 = (kcal/h)

5.4.1.4.Tỏa nhiệt từ cửa lò.

- Với cấu tạo cửa lò gồm 2 lớp như sau:

+ Lớp thứ nhất (1) : Gạch samốt Có:

δ1= 200 (mm), λ1= 0,907 (kcal/m h.2 oC)

+ Lớp thứ hai (2) : Lớp cách nhiệt điatomit:

δ2=100 (mm), λ2 = 0,121 (kcal/m h.2 oC)

a.Toả nhiệt từ cửa lò lúc mở trống:

- Khi cho vật liệu vào lò hoặc lấy vật liệu từ lò ra thì cửa lò phải mở trống trong mộtthời gian nào đó.Lúc ấy nhiệt sẽ toả ra ngoài qua cửa lò bằng bức xạ.Cường độ bức xạphụ thuộc vào nhiệt độ trờn bề mặt trong của thành lò và nhiệt độ bề mặt trong củatường nhà hoặc là nhiệt độ những bề mặt thiệt bị khỏc nằm đối diện với cửa lò

- Bức xạ nhiệt từ cửa lò bị giảm đi khá nhiều do tác dụng của hiện tượng nhiễu xạ

- Để tính toán đến tác dụng ấy ta đưa ra các hệ số nhiễu xạ K1 và K2 phụ thuộc vào

- Bề dày thành lò theo tính toán là δ =300 (mm),

- Nhiệt độ bên trong của lò là 120 (oC)

- Cửa lò mở 10 phút trong 1 giờ tm= 10

- C : Hệ số bức xạ nhiệt của vật đen tuyệt đối ( C = 4,96 kcal/m2.h.K4)

- T1,T2 : Là nhiệt độ tuyệt đối của bề mặt trong thành lò và nhiệt độ bề mặt tường nhà

( lấy bằng nhiệt độ vùng làm việc )

b.Lượng nhiệt toả ra do bản thân cánh cửa lò

- Cánh cửa lò thường làm bằng vật liệu chịu lửa và chịu nhiệt

- Lượng nhiệt toả ra từ cánh cửa lò cũng xác định bằng cách tương tự như do thành lòtoả ra.Khi tính toán hệ số truyền nhiệt của lớp gạch chịu lửa lấy tương ứng với nhiệt

độ trung bình của nó

- Khi mở cửa thì bản thân cánh cửa vẫn tiếp tục toả nhiệt ,nhưng ít hơn.Người ta nhận

ra rằng lượng nhiệt toả ra do cánh cửa lò khi mở bằng1

2 lúc đóng.

+ Các thông số tinh toán ban đầu :

- Cửa lò có kích thước là A ×B = 30 cm ×30 cm

- Bề dày thành lò theo tính toán là δ =300 (mm),

- Nhiệt độ bên trong của lò là 820 (oC)

- Cửa lò mở 10 phút trong 1 giờ tm= 10

60

+ Ta giả thiết nhiệt độ trên bề mặt lớp gạch chịu lửa sát với lớp gạch điatomit là 400(

oC), xác định hệ số dẫn nhiệt, theo giáo Trình “Thiết Kế Thông Gió Công nghiệp ”

của Hoàng Thị Hiền bảng 2.13 trang 46.

- Ta có λ= 0,837 + 0,00058×t (kcal/m2.h.oC)

+ Khi t = 120 (oC) λ1 = 0,837 + 0,00058×820 = 0,907 (kcal/m2.h.oC)

+ Khi t = 70 (oC) λ2 = 0,116 + 0,00023 × 70 = 0,135 (kcal/m2.h.oC)

- Hệ số truyền nhiệt của lò :

+ Hai lượng nhiệt q ,, và q ,,, không bằng nhau là vì ta giả thiết nhiệt độ của lớp thép

còn cao.Đúng ra cần phải giả thiết lại và tính lại, nhưng để đơn gian ta lấy giá trị trungbình

5.4.2.Tính toán nhiệt tỏa ra của lò cho Mùa hè.

- Ta có thể tính lượng nhiệt tỏa của lò Mùa Hè bằng cách hiệu chỉnh nhiệt theo lượngnhiệt tỏa ra vào Mùa Đông theo công thức sau :

lò Dlò H

H= ΔtD

Q Q × Δt ( kcal/h)

+ Trong đó :

- ΔtH,ΔtD: Là độ chênh lệch giữa nhiệt độ bên trong lò và nhiệt độ không khí xung

quanh vào Mùa Hè và Mùa Đông

Bảng 2.17 : Lượng nhiệt tỏa ra từ các bể về Mùa Hè

(kcal/h)

V(m3)

Bảng 2.19 : Tổng kết nhiệt tỏa do bể từ các phân xưởng

t lòQ

6.Tổng kết nhiệt tỏa.

