THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN BIA SÀI GÒN NGHỆ TĨNH

Lựa chọn phương án thông gió và tính toán lưu lượng thông gió .... Tính toán nhiệt độ ra khỏi phòng khi thông gió tự nhiên t R ..... Lưu lượng bụi tỏa ra trong phân xưởng ....

MỤC LỤC

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN BIA SÀI GÒN – NGHỆ TĨNH 6

1.1 Vị trí địa lý 6

1.2 Diện tích đất sử dụng 8

1.3 Các dây chuyền công nghệ trong nhà máy 9

1.3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 9

1.3.2 Thuyết minh sơ đồ dây chuyền công nghệ 10

1.4 Các nhu cầu của công ty 11

1.4.1 Hóa chất sử dụng 11

1.4.2 Nguyên vật liệu sản xuất 11

1.4.3 Nhiên liệu sản xuất 12

1.4.4 Nguồn cấp nước và nước sử dụng 12

1.4.5 Sản phẩm của Công ty cổ phần Bia Sài Gòn-Nghệ Tĩnh 13

1.5 Các nguồn gây ô nhiễm 13

1.5.1 Các nguồn gây ô nhiễm không khí 13

1.5.2 Các nguồn gây ô nhiễm nguồn nước 13

1.5.3 Các nguồn phát sinh ra chất thải rắn 13

CHƯƠNG II ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN TẠI KHU VỰC CÔNG TY 15

2.1 Khí tượng 15

2.1.1 Nhiệt độ 15

2.1.2 Độ ẩm 15

2.1.3 Gió và bão 15

2.1.4 Mưa 16

2.1.5 Độ bền vững khí quyển 16

2.2 Địa chất, thuỷ văn 16

CHƯƠNG III THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHO PHÂN XƯỞNG NẤU 17

3.1 Lựa chọn các thông số tính toán 17

3.1.1 Các thông số tính toán bên ngoài nhà 17

3.1.2 Các thông số tính toán trong nhà 17

3.2 Tính lượng nhiệt thừa 17

3.2.1 Tính lượng nhiệt tổn thất 17

3.3 Tính lượng nhiệt tỏa ra 21

3.3.1 Lượng nhiệt tỏa ra do người 21

3.3.2 Lượng nhiệt tỏa ra do thắp sáng 21

3.3.3 Lượng nhiệt tỏa ra từ động cơ dùng điện 22

3.3.4 Lượng nhiệt tỏa ra từ các nồi nấu 22

3.4 Thu nhiệt từ bức xạ mặt trời 28

3.4.1 Thu nhiệt qua cửa kính 28

3.4.2 Thu nhiệt qua mái 28

3.5 Lựa chọn các phương án thông gió 30

3.5.1 Phương án thông gió tự nhiên 31

3.5.2 Phương án thông gió tự nhiên kết hợp thông gió cơ khí 31

3.5.3 Phương án giảm nhiệt qua mái bằng phun nước 31

3.5.4 Lựa chọn phương án thông gió và tính toán lưu lượng thông gió 31

3.5.4.1 Tính chụp hút cho phân xưởng nấu 31

3.5.4.2 Tính toán nhiệt độ ra khỏi phòng khi thông gió tự nhiên t R 33

3.5.4.3.Tính toán lưu lượng thông gió 33

3.6 Tính toán hệ thống thổi 39

3.6.1 Các thông số vi khi hậu trước và sau khi qua buồng phun ẩm 39

3.6.2 Chọn vị trí thổi và loại miệng thổi 41

3.6.3 Tính toán và bố trí miệng thổi 41

3.6.4 Xác định số miệng thổi Baturin 42

3.7 Tính toán hệ thống làm lạnh không khí 42

3.7.1 Tính toán lượng nước bốc hơi vào không khí khi phun ẩm 42

3.7.3 Chọn thiết bị 44

3.8 Tính thủy lực cho hệ thống thổi 44

3.8.1 Lý thuyết tính toán thủy lực cho hệ thống thổi 44

3.8.2 Các phương án thông gió cho phân xưởng nấu 45

3.8.3 Tính toán thủy lực cho từng hệ thống thổi 46

3.8.4 Các bảng tính toán tổn thất áp suất của các hệ thống thổi 47

3.9.Chọn quạt thổi và động cơ 48

3.9.1 Tính chọn quạt 48

3.9.2 Tính chọn động cơ 48

3.9.3 Tính toán truyền động 49

3.10 Tính thủy lực cho hệ thống hút 50

3.10.1 Sơ đồ không gian của hệ thống hút 50

3.10.2 Tính toán thủy lực của hệ thống hút 50

3.10.3 Tính chọn quạt 50

3.11 Tính toán lượng bụi phát thải 51

3.11.1 Lưu lượng bụi tỏa ra trong phân xưởng 51

3.11.2 Tính toán thiết bị xử lý bụi 51

CHƯƠNG IV THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI 53

4.1 Đặc điểm và lưu lượng nguồn thải 53

4.2 Sản phẩm cháy – lượng khí thải – tải lượng các chất ô nhiễm 53

4.2.1 Tính toán sản phẩm cháy 53

4.2.2 Xác định lượng khí thải 54

4.2.3 Tính toán nồng độ các chất ô nhiễm 55

4.2.4 Xác định thành phần trong khí thải cần xử lý 56

4.3 Xác định nồng độ các chất ô nhiễm dọc theo trục gió thổi 56

4.3.1 Chiều cao hiệu quả của ống khói 56

4.3.2 Xác định nồng độ cực đại C max , nồng độ trên mặt đất C x , C x,y và nồng độ hỗn hợp của hai nguồn thải theo mô hình Gauss 58

4.3.3 So sánh với tiêu chuẩn xung quanh 60

4.3.4 Nồng độ C x , C x,y , C hh theo mùa và khoảng cách x 60

4.4.Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí SO 2 65

4.4.1 Tính toán hiệu suất xử lý 65

4.4.2 Các phương pháp xử lý khí SO 2 và lựa chọn phương pháp xử lý 65

4.4.3 Sơ đồ công nghệ xử lý 67

4.4.4 Tính toán Scrubber 67

4.4.5 Tính đường ống 69

4.4.6 Tính tổn thất 69

4.4.7 Lựa chọn quạt 70

CHƯƠNG V THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN

BIA SÀI GÒN-NGHỆ TĨNH 72

5.1 Tính toán lưu lượng – đặc điểm nước thải của công ty 72

5.1.1 Lưu lượng nước thải sản xuất 72

5.1.2 Lưu lượng nước thải do cán bộ công nhân viên 72

5.1.3 Lưu lượng nước thải từ vệ sinh thiết bị và nhà xưởng 72

5.1.4 Đặc điểm của nước thải 73

5.1.5 Hiệu suất cần thiết phải xử lý 73

5.2 Lựa chọn phương án xử lý nước thải 74

5.2.1 Giới thiệu về các phương pháp xử lý nước thải 74

5.2.2 Các phương án để xử lý nước thải của nhà máy bia 76

5.3 Tính toán công trình xử lý nước thải của phương án 1 79

5.3.1 Song chăn rác 79

5.3.2 Bể điều hoà 81

5.3.3 Bể lắng I 82

5.3.4 Bể UASB 85

5.3.5 Bể Aeroten làm việc theo mẻ (SBR) 87

5.3.6 Bể nén bùn 92

5.4 Tính toán công trình xử lý nước thải của phương án 2 94

5.4.1 Bể Aeroten trộn 94

5.4.2 Bể lắng đứng đợt II 99

5.5 Khái toán kinh tế các phương án xử lý nước thải 101

5.5.1 Phương án 1 101

5.5.2.Phương án 2 103

5.6 So sánh và lựa chọn phương án xử lý nước thải 104

5.6.1 So sánh về mặt kinh tế 104

5.6.2 So sánh về mặt quản lý vận hành 104

5.6.3 Lựa chọn phương án 104

KẾT LUẬN 106

TÀI LIỆU THAM KHẢO 107

PHỤ LỤC 108

Phụ lục A 108

Phụ lục B 114

Phụ lục C 133

Phụ lục D 135

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Diện tích đất sử dụng của nhà máy 8

Bảng 1.2 Các hóa chất, vật tư cần thiết cho quá trình sản xuất 11

Bảng 1.3 Nhu cầu nguyên vật liệu chủ yếu cho sản xuất bia của công ty cổ phần bia Sài Gòn – Nghệ Tĩnh 12

