TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG THOÁNG CHO BỘ PHẬN LỰA LÁ CỦA NHÀ MÁY THUỐC LÁ HÒA VIỆT

Trong bộ phận, khu vực sơ chế đó thì quá trình thông thoáng làm mát không khí góp một phần không nhỏ đảm bảo chất lượng sản phẩm, cũng như quá trình lao dộng của công nhân nhà máy.. 2.3.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG THOÁNG CHO

BỘ PHẬN LỰA LÁ CỦA NHÀ MÁY THUỐC LÁ

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG THOÁNG CHO BỘ

PHẬN LỰA LÁ CỦA NHÀ MÁY THUỐC LÁ

HÒA VIỆT

Tác giả

NGUYỄN MINH THƯƠNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu

cấp bằng kỹ sư ngành Công nghệ nhiệt lạnh

Giáo viên hướng dẫn:

Thạc sĩ Lê Quang Giảng

Tháng 6 năm 2012

LỜI CẢM TẠ

Trong quá trình từ khi bắt đầu làm đề tài đến hoàn thành đề tài, em đã nhận được

sự giúp đỡ rất nhiều từ phía gia đình, thầy cô và bạn bè

Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:

Ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TP Hồ Chí Minh, nhất là các thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Nhiệt Lạnh đã tạo điều kiện thuận lợi cho em thực hiện tốt luận văn tốt nghiệp này

Em xin chân thành cảm ơn Th.s Lê Quang Giảng đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cũng như dõi theo từng bước tiến triển của luận văn từ lúc bắt đầu cho tới khi kết thúc để em mới có thể hoàn thành tốt luận văn này

Em xin cảm ơn quý công ty cổ phần thuốc lá Hòa Việt, địa chỉ Khu Phố 8 - Phường Long Bình – Biên Hoà - Đồng Nai, đã tạo điều kiện cho em đến và khảo sát, để lấy các số liệu liên quan đến nội dung thực hiện đề tài

Em cũng không quên gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn bè

đã ủng hộ, giúp đỡ và động viên trong suốt quá trình học cũng như trong thời gian làm luận văn tốt nghiệp đầy khó khăn, thử thách này

Trong quá trình làm đề tài, em đã rất cố gắng nổ lực tìm kiếm tài liệu và trao đổi kiến thức với bạn bè Mặc dù đã cố gắng rất nhiều để hoàn thành tốt luận văn này, nhưng chắc chắn trong quá trình làm việc không tránh khỏi những sai sót và hạn chế, kính mong được sự thông cảm, góp ý từ phía quý thầy cô và các bạn

TP.HCM, ngày 16 tháng 6 năm 2012

Sinh viên thực hiện Nguyễn Minh Thương

TÓM TẮT

Đề tài ngiên cứu “Tính toán thiết kế hệ thống thông thoáng cho bộ phận lựa lá của nhà máy thuốc lá Hòa Việt ” được tiến hành tại Khoa Cơ Khí Công Nghệ - Đại Học Nông Lâm TPHCM và Nhà máy thuốc lá Hòa Việt( địa chỉ Khu Phố 8 - Phường Long Bình – Biên Hoà - Đồng Nai), thời gian từ 20/2 đến 16/6 năm 2012

Kết quả thu được:

- Xác định được nhiệt độ ngoài trời là t = 37,2oC và ẩm độ tương đối RH = 70,4% ; Nhiệt độ khu vực sản xuất là t = 36,6oC và ẩm độ tương đối RH = 70,2%

- Xác định được lượng không khí cần cho 10 công nhân làm việc tại khu vực sản xuất là LN = 0,3m3/s

- Hệ thống ống dẫn được cấu tạo gồm 2 đoạn ống:

 Ống lớn nhất với chiều dài l=3,5m ; đường kính D=0,8m

 Ống nhỏ với chiều dài l=11m ; đường kính D=0,6m

 Nối với ống nhỏ gồm có 10 ống nhỏ để thoát với chiều dài l = 1,5m và đường kính D=0,15m

- Xác định được nhiệt độ khu vực sản xuất sau khi sử dụng hệ thống qua tính toán là t = 28oC với độ ẩm tương đối là RH = 80%

- Tính toán, thiết kế, lập bản vẽ được mô hình thông thoáng sử dụng tấm làm mát cooling pad kích thước nhỏ gọn, bên cạnh có hệ thống đường ống, bơm ,quạt thích hợp