- Nhiệt tỏa bên trong phân xưởng bao gồm :

1.Nhiệt tỏa do người Qngt (kcal/h).

2.Nhiệt tỏa do chiếu sáng t

4.Nhiệt toả do vật liệu nung nóng để nguội Qtsp(kcal/h).

5.Nhiệt tỏa ra từ lò ∑ Qt (kcal/h)

+ Tổng kết nhiệt tỏa ở trong phân xưởng đã được tính toán trong bảng 2.20.

Bảng 2.20 : Tổng kết nhiệt tỏa trong phân xưởng

xưởng

t ngQ

(kcal/h)

t cs

Q

(kcal/h)

t dc

Q

(kcal/h)

t spQ

(kcal/h)

t BQ

(kcal/h)

t LQ (kcal/h)

tQ

IV.Tính toán nhiệt bức xạ

- Đối với khí hậu nhiệt đới như ở nước ta quanh năm có ánh mặt trời, nhất là mùa hèánh nắng càng gay gắt, do đó lượng nhiệt do bức xạ mặt trời xuyên qua kết cấu truyềnvào nhà rất lớn Lượng nhiệt này phụ thuộc vào cường độ bức xạ mặt trời trên mặt trờitrên mặt phẳng kết cấu bao che và tính chất của kết cấu bao che

- Nếu kết cấu là cửa kính thì do kính trong suốt nên hầu hết năng lượng của tia nắngxuyên qua được và đi trực tiếp vào phòng, kết quả là năng lượng sóng của tia nắngbiến thành nhiệt và làm nhiệt độ trong phòng tăng lên.Còn với kết cấu là tường, mái,cửa không trong suốt thì tia nắng một phần bị phản chiếu lại, một phần bị bề mặthấp thụ Phần năng lượng bị hấp thụ lại có một bộ phận có tác dụng nung nóng kết cấubao che,làm cho nhiệt đối lưu với môi trường xung quanh và bộ phận còn lại mớixuyên được vào phòng

1.Bức xạ mặt trời truyền vào nhà xưởng qua mái

- Bức xạ mặt trời qua tường và mái được tính theo công thức

-QΔtbx : Bức xạ mặt trời do chênh lệch nhiệt độ (kcal/h)

-QAxbx : Bức xạ mặt trời do dao động nhiệt độ, (kcal/h.

1.1.Tính bức xạ mặt trời do chênh lệch nhiệt độ.

bx Δt

Q = tb

tg- )T

k×(t t ×F (kcal/h)

+Trong đó :

- k : Là hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che (kcal/m2.h.0C)

- ttbtg,tT: Nhiệt độ tổng trung bình của không khí bên trong và nhiệt độ của không khí

bên trong phòng (0C),ta biết tT= tt

T

t = 36 (0C)

- F là diện tích của kết cấu bao che chịu bức xạ (m2)

- Trên thực tế cường độ bức xạ mặt trời chiếu xuống mặt đất thay đổi theo chu kỳ 24h(trong 1 ngày), vì thế nhiệt độ trên bề mặt kết cấu cũng biến thiên mạnh trong khoảngthời gian 24h, do đó chế độ truyền nhiệt của kết cấu bao che không còn có thể là ổnđịnh được, nghĩa là không tuân theo quy luật hình sin (hình cos) và dao động nhiệtkhông phải là dao động điều hòa

- Để đơn giản mặt trời, nhiệt độ mặt ngoài của kết cấu bao che tăng cao Ta thay thếcường độ bức xạ bằng một trị số nhiệt độ tương đương ttđ của không khí bên ngoài:

td bx

- αN: Hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt ngoài của kết cấu bao che Với tường và mái

đều tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài nên : αn= 20 (kcal/m2.h.0C)

- ρ : Hệ số hấp thụ bức xạ của bề mặt kết cấu bao che biểu diễn phần nhiệt bức xạ do

kết cấu hấp thụ được Hệ số này phụ thuộc vào tính chất, màu sắc của vật liệu ở lớp

ngoài cùng của kết cấu bao che, lấy mái theo bảng 3-9 trang 109 giáo Trình “Kỹ

Thuật Thông Gió” của Gs.Trần Ngọc Chấn.