Bảng 1.4 Nhu cầu về dầu FO và điện của công ty 12

Bảng 3.1 Thông số tính toán 17

Bảng 3.2 Tổng tổn thất nhiệt truyền qua kết cấu bao che và nền 21

Bảng 3.3.Các thông số nồi nấu trong phân xưởng nấu vào mùa hè 22

Bảng 3.4 Kết quả hệ số trao đổi nhiệt vào mùa hè 23

Bảng 3.5 Diện tích đáy (đỉnh) nồi nấu trong phân xưởng vào mùa hè 24

Bảng 3.6 Các thông số của nồi nấu trong phân xưởng nấu vào mùa đông 25

Bảng 3.7 Kết quả hệ số trao đổi nhiệt vào mùa đông 26

Bảng 3.8 Diện tích đáy (đỉnh) nồi nấu trong phân xưởng vào mùa đông 27

Bảng 3.9 Tổng lượng nhiệt tỏa ra trong phân xưởng 27

Bảng 3.10 Bảng tính tổng nhiệt thừa cho phân xưởng nấu 30

Bảng 3.11 Lưu lượng nhiệt hút tại các nồi nấu 32

Bảng 4.1.Thành phần dầu FO 53

Bảng 4.2 Thành phần dầu FO 53

Bảng 4.3 Tính liều lượng và tải lượng các chất ô nhiễm trong khói thải 54

Bảng 4.4 Tính nồng độ các chất ô nhiễm trong khói thải tại nguồn 55

Bảng 4.5 Nồng độ phát thải cho phép của một số chất độc hại 56

Bảng 4.6 Quy chuẩn chất lượng không khí xung quanh 60

Bảng 4.7 SO2 mùa hè 60

Bảng 4.8 SO2 mùa đông 61

Bảng 4.9 CO 2 mùa hè 61

Bảng 4.10 CO 2 mùa đông 62

Bảng 4.11 CO mùa hè 63

Bảng 4.12 CO mùa đông 63

Bảng 4.13 Bụi mùa hè 64

Bảng 4.14 Bụi mùa đông 64

Bảng 5.1 Đặc điểm của nước thải nhà máy 73

Bảng 5.2 TCVN 5945 - 2005 73

Bảng 5.3 Kết quả tính toán thủy lực của mương 79

Bảng 5.4 Giá thành xây dựng trạm xử lý phương án I 102

Bảng 5.5 Giá thành xây dựng trạm xử lý phương án II 103

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN BIA SÀI GÒN – NGHỆ TĨNH 1.1 Vị trí địa lý

Công ty cổ phần Bia Sài Gòn Nghệ Tĩnh nguyên là nhà máy nước ngọt Vinh (1984); nhà mày Bia Nghệ An (1996) công suất 6 triệu lít/năm; Công ty cổ phần Bia Nghệ An (2002) công suất 25 triệu lít/năm; Công ty cổ phần Bia Sài Gòn Nghệ Tĩnh (2006) đầu tư nâng cấp lên 50 triệu lít/năm Năm 2008 hoàn thành dự án đầu tư nâng cấp công suất đổi mới thiết bị đồng bộ dây chuyền sản xuất bia công suất đổi mới thiết bị đồng bộ dây chuyền sản xuất bia công suất 50 triệu lít/năm Công ty cổ phần bia Sài Gòn-Nghệ Tĩnh nằm trên khuôn viên đất thuộc phường Trường Thi, Thành Phố Vinh, Tỉnh Nghệ An tại 54 đường Phan Đăng Lưu với diện tích 22.840 m2 Phía bắc giáp đường Phan Đăng Lưu, phía nam giáp đường khối phố và khu dân cư khối 10, phía tây giáp đường Nguyễn Xí và khu dân cư khối 8, phía đông giáp đường Võ Thị Sáu và khu dân cư khối 5 của phường Trường Thi

Hình 1.1 Vị trí công ty cổ phần bia Sài Gòn – Nghệ Tĩnh chụp từ vệ tinh

Hình 1.2 Vị trí công ty cổ phần bia Sài Gòn - Nghệ Tĩnh cụ thể

1.2 Diện tích đất sử dụng

Bảng 1.1 Diện tích đất sử dụng của nhà máy

(m2)

DIỆN TÍCH (m2)

1 Nhà xưởng chính

6 Nhà hành chính

Lắng cặn Nấu hoa Lọc dịch đường Nấu, đường hóa Chuẩn bị nguyên liệu

1.3 Các dây chuyền công nghệ trong nhà máy

1.3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ

Lên men chính, phụ

Bia thành phẩm

Làm lạnh

Lọc bia, bão hòa CO2

Chiết bia, dập nút, thanh trùng, dán nhãn

1.3.2 Thuyết minh sơ đồ dây chuyền công nghệ

Hiện nay Công ty cổ phần Bia Sài Gòn-Nghệ Tĩnh đang sử dụng hai loại công nghệ sản xuất:

- Công nghệ sản xuất bia hiện đại của Danbrew Đan Mạch để sản xuất bia chai và bia hơi VIDA

- Công nghệ sản xuất bia hiện đại của Bia Sài Gòn để sản xuất bia chia Sài Gòn

Quy trình công nghệ sản xuất bia của hai loại công nghệ này chỉ khác nhau về chủng loại men, kết cấu nguyên liệu và thời gian, nhiệt độ

Hai quy trình này đều theo một sơ đồ nguyên lý chung Sơ đồ công nghệ sản xuất bia của Công ty cổ phần Bia Sài Gòn Nghệ Tĩnh được thể hiện như hình 4

Quy trình công nghệ này bao gồm các công đoạn:

1.3.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu

Nguyên liệu được lấy từ Silo bảo quản của Công ty theo hệ thống vít tải và gàu tải chuyển đến các thiết bị tách san sàng xay nghiền cân đong và sang nhà nấu bằng vít tải Hệ thiết bị vận chuyển kín và có hệ thống lọc bụi bằng lọc túi, nên bụi phát sinh không đáng kể

1.3.2.2 Quá trình nấu và đường hóa

Nguyên liệu (mạch nha) và thế liệu (gạo được ngâm trương) được dịch hóa và đường hóa trong các thiết bị nồi nấu cháo, đường hóa

Bột gạo được hồ hóa và dịch hóa trong nồi nấu cháo Để tránh khê khét, 10% Enzym được bổ sung vào công đoạn này Quá trình đường hóa mạch nha và tinh bột có bổ sung Enzym được thực hiện trong nồi đường hóa ở nhiệt độ 750C trong 4 giờ Sản phẩm của quá trình này là dịch đường

1.3.2.3 Lọc dịch đường, nấu hoa, lắng cặn, làm lạnh

Dịch đường được bổ sung hoa hoặc hoa houblon và nâng nhiệt độ lên gần 1000C bã lọc được rửa bằng nước nóng ở 75 – 800C Sau nấu hoa dịch đường được bơm sang thùng lắng xoáy để tách bã hoa và cặn lắng Sau đó được làm lạnh nhanh để hạ nhiệt độ cần thiết cho quá trình len men

1.3.2.4 Công đoạn len men

Đây là quá trình quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất bia: đường có trong nước nha được lên men dưới tác dụng của nấm men Dịch đường được chuyển sang tank lên men và được bổ sung nấm men Quá trình lên men chính ( trong 7 ngày đối với bia hơi; 14 ngày đối với bia chai Sài Gòn) và lên men phụ ( trong 14 ngày) được thực hiện trong cùng 1 tank Kết thúc giai đoạn lên men chính thức thu được bia non Hạ nhiệt độ đến 40C và duy trì nhiệt độ này trong suốt quá trình lên men phụ, tách cặn

men dùng cho đời sau nếu chất lượng men còn tốt hoặc thải bỏ khi chất lượng kém Trong thời gian này, cặn nấm men được xả hàng tuần

1.3.2.5 Lọc trong và ổn định bia

Kết thúc giai đoạn lên đoạn lên men, bia được lọc bằng thiết bị lọc áp lực ( p =

6 bar) có sử dụng chất trợ lọc diatomit Bia sau lọc được kiểm tra nồng độ và bổ sung

CO2 ngay trên đường vận chuyển vào thùng chứa bia thành phẩm

1.4 Các nhu cầu của công ty

1.4.1 Hóa chất sử dụng

Trong quá trình sản xuất bia cần sử dụng một số hóa chất, vật tư cần thiết cho qúa trình sản xuất như chất trợ lọc, xút tấy rửa, hóa chất khử trùng như sau:

Bảng 1.2 Các hóa chất, vật tư cần thiết cho quá trình sản xuất

TT Tên hóa chất Đơn vị Định mức cho

1.4.2 Nguyên vật liệu sản xuất

Theo kế hoạch sản xuất thì công suất tiêu thụ từ năm 2008 trở đi sẽ đạt 50 triệu lít/năm Nhu cầu nguyên vật liệu chủ yếu cho sản xuất bia của Công ty cổ phần Bia Sài Gòn Nghệ Tĩnh thể hiện trong bảng sau:

Bảng 1.3 Nhu cầu nguyên vật liệu chủ yếu cho sản xuất bia của công ty cổ phần bia Sài Gòn – Nghệ Tĩnh

TT Nguyên vật liệu Đơn vị Định mức cho

1000 lít bia Nhu cầu cho 1 ngày SX cho 1 năm Nhu cầu

Nguyên liệu chính cho sản xuất bia là malt và hoa houblon, gạo và men bia Malt và hoa houblon, xút và chất trợ lọc hoàn toàn phải nhập của nước ngoài và thường nhập từ các hãng sản xuất nguyên liệu lớn, có uy tín cao trên thị trường như Đức, Pháp, Anh, Úc, Canada Gạo là thế liệu chiếm từ 30-40% nguyên liệu chính Nguồn nguyên liệu này rất dồi dào trong nước

1.4.3 Nhiên liệu sản xuất

Hiện nay Công ty đang sử dụng 3 nồi hơi đốt dầu FO để cung cấp hơi cho quá trình sản xuất, công suất lắp đặt là 11 tấn hơi/h ( 01 nồi hơi 2 tấn/h, 01 nồi hơi 3 tấn/h của Đan Mạch và 01 nồi hơi 6 tấn/h của Đức)

Thành phần hóa học của dầu FO mà Công ty hiện sử dụng gồm: C ( 85.4 %), H( 11.4%), O ( 0.2%), N ( 0.1%), S ( 2.8%), với tỷ trọng: 0.826 kg/l

Công ty cổ phần Bia Sài Gòn Nghệ Tĩnh sử dụng hệ thống cấp điện của thành phố Vinh với trạm biến áp bao gồm 02 máy 22/0.4 KV-630 KVA và 01 máy 6/0.4 KV-750KVA Hệ thống cung cấp điện đảm bảo cho các dây chuyền sản xuất bia của Công ty chạy tối đa công suất thiết kế Sau đây là nhu cầu dầu FO và Điện của Công ty:

Bảng 1.4 Nhu cầu về dầu FO và điện của công ty

TT Nhiên liệu Đơn vị Định mức cho

1.4.4 Nguồn cấp nước và nước sử dụng

Để đáp ứng yêu cầu sản xuất Công ty cổ phần Bia Sài Gòn-Nghệ Tĩnh đang sử dụng 2 nguồn cung cấp:

- Nước cấp của thành phố Vinh được dùng làm nước công nghệ, vệ sinh thiết bị chiếm 55% khoảng 960 m3/ngày

- Nước ngầm do Công ty tự khai thác từ giếng khoan có độ sâu 60m được sử dụng cho vệ sinh nhà xưởng, làm mát thiết bị chiếm 45% khoảng 790 (m3

/ngày) Với định mức sử dụng nước là 6.5 m3/1000 lít bia hơi thành phẩm và 7.5

m3/1000 lít bia chai, lượng nước cần thiết cho sản xuất bia của Công ty cổ phần Bia Sài Gòn-Nghệ Tĩnh trung bình 1750(m3/ngày)

1.4.5 Sản phẩm của Công ty cổ phần Bia Sài Gòn-Nghệ Tĩnh

Sản phẩm chủ yếu của Công ty cổ phần Bia Sài Gòn-Nghệ Tĩnh là bia hơi Vida, bia chai Vida và bia Sài Gòn

Ngoài ra, công ty còn thu hồi một số sản phẩm phụ để phục vụ cho các nhu cầu khác nhau, đặc biệt là cho nghành chăn nuôi Những sản phẩm đó là bã bia, nấm men, cặn lắng của nước nha mà trong đó chủ yếu là protein và công ty cũng thu hồi được một lượng khí CO2 trong quá trình sản xuất để bão hòa lượng CO2 cho bia

1.5 Các nguồn gây ô nhiễm

Trong các quá trình sản xuất kể trên tạo ra một số chất gây ô nhiễm môi trường trong nhà máy và khu vực xung quanh nhà máy ảnh hưởng đến sức khỏe công nhân

1.5.1 Các nguồn gây ô nhiễm không khí

- Tại các lò hơi sử dụng nhiên liệu dầu FO do đó khí thải lò hơi chứa các khí ô nhiễm: CO2, CO, SO2, NOx,, bụi

- Mặt khác, trong quá trình xay nghiền nguyên liệu phát sinh ra các lượng bụi đáng kể ảnh hưởng đến môi trường xung quanh

- Các khí ô nhiễm khác có thể phát sinh trong quá trình phân giải các chất hữu cơ trong nước thải, chất thải rắn giàu chất hữu cơ tồn đọng như: CH4, NH3, H2S

1.5.2 Các nguồn gây ô nhiễm nguồn nước

- Nước mưa chảy tràn: vào mùa mưa sẽ có một lượng nước mưa chảy tràn qua mặt bằng sân bãi Do kết cấu phân xưởng có mái che kiên cố, có máng dẫn nước mưa mái

và mặt bằng đều được bê tông hoá và vệ sinh định kỳ, vì vậy nước mưa chảy tràn qua sân bãi này khá sạch, chứa chủ yếu là cặn cát, rác rưởi

- Nước thải sinh hoạt: từ các hoạt động của nhân viên trong công ty Hàm lượng chủ yếu là chất hữu cơ dễ phân hủy

- Nước thải sản xuất: quá trình sản xuất thải ra khá lớn lượng nước thải từ các phân xưởng nấu, lên men,

1.5.3 Các nguồn phát sinh ra chất thải rắn

- Các quá trình sản xuất tạo ra bã malt, nấm men, cặn lắng

- Các quá trình đóng chai như: nhãn mác, nút loại bỏ, các vỏ chai hư hỏng,

- Rác thải sinh ra trong quá trình sinh hoạt như: bao bì, giâý vụn,

Các dòng thải sẽ được thể hiện cụ thể theo sơ đồ như sau:

Nghiền

Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ kèm dòng thải sản xuất bia - Công ty cổ phần Bia Sài Nghệ Tĩnh

Gòn-Mạch nha Gạo

Bia thành phẩm

Chiết bia, dập nút, thanh trùng,

dán nhãn

Hồ hóa, đường hóa Lọc dịch đường Nấu hoa Lắng nóng

Pha bia Lọc vô trùng

Vỏ chai

Nhãn mác

Điện

Bụi Tiếng ồn

Nước thải Bã hèm Nhiệt

Làm lạnh Lên men chính Lên men phụ

Nước thải Men Bột trợ lọc

Men

Điện

Men

CO2 Nước thải

Nước thải Chai vỡ Nhãn mác hỏng

CHƯƠNG II ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN TẠI KHU VỰC CÔNG TY

2.1 Khí tượng

Công ty cổ phần Bia Sài Gòn Nghệ Tĩnh nằm trong Phường Trường Thi - Thành phố Vinh nên chịu ảnh hưởng trực tiếp khí hậu khu vực Bắc Trung Bộ nhiệt đới ẩm, gió mùa, thời tiết rất khắc nghiệt Khí hậu ở đây chia thành hai mùa rõ rệt: mùa hè thường có gió Tây Nam (gió Lào) khô và nóng; mùa đông lạnh và khô hanh Cả mùa hè và mùa đông, thời tiết thường thay đổi đột ngột, do đó gây ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp không chỉ tới sức khoẻ con người mà còn ảnh hưởng lớn tới các hoạt động sản xuất

Vào mùa hè, do nhu cầu về bia lớn hơn rất nhiều so với mùa đông, đồng nghĩa với lượng chất thải tăng lên Do vậy mà vào mùa hè môi trường sản xuất của Công ty sẽ tác động mạnh hơn tới chất lượng môi trường không khí, Công ty sẽ có những biện pháp xử lý nước thải, cũng như chất thải rắn kịp thời và hiệu quả

2.1.2 Độ ẩm

Độ ẩm cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới sức khoẻ người lao động,

tới quá trình sản xuất và tới sự phân giải các chất ô nhiễm trong môi trường

Độ ẩm tương đối trung bình năm là 85 - 86%, mùa mưa 80 - 90%, mùa khô 50 - 70% Độ ẩm cao nhất là 100%