MỤC LỤC

LỜI CẢM TẠ ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU vi

DANH SÁCH CÁC HÌNH vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG viii

Chương 1 1

MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích đề tài 2

Chương 2 3

TỔNG QUAN 3

2.1 Giới thiệu nhà máy thuốc lá Hòa Việt 3

2.1.1 Quá trình hình thành 3

2.1.2 Cơ cấu tổ chức 3

2.2 Tìm hiểu các công đoạn hoạt động của nhà máy 4

2.2.1 Các công đoạn chính 4

2.2.2 Quá trình sấy 4

2.2.3 Sơ đồ vận hành và các thiết bị trong hệ thống sấy 4

2.3 Tìm hiểu chung về thông gió 6

2.3.1 Lịch sử phát triển của thông gió 6

2.3.2 Khái niệm và phân loại thông gió 6

2.3.3 Ứng dụng của thông gió 8

2.4 Tác dụng của môi trường không khí đối với môi trường và sản xuất 8

2.4.1 Tác dụng của môi trường không khí đối với con người 8

2.4.2 Tác dụng của môi trường không khí tới sản suất 10

2.4.3 Các yếu tố có hại có trong không khí và tác dụng của chúng đối với con người 11

2.4.4 Tiêu chuẩn môi trường trong khu vực thông gió 12

2.5 Không khí ẩm 15

2.5.1 Khái niệm cơ bản 15

2.5.2 Các loại không khí ẩm 15

2.5.3 Các thông số đặc tính của không khí ẩm 15

2.6 Làm mát bay hơi 17

2.6.1 Làm mát bay hơi kiểu trực tiếp 18

2.6.2 Làm mát bay hơi kiểu gián tiếp 19

2.6.3 Làm mát bay hơi kiểu hỗn hợp 20

2.7 Bơm, quạt, cooling pad 20

2.7.1 Bơm 20

2.7.2 Quạt thông gió 21

2.7.3 Cooling pad 22

2.8 Một số mô hình thông gió sử dụng quạt và cooling pad 24

2.8.1 Máy giải nhiệt không khí bằng hơi nước Windking 24

2.8.2 Hệ thống làm mát bằng áp suất âm 26

Chương 3 28

PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN 28

3.1 Nội dung nghiên cứu 28

3.2 Địa điểm 28

3.3 Thời gian thực hiện 28

3.4 Phương tiện thực hiện 28

3.5 Phương pháp tiến hành nghiên cứu 28

Chương 4 29

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29

4.1 Khảo sát khu vực lựa lá tại nhà máy 29

4.1.1 Kết cấu và vị trí không gian xung quanh khu vực lựa lá 29

4.1.2 Các số liệu đo được 29

4.2 Tính toán lưu lượng và chọn phương án thông gió cho khu vực 32

4.2.1 Tính toán lưu lượng không khí 32

4.2.2 Chọn phương án thông gió 34

4.3 Tính toán, thiết kế mô hình thông thoáng 34

4.3.1 Tính toán 34

4.3.2 Chọn thiết bị hệ thống 40

4.4 Mô hình thiết kế 42

4.4.1 Thiết kế đường ống 42

4.4 2 Thiết kế hệ thống làm mát cooling pad 43

Chương 5 45

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 45

5.1 Kết luận 45

5.2 Đề nghị 46

PHỤ LỤC 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU

I’, I’’ - entanpi của không khí vào và ra khỏi thiết bị

t’1,t’’1 - nhiệt độ không khí vào và ra khỏi thiết bị

t’2,t’’2 - nhiệt độ nước vào và ra thiết bị

f - bề mặt trong một đơn vị thể tích của khối đệm

V - thể tích của khối đệm

h - chiều cao của khối đệm

D - đường khính của thiết bị

h - Chiều cao của sóng giấy trong cooling pad

ρk, ρn - khối lượng riêng của không khí và nước

dtđ - đường kính tương đương củ lỗ hổng

Hmin - Mật độ tưới tối thiểu

p - tổn thất đường ống

N - công suất đặt lên trục quạt

Plt - công suất lý thuyết của bơm

 - trọng lượng riêng củ nước

 - hệ số hiệu dụng của quạt

d - Độ chứa hơi của không khí ẩm

ε - Hiệu suất tăng ẩm của thiết bị

φ - Độ ẩm tương đối

Lq - Lưu lượng quạt

Lb - Lưu lượng bơm

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1 Văn phòng công ty cổ phần Hòa Việt 3

Hình 2.2: Dây chuyền chế biến nguyên liệu thuốc lá 5

Hình 2.3: Nguyên lý của phương án làm mát bay hơi kiểu trực tiếp 18

Hình 2.4: Nguyên lý của phương án làm mát bay hơi kiểu gián tiếp 20

Hình 2.5: Nguyên lý của phương án làm mát bay hơi kiểu hỗn hợp 20

Hình 2.6: Phân loại bơm 21

Hình 2.8: Cooling pad của POULTEC 23

Hình 2.9: Máy làm mát không khí bằng hơi nước Windking 24

Hình 2.10: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Windking 25

Hình 2.11: Các kiểu nhà xưởng áp dụng máy làm mát không khí Windking 26

Hình 2.12: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát áp suất âm 27

Hình 4.1: Sơ đồ nhà máy chế biến nhuyên liệu thuốc lá Hòa Việt 29

Hình 4.2: Mô hình rút gọn 29

Hình 4.3: Nhiệt độ không khí khảo sát 36

Hình 4.4: Kích thước tấm cooling pad 42

Hình 4.5: Hệ thống đường ống 42

Hình 4.6: Các hình chiếu của hệ thống đường ống 43

Hình 4.7: Đường đi của không khí qua tấm cooling pad 43

Hình 4.8: Mô hình sử dụng tấm cooling pad 44

Hình 4.9: Máng chứa nước dẫn từ bơm 44

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Tốc độ không khí phụ thuộc vào nhiệt độ 9 

Bảng 2.2: Nhiệt độ và độ ẩm thích hợp cho sản suất 10 

Bảng 2.3: Thông số vi khí hậu tối ưu thích ứng với các trạng thái lao động      12 

Bảng 2.4: Giới hạn tiện nghi vi khí hậu bên trong nhà 13 

Bảng 2.5: Thang cảm giác nhiệt của người Việt Nam 13 

Bảng 2.6: Tiêu chuẩn độ ồn lớn nhất cho phép cho hoạt động thông thường của con người 14 

Bảng 2.7: Tiêu chuẩn về lưu lượng thông gió thải CO2 cần thiết cho một người 15 

Bảng 2.8: Hiệu suất làm mát của tấm cooling pad POULTEC 23 

Bảng 4.1: Các kích thước của khu vực 30 

Bảng 4.2: Các phụ tải có sẳn 30 

Bảng 4.3: Các thông số nhiệt độ, độ ẩm khảo sát: 31 

Bảng 4.4: Các thông số tốc độ gió 31 

Bảng 4.5: Bảng nhiệt độ, độ ẩm lúc 13h 33 

tế cao vì vậy nên diện tích canh tác cây thuốc lá ngày càng được mở rộng ra, bên cạnh

đó vấn đề việc làm của người dân cũng được giải quyết một phần nào

Thuốc lá là ngành canh tác phi lương thực có quy mô lớn nhất thế giới Người nông dân lựa chọn trồng cây thuốc lá vì đây là giống cây sinh trưởng phát triển mạnh trên các vùng đất cằn cỗi, điều kiện thời tiết khắc nghiệt và có mức giá tiêu thụ ổn định Nông dân có thể có thu nhập tốt từ những khoảnh ruộng thuốc lá nhỏ, cho phép

họ có thể sử dụng khoản thu đó đầu tư vào canh tác các cây nông sản Kĩ thuật sử dụng