- Với mái làm bằng tôn quét sơn trắng ρ= 0,45

+ Với tường và cửa đi theo phụ lục 3 giáo trình “Môi Trường Vi Khí Hậu Trong

Công Trình Kiến Trúc” của PGS.TS.Bùi Vạn Trân.

- Với tường có lớp vữa trát màu trắng nhẵn ρ= 0,3.

- Với cửa đi bằng thép lá màu đen nhám ρ= 0,26.

- Nhiệt độ tương đương kết hợp với nhiệt độ không khí bên ngoài tN cho ta một giá trị

tổng hợp gọi là nhiệt độ tổng hợp không khí bên ngoài

+ Trị số trung bình của nhiệt độ tổng:

tb tg

t = tb N

∑ là tổng cường độ bức xạ mặt trời của các có giờ nắng từ 6h đến 18h, Lấy theo

trực xạ tren mặt bằng (xem mái nhà như một mặt phẳng) thì ∑qbx,i= 5936 (kcal/m2.h)vào tháng nóng nhất là tháng 7

- Đối với tường và cửa khác với mái ở chỗ mặt phẳng bức xạ không phải là mặt bằng

mà là mặt thẳng đứng, do đó ta xét bức xạ mặt trời theo các hướng khác nhau, tuy

nhiên các kết cấu phía Đông và phía Tây là bức xạ mặt trời là lớn nhất và để giảm tính toán ta chỉ xét bức xạ đối với các kết cấu ở hướng Đông và Tây Về mùa hè nếu xét về

sự truyền nhiệt do chênh lệch nhiệt độ thì do kết cấu tường dày, bức xạ mặt trời không

đủ lớn để lớn hơn nhiệt độ trong nhà được nên tường không thu nhiệt mà lại mất nhiệt

đi (ta đã tính toán ở phần tổn thất) Như vậy ở đây chúng ta không xét nhiệt truyền vàonhà do chênh lệch nhiệt độ nữa

- Theo bảng B.3 TCVN 4088 -1985 thì ở Đà Nẵng.

+ Tường phía Tây :

- Thì ∑qbx,i= 2066 (kcal/m2.h) nên tbbx 2066

= 24

q = 86 (kcal/m2.h)

→ttbtg =28,8 + 0,3×86

20 = 30,09 (0C)

+ Tường phía Đông :

- Thì ∑qbx,i= 1927 (kcal/m2.h) nên tbbx = 1927

24

q = 80 (kcal/m2.h)

→ttbtg =28,8 + 0,3×80

20 = 29,9 (0C)

* Tính cho cửa đi.

+ Tường phía Tây :

- Thì ∑qbx,i= 2066 (kcal/m2.h) nên tbbx = 2066

24

q = 86 (kcal/m2.h)

→ttbtg =28,8 + 0,26×86

20 = 29,92 (0C)

+ Tường phía Đông :

- Thì ∑qbx,i= 1927 (kcal/m2.h) nên tbbx 1927

Bảng 2.21.Thu nhiệt bức xạ của kết cấu do chênh lệch nhiệt độ.

(kcal/m2.h.0C)

tb tgt

(0C)

Tt

(0C)

F(m2)

Δt bx

Q

(kcal/h)

Phân Xưởng

1.2.Tính bức xạ mặt trời do dao động nhiệt

Δt bx

Q = αT ×AτT ×F (kcal/h)

+Trong đó:

- AτT: Là biên độ dao động của nhiệt độ mặt trong kết cấu bao che (0C)

- αT: Hệ số trao đổi nhiệt của bề mặt trong của kết cấu αT= 7,5 (kcal/m2.h.0C)

- Biên độ dao động của nhiệt độ mặt trong kết cấu xác định bằng công thức :

T

tg

τ τ

Thuật Thông Gió” của Gs.Trần Ngọc Chấn.

- Attd: Biên độ dao động của nhiệt độ tương đương (0C)

q : Là cường độ bức xạ cực đại, theo TCVN 4088 - 1985 ở Quảng Ninh.

