Tiểu luận Thiết kế hệ thống thông gió tản nhiệt và khử khói bụi cho hầm tầng 2 để xe trường ĐH Công nghiệp TPHCM

Trong các công trình nhà văn hóa, cung thể thao, câu lạc bộ,triễn lãm, trưng bày… đảm bảo yêu cầu vệ sinh cho con người cần phải tổ chức hệ thống thông gió thổi không khí được làm mát,”s

GVHD: Bùi Trung Thành

ĐHNL3 _ NHóm:2 SVTH : 1) Trần Hùng Cường MSSV: 0772891 5) Trần Anh Tài MSSV: 0771471 8) Lê Xuân Tuấn MSSV: 0772337

Tp Hồ Chí Minh 13/04/2009

Nhận xét của giảng viên

TP Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng 04năm 2009

Trang

Chương 1: Tổng quan về công trình 1

1.1 Giới thiệu về công trình 1

Chương 2: Yêu cầu hệ thống thông gió và lựa chọn thông số tính toán 3

I Yêu cầu hệ thống thông gió 3

II Lựa chọn thông số tính toán 3

2.1 Chọn thông số 3

2.1.1 Cấp điều hòa 3

2.1.2 Các thông số vi khí hậu 4

2.1.3 Các thông số phục vụ quá trình tính nhiệt thừa và một số thông số khác 4

Chương 3: Tính năng suất thông gió 6

3.1 Tính nhiệt thừa 6

3.1.1 Tính nhiệt do máy móc tỏa ra 6

3.1.2 Nhiệt tỏa ra từ đèn chiếu sáng 7

3.1.3 Nhiệt tỏa ra do người 7

3.2 Tính ẩm thừa 8

3.2.1 Ẩm thừa do người tỏa ra 8

3.2.2 Ẩm bay hơi từ các sản phẩm 9

3.3 Lượng CO2 do người và xe thải ra 9

3.3.1 Lượng CO2 do người thải ra 9

3.3.2 Lượng CO do xe thải ra 10

3.4 Lưu lượng cần thiết 10

3.4.1 Lưu lượng thải nhiệt thừa 10

3.4.2 Lưu lượng khử hơi nước thừa 11

3.4.3 Lưu lượng khử khí CO2 11

Chương 4: Tính toán thông gió 11

4.1 Các thông số lựa chọn để tính toán thông gió 13

4.1.1 Bội số tuần hoàn 13

4.1.2 Phương pháp thiết kế đường ống thông gió 13

4.1.3 Chọn miệng gió 14

4.2 Thiết kế ống gió tiêu biểu 14

4.2.1 Thiết kế đường ống gió 14

4.2.2 Tính tổn thất để chọn quạt 16

4.2.2.1 Tổn thất ma sát 16

4.2.2.2 Tổn thất cục bộ 18

4.2.2.3 Tổn thất các thiết bị phụ 20

4.2.3 Tính chọn quạt 20

Chương 5: Thiết kế quạt 22

5.1 Thiết kế guồng 22

5.2Thiết kế vỏ quạt 24

Kết luận

Lời mở đầu

Điều hòa không khí, thông gió là một trong những lĩnh vực quan trọng trong đời sống cũng như trong các ngành công nghiệp khác Kinh tế và xã hội càng phát triển thì nhu cầu về điều kiện sinh hoạt và làm việc của con người ngày càng cao

Trong những năm gần đây, kinh tế nước ta phát triển với tỉ lệ tăng trưởng đáng

kể, bước đầu thực hiện có hiệu quả công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước cùng với

sự phát triển đó thì nhu cầu về thiết bị lạnh cũng tăng theo nhanh chóng Việt nam là một thị trường đầy tiềm năng của rất nhiều hãng sản xuất, kinh doanh máy và thiết bị dùng cho hệ thống điều hòa không khí, thông gió

Điều hòa không khí có vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người và sản xuất Để dần từng bước cải thiện điều kiện làm việc và vệ sinh môi trường trong các khu công nghiệp và đô thị cần phải tích cực áp dụng các biện pháp tổ chức và ki thuật nhằm hạn chế hoặc giảm thiểu các chất độc hại sinh ra do quá trình sản xuất hoặc đời sống sinh hoạt của con người