để trồng cây thuốc lá đảm bảo chất lượng cũng giúp cho cải thiện việc canh tác các cây trồng khác

Thuế thuốc lá là một nguồn thu chủ yếu của ngân sách Trung ương cũng như ngân sách tỉnh Năm 2007, ngành thuốc lá đã đóng góp 8000 tỉ đồng tiền thuế cho ngân sách nhà nước và là ngành có mức đóng thuế cao thứ ba sau dầu khí và phát điện Liên tục được công nhận là tổ chức hoàn thành các nghĩa vụ nộp thuế đúng thời hạn, phối hợp tốt với các cơ quan thuế địa phương và luôn luôn tuân thủ các quy định về thuế

Để có được chất lượng thuốc lá tốt thì ngoài việc lựa chọn chất đất công tác, loại giống trồng, đầu tư công chăm sóc mà còn phải chú ý đến một công đoạn nữa đó là sấy Sấy là quá trình làm giảm lượng ẩm trong thuốc lá xuống đến mức cần thiết để đảm bảo cho việc bảo quản chế biến trong một thời gian dài, ngoài ra nó còn làm biến đổi một số chất trong lá thuốc góp phần nâng cao chất lượng thuốc và có lợi cho việc bảo quản, chế biến sau này

Một trong số công đoạn của quá trình sấy đó là công đoạn sơ chế Sơ chế là một quá trình được kiểm soát cẩn thận để có được lá, cọng lá, màu sắc và chất lượng chung

đạt yêu cầu của từng loại lá thuốc cụ thể Trong quá trình sơ chế, tinh bột của lá sẽ chuyển thành đường, màu xanh lá biến mất và lá thuốc sẽ chuyển dần thành màu vàng nhạt đến vàng, cam rồi nâu, giống như lá mùa thu

Trong bộ phận, khu vực sơ chế đó thì quá trình thông thoáng làm mát không khí góp một phần không nhỏ đảm bảo chất lượng sản phẩm, cũng như quá trình lao dộng của công nhân nhà máy

Được sự phân công của Khoa Cơ Khí- Công Nghệ, dưới sự hướng dẫn của Thạc

sĩ Lê Quang Giảng đã giúp tôi tìm hiểu, khảo sát tại nhà máy Hòa Việt về vấn đề thông thoáng cho bộ phận chia lá, qua đó được phân công thực hiện tính toán, thiết kế hệ thống thông thoáng với năng suất lớn hơn

Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên đề tài này chắc chắn có nhiều thiếu sót Vì vậy, tôi rất mong quý thầy cô, các bạn bè và độc giả đóng góp ý kiến để chúng tôi có thể tiếp thu chọn lọc giúp đề tài hoàn chỉnh hơn

1.2 Mục đích đề tài

Tính toán thiết kế hệ thống thông thoáng cho bộ phận lựa lá của nhà máy thuốc lá Hòa Việt

Hình 2.1 Văn phòng công ty cổ phần Hòa Việt

2.1.2 Cơ cấu tổ chức

Hội đồng quản trị

Ban kiểm soát

Ban giám đốc

Phòng nghiệp vụ

Các xí nghiệp chế biến nguyên liệu thuốc lá

Chi nhánh: Bình Định, Phú Yên, Gia Lai, Daklak, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận, Đồng Nai, Bà Rịa Vũng Tàu, Tây Ninh, An Giang, Long An

2.2 Tìm hiểu các công đoạn hoạt động của nhà máy

2.2.1 Các công đoạn chính

 Cắt đầu lá để phân loại lớn, nhỏ

 Tước, tách: có 5 bước tước, tách

 Lá với đầu lá phối lại

 Sấy, làm mát, phun ẩm và đóng gói sản phẩm

2.2.2 Quá trình sấy

Nguyên liệu được phân biệt ra từng loại, trong đó có 10 bàn để phân loại lá Sau khi phân loại các đầu lá nhỏ thì được đi thẳng vào, các lá lớn phải qua một hệ thống phân loại mới được đi vào buồng sấy Nguyên liệu sau khi cắt và phân loại thường có

ẩm độ là 18÷22%, nhiệt độ 52÷55˚C Mục đích chính tăng ẩm độ và nhiệt độ như vậy

là để diệt trừ nấm mốc sâu bọ

Sau đó được chạy qua một băng chuyền nơi đó được công nhân dùng tay phân loại và được tách ra, phần đuôi lá thường cứng, khó sấy khô nên được tách riêng ra,phần đuôi này được qua 2 xilanh để ép phần cuống lá

Sau đó được đưa lên bàn lựa được quạt lông gà và nam châm để hút kim loại và loại bỏ tạp chất Nguyên liệu tiếp tục được đưa qua dây chuyền tước tách phân loại ra cọng, lá lớn, lá nhỏ Lá lớn, lá nhỏ được phối lại đưa đi sấy ở nhiệt độ 55÷65˚C độ ẩm

từ 28÷22% xuống còn 10%, cọng được đưa đi sấy riêng

Quá trình sấy sử dụng hơi quá nhiệt ở nhiệt độ 140÷160˚C

2.2.3 Sơ đồ vận hành và các thiết bị trong hệ thống sấy

Công ty cổ phần Hòa Việt sở hữu một dây chuyền chế biến công suất 24.000 tấn/năm, hiện đại nhất Đông Nam Á, dây chuyền chế biến do mastacvish (Hoa Kỳ)

sản xuất Đây là một tổ hợp liên hoàn của nhiều cụm máy thực hiện việc tách cọng, sấy sản phẩm đến nhiệt độ, ẩm độ thích hợp cho việc bảo quản

Hình 2.2: Dây chuyền chế biến nguyên liệu thuốc lá

Dây chuyền này bao gồm: Bàn phối lá, Chuyển lựa đầu lá, Chuyển lựa đầu cọc, Dây chuyền tách tước, Máy sấy cọng , Máy sấy lại, Máy đóng thùng

Giải thích:

Nguyên liệu từ kho được chuyển vào nhà xường chế biến Công nhân tiến hành phân loại để loại bỏ thuốc nào tạp vật, xanh, đen, mốc Những lá còn lại được đưa vào bàn phối lá