2.1.3 Gió và bão

Nghệ An cũng như một số tỉnh lân cận khác luôn phải chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão và áp thấp nhiệt đới xảy ra vào khoảng tháng 6 - 10 hàng năm Bão mang theo mưa to, gió lớn, gây lũ lụt và làm ảnh hưởng tới mọi hoạt động sản xuất và sinh hoạt của nhân dân Nhưng trong những năm gần đây, khí hậu biến đổi mạnh, số lượng cơn bão giảm thay vào đó là những đợt nắng khô hạn kéo dài Điều này gây ảnh hưởng nhiều tới hoạt động sản xuất của Công ty

Gió là yếu tố khí hậu quan trọng làm phát tán và lan truyền các chất ô nhiễm, đồng thời cũng thúc đẩy quá trình pha loãng, giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong không khí Tại khu vực có hai hướng gió chủ đạo là: Gió Đông Bắc từ tháng 10 - tháng 3 và từ tháng 5 - tháng 9

2.1.4 Mưa

Với lượng mưa trung bình hàng năm là 1886 - 2062 mm, Thành phố Vinh và các vùng lân cận có số ngày mưa trung bình là 135 ngày và luôn phải chịu ảnh hưởng của những trận mưa rất lớn Mưa phân bố không đều các tháng trong năm, tập trung chủ yếu vào tháng 8.9 và 10 hàng năm (khoảng 60% tổng lượng mưa)

Nước mưa làm pha loãng nồng độ chất ô nhiễm trong đất, trong nước và trong không khí, tuy nhiên nước mưa lại là yếu tố gây phát tán ô nhiễm ra các vùng xung quanh, làm tăng phạm vi ô nhiễm của chất thải Để giảm thiểu ảnh hưởng của nước mưa cần có hệ thống thu gom nước mưa và nước thải một cách hợp lý

2.1.5 Độ bền vững khí quyển

Theo phân loại của Pasquill đối với khu vực Bắc Trung Bộ, độ bền vững của khí quyển trong vùng vào những ngày nắng, tốc độ gió nhỏ là cấp A, B, ngày có mây

là cấp C, D, ban đêm độ bền vững của khí quyển là cấp E, F

Độ bền vững khí quyển cấp A, B, C làm hạn chế khả năng phát tán chất ô nhiễm Cấp E và F giúp cho khí ô nhiễm dễ được phát tán lên cao, và được pha loãng, giảm ô nhiễm cục bộ trong khu vực

2.2 Địa chất, thuỷ văn

Thành phố Vinh nằm trong vùng có mức nước ngầm cao Nước ngầm thường xuất hiện ở độ sâu 0.8 – 1.5m

Qua số liệu thăm dò sơ bộ tại khu vực cho thấy ở độ sâu 10m có cấu tượng địa tầng như sau:

+ Lớp 1: Đất cát bụi màu nâu vàng, vàng xám Chiều sâu trung bình 3.5 – 4.0m + Lớp 2: Đất á cát lẫn bùn sét màu xanh đen Chiều sâu trung bình 5.5m

+ Lớp 3: Đất á sét màu xấm trắng

CHƯƠNG III THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHO PHÂN XƯỞNG NẤU 3.1 Lựa chọn các thông số tính toán

3.1.1 Các thông số tính toán bên ngoài nhà

Nhiệt độ tính toán ngoài nhà được lấy theo 2 mùa, ta lấy nhiệt độ tính toán ngoài nhà của mùa hè bằng nhiệt độ trung bình xuất hiện vào buổi trưa của tháng nóng nhất ( ttth

N) Về mùa đông bằng nhiệt độ trung bình xuất hiện vào buổi sáng của tháng lạnh nhất (tttđĐ) Dựa vào bảng “Nhiệt độ trung bình của không khí” ta có:

+ Nhiệt độ và độ ẩm tính toán theo mùa:

3.1.2 Các thông số tính toán trong nhà

Nhiệt độ tính toán trong nhà vào mùa hè ( ttthT ) bằng nhiệt độ tính toán ngoài nhà vào mùa hè cộng thêm 1 ÷ 3 0C Còn nhiệt độ tính toán trong nhà vào mùa đông ( tttđT ) được lấy từ 20 ÷ 24 0C Lấy nhiệt độ tính toán trong nhà vào mùa hè ttth

T=

360C, về mùa đông tttđT= 220C

Bảng 3.1 Thông số tính toán

tth N

3.2 Tính lượng nhiệt thừa

3.2.1 Tính lượng nhiệt tổn thất

3.2.1.1 Kết cấu bao che

- Tường được làm bằng 3 lớp:

+ 2 lớp vữa trát hai bên với: 0.8(Kcal/mh0C)

10 (mm) + lớp gạch phổ thông với: 0.7(Kcal/mh0C)

110 (mm)

- Cửa sổ bằng kính được kẹp bên ngoài bằng lớp sắt mỏng:

Có đặc điểm: 0.65(Kcal/mh0C)

5 (mm)

-Cửa chính ra vào làm bằng sắt:

Có đặc điểm: 58(Kcal/mh0C)

-lớp vữa trát -lớp gạch phổ thông -lớp vữa trát

t1

t2

t3

t4

- Mái phân xưởng làm bằng tôn:

Có đặc điểm: 50(Kcal/mh0C)

 0.5 (mm)

- Nền được tráng bằng xi măng không cách nhiệt:

+ Nền ở tầng 1:

+ Nền ở tầng 2 được xem như giá đỡ các thiết bị do đó nhiệt tỏa ra được xem ở các thiết bị nên không tính nhiệt tỏa ra từ nền tầng 2

3.2.1.2.Hệ số truyền nhiệt

Hệ số truyền nhiệt k qua kết cấu được tính bằng công thức sau:

k =

n i i





1 1

Trong đó: k : Hệ số truyền nhiệt (kcal/m2h0C)

t: Hệ số trao đổi nhiệt bên trong nhà (kcal/m2h0C) t = 7.5

n: Hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài nhà (kcal/m2h0C) n = 20

i : Chiều dày lớp kết cấu (m)

i : Hệ số dẫn nhiệt (kcal/mh0c)

Kết quả tính toán xem phụ lục I.1

3.2.1.3 Tính diện tích của các kết cấu bao che

Căn cứ vào đặc điểm và kích thước của các kết cấu bao che trong phân xưởng chính diện tích của các kết cấu xem phụ lục I.2

3.2.1.4 Tổn thất nhiệt truyền qua các kết cấu bao che và nền nhà

 Vào mùa đông:

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

Qkct.th = k.F.ttt (kcal/h) Trong đó:

k: Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu (kcal/m2h0C)

24000

16000

F : Diện tích bề mặt kết cấu (m2)

ttt: Hiệu số nhiệt độ tính toán, tính như sau:

ttt = (tttt - tttn).

tttt: Nhiệt độ tính toán bên trong nhà, mùa đông tttt = tttđt= 220C

tttn: Nhiệt độ tính toán bên ngoài nhà, mùa đông tttn=tttđn =15.60C : Hệ số phụ thuộc vị trí của kết cấu ngăn che so với không khí ngoài Khi kết cấu tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài thì ψ = 1

Ngoài ra để kể đến hướng gió của kết cấu, tổn thất qua kết cấu được tính theo công thức:

Qkct.th.t = Qkct.th + qbs (qbs: Tổn thất nhiệt bổ sung) Trong đó, qbs được tính như sau: Tường phía Bắc, phía Đông lấy bằng 10%, tường phía Tây lấy 5% và tường phía Nam lấy bằng 0% Kết quả xem phụ lục I.3

 Vào mùa hè:

Tổn thất nhiệt qua kết cấu vào mùa hè được tính theo công thức gần đúng sau:

8 1

= 2316.51 ( kcal/h) Trong đó:

+ Qđgốc: Lượng nhiệt tổn thất qua kết cấu vào mùa đông không tính đến lượng nhiệt tổn thất qua mái che

Qđgốc = Qđtt – Qm = 39879.7 – ( 16575.02+15068.2) = 8236.48 ( kcal/h) + h

h

t

 = ( 22 – 15.6) = 6.4 (0C)

3.2.1.5 Tổn thất nhiệt do rò gió

Nhiệt độ không khí bên ngoài thấp hơn nhiệt độ bên trong nhà nên khi gió rò qua các khe cửa đi vào sẽ làm giảm nhiệt độ bên trong nhà do đó chỉ xác định cho mùa đông Với hướng gió vào mùa đông là Đông Bắc do đó phía tường Bắc và tường Đông là hướng đón gió nên chiều dài cửa lấy bằng 65% chiều dài cửa thực Công thức xác định tổn thất nhiệt như sau:

Qg = Ckk.Gg..(tttđ t-tttđ n) ( kcal/h) Trong đó:

+ Ckk: nhiệt dung riêng không khí (kcal/kg0C), Ckk = 0.24( kcal/kg.0C) + tttđ t : Nhiệt độ trong nhà vào mùa đông (0C),tttđ t = 22 (0C)

+ tttđ n : Nhiệt độ ngoài nhà (0C), tttđ n = 15.6 (0C)

tttđ t - tttđ n = 22 – 15.6 = 6.4 (0C) + Ggió: lưu lượng gió lùa vào nhà được xác định

l = 0.65(lcửa sổ + lcửa mái + lcửa chính)

l = 0.65((2x1 +2x1)x20 + 15x1 + (2x1+2.7x6)) = 73.6 (m)

Do đó:

Gg = 1.5x7.43x73.6 = 820.3 (kg/h) Vậy:

Qg = 0.24 x 820.3 x 6.4 = 1260 (kcal/h)

Bảng 3.2 Tổng tổn thất nhiệt truyền qua kết cấu bao che và nền

TT Nguyên nhân gây tổn thất nhiệt

Lượng nhiệt tổn thất (kcal/h)

3.3 Tính lượng nhiệt tỏa ra

3.3.1 Lượng nhiệt tỏa ra do người

Lượng nhiệt tỏa ra do người chỉ tính vào mùa đông ( vì tth

T

t = 360C coi như người làm việc trong đó không tỏa nhiệt) được xác định theo công thức:

Qng = N x qn ( kcal/h) Trong đó:

+ N : số người làm việc trong phân xưởng, N = 100 người

+ qn: lượng nhiệt do một người tỏa ra do một người, phụ thuộc vào nhiệt độ của không khí Với trạng thái lao động bình thường và nhiệt độ trong phòng là 220C

ta có qn = 73.1 (kcal/h.người) Theo bảng 3.7 [1]

Vậy, nhiệt tỏa ra do người vào mùa đông là:

Qng = 100x73.1 = 7310 (kcal/h)

3.3.2 Lượng nhiệt tỏa ra do thắp sáng

Trong phân xưởng nấu sử dụng 150 cái bóng đèn neon với công suất tiêu thụ của một cái là 40 (W) Lượng nhiệt do thắp sáng được tính theo công thức:

Qts = n.860.N (kcal/h) Với :

+ n: số bóng đèn, n = 150 (cái)

+ N: công suất của một bóng đèn, N = 40 (W)

Vậy: Qts = 150x860x0.04 = 5160 (kcal/h)

3.3.3 Lượng nhiệt tỏa ra từ động cơ dùng điện

Được xác định như sau:

Qđc = 860 1 2 3 4 N (kcal/h) Trong đó:

+ 1: Hệ số sử dụng số công suất máy, 1 = 0.7  0.9; chọn 1= 0.7 + 2: Hệ số tải trọng, 2 = 0.5  0.8; chọn 2 = 0.6

+ 3: Hệ số làm việc không đồng thời, 3 = 0.5  1; chọn 3 = 0.85 + 4: Hệ số biến thiên công suất điện thành nhiệt, 4 = 0.65  1; chọn 4

= 0.7

+ N: Tổng công suất của động cơ (Kw/h); N = 1200 (Kw/h)

Vậy:

Qđc = 860x0.7x0.6x0.85x0.7x1200= 25787 (kcal/h)

3.3.4 Lượng nhiệt tỏa ra từ các nồi nấu

3.3.4.1 Vào mùa hè

Tại phân xưởng nấu bao gồm 4 nồi nấu: nồi nấu gạo, nồi nấu malt, nồi nấu nước nóng và nồi nấu houblon được làm bằng gang có bề dày bằng nhau nhưng có kích thước khác nhau được thể hiện trong bảng như sau (Tuy các nồi trong thực tế có nhiệt độ nấu khác nhau nhưng chênh lệch không đáng kể do đó xem như nhiệt độ nấu là như nhau):

Bảng 3.3.Các thông số nồi nấu trong phân xưởng nấu vào mùa hè

F (m2)

t1(0C)

t2(0C)

t3(0C)

t4(0C)



(mm)



(Kcal/mh0C)

a) Lượng nhiệt truyền qua thành nồi

Được xác định bằng công thức:

Q = k x (t1-t4) x F (kcal/h) Trong đó:

+ k : Hệ số truyền nhiệt của thành lò, (Kcal/mh0

C)

2 1

1 1

1 k

2

T T

t t

4 3

qd

100

T100

Ttt

C

(kcal/m2h 0C)

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 nằm ngang l = 2.8, trong phân xưởng nấu thành nồi đều có bề mặt đứng Do đó, l = 2.2

Cqd: Hệ số bức xạ nhiệt quy diễn, Cqd = 4.2 (kcal/m2h 0K4)

T1, T2, T3, T4: Nhiệt độ tuyệt đối tương ứng bên trong, trên bề mặt trong, trên bề mặt ngoài và xung quanh của nồi nấu, (0K)

+ F : Diện tích bề mặt xung quanh của lò, (m2

)

F = xDxH (m2) + t1, t2, t3, t4: nhiệt độ trong, trên bề mặt trong, bề mặt ngoài và xung quanh của nồi nấu, (0C) Với nhiệt độ t3 lấy giá trị giả thiết

Với các số liệu như trên ta có bảng kết quả như sau:

Bảng 3.4 Kết quả hệ số trao đổi nhiệt vào mùa hè

Kiểm tra giá trị t3:

Vì vật liệu và bề dày của các nồi nấu giống nhau nên lượng nhiệt tỏa ra ở bề mặt ngoài ( q’) và lượng nhiệt đi qua bề dày ( q“) của thành nồi là giống nhau

 Lượng nhiệt tỏa ra ở bề mặt ngoài của thành lò:

q’ = 2x(t3 t4) = 10.8x(68-36) = 345.6(kcal/h)

 Lượng nhiệt đi qua bề dày của thành nồi:

q“ = k1x(t2 t3) (kcal/h) Trong đó: k1 là hệ số trao đổi nhiệt qua bề dày của nồi Được tính theo công thức:

k1 =

1 = 50

4.0

375 6

| < 10%

Do đó với giá trị t3 giả thiết là đúng

Ta có giá trị k như sau:

2 1

1 1

1 k

150

4.028.101

1





Lượng nhiệt tỏa ra từ các nồi nấu trong phân xưởng xem phụ lục I.4

b) Lượng nhiệt truyền qua đáy nồi và đỉnh nồi

Vì nồi nấu bia được cung cấp bằng điện do đó lượng nhiệt tỏa đều ở tất cả các phần của nồi nấu nên lượng nhiệt tỏa ra từ đáy nồi và đỉnh nồi được tính giống nhau Mặt khác, phần diện tích ở đáy và đỉnh bằng nhau nên ta tính chung lượng nhiệt tỏa ra ở hai phần này theo công thức:

Qđh= 2xkx(t1- t4)xF (kcal/m2.h) Trong đó: F là diện tích phần đáy hay đỉnh của các nồi nấu

Kích thước của các đáy nồi nấu được thể hiện ở bảng sau:

Bảng 3.5 Diện tích đáy (đỉnh) nồi nấu trong phân xưởng vào mùa hè

(m)

F (m2)

Lượng nhiệt tỏa ra từ đáy và đỉnh nồi xem phụ lục I.5

Vậy tổng lượng nhiệt các lò nấu tỏa ra vào mùa hè:

Qnh= Qth + Qđh = 22309.73 + 4246.84 = 26556.57 (kcal/h) Trong đó:

+ Qth : lượng nhiệt tỏa ra từ thành nồi vào mùa hè, (kcal/h)

+ Qđh : lượng nhiệt tỏa ra ở cả đỉnh và đáy nồi vào mùa hè, (kcal/h)

3.3.4.2 Vào mùa đông

Nhiệt độ trong phân xưởng vào mùa đông có sự chênh lệch khá lớn so với mùa hè

Bảng 3.6 Các thông số của nồi nấu trong phân xưởng nấu vào mùa đông

F (m2)

t1

(0C)

t2

(0C)

t3

(0C)

t4

(0C)



(mm)



(Kcal/mh0C)

Lập luận tương tự như tính cho mùa hè ở trên, ta tính vào mùa đông như sau:

a) Lượng nhiệt truyền qua thành nồi

Được xác định bằng công thức:

Q = k x (t1-t4) x F (kcal/h) Trong đó:

+ k : Hệ số truyền nhiệt của thành lò, (Kcal/mh0C)

2 1

1 1

1 k

2

T T

t t

C qd

(kcal/m2h 0C)

- 2: Hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt ngoài của lò Được xác định:

4 3

qd

100

T100

Ttt

C

(kcal/m2h 0C)

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 nằm ngang l = 2.8, trong phân xưởng nấu thành nồi đều có bề mặt đứng Do đó, l = 2.2

Cqd: Hệ số bức xạ nhiệt quy diễn, Cqd = 4.2 (kcal/m2h 0K4)

T1, T2, T3, T4: Nhiệt độ tuyệt đối tương ứng bên trong, trên bề mặt trong, trên bề mặt ngoài và xung quanh của nồi nấu, (0

K)

+ F : Diện tích bề mặt xung quanh của lò, (m2)

F = xDxH (m2) + t1, t2, t3, t4: nhiệt độ trong, trên bề mặt trong, bề mặt ngoài và xung quanh của nồi nấu, (0C) Với nhiệt độ t3 lấy giá trị giả thiết

Với các số liệu như trên ta có bảng kết quả như sau:

Bảng 3.7 Kết quả hệ số trao đổi nhiệt vào mùa đông

Kiểm tra giá trị t3:

Vì vật liệu và bề dày của các nồi nấu giống nhau nên lượng nhiệt tỏa ra ở bề mặt ngoài ( q’) và lượng nhiệt đi qua bề dày ( q“) của thành nồi là giống nhau

 Lượng nhiệt tỏa ra ở bề mặt ngoài của thành lò:

q’ = 2x(t3 t4) = 10.92x(68-22) = 420.32(kcal/h)

 Lượng nhiệt đi qua bề dày của thành nồi:

q“ = k1x(t2 t3) (kcal/h) Trong đó: k1 là hệ số trao đổi nhiệt qua bề dày của nồi Được tính theo công thức:

k1 =

1 = 50

4.0

375 32

| < 10%

Do đó với giá trị t3 giả thiết là đúng

Ta có giá trị k như sau:

2 1

1 1

1 k

150

4.028.101

1





Vậy lượng nhiệt tỏa ra từ các nồi nấu trong phân xưởng vào mùa đông xem phụ lục I.6

b) Lượng nhiệt truyền qua đáy nồi và đỉnh nồi

Vì nồi nấu bia được cung cấp bằng điện do đó lượng nhiệt tỏa đều ở tất cả các phần của nồi nấu nên lượng nhiệt tỏa ra từ đáy nồi và đỉnh nồi được tính giống nhau Mặt khác, phần diện tích ở đáy và đỉnh bằng nhau nên ta tính chung lượng nhiệt tỏa ra ở hai phần này theo công thức:

Qđh= 2xkx(t1- t4)xF (kcal/m2.h) Trong đó: F là diện tích phần đáy hay đỉnh của các nồi nấu

Kích thước của các đáy nồi nấu được thể hiện ở bảng sau:

Bảng 3.8 Diện tích đáy (đỉnh) nồi nấu trong phân xưởng vào mùa đông

(m)

F (m2)

Vậy lượng nhiệt tỏa ra từ đáy và đỉnh nồi xem phụ lục I.7

Vậy tổng lượng nhiệt các lò nấu tỏa ra vào mùa đông:

Qnđ= Qtđ + Qđđ = 29047.78 + 5508.36 = 34556.14 (kcal/h) Trong đó:

+Qtđ : lượng nhiệt tỏa ra từ thành nồi vào mùa đông, (kcal/h)

+Qđđ:lượng nhiệt tỏa ra ở cả đỉnh và đáy nồi vào mùa đông, (kcal/h)

Bảng 3.9 Tổng lượng nhiệt tỏa ra trong phân xưởng

TT Nguồn tỏa nhiệt

Lượng nhiệt tỏa ra (kcal/h)

Tổng cộng nhiệt tỏa 72813.14 57503.57

3.4 Thu nhiệt từ bức xạ mặt trời

3.4.1 Thu nhiệt qua cửa kính

Kính được lắp đặt trong hệ thống cửa sổ của xưởng sản xuất là kính màu trắng, trong suốt nên hầu hết năng lượng ánh sáng mặt trời xuyên qua được vào phòng

Và phần năng lượng này được hấp thụ có tác dụng nung nóng kết cấu bao che trong phòng dẫn đến làm tăng nhiệt độ của phòng

Nhiệt bức xạ qua kính được tính theo công thức:

Qkbx = 1.2.3.4.qbx.Fk (kcal/h) Trong đó:

+ 1: Hệ số kể đến độ trong suốt của kính, kính màu trắng và 1 lớp nên chọn 1 0.9

+ 2: Hệ số kể đến độ bẩn của mặt kính, mặt kính nghiêng 1 lớp chọn 2

- Tường Bắc: qbxB= 138.9 (kcal/h)

- Tường Nam: qbxN= 153.3 (kcal/h)

- Tường Tây: qbxT= 147.8 (kcal/h)

- Tường Đông: qbxĐ = 125.6 (kcal/h) + F: Diện tích kính

- Tường Bắc: FkB= 24

- Tường Nam: FkN= 20

- Tường Tây: FkT= 16

- Tường Đông: FkĐ= 20

Vậy nhiệt bức xạ qua kính vào mùa hè xem phụ lục I.8

3.4.2 Thu nhiệt qua mái

Bức xạ nhiệt qua mái được chia thành 2 thành phần: bức xạ truyền vào nhà do chênh lệch nhiệt độ và bức xạ truyền vào nhà do dao động nhiệt:

mai bx

+ t bx

Q : Lượng nhiệt truyền vào do chênh nhiệt độ ( kcal/h)

+ Abx

Q : Lượng nhiệt truyền vào do dao động nhiệt độ ( kcal/h)

c) Tính nhiệt truyền vào nhà do chênh lệch nhiệt độ ( t

bx

Q ):

t bx

Q = kmái.fmái.( ttbtổng - tT) (kcal/h) Trong đó:

+ kmái : Hệ số truyền nhiệt của mái, kmái = 5.45 ( kcal/m2.h.oC )

+ fmái : Diện tích mái, fmái = 432 ( m2 )

+ ttbtổng : Nhiệt độ tổng trung bình

n

tb bx



với  là Hệ số hấp thụ bề mặt kết cấu,  = 0.8 (tôn có màu sáng)

- tb bx

q : Nhiệt bức xạ trung bình

tb bx

- tT : Nhiệt độ tính toán trong nhà, mùa hè tT= 34.2 ( 0C)

Vậy nhiệt truyền vào do chênh lệch nhiệt độ về mùa hè là:

t bx

Q = T.AT.fmái (kcal/h) Trong đó:

+ T: Hệ số trao đổi nhiệt bên trong nhà (kcal/m2h0C), T = 7.5

+ fmái: Diện tích mái, fmái = 432 (m2)

+ AT: Biên độ dao động của nhiệt độ trên bề mặt trong ( 0C) Được xác định :

AT = Attổng/ Với :

Attổng = (Attđ + AtN) 

Trong đó :

+ AtN : Biên độ dao động nhiệt độ bên ngoài, được tính như sau:

AtN = tmaxtb - ttbN = 34.2 – 29.7 = 4.5 (0C)

tmaxtb: Nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất

ttbN: Nhiệt độ trung bình tháng tính toán

+ Attđ : Biên độ dao động nhiệt tương đương Xác định theo công thức :

0 x

= 22.3(0C) Trong đó:

-  : Hệ số hấp thụ bề mặt kết cấu,  = 0.8 (tôn có màu sáng)

- N: Hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài nhà (kcal/m2h0C), N= 20

- Aq: Biên độ bức xạ, được tính theo:

max

bx

q : Cường độ bức xạ cực đại vào mùa hè, q bxmax 928 (kcal/h)

tb bx

q : Cường độ bức xạ trung bình, tb  282

giảm đi  lần,vì mái tôn có bề dày mỏng nên có thể chọn  = 1, do đó:

AT = AN/ = 26.3/1 = 26.3 (0C)

Do đó: A

bx

Q = 7.5x26.3x432= 88212(kcal/h) Vậy: mai

bx

Q = 12242.8+ 88212= 100454.8 (kcal/h) Tổng nhiệt bức xạ xem phụ lục I.9

Bảng 3.10 Bảng tính tổng nhiệt thừa cho phân xưởng nấu

Mùa

Tổn thất nhiệt

Qtt (kcal/h)