Trong các công trình nhà văn hóa, cung thể thao, câu lạc bộ,triễn lãm, trưng bày…

đảm bảo yêu cầu vệ sinh cho con người cần phải tổ chức hệ thống thông gió thổi không khí được làm mát,”sạch” tới vùng làm việc.đối với các phân xưởng có tỏa ra nhiều bụi và các khí độc hại ngoài việc tổ chức cung cấp không khí sạch tới còn phải

có hệ thống hút và vận chuyển hổn hợp khí bụi và độc hại về bộ phận thu gom, xử lý trước khi thải vào môi trường xung quanh

Đối với đề tài này “Thiết kế hệ thống thông gió, tản nhiệt và khử khói bụi cho hầm tầng 2 để xe trường ĐH Công Nghiệp TPHCM” chúng em trình bày những vấn đề cơ bản và tính toán nhiệt, ẩm, lượng độc hại… tỏa ra trong hầm để xe trường ĐHCN TP.HCM Trên cơ sở đó xác định lưu lượng khí cần thiết để khử nhiệt thừa, hơi nước

và khí độc hại… tỏa ra trong công trình và nêu lên một số giải pháp tổ chức thông gió,

chuyển khí nén bụi, phế thải, các thiết bị thu gom bụi, các thiết bị loại bỏ các khí độc

hại khỏi dòng khí thải

Đề tài gồm những nội dung chính sau:

Chương 1: Tổng quan về công trình

Chương 2: Yêu cầu hệ thống thông gió và lựa chọn thông số tính toán

Chương 3: Tính năng suất thông gió Chương 4: Tính toán thông gió

Chương 5: Thiết kế quạt

Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình thực hiện đề tài song không tránh

khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự góp ý của quý thầy cô cùng bạn đọc

Em xin chân thành cảm ơn

Chương 1: Tổng quan về công trình Nhóm 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH

1.1 Giới thiệu về công trình

Hầm để xe trường ĐHCN TP.HCM là một kiến trúc gồm có 2 tầng,và trên cùng là sân chơi cho sinh viên.Bốn mặt của hầm để xe chủ yếu được bao phủ bằng một lớp cỏ, hầu như không tiếp xúc trực tiếp với môi trường Công trình không có các cửa thông khí trực tiếp với môi trường mà chỉ thông khí với môi trường qua lối đi vào-ra và cầu thang thoát hiểm

Đề tài của nhóm là Thiết kế hệ thống thông gió, tản nhiệt và khử khói bụi cho hầm

tầng 2 của hầm để xe nên dưới đây chúng em chỉ nêu chi tiết không gian kiến trúc của

tầng 2:

Coi như tầng 2 tách biệt với tầng 1, có thang thoát hiểm Không gian chức năng như hình vẽ

Chương 1: Tổng quan về công trình Nhóm 2

Hình1: mặt bằng tầng hầm 2

Đối với tầng hầm 2, bề dày sàn bêtông không đổi, vẫn là 300mm và 500mm (tại các dầm) nhưng người ta không làm trần giả; đường ống sẽ được lộ thiên làm tăng thêm nét độc đáo cũng như dễ dàng tiến hành bảo trì khu gửi xe ở tầng hầm 2 (xem hình)

Hình 2: Cấu trúc sàn tầng hầm 2

Dưới đây là không gian 3D mô phỏng hầm để xe tầng 2:

Chương 2: Yêu cầu hệ thông thông gió và lựa chọn thông số tính toán Nhóm 2

CHƯƠNG 2: YÊU CẦU HỆ THỐNG THÔNG GIÓ

VÀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN

I) Yêu cầu hệ thống thông gió

Do hệ thống thông gió cho hầm để xe và số người hoạt động bên trong khá đông, lượng nhiệt và các chất khí độc hại thải ra rất nhiều,…gây ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe của sinh viên vì vậy cần loại bỏ đi lượng nhiệt thừa và các chất khí độc hại này,cần phải thiết kế một hệ thống thông gió tản nhiệt cho nó và hệ thống phải đảm bảo một số yêu cầu sau:

- Quạt phải cung cấp đủ không khí nhằm mục đích giải lượng nhiệt

- Hệ thống phải đảm bảo tính kinh tế lâu dài

- Không khí phải đảm bảo chất lượng, phải được lọc sạch trước khi đưa ra ngoài

II) Lựa chọn thông số tính toán

2.1 Chọn thông số

2.1.1 Cấp điều hòa

Khi thiết kế hệ thống điều hòa không khí và thông gió, việc đầu tiên là phải lựa chọn cấp điều hòa cho hệ thống điều hòa không khí và thông gió cần tính Cấp điều hòa không khí và thông gió thể hiện độ chính xác trạng thái không khí cần điều hòa của công trình Có ba cấp như sau:

- Hệ thống thông gió cấp I có độ chính xác nhất

- Hệ thống thông gió cấp II có độ chính xác trung bình

- Hệ thống thông gió cấp III có độ chính xác vừa phải

Tùy vào từng trường hợp mà ta chọn cấp độ chính xác cao hay thấp Khi ta chọn cấp

độ chính xác cao thì kéo theo giá thành trang thiết bị cao, ngược lại khi ta chọn cấp độ chính xác vừa phải thì giá thành trang thiết bị cũng vừa phải Đối với hầm để xe trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM cũng giống các công trình bình thường khác như nhà ở, văn phòng… không cần đòi hỏi độ chính xác cao, nghiêm ngặt như các khu

Chương 2: Yêu cầu hệ thông thông gió và lựa chọn thông số tính toán Nhóm 2

máy tính dữ liệu, phòng sạch… nên ta chọn cấp điều hòa không khí là cấp III, cấp thấp nhất và cũng phổ biến nhất với các thông số vi khí hậu cho phép chênh lệch một ít trong phạm vi không quá 17ngày/năm

2.1.2 Các thông số vi khí hậu

a) Nhiệt độ, độ ẩm không khí ngoài trời (tN, N ϕ )

Hệ thống thông gió của hầm để xe ta chọn hệ thống cấp III Theo yêu cầu thiết kế của

b) Nhiệt độ, độ ẩm không khí trong hầm để xe là (t v T àϕ T)

trạng thái của không khí trong phòng được biểu diễn bằng điểm T trên đồ thị của

c) Tốc độ không khí lưu chuyển trong phòng

Tốc độ không khí luân chuyển trong hầm để xe phải thích hợp, không quá lớn khi nhiệt độ gió cấp vào phòng là thấp để tránh làm cho con người bị cảm lạnh cũng không quá thấp vì sẽ không tạo được cảm giác mát mẻ cho không gian hầm Với nhiệt

35

T

t = Ctốc độ gió tra theo bảng là ω k =1, 5 /m s

2.1.3 Các thông số phục vụ quá trình tính nhiệt thừa, ẩm thừa và một số thông

số khác

- Các hệ số tính toán ktt và hệ số không đồng thời kđt của thành phần động cơ, thiết

bị điện Q1; phụ tải đèn Q2 và nhiệt do con người tỏa ra Q3.

Chương 2: Yêu cầu hệ thông thông gió và lựa chọn thông số tính toán Nhóm 2

Bảng 2.1: Hệ số tính toán và hệ số không đồng thời

Nhiệt do người tỏa ra

Chương 3:Tính năng suất thông gió Nhóm 2

CHƯƠNG 3: TÍNH NĂNG SUẤT THÔNG GIÓ

Chọn số người chuyển động vào trong hầm để xe là 80 người trong hầm

thời gian cho sự thải nhiệt của mỗi động cơ là 5 phút

3.1.1 Nhiệt do máy móc thiết bị toả ra Q 1

Đối với hầm để xe tầng 2 thì lượng nhiệt thải ra là do lượng xe lưu thông vào trong hầm nhiều nên:

Q1 N .k k tt dt

η

= [kW] (3-2) Trong đó:

N: là công suất động cơ [kW]

η: hiệu suất động cơ

ktt: Hệ số phụ tải

kđt:Hệ số đồng thời

Bảng 3.1

Đối với động cơ xe máy thì công suất của động cơ xe máy là 5,1 KW

Áp dụng công thức (2-1) và tra bảng trên ta có bảng tính nhiệt độ máy móc tỏa ra như sau:

Chương 3:Tính năng suất thông gió Nhóm 2

3.1.2 Nhiệt toả ra từ đèn chiếu sáng Q 2

Đối với hầm để xe người ta chủ yếu thường sử dụng đèn Nêon Đối với hầm để xe Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM cũng sử dụng loại đèn này Để tính nhiệt tỏa

ra từ đèn ta sẽ dùng công thức :

3

2 cs.10 , [ ]

Q =N − KW (3-3)

ð Lượng nhiệt tỏa ra từ đèn chiếu sáng được tính như sau:

3.1.3 Nhiệt do người toả ra Q 3

Theo bảng 3.1 phía dưới, và loại hình hoạt động của người trong trường hợp này là lao

C thì nhiệt toàn phần là 125W/người Nhiệt do người tỏa ra được tính như sau:

Q =n q − KW (3-4) Trong đó:

q - Nhiệt tỏa ra từ một người, W/người

Chương 3:Tính năng suất thông gió Nhóm 2

-Q2 - Nhiệt toả ra từ đèn chiếu sáng

-Q3 - Nhiệt do người toả ra

Ø g: lượng ẩm một người tỏa ra trong một đơn vị thời gian, phụ thuộc vào cường

độ lao động của người và nhiệt độ phòng, tham khảo “Bảng 3.5” Với tầng hầm

Áp dụng công thức trên ta sẽ tính được thành phần ẩm thừa do người tỏa ra như sau:

Chương 3:Tính năng suất thông gió Nhóm 2

3.2.2 Ẩm bay hơi từ các sản phẩm W 2 và ẩm do hơi nước nóng mang vào W 3

Trong công trình này do không có sản phẩm ướt đưa vào phòng, nên ta có thể bỏ qua hai thành phần trên: W2 =W3 = 0 kg/s

ð Tổng lượng ẩm thừa tỏa ra trong tầng hầm 2 của nhà để xe là:

WT =W1 + W2 + W3 = 0,0045kg/s

3.3 lượng khí CO 2 do người và xe thải ra

Gd là lượng hơi độc do người và xe thải ra ( g/h)

G D =G N +G X

3.3.1 Lượng CO 2 do người thải ra

(Tra bảng 3.7 trang 92 sách “Thông gió” của GVC.Hoàng Thị Hiền – Ts.Bùi sỹ Lý)

ð k= 200g/h

Chương 3:Tính năng suất thông gió Nhóm 2

dưới 100g/km,đối với các xe hiện nay thì khoảng 120g/km.Đối với xe máy sử dụng

Áp dụng đối với hầm để xe ta thì ta chọn đoạn đường mà xe chạy trong hầm là

X

Do xe chỉ chạy trong khoảng thời gian là 1 phút=1/60 giờ nên:

3.4 Lưu lượng cần thiết

Lưu lượng cần thiết quạt phải cung cấp cho hầm nhằm mục đích: giải nhiệt thừa, lượng ẩm và trung hòa lượng CO2 do người và xe thải ra

3.4.1 Lưu lượng giải nhiệt thừa

Ta có công thức tính lưu lượng cần thiết để khử nhiệt thừa là:

1

Q th G

G1:lưu lượng cần thiết để khử lượng nhiệt thừa (kg/h)

Qth : lượng nhiệt thừa (W)

Chương 3:Tính năng suất thông gió Nhóm 2

tR, tV: nhiệt độ khi ra khỏi phòng và nhiệt độ vào phòng

3.4.2 Lưu lượng khử hơi nước thừa

Ta có công thức tính lưu lượng cần thiết để khử hơi nước thừa là:

T

W G

h V

3.4.3 Lưu lượng khử khí – hơi độc (CO 2 )

Chương 3:Tính năng suất thông gió Nhóm 2

0

C cp C d

G L

−

= [m3/h]

Trong đó:

L – Lưu lượng không khí khử khí – hơi độc [m3/h]

Gd– Lượng khí – hơi độc (CO2) tỏa vào phòng [g/h]