Thuốc lá sau khi được phối trộn sẽ được đưa đến bộ phận cắt nhờ băng tải và được cắt thành 2 phần đầu lá và đầu cọng

 Phần đầu lá sau khi cắt sẽ được băng tải A đưa đến xilanh A để phun ẩm

để đầu lá tơi ra không bị đóng cục hay bị nát lá Xilanh A phải đạt được độ ẩm và nhiệt độ cần thiết theo tiêu chuẩn xuất khẩu

Độ ẩm đạt nằm trong khoảng 18 đến 20%

Nhiệt độ nằm trong khoảng 45 đến 55oC

Phần đuôi lá sau khi qua xilanh A sẽ được đánh tơi và chuyển qua dây chuyền tuyển lựa đầu lá Ở đây sẽ loại bỏ các tạp chất còn sót lại trong lá như cát sỏi, kẽm, hay kim loại bằng nam châm đặt ở các đầu băng tải

 Phần đầu cọng qua xilanh B rồi đi qua băng tải B03, B04, B05, B06 đưa vào xilong cọng để phối trộn Sau đó được băng tải chuyển lên bàn lựa đầu cọng Quá trình sấy cọng chỉ bao gồm sấy khô và làm mát Sau khi được làm mát cọng được đưa vào các sàn rung để phân loại cọng lớn nhỏ khác nhau và đưa vào khu ép kiện đóng vào thùng và vận chuyển đến nơi bảo quản

Thông số nhiệt độ, độ ẩm mà cọng phải đạt được khi đóng thùng:

Độ ẩm thành phần cọng 10,5±0,5%

Nhiệt độ cọng khoảng 43 ± 3oC

2.3 Tìm hiểu chung về thông gió

2.3.1 Lịch sử phát triển của thông gió

Từ xa xưa con người đã biết tận dụng các yếu tố tự nhiên để thông gió chống nóng, tránh lạnh trong các nơi ẩn náu, cư trú của mình, hoàng đế thành Rôm Varius Avitus trị vì năm 218 đến năm 222 đã cho đắp cả một núi tuyết trong vườn thượng uyển để mùa hè có thể thưởng ngoạn những ngọn gió mát thổi vào cung điện Nhưng mãi đến thế kỉ 18, khi nền sản suất công nghiệp ra đời và phát triển đánh dấu bằng sự xuất hiện của máy hơi nước thì thông gió mới trở thành đối tượng nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trên thế giới, Agricola đã mô tả một công trình bơm không khí xuống giếng mỏ để cung cấp khí tươi, hút khí độc tạo điều kiện thoải mái cho công nhân mỏ năm 1555, nhà bác học thiên tài Leonardo Devince cũng đã thiết kế và chế tạo hệ thống thông gió cho một giếng mỏ

2.3.2 Khái niệm và phân loại thông gió

Khái niệm: Thông gió là quá trình trao đổi không khí trong và ngoài nhà để thải

nhiệt thừa, ẩm thừa và các chất độc hại… mà trong quá trình sản xuất và sinh hoạt của con người thường sinh ra, nhằm giữ cho các thông số vật lý, khí hậu trong nhà không vượt quá giới hạn cho phép

Phân loại

 Theo hướng chuyển động của gió

Người ta chia ra các loại sau :

 Thông gió kiểu thổi : Thổi không khí sạch vào phòng và không khí trong phòng thải ra bên ngoài qua các khe hở của phòng nhờ chênh lệch cột áp Phương pháp thông gió kiểu thổi có ưu điểm là có thể cấp gió đến các vị trí cần thiết, nơi tập trung nhiều người, hoặc nhiều nhiệt thừa, ẩm thừa, tốc độ gió luân chuyển thường lớn Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là áp suất trong phòng là dương nên gió tràn ra mọi hướng, do đó có thể tràn vào các khu vực không mong muốn

 Thông gió kiểu hút : Hút xả không khí bị ô nhiễm ra khỏi phòng và không khí bên ngoài tràn vào phòng theo các khe hở nhờ chênh lệch cột áp Thông gió kiểu hút xả có ưu điểm là có thể hút trực tiếp không khí ô nhiễm tại nơi phát sinh, không cho phát tán ra trong phòng, lưu lượng thông gió nhờ vậy không yêu cầu quá lớn, nhưng hiệu quả cao Tuy nhiên phương pháp này cũng có nhược điểm là gió tuần hoàn trong phòng rất thấp, hầu như không có sự tuần hoàn đáng kể, mặt khác không khí tràn vào phòng tương đối tự do, do đó không kiểm soát được chất lượng gió vào phòng, không khí từ những vị trí không mong muốn có thể tràn vào

 Thông gió kết hợp : Kết hợp cả hút xả lẫn thổi vào phòng, đây là phương pháp hiệu quả nhất Thông gió kết hợp giữa hút xả và thổi gồm hệ thống quạt hút và thổi Vì vậy có thể chủ động hút không khí ô nhiễm tại những vị trí phát sinh chất độc

và cấp vào những vị trí yêu cầu gió tươi lớn nhất Phương pháp này có tất cả các ưu điểm của hai phương pháp nêu trên, nhưng loại trừ các nhược điểm của hai kiểu cấp gió đó Tuy nhiên phương pháp kết hợp có nhược điểm là chi phí đầu tư cao hơn

 Theo động lực tạo ra thông gió

 Thông gió tự nhiên : Là hiện tượng trao đổi không khí trong nhà và

ngoài trời nhờ chênh lệch cột áp Thường cột áp chênh lệch do nhiệt độ khác nhau là

 Thông gió cục bộ : Thông gió cho một khu vực nhỏ đặc biệt trong phòng hay các phòng có sinh các chất độc hại lớn

 Khi xảy ra hoả hoạn : Để lửa không thâm nhập các cầu thang và cửa thoát hiểm,

hệ thống thông gió hoạt động và tạo áp lực dương trên nhưng đoạn này để mọi người thoát hiểm dễ dàng

 Hệ thống thông gió sự cố chỉ hoạt động khi xảy ra sự cố

2.3.3 Ứng dụng của thông gió

Được áp dụng nhiều trong các nghành công nghiệp:

Nhà xưởng sản xuất may mặc, dệt len, giầy da, bao bì, xưởng cơ khí, gara ô tô, đan lát mây tre, gốm sứ,…

Trong các ngành dịch vụ: Nhà hàng, siêu thị, quán bia, khu vui chơi giải trí,… Trong lĩnh vực trồng trọt: Nhà kính vườn ươm cây giống, trồng hoa, cây cảnh,… Trong lĩnh vực chăn nuôi: Chuồng nuôi gia súc, gia cầm,…

2.4 Tác dụng của môi trường không khí đối với môi trường và sản xuất

2.4.1 Tác dụng của môi trường không khí đối với con người

Sự tỏa nhiệt của cơ thể ra môi trường xung quanh: Do sự hô hấp và hoạt động, cơ thể sinh vật luôn luôn tỏa nhiệt (trung bình lượng nhiệt tỏa ra của một người khoảng

100 – 400W và có thể nhiều hơn) Sự cân bằng nhiệt của cơ thể đạt được khi toàn bộ lượng nhiệt sinh vật sản sinh ra đều được thải ra môi trường xung quanh Nếu như lượng nhiệt ấy không thải hết, cơ thể sinh vật bị nung nóng, nhiệt độ cơ thể tăng, và sinh vật cảm thấy khó chịu Tăng hay giảm nhiệt độ cơ thể, thậm chí 1oC so với nhiệt

độ thân nhiệt (của người là 36,5 oC) cũng sẽ làm thay đổi cảm giác nhiệt của cơ thể

Cơ thể thực hiện cân bằng nhiệt bằng cách tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh bằng 3 con đường: Đối lưu, bức xạ và bốc mồ hôi (ngoài ra còn có lượng nhiệt tỏa ra

để nung nóng không khí và nung nóng thức ăn nhưng không đáng kể) Ở mức độ chính xác cho phép, tỉ lệ lượng nhiệt tỏa bằng các con đường trên như sau: Đối lưu 25%, bức xạ 50% và bốc hơi mồ hôi 25%

Qua nghiên cứu thấy rằng con người thấy thoải mái dễ chịu khi sống trong môi trường không khí có nhiệt độ t = 22 – 27 oC

Độ ẩm tương đối của không khí cũng là yếu tố quyết định tới lượng nhiệt ẩn bay hơi qa từ cơ thể người vào không khí Khi không khí có độ ẩm φ nhỏ, hơi nước từ mồ hôi dễ dàng bay hơi vào không khí, còn khi không khí có độ ẩm φ lớn chỉ có một lượng nhỏ hơi nước trong mồ hôi có thể bốc hơi

Qua nghiên cứu ta thấy con người sẽ cảm thấy dễ chịu khi sống trong môi trường không khí có độ ẩm tương đối φ = 40 – 70 %

Tốc độ không khí cũng ảnh hưởng đến lượng nhiệt tỏa ra từ cơ thể con người Khi tốc độ không khí tăng, lượng nhiệt tỏa ra từ cơ thể người bằng đối lưu và bốc mồ hôi bay hơi đều tăng và ngược lại

Qua nghiên cứu ta thấy con người sẽ cảm thấy dễ chịu khi tốc độ không khí xung quanh khoảng 0,25 m/s Khi nhiệt độ không khí tăng thì tốc độ không khí nên chọn cũng tăng nhưng không nhiều

Bảng 2.1: Tốc độ không khí phụ thuộc vào nhiệt độ

Nhiệt độ không khí

xung quanh, oC 16 – 20 21 – 23 24 – 25 26 – 27 28 – 29 > 30 Tốc độ không khí,

m/s < 0,25 0,25 – 0,3 0,4 – 0,6 0,7 – 1 1,1 – 1,3 1,3 – 1,5

Như vậy các dạng trao đổi nhiệt giữa cơ thể với môi trường xung quanh phụ thuộc vào tổ hợp của 4 yếu tố nhiệt độ (t), độ ẩm (φ), vận tốc chuyển động (v) của không khí và nhiệt độ bề mặt bao quanh (tR), các yếu tố này gọi là yếu tố khí hậu

 Cường độ bốc hơi mồ hôi phụ thuộc nhiệt độ (t), độ ẩm (φ), vận tốc chuyển động (v) của không khí

 Cường độ tỏa nhiệt bằng bức xạ không phụ thuộc vào nhiệt độ không khí

(vì không khí là môi trường trong suốt đối với tia bức xạ), chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ

bề mặt bao quanh (tR) và phần nào phụ thuộc vào độ ẩm (φ) ( vì không khí càng ẩm

thì tính trong suốt của nó đối với tia bức xạ càng kém)

 Cường độ tỏa nhiệt bằng đối lưu phụ thuộc vào nhiệt độ (t) và vận tốc

chuyển động (v) của không khí

2.4.2 Tác dụng của môi trường không khí tới sản suất

Để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao cho các quá trình sản suất và yêu cầu cải thiện

điều kiện lao động của con người trong nhiều ngành công nghiệp như: Dệt, thực

phẩm, giấy, in, máy chính xác, tin học, điện từ, … kỹ thuật điều hòa không khí –

thông gió ngày càng được áp dụng để tạo ra môi trường không khí có nhiệt độ, độ ẩm,

tốc độ và độ trong sạch cùng độ ồn thích hợp Bảng 2–2 giới thiệu giá trị thích hợp về

nhiệt độ, độ ẩm tương đối của không khí cho một công nghệ sản xuất của một số

ngành công nghiệp

Bảng 2.2: Nhiệt độ và độ ẩm thích hợp cho sản suất

Ngành công nghiệp Công nghệ sản suất Nhiệt độ [oC] Độ ẩm tương đối[%]

2.4.3 Các yếu tố có hại có trong không khí và tác dụng của chúng đối với con

người

Tác dụng của chất khí – hơi độc đối với cơ thể con người phụ thuộc vào độ độc, nồng độ của nó trong không khí và thời gian con người tiếp xúc với chất khí – hơi độc

đó Một số chất khí – hơi độc thường có trong không khí, trong phân xưởng sản xuất

 Cacbon oxit (CO)

Là chất khí không màu, không mùi, không vị và không gây kích thích, là sản phẩm cháy không hoàn toàn của các sản phẩm chứa cacbon Nó nhẹ hơn không khí nên dễ dàng phân bố trong không khí, là chất khí phổ biến và gây số lượng nhiễm độc nhiều nhất Nó thâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp, gây ngạt thở, gây bệnh thiếu oxi trong máu, phá hủy chức năng của các mô cảm giác

 Khí sunfua (SO2)

Là chất khí không màu, có mùi hắc và vị cay, được tạo thành trong quá trình đốt nhiên liệu hay sản phẩm chứa lưu huỳnh Khí SO2 tác dụng kích thích lên màng dịch của tuyến hô hấp trên, lên mắt, gây khản tiếng, viêm phế quản, viêm kết mạc

 Amoniac (NH3)

Là chất khí không màu, có mùi khó chịu Amoniac được sử dụng trong thiết bị lạnh, trong các quá trình thắm nitow kim loại Nó tạo thành trong quá trình phân tích các chất chứa nitơ, trong các giếng thoát nước bẩn Amoniac dễ bay hơi nên nó tỏa vào không khí với số lượng lớn Aminiac kích thích tuyến hô hấp trên và màng dịch, mắt giống như khí sunfua

 Hơi dung môi

Là hơi của các hợp chất nhóm các hidrocacbon dãy thơm và béo Chúng được sử dụng trong quá trình khử mỡ, chế tạo vecni, sơn, hòa tan các chất hữu cơ Các dung môi tác dụng lên các mô của cơ thể, đặc biệt là mô thần kinh, gây kinh giật, hạ huyết

áp, ngất, mê sảng

 Clo (Cl)

Là chất khí có màu xanh sẫm và mùi khó chụi, được sử dụng trong công nghiệp dệt và hóa chất Clo gây chứng co thắt cổ họng, đau ngực, khó thở, nặng hơn là các bệnh về phổi như viêm phế quản, viêm phổi

Là chất khí không màu, liên kết với hơi nước trong không khí tạo thành các hạt

nhỏ đọng sương màu trắng Nó được dùng làm chất tẩy gỉ kim loại Hơi axit clo hidrit

tác dụng kích thích tuyến hô hấp của con người

 Flo (F)

Là chất khí có màu vàng chanh và mùi cay Khí F được tạo thành khi tẩy rửa kính

, trong các phân xưởng điện, phân xưởng sản suất nhôm Flo và hidro florua kích

thích lên màng dịch gây viêm phế quản, gây các bệnh về xương, gan, thận, đường tiêu

hóa

 Các kim loại và oxit của chúng

Kẽm (Zn), crom (Cr), mangan (Mn), Chì (Pb), thủy ngân (Hg) là những kim loại

và oxit của chúng thường gặp trong công nghiệp, chúng dễ thấm sâu vào đường hô

hấp của cơ thể gây các bệnh về hô hấp và ảnh hưởng tới thần kinh của cơ thể con

người

 Bụi công nghiệp

Trong điều kiện sản suất, bụi tạo thành khi nghiền, đập, tán và sàng các vật rắn

…Kích thước hạt bụi trong các trường hợp này rất nhỏ, từ 10μ trở xuống Bụi gây ra

các bệnh về phổi

2.4.4 Tiêu chuẩn môi trường trong khu vực thông gió

Bảng 2.3: Thông số vi khí hậu tối ưu thích ứng với các trạng thái lao động

Bảng 2.4: Giới hạn tiện nghi vi khí hậu bên trong nhà(TCVN 5687 – 1992)

B: góc bức xạ giữa bề mặt kết cấu với đầu người

Bảng 2.5: Thang cảm giác nhiệt của người Việt Nam

(Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam – 306 – 2004)

Lạnh - Lạnh

- Hơi lạnh

7,1 10,0

19,8

Tiện nghi

(dễ chịu)

- Giớí hạn dưới

- Dễ chịu hoàn toàn

- Giới hạn trên

tR: Nhiệt độ mặt trong kết cấu lấy trung bình, oC

d: Độ ẩm tuyệt đối (dung ẩm) của không khí trong phòng, g hơi

nước/kg không khí khô

v: Tốc độ chuyển động của không khí trong phòng, m/s

Độ ồn

Yếu tố tiềng ồn do thiết bị máy móc … gây nên cũng làm cho con người khó

chịu và ảnh hưởng tới sức khỏe Vậy khi thiết kế cũng phải bảo đảm độ ồn nằm trong

Bảng 2.7: Tiêu chuẩn về lưu lượng thông gió thải CO 2 cần thiết cho một người

Cường độ vận động V CO2(m3/h người) L (m3/h người)

β = 0,1 % β = 0,15 %

Rất nhẹ 0,022 31,4 18,3 Nhẹ 0,03 43,0 25,0

2.5.1 Khái niệm cơ bản

Không khí ẩm là một hỗn hợp của không khí khô ( gồm O2, N2) và hơi nước

Không khí thông thường dù ít hay nhiều đều chứa một lượng hơi nước và một phần

nhỏ các khí khác, trong kỹ thuật không khí ẩm là một chất môi giới được sữ dụng

rộng rãi trong nhiều lĩnh vực Ví dụ trong kỹ thuật sấy không khí ẩm đóng vai trò chất

tải ẩm, trong nhiều lĩnh vực khác như kỹ thuật thông gió vệ sinh công nghiệp, kỹ

thuật điều hòa nhiệt độ… đều có liên quan với đặc tính xử lý của không khí ẩm

2.5.2 Các loại không khí ẩm

- Không khí ẩm chưa bão hòa: Là không khí ẩm còn có thể nhận thêm một lượng

hơi nước nhất định nữa từ các vật khác bay hơi vào Hơi nước ở đây là hơi quá nhiệt

- Không khí ẩm bão hòa: Là không khí ẩm không có thể nhận thêm một lượng

hơi nước nào nữa từ các vật khác bay hơi vào Hơi nước ở đây là hơi bão hòa khô

- Không khí ẩm quá bão hòa: Là không khí ẩm bão hòa và còn chứa thêm một

lượng nước nhất định

2.5.3 Các thông số đặc tính của không khí ẩm

a Độ ẩm tuyệt đối ρ h , kg/m 3

Gọi:

mh: lượng hơi nước chứa trong không khí ẩm, kg hơi nước

Vkka: Thể tích của khối lượng không khí ẩm đang khảo sát, m3Lúc đó, ta gọi độ ẩm tuyệt đối là tỷ số sau đây:

h h kka

m V

 

b Độ ẩm tương đối φ , %

Độ ẩm tương đối là tỉ số giữa lượng hơi nước hiện có trong khối không khí ẩm đang khảo sát so với lượng hới nước chứa trong không khí đó khi nó được làm cho bão hòa

mh: Lượng hơi nước có chứa trong không khí ẩm đang khảo sát, kg hơi nước

mbh: Lượng hơi nước chứa trong không khí đó khi nó được làm cho bão hòa ở nhiệt độ không đổi, kg hơi nước

d: Độ chứa hơi, kg hơi nước / kg không khí khô

mk: Lượng không khí khô chứa trong không khí ẩm đang khảo sát

d Enthalpy của không khí ẩm

I = ik +d.ihNếu qui ước chọn điểm gốc tại t = 0oC và p = 101,325 kPa thì

ik = 1,006 t

ih = 2500,77 + 1,84t

Trong đó:

ik: Enthalpy của không khí khô có trong không khí ẩm đang khảo sát, kJ/kg không khí khô

ih: Enthalpy của hơi nước có trong không khí ẩm đang khảo sát, kJ/kg hơi nước I: Enthalpy của không khí ẩm, kJ/kg không khí khô

e Nhiệt hiện và nhiệt ẩn

Từ công thức dùng để tính enthalpy của không khí ẩm, ta có thể viết lại như sau:

I = (1,006 + 1,84d)t + 2500,77d Thành phần thứ nhất của vế phải được gọi là nhiệt hiện, thành phần thứ hai gọi là nhiệt ẩn Vì giá trị của 1,84d chỉ chiếm khoảng 3% so với tổng (1,006 + 1,84d), nên có thể xem gần đúng tổng số tổng số (1,006 + 1,84d) = cp = 1,024 kJ.(kg.K)-1 Như vậy, thành phần nhiệt hiện đã nói ở trên có thể hiểu là nhiệt lượng để làm cho 1 kg không khí biến đổi nhiệt độ từ 0oC đến giá trị t Còn quá trình nào làm cho độ chứa hơi thay đổi thì quá trình đó có xuất hiện nhiệt ẩn

2.6 Làm mát bay hơi

Khi cho không khí tiếp xúc với các bề mặt ẩm ướt hoặc với các hạt nước đã được tán sương, một bộ phận nước sẽ bị bay hơi vào không khí Chính sự bay hơi này đã làm giảm nhiệt độ của không khí vì quá trình bay hơi là quá trình nhận nhiệt, ta gọi đó

là quá trình làm mát bay hơi

Khi tiến hành quá trình trao đổi nhiệt và ẩm giữa không khí và nước thì nhiệt độ

và độ chứa hơi của không khí đều có thể giảm hoặc tăng Từ đó, ta thấy tùy theo nhu cầu sử dụng, có thể điều chỉnh nhiệt độ của nước phun vào để làm tăng thêm tính đa dạng của quá trình xử lý không khí Chính vì vậy, thuật ngữ làm mát bay hơi ở đây có thể hiểu rộng hơn nghĩa vốn có của nó

Có thể chia quá trình làm mát bay hơi thành ba kiểu : Trực tiếp, gián tiếp và hỗn hợp

2.6.1 Làm mát bay hơi kiểu trực tiếp

Hình 2.3: Nguyên lý của phương án làm mát bay hơi kiểu trực tiếp

 Bộ trao đổi nhiệt giữa nước và không khí (tấm cooling pad) được làm từ các loại vật liệu xốp và có tính thấm ướt tốt, nước được tưới từ trên xuống

 Không khí đi qua bộ trao đổi nhiệt có thể tiếp xúc trực tiếp với màng nước bám trên các bề mặt thấm ướt của bộ trao đổi nhiệt

Để đánh giá hiệu quả làm việc của thiết bị làm mát bay hơi kiểu trực tiếp, ta sử dụng hệ số tăng ẩm εsat, hệ số tăng ẩm lớn thể hiện trạng thái không khí ra khỏi thiết bị rất gần đường bão hòa φ = 100% ngược lại trạng thái không khí ra khỏi thiết bị cách

xa đường bão hòa Ta có:

* '

'' ' 1 1

1 1

t t

t t







Trong đó:

ε: Hiệu suất tăng ẩm của thiết bị, %

t’1: Nhiệt độ không khí vào thiết bị, oC

t’’1: Nhiệt độ không khí ra thiết bị, oC

t*1: Nhiệt độ không khí ra thiết bị đạt độ ẩm tương đối φ = 100%, oC

Hệ số tăng ẩm phụ thuộc vào những yếu tố sau

 Vận tốc không khí đi vào thiết bị, v1: khi v1 lớn thì lưu lượng khối lượng khí mát có được sẽ lớn, đồng nghĩa với hiệu quả làm mát Q sẽ cao hơn Ngoài ra, ứng với

lưu lượng nước không đổi, khi va tăng thì hệ số tăng ẩm η sẽ giảm Với Q được tính như sau:

) '' ' (

.A C t1 t1v

Trong đó:

va: Vận tốc gió của thiết bị, m/s

Aa: Diện tích miệng thổi không khí của thiết bị, m2 ρ: Khối lượng riêng của không khí, kg/m3.

ρ = 1,2 kg/m3

Ca: Nhiệt dung riêng của không khí, oC

C= 1000 J/kg.oC Q: Hiệu quả làm mát của thiết bị làm mát bay hơi (công suất lạnh của thiết bị), W

 Tỉ số E, tỉ số giữa lưu lượng khối của nước và không khí vào, nó ảnh hưởng đến sự tiếp xúc giữa nước và không khí, nếu E lớn thì bề mặt tiếp xúc giữa nước và không khí lớn ngược lại, nếu E nhỏ thì bề mặt tiếp xúc đó nhỏ Ta có:

w a

G E G

Trong đó:

Gw: Lưu lượng khối lượng của nước đi qua thiết bị, kg/s

Ga: Lưu lượng khối lượng của không khí đi qua thiết bị, kg/s

 Hình dạng bề mặt thấm ướt ảnh hưởng đến thời gian và bề mặt tiếp xúc giữa nước và không khí

2.6.2 Làm mát bay hơi kiểu gián tiếp

Ở phương án này ta có hai dòng không khí đi vào thiết bị, hai dòng này lần lượt

có tên gọi là dòng không khí thứ cấp và dòng không khí sơ cấp Dòng không khí sơ cấp là dòng không khí mà ta cần xử lý, còn dòng không khí thứ cấp là phương tiện ta

sử dụng để xử lý dòng không khí sơ cấp

Ta thấy hai dòng không khí sơ cấp và thứ cấp được bố trí chuyển động trong hai không gian cách biệt nhau bởi bề mặt trao đổi nhiệt, bề mặt này được thấm ướt về phía

dòng không khí thứ cấp còn dòng sơ cấp thì không nhằm giúp dòng sơ cấp nhả bớt nhiệt hiện nhưng độ chứa hơi vẫn giữ như cũ

Hình 2.4: Nguyên lý của phương án làm mát bay hơi kiểu gián tiếp

2.6.3 Làm mát bay hơi kiểu hỗn hợp

Hình 2.5: Nguyên lý của phương án làm mát bay hơi kiểu hỗn hợp

Lám mát bay hơi kiểu hỗn hợp là phương án kết hợp giữa phương án làm mát bay hơi kiểu trực tiếp và gián tiếp

2.7 Bơm, quạt, cooling pad

2.7.1 Bơm

Khái niệm

Bơm là máy thủy lực dùng để vận chuyển chất lỏng và truyền năng lượng cho chất lỏng Khi bơm làm việc, năng lượng bơm nhận được từ động cơ sẽ chuyển hóa

thành thế năng, động năng và trong một chừng mực nhất định thành nhiệt năng của dòng môi chất

Phân loại

Hình 2.6: Phân loại bơm 2.7.2 Quạt thông gió

Khái niệm và phân loại

Quạt chuyển đổi cơ năng nhận được ở trục để tạo nên độ chênh áp nhằm làm cho không khí có thể chuyển động được

- Căn cứ vào áp suất mà quạt tạo ra ta chia thành các loại sau;

 Quạt quay vừa: nN = 200 ÷ 600 rpm

 Quạt quay nhanh: nN = 600 ÷ 1200 rpm

 Quạt quay đặc biệt nhanh: nN = 1200 ÷ 4000 rpm

2.7.3 Cooling pad

‐ Cấu taọ và nguyên lý:

Được cấu tạo từ các sợi cellulose đặc biệt được kết chặt bởi các hợp chất không hoà tan (nhựa phenol) có độ bền cao, với cấu trúc hình tổ ong giúp cho nước tuần hoàn một cách dễ dàng và thúc đẩy sự trao đổi nhiệt giữa nước với không khí, nước từ trên chảy xuống làm cho không khí khô và nóng từ bên ngoài đi qua nó trở nên sạch và mát, tạo độ ẩm thích hợp và giảm thấp nhiệt độ không khí Từ đó không khí trong xưởng liên tục được thay mới bằng không khí sạch tạo môi trường làm việc trong sạch giàu oxy, tăng năng suất, sức khỏe cho người lao động

‐ Ưu điểm chính của tấm cooling pad

 Hiệu suất trao đổi nhiệt ẩm cao: Được tối ưu hoá nhờ kết cấu dạng tổ

ong, nên với mỗi mét khối cooling pad tương ứng từ 460 đến 690 mét vuông (tuỳ loại) khi các lớp nhăn này được trải phẳng ra Do có diện tích bề mặt tiếp xúc lớn, góc cắt hợp lý nên hiệu suất trao đổi nhiệt ẩm giữa nước và không khí đạt được rất cao

 Khả năng lọc bụi và làm sạch không khí: Cooling pad đóng vai trò như một màng lọc tự nhiên, khi không khí cần xử lý nhiệt ẩm đi qua các bề mặt nhăn, tại đây xảy ra sự va đập và chà sát giữa không khí và bề mặt thấm ẩm của tấm cooling pad, bụi bẩn, rêu mốc và các khoáng chất bám trên bề mặt giấy được rửa trôi nhờ hệ thống nước tưới từ trên xuống, đồng thời tại đây cũng xảy ra qua trình trao đổi nhiệt

ẩm giữa nước và không khí Do đó, không khí sau khi qua tấm cooling pad là không khí sạch và mát

 Độ bền lâu với thời gian: Tấm trao đổi nhiệt cooling pad có cấu trúc cellulose đặc biệt được kết chặt bởi các hợp chất không hoà tan giúp tăng cơ tính đảm bảo thời gian sử dụng lâu dài và duy trì khả năng ngậm nước để liên tục tạo màng nước bay hơi trên bề mặt

 Khả năng chịu đựng môi trường khắc nhiệt: Việc lắp đặt cũng như sử dụng đúng theo quy trình, xả bỏ nước định kỳ và vệ sinh thường xuyên giúp cooling pad có thể hoạt động tốt trong môi trường nước kém chất lượng và không khí bẩn

Hình 2.7: Biểu đồ mô tả sự giảm nhiệt độ trong ngày bằng hệ thống làm mát

cooling pad

- Hiệu suất làm mát chịu ảnh hưởng của tốc độ gió

Mức độ giảm nhiệt độ của không khí khi đi qua tấm cooling pad phụ thuộc vào hiệu suất bay hơi của cooling pad, nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ bầu ướt, mỗi loại tấm cooling pad sẽ cho hiệu suất bay hơi khác nhau

Hình 2.8: Cooling pad của POULTEC