Tỏa nhiệt

Qtỏa (kcal/h)

Thu nhiệt

Qthu (kcal/h)

3.5.1 Phương án thông gió tự nhiên

Thộng gió tự nhiên là hiện tượng trao đổi không khí bên trong và bên ngoài nhà một cách có tổ chức dưới tác dụng của những yếu tố tự nhiên như gió, nhiệt thừa hoặc tất cả các yếu tố trên Đối với trường hợp thông gió tự nhiên trong nhà công nghiệp, sự lưu thông không khí thường diễn ra như sau: không khí đi vào nơi cửa sổ, cửa ra vào và thường đi ra ở cửa mái Tuy nhiên, lượng nhiệt thừa trong xưởng sản xuất lớn nên thông gió tự nhiên không thể đảm bảo điều kiện làm việc cho người sản xuất được, như vậy phương án chỉ thông gió tự nhiên là không khả thi Nhưng đối với những phân xưởng sản xuất nhẹ thì áp dụng thông gió tự nhiên sẽ tiết kiệm rất nhiều chi phí

Là biện pháp đưa không khí vào nhà hoặc hút ra ngoài nhờ các thiết bị máy móc Trong trường hợp kết hợp thông gió tự nhiên và thông gió cơ khí thì hiệu quả xử lý của thông gió cơ khí cao hơn để đảm bảo môi trường làm việc an toàn và lành mạnh Chi phí cho thông gió theo phương án này cũng cao hơn áp dụng chỉ mình thông gió tự nhiên trong phân xưởng

3.5.3 Phương án giảm nhiệt qua mái bằng phun nước

Như ta đã biết thì lượng nhiệt truyền vào nhà qua mái rất lớn nên khi ta tiến hành phun nước lên mái thì lượng nhiệt này giảm một lượng rất đáng kể Điều đó dẫn đến lượng nhiệt thừa cần xử lý giảm xuống đáng kể Phương án này có chi phí tương đối thấp do chúng ta có thể linh hoạt trong quá trình xử lý (chẳng hạn chúng ta chỉ tưới nước vào lúc trưa nắng nóng, lúc trời mát thì không phải tưới)

Phương án này rất khả thi nhưng có một nhược điểm là tốn năng lượng để vận hành Chỉ nên áp dụng đối với những công trình tỏa nhiệt rất lớn còn với phân xưởng nấu nhà máy bia không cần thiết

3.5.4 Lựa chọn phương án thông gió và tính toán lưu lượng thông gió

Vì xưởng sản xuất tương đối rộng, số lượng công nhân ít, mặt khác trong quá trình hoạt động của phân xưởng chỉ tạo ra nhiệt và bụi, không tạo ra các khí độc hại Do đó, thông gió tự nhiên kết hợp thổi cơ khí và chỉ tiến hành hút cục bộ ở những nơi tỏa nhiệt lớn, còn lại ta cho thoát tự nhiên ra ngoài

3.5.4.1 Tính chụp hút cho phân xưởng nấu

a) Lý thuyết tính toán chụp hút nhiệt tại các nồi nấu

Tại các nồi nấu chúng ta dùng chụp hút cơ khí để hút nhiệt tỏa ra từ thiết bị Lưu lượng không khí được chụp hút ra có thể xác định theo công thức:

L = Ldl

n

c F

F

(m3/h) Trong đó:

+ Ldl: lưu lượng trong dòng đối lưu, (m3/h) Được xác định:

Ldl = 64x3 Q dl.Z.F n2 , (m3/h) Với:

- Qdl: Nhiệt đối lưu bên trên nguồn nhiệt, (W) Được tính theo công thức:

Qdl = dl xF n x(t3 t4) (W)

dl

 : Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu, ( W/m2

.0C) Xác định như sau:

 (m2) + Fn: Diện tích tiết diện nguồn nhiệt, (m2) Được xác định:

Fn =

4

) 8 0

 (m2)

b) Tính toán chụp hút nhiệt tại các nồi nấu

Với công thức tính toán lưu lượng hút tại các nồi nấu như trên ta có các thông

số cần thiết tại các nồi và có kết quả thể hiện như sau:

Bảng 3.11 Lưu lượng nhiệt hút tại các nồi nấu

TT Tên Nồi Z

(m)

D (m)

Fc(m2)

Fn(m2)

dl

( W/m2.0C)

Qdl (W)

Ldl(m3/h)

L (m3/h)

Chọn chụp hút có góc mở α = 600, chiều cao là h = 0.6 (m) với diện tích Fn như

trên ở mỗi lò Chụp hút được đặt ngay tại vị trí miệng thoát khí của thiết bị tỏa nhiệt

cách sàn nhà 2 (m) Chúng ta cần đặt chụp hút để hút nhiệt ở 4 vị trí đặt ở 4 nồi nấu

Theo công thức trên L được tính theo đơn vị m3/h do đó:

Lt(kg/h) = Lt(m3/h)xρ = 7828.42x1.04 = 8141.6 (kg/h) = 2.3 (kg/s)

Trong đó:  là trọng lượng của không khí ở 680C,  = 1.04 (kg/m3)

Ta có lượng nhiệt hút cục bộ:

CB H

Q = C.Lt.tH = 0.24x8141.6x68 = 132870.9 (kcal/h) Trong đó :

+ C = 0.24 (kcal/kg0C), là tỉ nhiệt của không khí khô

+ Lt = 8141.6 (kg/h), là lưu lượng hút cục bộ

+ tH = 68 (0C), là nhiệt độ hút cục bộ

3.5.4.2 Tính toán nhiệt độ ra khỏi phòng khi thông gió tự nhiên t R

Vì không khí trong trường hợp thông gió tự nhiên thì gió được thổi vào từ cửa chính và cửa sổ, được hút ra từ cửa mái nên nhiệt độ ra khỏi phòng được tính theo công thức:

tR = tvlv + β(H – 2) Trong đó:

+ tvlv: Nhiệt độ trong phòng tại vùng làm việc, tvlv = 360C

+β : Gradien nhiệt độ theo chiều cao, thông thường β = 0.2-1.2 (0C/m) Chọn β = 0.7 (0C/m)

+ H: Khoảng cách từ mặt sàn đến tâm miệng hút, ta có H = 9.0 ( m)

+ 2: Chiều cao vùng làm việc, (m)

Vậy:

tR = 36+ 0.7x(12-2) ≈ 43 (0C)

3.5.4.3.Tính toán lưu lượng thông gió

a) Phân bố lưu lượng thông gió cho hệ thống thông gió tự nhiên và hệ thống thông gió cơ khí:

Lưu lượng thông gió được xác định theo công thức:

Lt =

).( R V

th t t C

Q

 = 0 24 ( 43 34 2 )

06 159105

 = 75333.84 (kg/h)

Trong đó:

+ Qth: Lượng nhiệt thừa, Qth = 159105.06 (kcal/h)

+ C: tỉ nhiệt của không khí khô, C = 0.24 (kcal/kg0C)

+ tR: Nhiệt độ không khí ra khỏi phòng, tR = 430C

+ tV: Nhiệt độ không khí vào phòng, tV = 34.20C

Lưu lượng thông gió tính theo đơn vị m3/h là:

84 75333

TG L L

TG

L (m3/h) (1) Trong đó:

+ L TG = L = 65507.69 (m3/h), lưu lượng nhiệt cần thông gió

L : Lưu lượng thông gió cục bộ

Với lưu lượng thông gió cục bộ là CB

TG

L = 7828.4 ( m3/h)

+ CK

TG

L : Lưu lượng thông gió cơ khí, (m3

/h) Chọn lưu lượng thông gió cơ khí

là 30000 (m3/h)

Thay các giá trị đã biết vào phương trình (1) ta có lưu lượng cần thông gió tự nhiên là:

TN TG

L = 65507.69-7828.4-31000 = 26679.3 (m3/h) (2) Khi tính theo đơn vị kg/h và kg/s ta có công thức tính:

LTG(kg/h) = LTG(m3/h)xVới:

+ LTG(kg/h): Lưu lượng thông gió tính theo đơn vị kg/h

+ LTG(m3/h): Lưu lượng thông gió tính theo đơn vị m3

/h

+  : Trọng lượng của không khí tại nhiệt độ t, (kg/m3)

Vậy:

1 3

)/()

/(kg h L m h x

L CK TG  CK TG = 30000x1.165 = 36115 (kg/h) = 10.03 (kg/s)

)/()

/(kg h L m h x

L TN TG  TN TG = 26679.3x1.15 = 30681.2(kg/h) = 8.5 (kg/s)