- Theo bảng B.3 TCVN 4088 -1985 thì ở Quảng Ninh (lấy theo Phủ Liễn), ∑qbx,ilàtổng cường độ bức xạ mặt trời của các có giờ nắng từ 6h đến 18h, Lấy theo trực xạtren mặt bằng (xem mái nhà như một mặt phẳng) thì ∑qbx,i= 5936 (kcal/m2.h) vàotháng nóng nhất là tháng 7

+ Đối với tường và cửa ở phía Tây

- Thì ∑qbx,i= 2066 (kcal/m2.h) nên tbbx = 2066

24

q = 86 (kcal/m2.h)

+ Đối với tường và cửa ở phía Đông

- Thì ∑qbx,i= 1927 (kcal/m2.h) nên tbbx = 1927

- Với Z1 là thời điểm cực đại của dao động nhiệt độ tương đương (tương ứng với cực

đại của cường độ bức xạ mặt trời tại địa điểm dang xét), theo bảng B.3 TCVN 4088

-1985 thì ở Quảng Ninh (lấy theo Phủ Liễn).

- Mặt khác tỉ lệ giữa biên độ dao động nhiệt độ tương đương và nhiệt độ bên ngoàibằng :

N

t td t

A A

12,513,8

A A

6,053,8

A A

5, 243,8

- Lấy ψtheo bảng 3-10 trang 111 giáo Trình “Kỹ Thuật Thông Gió” của Gs.Trần

Ngọc Chấn

N

ttd t

- υ được xác định bằng công thức gần đúng sau :

+ Với kết cấu nhiều lớp :

D 23× R

- ∑R: Là tổng các nhiệt trở của các lớp vật liệu trong kết cấu (m2.h 0C/kcal)

- ∑D: Là tổng các chỉ số quan tính nhiệt của các lớp vật liệu trong kết cấu được tínhtheo công thức sau :

- Với Ri,si: Lần lượt là nhiệt trở và hệ số hàm nhiệt tcuar từng lớp vật liệu trong kết

cấu Chỉ số quan tính nhiệt là một đại lượng không thứ nguyên cho biết quán tính nhiệtcủa một kết cấu bao che là lớn hay nhỏ và nó phụ thuộc vào bản chất của kết cấu :

+Với kết cấu là mái :

- Với kết cấu mái gồm 2 lớp ta có :

3×0,383(0,83 + )×e

0,146 = 9,65

3×0,544(0,83 + )×e

- Thu nhiệt bức xạ của kết cấu do dao động nhiệt được tính toán ở bảng 2.22

Bảng 2.22 Thu nhiệt bức xạ của kết cấu do dao động nhiệt

(kcal/m2.h.0C)

T τ

A

(0C)

F(m )2

Ax bx

Q

(kcal/h)

Phân xưởng I

*Độ trễ của dao động nhiệt độ.

- Thực tế cho thấy dao động của nhiệt độ tại các lớp trong nội bộ kết cấu chênh lệchpha so với dao động của nhiệt độ ngoài nhà, độ lệch pha càng vào phía trong nhà cànglớn, và như vậy độ lệch pha của dao động nhiệt độ mặt trong kết cấu so với dao độngcủa nhiệt độ tổng ngoài nhà sẽ lớn nhất Độ lệch pha này xác điịnh theo công thức sau:

N T

S α

- Với Ri,si: Lần lượt là nhiệt trở và hệ số hàm nhiệt tcuar từng lớp vật liệu trong kết

cấu Chỉ số quan tính nhiệt là một đại lượng không thứ nguyên cho biết quán tính nhiệtcủa một kết cấu bao che là lớn hay nhỏ và nó phụ thuộc vào bản chất của kết cấu :

- αT,αN: Là hệ số trao đổi nhiệt mặt trong và mặt ngoài của két cấu bao che (kcal/m2

.h.0C), được lấy theo bảng 3-2 giáo trình “Kĩ Thuật Thông Gió” của GS.Trần Ngọc

Chấn.

- Với bề mặt trong của kết cấu αT= 7,5 (kcal/m2.h.0C)

- Với bề mặt ngoài của kết cấu αN= 20 (kcal/m2.h.0C)

- ST: Hệ số hàm nhiệt mặt trong kết cấu khi dòng nhiệt từ trong ra ngoài (kcal/m2

+Ta cần tính hệ số hàm nhiệt mặt trong và ngoài kết cấu như sau:

- Hệ số hàm nhiệt bề mặt bên ngoài của lớp bắt đầu từ lớp trong cùng :

2 T

2 2

2

T 2

R ×s +

=

1 + R ×

α S

1 1

1

N 1

R ×s +

=

1 + R ×

α S