Ccp –Nồng độ cho phép của hơi độc có trong không khí vùng làm việc [g/m3]

Co –Nồng độ cho phép của hơi độc (CO2) có trong không khí [g/m3]

(Tra bảng phụ lục 3 trang 345 sách “Thông gió” GVC.Hoàng thị Hiền- Ts.Bùi Sỹ Lý)

Bảng tổng kết lưu lượng cần thiết

nhiệt thừa (m3/h)

Lưu lượng khử ẩm (m3/h)

lượng nhiệt thừa, lượng ẩm và hơi-khí độc

Chương 4: Tính toán thông gió Nhóm 2

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THÔNG GIÓ 4.1 Các thông số lựa chọn để tính toán thông gió

4.1.1 Bội số tuần hoàn

Để tính toán thông gió ta cần xác định lưu lượng thông gió và chọn vận tốc gió

hợp lý để thiết kế đường ống gió, thông qua đó có thể tính được cột áp rồi chọn quạt

= = ≈ Chọn vận tốc hợp lý là rất quan trọng bởi vì vận tốc chọn quá bé sẽ giảm được

tiếng ồn, tổn thất bé dẫn đến quạt nhỏ, nhưng đường ống cồng kềnh, tiêu tốn chi phí

đầu tư ban đầu và hạn chế trong trường hợp không gian làm việc quá bé Ngược lại,

vận tốc chọn quá lớn sẽ sinh ra tổn thất lớn, ồn ào, và quạt sẽ to nhưng giảm được chi

phí đầu tư do kích thước đường ống nhỏ hơn Vì vậy cần cân nhắc cẩn thận trong quá

trình thiết kế

4.1.2 Phương pháp thiết kế đường ống thông gió

Có nhiều phương pháp để thiết kế đường ống gió, ở đây ta sẽ dùng phương pháp

ma sát đồng đều

Thiết kế theo phương pháp ma sát đồng đều: từ lưu lượng cần cấp, và vận tốc gíó

chọn trong đường ống Đường ống chính là đường ống mà tổn thất sẽ lớn nhất (đường

ống dài nhất) Xem tổn thất trên ống mềm giống ống cứng

Chương 4: Tính toán thông gió Nhóm 2

4.1.3 Chọn miệng gió

Chọn miệng gió căn cứ vào chức năng sử dụng của miệng gió, lưu lượng gió cần cấp,

độ ồn cho phép Từ đó sẽ xác định được tổn thất qua miệng gió, cũng như các kích thước cổ, kích thước ống gió, kích thước trần, kích thước mặt Với miệng gió hút khí

tổn thất qua miệng gió là 15,2Pa

Hình 4.1: Hình dạng và cấu tạo miệng gió RV

4.2 Thiết kế ống gió tiêu biểu

4.2.1 Thiết kế đường ống gió

Ta sẽ thiết kế tiêu biểu đường ống gió của một quạt hút gió thải ở tầng hầm 2

Theo bố trí kíến trúc của công trình ta chọn 18 miệng gió Suy ra lưu lượng một

Ta chọn vận tốc khởi đầu là 14,1m/s tại cửa hút của quạt

Chương 4: Tính toán thông gió Nhóm 2

Tra bảng 7.3_trang 370 “sách hướng dẫn thiết kế hệ thống ĐHKK-Nguyễn Đức Lợi”

gió, m3/s

Phần trăm lưu lượng %

Phần trăm tiết diện %

Tiết diện ống , m2

Cỡ ống chọn quạt

Tốc độ m/s

Chương 4: Tính toán thông gió Nhóm 2

Hình 4.2: Chi tiết về đường ống quạt thông gió tầng hầm 2

4.2.2 Tính tổn thất để chọn quạt

Tổn thất trên đường ống chính sẽ là cơ sở để chọn quạt Rõ ràng đoạn ống dài nhất từ quạt tới miệng thổi thứ 18 có chiều dài lớn nhất và có tổn thất áp suất lớn nhất, do đó

ta tiến hành tính trở kháng trên đoạn này để xác định cột áp quạt

Tổn thất áp suất ống gió gồm hai thành phần ma sát và cục bộ