L CB TG(kg/h) = 8141.6 ( kg/h) = 2.3(kg/s)

Trong đó:

+  1 = 1.165 (kg/m3), trọng lượng của không khí tại t = 300

C (nhiệt độ của không khí sau khi làm mát trong trường hợp thông gió cơ khí)

+  2 = 1.15 (kg/m3), trọng lượng của không khí tại t = 34.20C ( nhiệt độ không khí ngoài nhà trong trường hợp thông gió tự nhiên)

Theo phương án lựa chọn thì ta thông gió bằng cách:

- Thổi tự nhiên

- Thổi cơ khí tại những vị trí công nhân làm việc

- Hút cục bộ tại những vị trí tỏa nhiệt lớn

- Hút tự nhiên

Theo định luật bảo toàn khối lượng không khí: Tổng lưu lượng không khí thổi vào phân xưởng bằng lưu lượng không khí hút ra khỏi phân xưởng trong đơn vị thời gian

Ta có phương trình cân bằng lưu lượng:

TN h CB h TN t CK

Từ (3) ta có:

CB h TN t CK t TN

L : Lưu lượng hút tự nhiên, (kg/s)

Vậy, Thay các giá trị đã biết vào (4) ta có:



TN h

L 10.03 + 8.5 – 2.3 = 16.23 (kg/s)

Tóm lại, để khử lượng nhiệt thừa Qth = 159105.06 (kcal/h) ta cần:

- Thổi tự nhiên với lưu lượng TN

b) Kiểm tra thông gió tự nhiên kết hợp với cơ khí

- Trong điều kiện ổn định, trọng lượng của khối không khí vào nhà và từ nhà thoát ra ngoài trong cùng đơn vị thời gian phải bằng nhau:

LV = LR (kg/h)

- Lượng nhiệt cùng với không khí vào nhà tự nhiên với lượng nhiệt tỏa ra bên trong nhà phải bằng lượng nhiệt do không khí ra mang theo Lúc đó:

LxCkxtv + Qth = LxCkxtR (kcal/h)

MẶT PHÍA NAM CỦA PHÂN XƯỞNG NẤU

MẶT PHÍA TÂY CỦA PHÂN XƯỞNG

MẶT CẮT NGANG CỦA PHÂN XƯỞNG

0.000

0.000 5.400 10.600 13.000

H

- Nhiệt độ trung bình trong nhà được xác định:

tTBT =

2

43362





 r

vlv t t

= 39.5 (0C) Trong đó:

+ tvlv là nhiệt độ vùng làm việc, tvlv = 36 (0C)

+ tr là nhiệt độ của không khí ra khỏi phòng, tr = 43 (0C)

Ứng với các giá trị nhiệt độ:

- Nhiệt độ ngoài nhà tN = 34.2 (0C)

- Nhiệt độ trung bình trong nhà tTBT = 39.5 (0C)

- Nhiệt độ không khí ra khỏi phòng tr = 43 0C

Tỷ trọng của không khí tương ứng với các giá trị nhiệt độ trên lần lượt là:

- γN = 1.148 (kg/m3)

- γTBT = 1.13 kg/m3

- γr = 1.12 (kg/m3)

Phân xưởng có các cửa được bố trí như hình vẽ trên

Ta chọn mặt phẳng trung hòa đi qua tâm các cửa phía dưới (cửa 1 và cửa 6) Áp suất thừa bên trên mặt phẳng trung hòa ấy là Px

Cửa 1, 2, 3, 4, 5, 6 lần lượt có hệ số khí động như sau:

K1 = 0.46, K2 = - 0.2, K3 = -0.14

K4 = 0.14, K5 = -0.49, K6 = 0.49

Giả thiết rằng gió vào ở cửa 1và cửa 6, gió ra ở cửa 2, 3, 4, 5

- Xác định áp suất động của gió:

81.92

6.32

2 2

x x g

v N g



Trong đó:

+ v g= 3.6 (m/s), vận tốc của gió vào mùa hè

+ g = 9.81 (m/s2), gia tốc trọng trường

+ γN =1.148 (kg/m3), tỷ trọng của không khí ngoài nhà

Ta cần xác định áp suất gió và áp suất quy ước tại các cửa

- Xác định áp suất gió tại các cửa:

Áp suất gió tại các cửa được xác định theo công thức:

P4 = K4xPđg = (+0.14)x0.76 = 0.11 (kG/m2)

P5 = K5xPđg = (-0.49)x0.76 = -0.37(kG/m2)

P6 = K6xPđg = (+0.49)x0.76 = 0.37 (kG/m2)

- Xác định áp suất quy ước tại các cửa gió ra:

Vì các cửa gió ra đều nằm trên mặt phẳng chuẩn Px nên áp suất quy ước được xác định theo công thức:

Pqui = Pi –H(γN – γTBT)

Trong đó:

+ Pi : Áp suất gió tại i, ( kG/m2

).+ H : Chiều cao từ tâm cửa gió vào đến tâm cửa gió ra, H = 12 (m)

+ γN : Tỷ trọng của không khí ngoài nhà, γN = 1.148 (kg/m3)

+ γtbT : Tỷ trọng của không khí trong nhà, γTB

1 1

) (

6 6

+1,6: tương ứng là hệ số lưu lượng của cửa 1 và cửa 6 phụ thuộc vào góc độ mở cửa và cấu tạo cửa, chọn 1 6  0 3

+ F1, F6: lần lượt là diện tích của cửa 1, cửa 5 và cửa 6, F1 = 17.4(m2), F6=18.8 (m2)

i i

Trong đó:

+i: Hệ số lưu lượng của cửa, chọn i 2 3 4 5  0 3

+ Fi : Diện tích của các cửa ra, (m2)

+ g: Gia tốc trọng trường, g = 9.81 (m/s2)

+ γr : Tỷ trọng của không khí ra khỏi cửa, γr = 1.12 (kg/m3)

+ Pqui : Áp suất qui ước tại các cửa ra, (kG/m2

)

+ Px: Áp suất thừa bên trên mặt phẳng chuẩn, Px = 0.333 (kG/m2)

Gọi L2, L3, L4, L5 lần lượt là lưu lượng gió ra từ các cửa 2, 3, 4, 5 Ta có:

) (

r P P g

F

L    = 0.3x12 2x9 81x1 12 ( 0 333  (  0 37 )) =3.4(kg/s)

) (

r P P g

F

L    =0.3x14.5 2x9.81x1.12(0.333(0.33)) =4.2 (kg/s)

) (

r P P g

F

L    =0.3x14.5 2x9.81x1.12(0.333(0.11))=3.56(kg/s)

) (

r P P g

3.6 Tính toán hệ thống thổi

3.6.1 Các thông số vi khi hậu trước và sau khi qua buồng phun ẩm

Trong quá trình thông gió cơ khí, với nhiệt độ của không khí ngoài nhà tương đối lớn là 34.2 0C và độ ẩm là φ = 59% thì trước khi thổi vào nhà cần được làm lạnh để giảm nhiệt độ của không khí Do đó, việc thiết kế buồng phun ẩm là điều cần thiết

Với điều kiện khí hậu ở Nghệ An có nhiệt độ tN = 34.2 0C, độ ẩm tương đối φN = 59%, dựa vào biểu đồ I-d ta xác định được dung ẩm d = 19.8 (g/kg) Quá trình làm lạnh không khí mà chúng ta sử dụng ở đây là quá trình ẩm đoạn nhiệt có nhiệt độ nước phun bằng nhiệt độ điểm ướt

Để xác định các thông số sau khi phun ẩm ta vẽ đường thẳng I = const đi qua giao điểm của tN và φN, cắt đường φ = 95% và φ =100% như hình bên dưới với điểm đầu (điểm 1, tương ứng với không khí ở ngoài vào buồng phun ẩm) và điểm cuối (điểm 2, tương ứng với không khí sau khi phun ẩm để thổi vào phòng)

Từ đó ta có :

t1 = 34.5 0C t2 = 28.50C

φ1 = 59% → φ2 = 95%

d1 = 19.8 g/kg.kk d2 = 22.5 g/kg.kk

Ta cũng xác định được tu = 270C

(Vì quá trình phun ẩm ở đây là quá trình phun ẩm đoạn nhiệt nên nhiệt độ ướt của không khí ở trạng thái 1 bằng nhiệt độ ướt của không khí ở trạng thái 2)

Ta có biểu đồ I-d biểu hiện trạng thái của không khí trước và sau phun ẩm như sau: