Đồ án thông gió: Bài thuyết minh | Đại học Xây dựng Hà Nội
Đồ án thông gió: Bài thuyết minh của Đại học Xây dựng Hà Nội với những kiến thức và thông tin bổ ích giúp sinh viên tham khảo, ôn luyện và phục vụ nhu cầu học tập của mình cụ thể là có định hướng ôn tập, nắm vững kiến thức môn học và làm bài tốt trong những bài kiểm tra, bài tiểu luận, bài tập kết thúc học phần, từ đó học tập tốt và có kết quả cao cũng như có thể vận dụng tốt những kiến thức mình đã học vào thực tiễn cuộc sống. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: Đồ án cấp thoát nước
Trường: Đại học Xây Dựng Hà Nội
Thông tin:
Tác giả:
Preview text:
lOMoARcPSD| 38777299
ĐỒỒ ÁN THỒNG GIÓ GVHD: TS. NGYUYỄỄN HUY TIỄẾN ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG
BỘ MÔN VI KHÍ HẬU ------------
THUYẾT MINH ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ MỤC LỤC
CHƯƠNG I: CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN VÀ KẾT CẤU BAO CHE.......6
1.1. Giới thiệu chung:............................................................................................6
1.2. Chọn thông số tính toán trong và ngoài công trình:.......................................6
1.2.1. Các số liệu về không khí bên ngoài công trình của tỉnh Lai Châu:...................6
1.1.2.Chọn thông số trong công trình:........................................................................6
1.3. Chọn kết cấu tính toán và hệ thông truyền nhiệt k:........................................7
1.3.1. Cấu tạo kết cấu bao che:...................................................................................7
1.3.2. Tính hệ số truyền nhiệt K của kết cấu:..............................................................8
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN TỔN THẤT
NHIỆT...............................................10
2.1. Tổn thất nhiệt qua kết cấu:...........................................................................10
2.1.1. Công thức tổng quát:......................................................................................10
2.1.2. Tổn thất nhiệt vào mùa Đông:........................................................................10 lOMoARcPSD| 38777299
ĐỒỒ ÁN THỒNG GIÓ GVHD: TS. NGYUYỄỄN HUY TIỄẾN
2.1.3. Tổn thất nhiệt vào mùa Hè:.............................................................................11
2.2. Tốn thất nhiệt do rò gió:...............................................................................11
2.2.1. Tính cho mùa Đông.............................................................................................................11
2.2.2. Tính cho mùa hè:................................................................................................................13
2.3. Tốn thất do nung nóng vật liệu đem vào xưởng:..........................................14
2.4. Tổng kết nhiệt tổn thất:................................................................................15
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN TỎA NHIỆT VÀ THU NHIỆT............................15
3.1. Tỏa nhiệt do người:......................................................................................15
3.2. Tỏa nhiệt do chiếu sáng:...............................................................................16
3.3. Tỏa nhiệt do động cơ và các thiết bị dùng điện:...........................................17
3.4. Tỏa nhiệt do vật liệu nung nóng để nguội:...................................................18
3.4.1. Tỏa nhiệt trong quá trình làm nguội dần không thay đổi trạng thái:...............18
3.4.2. Tỏa nhiệt trong quá trình làm nguội dần có thay đổi trạng thái:.....................19 3.5. Tỏa nhiệt do lò
nung:....................................................................................21 3.5.1. Tỏa nhiệt từ
lò nấu gang:................................................................................21
3.5.1.1. Nhi t t a m t ngoài thành lòệ ỏ
ặ...........................................................................................21
3.5.1.2. Nhi t t a kếết cấuế thành lòệ
ỏ:..............................................................................................22 3.5.1.3. Truyếền qua nóc
lò............................................................................................................23
3.5.1.4. Truyếền qua đáy
lò............................................................................................................24
3.5.1.5. Truyếền qua c a lòử ............................................................................................................25
3.5.1.6. T ng lổượng nhi t t a ra t lò:ệ ỏ ừ
..........................................................................................27
3.6. Tính toán nội suy cho các lò còn lại:............................................................28
3.7. Tính nhiệt từ bể nóng:..................................................................................29
3.7.1. Tính về mùa Đông..........................................................................................29 3.7.1.1. T a nhi t qua thành bỏ
ệể....................................................................................................29 3.7.1.2. T a nhi t qua đáy bỏ
ệể:......................................................................................................30 lOMoARcPSD| 38777299
ĐỒỒ ÁN THỒNG GIÓ GVHD: TS. NGYUYỄỄN HUY TIỄẾN
3.7.1.3. T a nhi t t m t thoáng c a chấết l ngỏ ệ ừ ặ
ủỏ ............................................................................30
3.7.2. Tính về mùa Hè..............................................................................................31
3.8. Tổng kết tỏa nhiệt:........................................................................................31
3.9. Thu nhiệt do bức xạ mặt trời:.......................................................................31
3.9.1. Bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua cửa kính:................................................31
3.9.2. Bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua mái:........................................................32
3.9.2.1. Nhi t b c x truyếền vào nhà do chếnh l ch nhi t đệ ứ ạ
ệệ ộ:.....................................................32
3.9.2.2. B c x m t tr i do dao đ ng nhi t đứ ạ ặ ờ
ộệ ộ:............................................................................33
3.10. Tổng kết nhiệt thừa:....................................................................................34
3.10.1. Tổng kết nhiệt thừa mùa đông:.....................................................................34
3.10.2. Tổng kết nhiệt thừa mùa hè..........................................................................35
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THÔNG GIÓ CỤC BỘ........................................35
4.1. Tính chụp hút trên mái đua trên cửa lò nung:..............................................35
4.1.1. Đối với lò nấu gang........................................................................................35
4.1.2. Đối với lò nấu nhôm:......................................................................................40
4.1.3. Đối với lò điện trở kiểu đứng:........................................................................45
...........................................................................................50
4.1.4. Đôếi v i lò đi n tr ki u buônề gớ ệ ở ể :
4.2. Tính toán chụp hút trên lò sấy khuân:..........................................................55
4.3. Tính toán chụp hút lồng cho lò rèn 2 miệng lửa:.........................................58
4.4. Tính toán chụp hút 1 bên thành:...................................................................60
4.5. Tính toán hút bụi:.........................................................................................61
4.5.1. Tính toán hút bụi cho máy mài 2 đá, máy nén khí di động:............................61
4.5.2. Tính toán panen hút cho bàn đê hàn, bàn hàn hơi, thiết bị phun kim loại:......61
4.6. Tính toán hoa sen không khí:.......................................................................63
CHƯƠNG 5. CÂN BẰNG VÀ TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG THÔNG GIÓ.....66
5.1. Cân bằng nhiệt..............................................................................................66
5.2. Cân bằng lưu lượng:.....................................................................................67
5.3. Giải phương trình cân bằng nhiệt và cân bằng lưu lượng:...........................67
5.4. Tính toán thông gió tự nhiên........................................................................70
5.4.1. Tính toán l u lư ượng hút chung...........................................................................................70
5.4.2. Kiểm tra lưu lượng thoát ra qua cửa F2:..........................................................72
CHƯƠNG 6. TÍNH TOÁN THỦY LỰC LỰA CHỌN QUẠT VÀ CÁC THIẾT
BỊ.........................................................................................................................73
6.1. Phương pháp tính toán..................................................................................73
6.2. Tính toán hệ thống thổi chung:.....................................................................74
6.2.1. Tính toán thủy lực:..........................................................................................74
6.3. Tính toán hệ thống thổi hoa sen không khí..................................................79
6.3.1 Tính toán thủy lực:..........................................................................................79
6.3.2 Chọng quạt cho hệ thống thổi hoa sen không khí:...........................................81
6.4. Tính toán thủy lực và chọn quạt hệ thống hút cho bàn hàn hơi, thiêt bị phun
tỏa hơi độc hại (hút Panen)..................................................................................83
6.4.1.Tính toán thủy lực:..........................................................................................83
6.4.2. Chọn quạt :.....................................................................................................84
6.5. Tính toán thủy lực và chọn quạt hệ thống hút cục bộ các bể đựng dầu và
nước.....................................................................................................................86
6.5.1.Tính thủy lực :.................................................................................................86
6.5.2.Tính chọn quạt và động cơ cho hệ thống:........................................................89
6.6. Tính toán thủy lực và chọn quạt hệ thống hút bụi cho máy mài 2 đá:.........89
6.6.1.Tính toán thủy lực:..........................................................................................89
6.6.2.Tính chọn quạt và động cơ cho hệ thống:........................................................91
6.7. Tính toán thủy lực và chọn quạt hệ thống hút bụi cho máy nén khí di động:
.............................................................................................................................92
6.7.1.Tính toán thủy lực............................................................................................92
6.7.2.Tính chọn quạt và động cơ cho hệ thống:........................................................93 TS. Nguyễn Huy Tiến
CHƯƠNG I: CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN VÀ KẾT CẤU BAO CHE
1.1. Giới thiệu chung:
1.2. Chọn thông số tính toán trong và ngoài công trình:
1.2.1. Các số liệu về không khí bên ngoài công trình của tỉnh Lai Châu:
Lấy theo quy chuẩn Việt Nam 02:2009/BXD (QCVN02:2009/BXD)
Mùa hè (lấy vào tháng 8):
- Nhiệt độ tính toán ngoài nhà vào mùa hè là nhiệt độ tối cao trung bình của tháng
nóng nhất là: 320C (Tra bảng 2.3 QCVN02:2009/BXD)
- Độ ẩm tương đối của không khí: 86,7% (Tra bảng 2.10 QCVN02:2009/BXD)
- Vận tốc gió trung bình tháng nóng nhất là: 0,7 m/s (Tra bảng 2.15 QCVN02:2009/BXD)
- Hướng gió chủ đạo của tháng nóng nhất là: Nam với tần suất xuất hiện là 11,7
(Trabảng 2.16 QCVN02:2009/BXD) Mùa đông (lấy vào tháng 1):
- Nhiệt độ tính toán ngoài nhà vào mùa đông là nhiệt độ tối thấp trung bình của tháng
lạnh nhất là: 13,60C (Tra bảng 2.4 QCVN02:2009/BXD)
- Độ ẩm tương đối của không khí: 81,1% (Tra bảng 2.10 QCVN02:2009/BXD)
- Vận tốc gió trung bình tháng nóng nhất là: 1,1 m/s (Tra bảng 2.15 QCVN02:2009/BXD)
- Hướng gió chủ đạo của tháng lạnh nhất là: Bắc với tần suất xuất hiện là 13,3
(Trabảng 2.16 QCVN02:2009/BXD)
1.1.2.Chọn thông số trong công trình:
- Nhiệt độ tính toán trong nhà vào mùa hè lấy cao hơn nhiệt độ tính toán ngoài nhàvào
mùa hè từ 2-5 0C. Nhưng không được quá 350C, vận tốc v=1,5m/s.
=> được lấy bằng nhiệt độ tính toán ngoài nhà vào mùa hè cộng thêm (2 3)0C. Nên: = = 32 + 2,4 = 340C
- Nhiệt độ tính toán trong nhà vào mùa đông lấy = 20 – 24 oC. => Nên ta chọn: = 20
oC, vận tốc gió v=0,6 m/s.
- Đối với trong nhà thì độ ẩm tối ưu là =60-75% nên ta chọn =70%.
Bảng 1.1. Bảng tóm tắt các thông số khí hậu bên ngoài Ngoài nhà Trong nhà T V φ T V φ Thông số n tt t tt ( ºC ) ( m/s ) ( % ) ( ºC ) ( m/s ) ( % ) Mùa Đông 13 , 6 1 , 1 81 , 1 20 0 , 6 70 Mùa Hè 32 0 , 7 86 , 7 34 1 , 5 70
1.3. Chọn kết cấu tính toán và hệ thông truyền nhiệt k:
1.3.1. Cấu tạo kết cấu bao che:
Hình 1.1 :Kết cấu của tường - Lớp 1: Vữa xi măng • Dày δ1 = 15 mm = 0,015 m. •
Hệ số dẫn nhiệt: 1 = 0,93(w/mK) - Lớp 2: Khối xây gạch. • Dày δ2 = 220 mm =0,22 m. •
Hệ số dẫn nhiệt: 2 = 0,81(w/mK).
- Lớp 3: Vữa xi măng giống lớp 1.
• Dày δ3 = 15 mm = 0,015 m.
• Hệ số dẫn nhiệt: 3 = 0,93(w/mK).
Cửa sổ, cửa mái bằng kính xây dựng. - Dày δk = 0,005 m.
- Hệ số dẫn nhiệt: k = 0,76(w/mK).
Cửa đi sử dụng vật liệu bằng tôn: - Dày δt = 0,002 m.
- Hệ số dẫn nhiệt: t = 58(w/mK).
Mái che: mái 1 lớp làm bằng tôn - Dày δm = 0,004 m
- Hệ số dẫn nhiệt: m = 50(w/mK)
(Phụ lục 2 – Kĩ thuật Thông gió – GS. Trần Ngọc Chấn)
Kết cấu nền: (Nền không có cách nhiệt):
Chia làm 4 dải nền tính toán: (trang 90 – Kĩ thuật Thông gió – GS. Trần Ngọc Chấn) Dải 1: k1 = 0,4 (W/m 2 0C)
• Dải 2: k2 = 0,2 (W/m 2 0C)
• Dải 3: k3 = 0,1 (W/m 2 0C)
• Dải 4: k4 = 0,06 (W/m 2 0C)
1.3.2. Tính hệ số truyền nhiệt K của kết cấu: K = (W/m 2 0C) (1.1) Trong đó:
+ t (W/m 2 0C): hệ số trao đổi nhiệt bên trong nhà, đối với bề mặt trong của
tường nhẵn t = 8,72 (W/m 2 0C).
+ n (W/m 2 0C): hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài nhà, bề mặt tiếp xúc trực tiếp
với không khí bên ngoài n = 23,26(W/m 2 0C)
+ δi (m): chiều dày lớp vật liệu thứ i.
+ i (W/m 2 0C): hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i.
Bảng 1.1: Bảng tính toán xác định hệ số truyền nhiệt qua kết cấu ngăn che Nhiệt Hệ số K Công thức tính: trở R TT Kết cấu bao che [ W/m 2
[ m 20 C/ 0 C] W]
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN TỔN THẤT NHIỆT
2.1. Tổn thất nhiệt qua kết cấu:
2.1.1. Công thức tổng quát:
Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che được xác định theo công thức. Q tt kc = k.F.∆t (W) Trong đó:
+ k: hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che,W/m 2 0C
+ F: diện tích truyền nhiệt của kết cấu ngăn che, m2
+ ∆t: hiệu số nhiệt độ tính toán giữa bên trong và bên ngoài nhà, 0C. Công thức
tính ∆t = (tT tt - tN tt )ψ, 0C:
• tt tt, nhiệt độ tính toán bên trong nhà, 0C,
• tN tt, nhiệt độ tính toán bên ngoài nhà,
• ψ: hệ số kể đến vị trí của kết cấu bao che đối với không khí ngoài trời
2.1.2. Tổn thất nhiệt vào mùa Đông:
Bảng 2.1: Tổn thất nhiết qua kết cấu bao che về mùa Đông Diện tích nền:
• Nền có chiều rộng 9m và chiều dài 54m.
• Chia nền làm 4 dải. Ba dải ngoài (dải I, dải II, dải III) mỗi dải rộng 2m
còn lại dải III rộng 1m. Diện tích dải III : FIII = 46×1 = 46m2 Diện tích dải II
: FII = 50×2×2 + 1×2×2 = 204m2 Diện tích dải I
: FI =54×2×2 + 5×2×2 = 236m2
2.1.3. Tổn thất nhiệt vào mùa Hè:
Q t.thH = (Qđgốc - Qmái). tH/ tD => Q H t.th = (W) Trong đó:
• Qt/th(H) : là tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che về mùa hè (W)
• Qt/th(D) : là tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che về mùa đông (W)
• Qmai(D) : là tổn thất nhiệt qua mái (W) •
tH: là độ chênh nhiệt độ về mùa hè trong vào ngoài nhà. (oC) tD: là
độ chênh nhiệt độ về mùa đông trong vào ngoài nhà. (oC)
2.2. Tốn thất nhiệt do rò gió: (W) Trong đó:
• 1.005 : là tỷ nhiệt của không khí (kJ/kg oC)
• Ggió :lưu lượng của gió lùa vào trong khe cửa • Ggió = g.l.a (kg/l)
• g: lưu lượng của gió lọt vào nhà qua 1m dài khe cửa (kg/m.h)
• l: tổng độ dài của các khe cửa cùng thuộc 1 loại với nhau
• a: hệ số phụ thuộc vào loại cửa
2.2.1. Tính cho mùa Đông
Đối với khe của có bề rộng 1mm: v g = 1 m/s g = 3.8 kg/m.h v g = 2 m/s g = 6 kg/m.h v g = 3 m/s g = 7.4 kg/m.h v g = 4 m/s g = 8.4 kg/m.h v g = 5 m/s g = 11.8 kg/m.h
Đối với khe của có bề rộng 1,5mm v g = 1 m/s g = 5.6 kg/m.h v g = 2 m/s g = 9.1 kg/m.h v g = 3 m/s g = 11.2 kg/m.h v g = 4 m/s g = 12.6 kg/m.h v g = 5 m/s g = 17.5 kg/m.h
Cửa mái hay cửa sổ 1 lớp khung gỗ a = 1
Cửa mái hay cửa sổ 2 lớp khung gỗ a = 0.5
Cửa mái hay cửa sổ 1 lớp khung thép a = 0.65
Cửa mái hay cửa sổ 2 lớp khung thép a = 2 Cửa đi và cổng ra a = 2 -
Tháng lạnh nhất là vào tháng 1 với hướng gió chính là hướng gió Bắc vận tốc
gió trung bình v = 2,6m/s, chọn khe cửa rộng 1 mm, nội suy theo bảng tra trên ta có g = 6,84 kg/m.h
Với cửa sổ, cửa mái 1 lớp khung thép thì a = 0.65 Cửa đi và cổng ra a = 2 -
Tổng chiều dài khe cửa hướng nam và hướng đông là (gồm 1 cửa mái, 8 cửa sổ, 3 cửa đi)
Bảng 2.2. Chiều dài khe cửa ứng với hướng gió chủ đạo vào mùa đông Hướng gió Loại cửa Chiều dài khe cửa L (m) Công thức Kết quả chính Bắc Cửa sổ 30 ×(1,2×2+2× 2) 192
Bảng 2.3. Lượng gió rò qua khe cửa vào mùa đông. Loại cửa L(m) a g t T tt t N tt Q rogio ( kg/m.h ) ( o C) ( o C) ( W ) Cửa sổ 192 0 , 65 6 , 84 20 13, 6 8493,2 Tổng 8493,2
2.2.2. Tính cho mùa hè:
Tháng nóng nhất là vào tháng 7 với hướng gió chính là hướng gió Đông Nam vận
tốc gió trung bình v = m/s, chọn khe cửa rộng 1 mm, theo bảng tra trên ta có g = 4,16 kg/m.h
Với cửa sổ, cửa mái 1 lớp khung thép thì a = 0.65 Với cửa đi thì a = 2
Chiều dài khe cửa hướng Nam là (gồm 2 cửa đi, 1 cửa mái, 8 cửa sổ)
Bảng 2.4. Chiều dài khe cửa ứng với hướng gió chủ đạo vào mùa hè Hướng gió Chiều dài khe cửa L (m) Loại cửa chính Công thức Kết quả Cửa đi 8 ×(3×2+2× 2) 80 Đông Nam Cửa sổ 18 ×(1,2×2+2× 2) 115,2
Bảng 2.5. Lượng gió rò qua khe cửa vào mùa hè. Loại cửa L(m) a g t T tt t N tt Q rogio ( kg/m.h ) ( o C) ( o C) ( W ) Cửa đi 80 2 4 16 , 34 32 1605,4 Cửa sổ 115,2 0.65 4 , 16 34 32 2311,8 Tổng 3917,2
2.3. Tốn thất do nung nóng vật liệu đem vào xưởng:
Tốn thất nhiệt được tính theo công thức sau: (W) Trong đó:
• Qvl t.th : Nhiệt lượng tổn thất do nung nóng vật liệu mang từ ngoài vào (w)
• C : Tỷ nhiệt của vật liệu (KJ/Kg. 0C) , C vật liệu của thép: C = 0,48(KJ/Kg. 0C)
tc (0C) : Nhiệt độ cuối cùng của vật liệu đưa vào phân xưởng chính là .
• tđ (0C) : Nhiệt độ ban đầu của vật liệu đưa vào phân xưởng chính là . β: Hệ
số kể đến nhận nhiệt không đều theo thời gian của vật liệu. Lấy β = 0,6 G:
Khối lượng nguyên vật liệu mang vào phòng. G= G’ × F (kg/h)
Với G’ = 300÷400kg/m2 diện tích đáy lò. Ta lấy G’ = 350 kg/m2
F: Diện tích đáy lò (m2)
Bảng 2.6: Tổn thất nhiệt do nung nấu nguyên vật liệu về mùa đông ST Tên bộ phận F G= G’ × F C t Β c - td Qvl t.th T (m2) (kg/h) (kJ/kg.oC) (0C) (W) 1
Lò rèn 2 miệng lửa 2×1 700 0,48 9,9 0,6 544,8 2
Lò điện trở kiểu 1,7×1,7 1011,5 0,48 9,9 0,6 801,7 đứng 3
Lò điện trở kiểu 1,75×1, 980 0,48 9,9 0,6 776,8 buồng 6 4 Lò nấu gang 1,5×1,5 675 0,48 9,9 0,6 535 5 Lò nấu nhôm 1,5×1,5 675 0,48 9,9 0,6 535 6 Lò sấy khuân 1,5×1,5 675 0,48 9,9 0,6 535 Tổng 3738,3
Bảng 2.7: Tổn thất nhiệt do nung nấu nguyên vật liệu về mùa Hè ST Tên bộ phận F G= G’ × F C t Β c - td Qvl t.th T (m2) (kg/h) (kJ/kg.oC) (0C) (W) 1
Lò rèn 2 miệng lửa 2×1 700 0,48 2,4 0,6 134,5 2
Lò điện trở kiểu 1,7×1,7 1011,5 0,48 2,4 0,6 194,4 đứng 3
Lò điện trở kiểu 1,75×1, 980 0,48 2,4 0,6 188,3 buồng 6 4 Lò nấu gang 1,5×1,5 675 0,48 2,4 0,6 129,7 5 Lò nấu nhôm 1,5×1,5 675 0,48 2,4 0,6 129,7 6 Lò sấy khuân 1,5×1,5 675 0,48 2,4 0,6 129,7 Tổng 906,3
2.4. Tổng kết nhiệt tổn thất:
Ta có bảng tổng kết nhiệt tổn thất:
Bảng 2.8. Tổng kết nhiệt tổn thất Tổn thất Tổn thất
Tổn thất nhiệt do nung nóng nhiệt Tổng lượng nhiệt
nguyên vật liệu đưa từ ngoài Mùa nhiệt qua kết cấu do rò gió vào ( W) (W ) ( W ) ( W ) Mùa đông 64491,3 8493,2 3738,3 76722,8 Mùa 7762,1 3917,2 906,3 12585,6 hè
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN TỎA NHIỆT VÀ THU NHIỆT
3.1. Tỏa nhiệt do người: -
Nhiệt tỏa do người gồm nhiệt hiện và nhiệt ẩn. Khi tính toán nhiệt tỏa do người
trong trường hợp thông gió khử nhiệt thừa ta chỉ tính phần nhiệt hiện qh. -
Nhiệt tỏa do người phụ thuộc vào nhiệt độ vận tốc của không khí xung quanh,
trạng thái lao động và tính chất giữ nhiệt của quần áo. Lượng nhiệt hiện do 1 người
tỏa qh (W) được tính bằng công thức : q = β h
1 x β2 x ( 2,5 + 10,3 x √vxq ) x ( 35 – txq ) ( W/người ) Trong đó : •
β : hệ số cường độ lao động 1 •
β : hệ số kể đến tính chất giữ nhiệt của quần áo 2 •
v : vận tốc chuyển động của không khí xung quanh ( m/s xq ) •
t : nhiệt độ không khí xung quanh, txq = tTtt xq
(oC ) a, Tính về mùa Đông
Ta chọn β = 1.15 với công việc nặng và β 1
2 = 0.4 với quần áo ấm.
q = 1.15 x 0.4 x ( 2.5 + 10.3 x √1.2 ) x ( 35 – h 20 ) = 79 ( W/người )
Qn = n x qh = 50x 79 = 3950 ( W )
b, Tính về mùa Hè
Ta chọn β = 1.15 với công việc nặng và β 1
2 = 0.65 với quần áo bình thường.
qh = 1.15 x 0.65 x ( 2.5 + 10.3 x √1.2 ) x ( 35 – 34) = 10.3 ( W/người )
Qn = n x qh = 50 x 10.3 = 515 ( W )
3.2. Tỏa nhiệt do chiếu sáng:
Khi thắp sáng thì hầu hết năng lượng điện biến thành nhiệt toả ra môi trường và
lượng nhiệt đó được tính theo công thức: Q . η1. η2 [W]. cs = Ncs Trong đó:
η1 : Hệ số kể đến nhiệt tỏa vào phòng, η1 = 0,4 ÷ 0,7 đối với đèn huỳnh
quang, η1 = 0,8 ÷ 0,9 đối với đèn dây tóc. Chọn η1 = 0,7 η2 :Hệ số sử dụng đèn η2 =1
Ncs : Tổng công suất các thiết bị chiếu sáng (kw)
Xác định Ncs : Ncs =a×F (w). Với: a: Công suất chiếu sáng trên m2 sàn,
a= 8÷12 w/m2. Chọn a = 12 w/m2 F: diện tích sàn nhà m2. F= 54 × 9= 486 [m2] Ncs = 12×486= 5832 (w)
Nên Qcs= 1000×5832×0,7×1= 4082400 (W) = 4082,4(kW)
3.3. Tỏa nhiệt do động cơ và các thiết bị dùng điện:
Xác định theo công thức:
Qdc =.N.μ1.μ2.μ3.μ4 [W] Trong đó:
μ1: Hệ số sử dụng công suất lắp đặt máy (0,7-0,9). μ2: Hệ số tải trọng-tỉ
số công suất yêu cầu và công suất cực đại (0,5-0,8). μ3: hệ số kể đến sự
làm việc không đồng thời của các thiết bị (0,5-1,0). μ4: hệ số kể đến sự
nhận nhiệt của môi trường không khí (0,65-1,0).
Với phân xưởng thông thường ta lấy: μ1. μ2. μ3. μ4 = 0,25.
N : Tổng công suất điện của các động cơ trong phân xưởng (kW)
Bảng 3.1: Bảng tổng kết công suất điện tiêu thụ của thiết bị dùng điện 20
Lò điện trở kiểu đứng 36 21
Lò điện trở kiểu buồng 30 Tổng 201,25
Tổng lượng nhiệt tỏa do động cơ và các thiết bị dùng điện: Qdc
= 103×201,25×0,25 = 50312,5 (W)
3.4. Tỏa nhiệt do vật liệu nung nóng để nguội:
3.4.1. Tỏa nhiệt trong quá trình làm nguội dần không thay đổi trạng thái:
Do là xưởng gia công rèn dập nên không có sự thay đổi trạng thái vật liệu Q = 0,278×G ×β×( t sp×cvl đ – tc) (w) Trong đó :
C : Tỉ nhiệt trung bình của vật liệu, vật liệu thép nên c = 0,48 vl
KJ/kg0C tđ: Nhiệt độ ban đầu của vật liệu trước khi bắt đầu nguội, 0C
t : Nhiệt độ sau khi nguội (lấy bằng nhiệt độ không khí trong nhà), 0 c C
G : Trọng lượng vật liệu chuyển đến trong 1 giờ,kg/h. Với Gsp = 300 – sp 400kg/m2 đáy lò
β: Hệ số kể đến nhận nhiệt không đều theo thời gian của vật liệu (β = 0,5)
Bảng 3.2. Tỏa nhiệt của vật liệu nguồi dần không thay đổi trạng thái Lò điện trở kiểu buồng 1 2 , 8 0 , 5 650 34 40567,3 Lò rèn 2 miệng lửa 2 2 0 , 5 1000 34 90881,3 Lò sấy khuân 1 2 , 25 0 , 5 200 34 8722 Q sp H 182041,8
3.4.2. Tỏa nhiệt trong quá trình làm nguội dần có thay đổi trạng thái:
- Công thức xác định: Q β ,[W]
sp = 0,278[cl(tđ - tnc) + i +cr(tnc - tc)]Gsp Trong đó:
+ cl, cr - tỷ nhiệt trung bình của sản phẩm ở thể lỏng và ở thể rắn,kJ/kg.oC
Tra theo bảng 3.10 sách thông gió _Tác giả Hoàng Thị Hiền và T.s Bùi Sỹ Lý
+ tđ -nhiệt độ ban đầu của vật liệu trước khi bắt đầu nguội (oC), tra số liệu dựa vào bản vẽ
+ tc -nhiệt độ cuối cùng lấy bằng nhiệt độ tính toán trong nhà, (oC)
+ β - hệ số kể đến cường độ tỏa nhiệt theo thời gian, nhận β = 0,5
+ Gsp - nượng sản phẩm cùng loại để nguội, Gsp = 300÷400 kg/m2 đáy lò.
Chọn Gsp = 350 kg/m2 đáy lò
+ tnc, I -nhiệt độ nóng chảy, (oC) và entanpi nóng chảy của vật liệu, (kj/kg)
Tra bảng 3.10 sách thông gió _ Tác giả Hoàng Thị Hiền và T.s Bùi Sỹ Lý - Từ đó ta lập bảng sau:
Bảng 3.3. Tỏa nhiệt trong quá trình làm nguội có thay đổi trạng thái 1 Lò nấu 350 x 2,25 0 , 5 7 , 6 0 , 59 98 , 4 1500-1300 1300-34 258916 gang 2 Lò nấu 350 x 2,25 0 , 5 7 , 44 5 , 69 399,4 900-660 900-34 629074 ,. nhôm 4 Tổng 887990,4
Bảng 3.4:Tổng kết tỏa nhiệt do vật liệu nung nóng để nguội. ST Quá trình làm nguội Mùa đông Qsp(W) Mùa hè Qsp(W) Tổng (W) T 1 Không thay đổi trạng 184707,2 182041,8 366749 thái 2 Có thay đổi trạng thái 897614,4 887990,4 1785604,8 Tổng 2152353,8
3.5. Tỏa nhiệt do lò nung:
3.5.1. Tỏa nhiệt từ lò nấu gang: Cấu tạo thành lò :
lớp gạch Megezit δ = 220 mm
lớp gạch điatomit δ = 110m
lớp gạch điatomit bọt δ = 120 mm. Cấu tạo cửa lò:
Kích thước: A x B = 300 x 400 mm.
Vật liệu làm cửa: Gang có =12 mm.
Gạch sa mốt nặng =110mm
3.5.1.1. Nhiệt tỏa mặt ngoài thành lò
Nhiệt lượng tỏa từ mặt ngoài của thành lò ra không khí xung quanh được xác định như sau : Q =α .F. τ -tt N N 4 (W) Trong đó: :Diện tích thành lò (m2)
:Nhiệt độ tại bề mặt ngoài cùng của lò (oC)
:Nhiệt độ xung quanh trong phân xưởng (oC) = txq
:Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài của thành lò.(W/m2.oC) Xác định : C 0.25 + qd 273+τN 4 α =N l.(τ -tN4 ) τ -N t 100 - 273+τ100 4 4 (W/m2.oC) 4 Trong đó:
: Hệ số kích thước đặc trưng.(W/m2.oC5/4 )
đối với thành lò =2.56 ,W/m2.oC5/4
: Nhiệt độ tại bề mặt ngoài cùng của lò (oC)
: Nhiệt độ xung quanh trong phân xưởng (oC)
: Hệ số bức xạ quy diễn (W/m2.oC4) =4.9 (W/m2.oC4)
3.5.1.2. Nhiệt tỏa kết cấu thành lò:
Lượng nhiệt truyền qua kết cấu thành lò được xác định như sau: (W) Trong đó:
: Nhiệt độ mặt trong đầu tiên và ngoài cùng của lò.(W)
: Hệ số truyền nhiệt. (W/m2.oC) Xác định k: 1 k= δ1 + δ2 +...+ δn λ1 λ2 λn (W/m2oC)
Trong đó::Chiều dày các lớp kết cấu lò. (m)
: Hệ số dẫn nhiệt của các lớp kết cấu. (W/m.oC)
Xác định : (Theo bảng 3.8 Giáo trình Thông gió “Hoàng Hiền –Bùi Sỹ Lý”)
Nhiệt độ cực đại cho Tên các lớp Công thức tính λ phép Gạch magezit (λ 1 ) 1650-1700 6.16 + 2.9.10-3t Gạch Điatomit(λ 2 ) 900 0.116 + 0.23.10-3 t
Nhiệt độ cực đại cho Tên các lớp Công thức tính λ phép Gạch Điatomit bọt(λ 3 ) 900 0.093 + 0.23.10-3 t
Ta giả thiết các nhiệt độ cho tính toán:
Bảng 3.5. Giả thiết chọn nhiệt độ tính tóan cho thành lò t o t 1 o C C o C o C N o C 4 o C 1500 1495 1200 720 105 20
Xác định hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài thành lò:
Xác định hệ số dẫn nhiệt của các lớp kết cấu: W/m.oC W/m.oC8 W/m.oC
Xác định hệ số truyền nhiệt qua kết cấu thành lò: (W/m2.oC)
Xác định các dòng nhiệt qua kết cấu thành lò: W/m2 W/m2 W/m2 3
Sai số là = hợp giả thiết
Diện tích cửa lò Fcửa = 0.3 x 0.4 = 0.12 m2 Diện tích thành lò:
F= 4(1.51,7) – 0.12= 10,08 m2
Vậy lượng nhiệt tỏa ra thành lò là:
= 0,9610,08(1495-105) = 13450,8 (W)
3.5.1.3. Truyền qua nóc lò
Ta giả thiết các nhiệt độ cho tính toán:
Bảng 3.6. Giả thiết chọn nhiệt độ tính toán cho nóc lò t o t 1 o C C o C o C N o C 4 o C 1500 1495 1200 720 98 20
Xác định hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài nóc lò (với nóc lò thì l = 3,26):
Xác định hệ số dẫn nhiệt của các lớp kết cấu: W/m.oC W/m.oC W/m.oC
Xác định hệ số truyền nhiệt qua kết cấu nóc lò: (W/m2.oC)
Xác định các dòng nhiệt qua kết cấu nóc lò: W/m2 W/m2 W/m2
Sai số là = k hợp giả thiết
Diện tích nóc lò Fnóc = 1,5 x 1,5 = 2,25m2
Vậy lượng nhiệt tỏa ra nóc lò là:
=1,32,250,96(1495-98) = 3903,1
(W) 3.5.1.4. Truyền qua đáy lò Lượng nhiệt tỏa ra đáy lò:
=0.72,250,96(1495-98) = 2101,7 (W)
3.5.1.5. Truyền qua cửa lò
Nhiệt tỏa ra từ cửa lò khi đóng được xác định theo công thức:
: Diện tích cánh cửa. (m2)
: Nhiệt độ tại bề mặt ngoài cùng của lò (oC)
: Nhiệt độ xung quanh trong phân xưởng (oC)
: Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài của thành lò. (W/m2.oC) Z: thời gian đóng của trong 1h (ph).
Kích thước cửa lò: 300mm400mm, gồm: Gang có =12 mm. Gạch sa mốt nặng =110mm
Tỏa nhiệt qua cửa lò khi đóng. Giả thiết:
Xác định hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài cửa lò:
Bảng 3.7. Giả thiết chọn nhiệt độ tính toán cửa lò t o t 1 o C o C C N o C 4 o C 1500 1495 1200 350 20
Xác định hệ số dẫn nhiệt của các lớp kết cấu: W/m.oC
Do lớp gang là lớp có chiều dày nhỏ,lại dẫn nhiệt tốt Ta chỉ tính cho lớp gạch sa
mốt,bỏ qua lớp gang. Xác định hệ số truyền nhiệt qua kết cấu cửa lò: (W/m2.oC)
Xác định các dòng nhiệt qua kết cấu cửa lò khi đóng:
Sai số = hợp lý với giả thiết
Dựa vào biểu đồ ta xác định được 350 oC
Thời gian đóng cửa lò là: Z =50 phút/ 1 giờ.
Vậy lượng nhiệt tỏa ra cửa lò khi đóng là: (W)
(Với z là thời gian đóng cửa lò trong 1h.đv:Phút)
Toả nhiệt qua cửa lò khi mở.
Tổng lượng nhiệt tỏa từ cửa lò khi mở Q mở c bằng : Qcmở = Qcbx + Qcánhmở Q bx c
:là lượng nhiệt bức xạ từ cửa lò vào phân xưởng : 60-Z T1 4 60 Qbx = C.k.F. 100 - 100T4 4 [W] Trong đó:
F:Diện tích cửa lò.(m2) :Hệ số nhiễu xạ.
:Hệ số bức xạ vật đen tuyệt đối.(W/m2.oC)
: Nhiệt độ trong lò (oC)
: Lượng nhiệt toả khi đóng cửa lò (W)
Z: Thời gian đóng cửa lò trong 1giờ. (phút)
Hệ số nhiễu xạ k được xác định theo (đồ thị 3.5 giáo trỉnh thông gió “Hoàng Hiền – Bùi Sỹ Lý”)
Bề dày của thành lò tại cửa lò là : = 0.11[m] A 0.4 3.64 0.11 Các tỷ số: k1= 0.82; B 0.3 = =2.73 δ 0.11 k2= 0.72 0.72 0.82 0.77 k = Thay số vào ta được: Qbx = = 8758,9 (W)
Khi mở cửa lò,bản thân cửa lò cũng tỏa ra xung quanh một lượng nhiệt, lượng nhiệt
này tính bằng lượng nhiệt tỏa ra của cửa lò lúc đóng. Qcánhmở = .QcĐóng. Q b.thân cl = x 1275,1 x= 127,5 (W)
Tổng lượng nhiệt tỏa từ cửa lò khi mở Q mở c bằng : Q mở bx mở c
= Qc + Qcánh = 8758,9 + 127,5 = 8886,4W)
Lượng nhiệt tổng cộng tỏa ra xung quanh cửa lò là: Q Đóng mở cl = Qc
+ Qc = 8886,4 + 1275,1= 10161,5 (W)
3.5.1.6. Tổng lượng nhiệt tỏa ra từ lò: Q tỏa Lò
= Qt + Qnl + Qđl + Qcl = 13450,8 + 3903,1 + 2101,7 + 10161,5 = 29617,1[W]
Hiệu chỉnh cho các lò từ mùa Đông sang mùa Hè.
Công thức xác định: (W) Trong đó:
:Nhiệt lượng của lò cần tính mùa Hè (W)
:Nhiệt lượng của lò đã tính vào mùa Đông (W)
:Độ chênh nhiệt độ của lò vào mùa Hè (oC)
:Độ chênh lệch nhiệt độ của lò vào mùa Đông (oC) (W)
3.6. Tính toán nội suy cho các lò còn lại:
Ta nội suy từ lò điện kiểu buồng thông qua công thức sau :
Ta nội suy từ lò muối điện cực thông qua công thức sau: Qlò(i) = Trong đó :
Q : là nhiệt từ lò đã biết 1o V
: là thể tích của lò cần tính và lò đã biết lo(i),V1o Δ
Δtn , t1 : là chênh lệch nhiệt độ phòng và trong lò Bảng 3.8. Tính toán nội
suy các lò còn lại Số Tên lò Q Δ lo(i) Δ lo V lo V lo(i) lo Q t t lò ( W ) lượng Mùa Lò 2 miệng 29617,1 3 , 82 148 đông 1 , 8 980 2 18457,7 lửa 5 0 Lò điện trở 29617,1 3 , 82 4 , 91 148 630 1 16193,3
Thông số bể đựng dầu và nước:
1 Kích thước: 800600600 (mm)
2 Nhiệt độ trong bể: 45oC
3.7.1. Tính về mùa Đông
3.7.1.1. Tỏa nhiệt qua thành bể Thành bể: Gồm 3 lớp.
Lớp 1: Tôn: 1 = 1mm , = 58 W/m.K
Lớp 2: Bông thủy tinh 2 = 100 mm; 2 = 0,058 W/m 0C
Lớp 3: Tôn tráng kẽm 3 = 3 mm; = 58 W/m.K
Nhiệt độ bên trong của bể là t1= 45oC
Nhiệt độ trong phân xưởng là :t4=20oC Giả thiết :
Nhiệt độ bề mặt trong của thành bể là =t1 5 45 5 40 (oC)
Nhiệt độ bề mặt ngoài của thành bể là 21,5oC
*) Xác định hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài thành bể:
Xác định hệ số truyền nhiệt qua kết cấu thành bể: (W/m2.oC)
Lượng nhiệt tỏa ra từ 1m2 bề mặt ngoài của thành bể:
Lượng nhiệt tỏa ra từ 1m2 kết cấu của thành bể
Sai số nhỏ hơn 5% hợp giả thiết Diện tích thành bể:
F=2x0,6x0,8 + 2x0,6x0,6 = 1.68 (m2)
Vậy lượng nhiệt tỏa ra thành bể là: Q
t.bedautoa= F.qk =1,68 x 10,73 = 18,02 (W)
3.7.1.2. Tỏa nhiệt qua đáy bể:
Tính tương tự như thành bể. Giả thiết lại:
Nhiệt độ bề mặt trong của thành bể là =t1 5 45 5 40 (oC) Nhiệt
độ bề mặt ngoài của thành bể là 21,5oC *)
Xác định hệ số truyền nhiệt qua kết cấu thành bể: (W/m2.oC)
Lượng nhiệt tỏa ra từ 1m2 bề mặt ngoài của thành bể:
Lượng nhiệt tỏa ra từ 1m2 kết cấu của thành bể Diện tích đáy bể F=0,60,8=0,48 (m2)
Vậy lượng nhiệt tỏa ra đáy bể là: Q
toad bedau.= F.qα =0,4810,73 = 5,15 (W)
3.7.1.3. Tỏa nhiệt từ mặt thoáng của chất lỏng Công thức: (W) Trong đó:
: Vận tốc chuyển động của không khí trên bề mặt chất lỏng. =0.6 m/s
: Nhiệt độ dung dịch (oC)
: Nhiệt độ không khí trong nhà (oC) : Diện tích bề mặt thoáng (m2) (W)
Vậy lượng nhiệt tỏa do bể dầu là:
++=18,02 + 5,15 + 97,7 = 120,87 (W)
Do mặt bằng phân xưởng có 2 bể cùng kích thước nhiệt độ nên ta có: Đ = 2 x Qbedautoa =
241,74 (W) QBể 3.7.2. Tính về mùa Hè
Tỏa nhiệt qua bể vào Mùa Hè: Δt1 Δ Q H Đ t2 bể = Qbể . = 241,74 x = 58,6 (W)
3.8. Tổng kết tỏa nhiệt:
Bảng 3.9. Tổng kết tỏa nhiệt Mùa Đông Mùa Hè Tên nhiệt tỏa ( W ) ( W ) Q n 3950 515 Q đ 50312,5 Q cs 4082,4 Q sp 1082321,6 1070032,2 Q lò 101169,5 99356,6 Q bể 241,74 58 , 6 Tổng 1242077,7 1224357,3
3.9. Thu nhiệt do bức xạ mặt trời:
3.9.1. Bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua cửa kính:
Bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua cửa kính được tính theo công thức:
Qbxkính = 1 2 3 4 qbxFkính Trong đó:
: hệ số trong suốt của kính (cửa kính 1 lớp 1 1= 0,90).
: hệ số mức độ bẩn mặt kính (mặt kính đứng 1 lớp 2 2= 0,80).
: hệ số che khuất bởi khung cửa 3
(cửa sổ 1 lớp kính thẳng đứng khung thép 3= 0,75 - 0,79).
: hệ số che khuất bởi các hệ thống che nắng 4
(kính sơn trắng đục 4 = 0,65 - 0,80). F
: diện tích cửa kính chịu bức xạ tại thời điểm tính toán, m2. kính
q : cường độ bức xạ mặt trời trên mặt phẳng chịu bức xạ tại thời điểm tính bx
toán, W/m2 thời điểm tính toán chọn là 15h tháng 7(Tra theo phụ lục 2.5 giáo
trình Thiết kế thông gió công nghiệp). Ta có: q Đ T bx = 0 W/m2h qbx = 527 W/m2h q N B bx = 0 W/m2h qbx = 52 W/m2h
Bảng 3.10. Tổng bức xạ truyền qua của kính.
3.9.2. Bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua mái: (W) Trong đó:
: bức xạ mặt trời do chênh lệch nhiệt độ, W
: bức xạ mặt trời do dao động nhiệt độ, W
3.9.2.1. Nhiệt bức xạ truyền vào nhà do chênh lệch nhiệt độ: = k.F tb m.( ttg - tt ) (W) Trong đó:
K: hệ số truyền nhiệt của mái, W/m2oC
F : diện tích mái, m2 : nhiệt độ m tT
không khí trong nhà, oC t tb: nhiệt độ tg tổng cộng trung bình, oC
t tb: nhiệt độ trung bình của tháng tính toán, 0C ρ: hệ số hấp thụ N
bức xạ mặt trời. (tôn quét sơn sẫm màu ρ=0,81) q TB: cường độ bx bức xạ trung bình, W/m2
- Trực xạ trên mặt bằng tháng 7 là: 5727 (W/m2/ngày) q TB bx = =238,6 (W/m2) ttđ = = 8,31 0C
- Nhiệt độ tổng của không khí bên ngoài: t tb tb tg = tN + ttđ = 27,2 + 8,31 =35,51 0C Nên: = k.F tb
m.(ttg - tt) = 6,342×517,2 × (35,51-34) = 4952,92 (W)
3.9.2.2. Bức xạ mặt trời do dao động nhiệt độ: Trong đó:
: hệ số trao đổi nhiệt bề mặt trong của mái, W/m2oC F : diện tích mái, m2 m
: biên độ dao động nhiệt độ bề mặt trong của mái, 0C
Attổng: biên độ dao động của nhiệt độ tổng, oC
υ: độ tắt dần của dao động nhiệt độ
Ta có: Attổng = ( AtN + Attđ ) . ψ At H tb N = tN – tN = 32 – 27,2 =4,4 (W/m2)
q max: cường độ bức xạ cực đại. Chọn q max bx bx
= 935 (W/m2). Theo phụ lục 7 giáo trình Thông gió trang 365 Attđ = = = 24,25 = 5,5 Độ lệch pha: ∆Z = 1h
Ta chọn ψ = 1 (vì Attđ /AtN = 4 là lớn nhất nên ta lấy luôn giá trị này)
Attong = (24,25 + 4,4) x 1 = 28.65
- Độ tắt dần của dao động nhiệt độ bề mặt trong: Trong đó:
: tổng nhiệt trở của mái, m2 0C/W
s : hệ số hàm nhiệt của lớp vật liệu i, W/m2oC. Hệ số hàm nhiệt của vật liệu tra ở i
phụ lục 5 giáo trình thông gió. Hệ số hàm nhiệt của tôn s= 126.2(W/m2ºK) D: chỉ số nhiệt quan tính Ta có: Q Aτ Aτ bx = αT.
T .Fm = 8,72 x 33,3 x 517,2 = 150182,5(W) Vậy: Q ∆t Aτ bx = Qbx + Qbx
= 4952,92 + 150182,5 = 155135,4(W)
3.10. Tổng kết nhiệt thừa:
3.10.1. Tổng kết nhiệt thừa mùa đông:
Bảng 3.11: Tổng kết nhiệt về mùa đông STT Loại nhiệt Lượng nhiệt (W ) 1 Nhiệt tổn thất 76722,8 2 Nhiệt tỏa 1242077,7 3 Nhiệt bức xạ 0 Tổng 1318800,5
3.10.2 . Tổng kết nhiệt thừa mùa hè
Bảng 3.12: Tổng kết nhiệt về mùa hè STT Loại nhiệt Lượng nhiệt ( W ) 1 Nhiệt tổn thất 12585,6 2 Nhiệt tỏa 1224357,3 3 Nhiệt bức xạ 155135,4 Tổng 1392078,3
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THÔNG GIÓ CỤC BỘ
4.1. Tính chụp hút trên mái đua trên cửa lò nung:
4.1.1. Đối với lò nấu gang
Các thông số kích thước,nhiệt độ lò và tính toán lưu lượng :
Bảng 4.1: Thông số tính toán lò nấu gang STT Thông số Số liệu 1 Diện tích đáy lò (m 2) 2 , 25 2 Chiều cao của lò (m) 1 , 7 3 Kích thước cửa lò (mm) 400x300 4
Nhiệt độ trong lò ( o C) 1500 5
Cao độ mép dưới mái đua so với mặt sàn (m) 1 , 5
Áp suất thừa trung bình trên tâm của lò: (Pa) Trong đó:
Po : Áp suất thừa tại mặt phẳng đáy lò. Nhận xấp xỉ bằng 0 (Pa) ρ
ρt , l -Mật độ không khí tại vùng làm việc và trong lò (kg/m3) x
(Mật độ của khí ở toC) l
Tại t = 34 (0C) có T = 1,15 (kg/m3)
Tại t = 1500(0C) có l = 0,21 (kg/m3) h: Chiều cao cửa lò. (m)
g: Gia tốc trọng trường. g = 9.81 (m/s2) Ta tính được: (Pa)
Vận tốc trung bình của khí thoát ra khỏi miệng lò. Trong đó:
: Hệ số lưu lượng. Chọn =0.65
g: Gia tốc trọng trường. g=9.81 (m/s2) Thay số : = 2,7(m/s)
Chuẩn số Acsimet đặc trưng cho luồng khí thoát: Trong đó: d
td : Đường kính tương đương (theo diện tích) của cửa lò. 4bh 4×0.3×0.4 d =td = 0.39 π π
(m) (b,h là kích thước cửa lò) t T
Tl , xq : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí trong lò (Tl =273+ l ) và của không
khí xung quanh (T =273+tT vlv ) (oC)
g: Gia tốc trọng trường. g=9.81 (m/s2) Thay số ta có:
Khoảng cách ngang từ lò đến điểm cắt nhau giữa trục luồng (cong lên do trọng lực) và mặt phẳng miệng chụp. 4 y x= 11 T 4 3 l 2 0.18( Ar).a. ( ) Theo GS.Sepelev: T T (m) Trong đó:
, : khoảng cách tương đối. (m); =
a: Hệ số rối với cửa lò lấy a =0.1 Thay sôế: = 1,33 x 0,39 = 0,52 (m) Độ nhô ra của chụp.
Độ nhô tối thiểu của chụp (khoảng cách ngang từ thành lò đến mép đối diện của miệng chụp): (m)
Trong đó: : chiều rộng của luồng tại khoảng cách x so với miệng chụp.
bx =6,8ax +1 = 6,8×0,1×1,33 + 1 = 1,9 (m) do (0.5 Thay số:
Chiều rộng của chụp thường nhận lớn hơn chiều rộng của cửa lò từ
150÷200mm: B= b+2×(0,15÷0,2) = 0,3+2×0,2 =0,7(m) Lưu lượng khí qua cửa lò: Ll =, (m3/h)
= 2,7×0,3×0,4×3600 =1166,4 (m3/h)
Lưu lượng hỗn hợp khí (thoát ra cửa lò) và không khí xung quanh (tại vùng làm việc) đi vào chụp: , (m3/h) (m3/h).
Lưu lượng không khí xung quanh bị hút vào chụp hút:
Lkk= Lx-Ll = 2014,4 - 1166,4= 848(m3/h)
Nhiệt độ hỗn hợp khí không khí vào chụp: (oC) Trong đó:
Gl , Gxq là lưu lượng không khí qua cửa lò và lưu lượng không khí trong phòng
ρl =1166,4×0,21=244,9 (kg/h)
được hút vào chụp , kg/h: Gl=Ll.
ρT =(2014,4–1166,4)×1,15=975,2 (kg/h) Gxq=(Lx-Ll) = 328 (0C) Chọn phương án hút:
thh = (180÷300) oC : Hút tự nhiên. t < 80: Hút cơ khí. hh
Chọn phương án thông gió tự
Tính toán kích thước đường ống hút tự nhiên:
Để đảm bảo hút tự nhiên phải đảm bảo điều kiện sức đẩy trọng lực lớn hơn tổn thất
áp suất trên đường ống.
Sức đẩy trọng lực.
Chênh lệch áp suất gây tạo lực đẩy trọng lực: ΔP=h×g×(ρN -ρhh) Trong đó:
h : chiều cao ống khói hút khí (chọn chiều cao vượt mái là 2m)
h = 9,8 + 2 – 1,5 = 10,3 (m)
ρN : mật độ không khí ngoài phân xưởng ứng với tN = 31,9°C (kg/m3)
ρhh : mật độ không khí hút vào chụp ứng với thh = 328°C (kg/m3) (Pa)
Sức cản đường ống.
Tổn thất áp suất trong ống bao gồm tổn thất do ma sát với thành ống và tổn thất áp suất cục bộ: Pa)
Tính toán tổn thất ma sát (Pa) Trong đó:
h: chiều cao ống hút khói (m)
R : tổn thất áp suất ma sát đơn vị (Pa/m) o
n: hệ số phụ thuộc vào độ nhám, với vật liệu ống là tôn có độ nhám tuyệt đối là 0,1 nên n = 1
η: hệ số phụ thuộc vào độ biến thiên nhiệt độ, (tra bảng 5.2 sách giáo trình
Thông gió), với thh = 328°C ta có η = 0,58
Chọn vận tốc khí chuyển động trong ống v = 6 m/s (chọn theo vận tốc kinh tế ). Tính đường kính ống (m)
Chọn D = 500 mm, tính toán lại vận tốc v: (m/s)
Tra phụ lục 9 SGT.TG với v = 4,5 m/s và D = 500 mm ta có tổn thất áp suất ma sát đơn vị Ro = 0,38 (Pa/m)
Tổn thất áp suất do ma sát là: (Pa)
Tính toán tổn thất áp suất cục bộ cb Trong đó:
∑ξ: tổng hệ số cản cục bộ:
Chụp hút mái đua: (tính cho trường hợp thu nhỏ dòng đột ngột với kích thước
chụp hút là b l = 0,6 1,2 m và đường ống có D = 0,5m)
Chụp thải có nón che mưa: ξ2 = 1,3 (nón che mưa tròn - tra Phụ lục 10.SGT.Thông gió)
∑ξ = ξ1 +ξ2 = 0,365+1,3 = 1,665 Vậy: (Pa)
Tổng tổn thất áp suất toàn phần do sức cản đường ống ΔP ΔP ΔP = ms + cb = 2,3 + 9,8 = 12,1 (Pa) So sánh và nhận xét
ΔP = 56,6 Pa >ΔP = 12,1 Pa
Nên chụp hút mái đua đủ điều kiện hút tự nhiên với các thông số:
Kích thước chụp: độ nhô ra l = 1,7 m; chiều rộng b = 0,7 m
Ống hút có đường kính D = 500mm; chiều cao h = 10,3 m
4.1.2. Đối với lò nấu nhôm:
Các thông số kích thước,nhiệt độ lò và tính toán lưu lượng :
Bảng 4.2: Thông số tính toán lò nấu nhôm STT Thông số Số liệu 1 Diện tích đáy lò (m 2) 2 , 25 2 Chiều cao của lò (m) 1 , 7 3 Kích thước cửa lò (mm) 400x300 4
Nhiệt độ trong lò ( o C) 900 5
Cao độ mép dưới mái đua so với mặt sàn (m) 1 , 5
Áp suất thừa trung bình trên tâm của lò: (Pa) Trong đó:
Po : Áp suất thừa tại mặt phẳng đáy lò. Nhận xấp xỉ bằng 0 (Pa) ρ
ρt , l -Mật độ không khí tại vùng làm việc và trong lò (kg/m3)
(Mật độ của khí ở toC)
Tại t = 34 (0C) có T = 1,15 (kg/m3)
Tại t = 900(0C) có l = 0,3 (kg/m3) h: Chiều cao cửa lò. (m)
g: Gia tốc trọng trường: g = 9.81 (m/s2) Ta tính được: 1,7 (Pa)
Vận tốc trung bình của khí thoát ra khỏi miệng lò. Trong đó:
: Hệ số lưu lượng. Chọn =0.65
g: Gia tốc trọng trường:.g=9.81 (m/s2) Thay số: = 2,4(m/s)
Chuẩn số Acsimet đặc trưng cho luồng khí thoát: Trong đó: d
td : Đường kính tương đương (theo diện tích) của cửa lò.
(m) (b,h là kích thước cửa lò) t T
Tl , xq : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí trong lò (Tl =273+ l ) và của không khí xung quanh () (oC)
g: Gia tốc trọng trường. g=9,81 (m/s2) Thay số ta có:
Khoảng cách ngang từ lò đến điểm cắt nhau giữa trục luồng (cong lên do trọng lực) và
mặt phẳng miệng chụp. Theo GS.Sepelev: (m) Trong đó: x dtd
, : khoảng cách tương đối. (m); =
a: Hệ số rối, với cửa lò lấy a =0.1 Thay sôế:
x=x.dtd = 1,6 x 0,39 = 0,62 (m) Độ nhô ra của chụp.
Độ nhô tối thiểu của chụp (khoảng cách ngang từ thành lò đến mép đối diện của miệng chụp): (m)
Trong đó: : chiều rộng của luồng tại khoảng cách x so với miệng chụp.
=6,8a + 1 = 6,8×0,1×1,6 + 1 = 2,1 (m) do (0.5 Thay số:
Chiều rộng của chụp thường nhận lớn hơn chiều rộng của cửa lò từ 150÷200mm:
B= b+2(0,15÷0,2) = 0,3+2×0,2 =0,7(m)
Lưu lượng khí qua cửa lò: Ll = (m3/h)
= 2,4×0,3×0,4×3600 =1036,8 (m3/h)
Lưu lượng hỗn hợp khí (thoát ra cửa lò) và không khí xung quanh (tại vùng làm việc) đi vào chụp: , (m3/h) (m3/h).
Lưu lượng không khí xung quanh bị hút vào chụp hút:
Lkk= Lx-Ll = 1998,1 – 1036,8 = 961,3 (m3/h)
Nhiệt độ hỗn hợp khí không khí vào chụp: (oC) Trong đó:
Gl , GT là lưu lượng không khí qua cửa lò và lưu lượng không khí trong phòng ρl = 1036,8×0,3 =311 (kg/h)
được hút vào chụp , kg/h: Gl=Ll.
ρT = 961,3×1,15=1105,5 (kg/h) GT=(Lx-Ll) = 224 (0C) Chọn phương án hút:
thh = (180÷300)oC : Hút tự nhiên. t < 80 hoặc t hh hh : Hút cơ khí.
Chọn phương án thông gió tự nhiên
Tính toán kích thước đường ống hút tự nhiên:
Để đảm bảo hút tự nhiên phải đảm bảo điều kiện sức đẩy trọng lực lớn hơn tổn thất
áp suất trên đường ống.
Sức đẩy trọng lực.
Chênh lệch áp suất gây tạo lực đẩy trọng lực: Trong đó:
h: chiều cao ống khói hút khí (chọn chiều cao vượt mái là 2m)
h = 9,8 + 2 – 1.5 = 10,3 (m)
ρN : mật độ không khí ngoài phân xưởng ứng với tN = 32°C (kg/m3)
ρhh : mật độ không khí hút vào chụp ứng với thh = 260°C (kg/m3) (Pa)
Sức cản đường ống.
Tổn thất áp suất trong ống bao gồm tổn thất do ma sát với thành ống và tổn thất áp suất cục bộ: ΔP=ΔP ΔP ms + cb
(Pa) Tính toán tổn thất ma sát ΔPms=R×η×n×h0 (Pa) Trong đó:
h: chiều cao ống hút khói (m)
R : tổn thất áp suất ma sát đơn vị (Pa/m) o
n: hệ số phụ thuộc vào độ nhám, với vật liệu ống là tôn có độ nhám tuyệt đối là 0,1 nên n = 1
η: hệ số phụ thuộc vào độ biến thiên nhiệt độ, (tra bảng 5.2 sách giáo
trình Thông gió), với thh = 224°C ta có η = 0,65
Chọn vận tốc khí chuyển động trong ống v = 6 m/s (chọn theo vận tốc kinh tế). Tính đường kính ống (m)
Chọn D = 500 mm, tính toán lại vận tốc v: (m/s)
Tra phụ lục 9 SGT.TG với v = 4,3 m/s và D = 500 mm ta có tổn thất áp suất ma sát đơn vị Ro = 0,37(Pa/m)
Tổn thất áp suất do ma sát là: (Pa)
Tính toán tổn thất áp suất cục bộ cb Trong đó:
∑ξ: tổng hệ số cản cục bộ:
Chụp hút mái đua: (tính cho trường hợp thu nhỏ dòng đột ngột với kích thước
chụp hút là b l = 0,6 1,2 m và đường ống có D = 0,5m)
Chụp thải có nón che mưa: ξ2 = 1.3 (nón che mưa tròn - tra PL10.SGT.TG)
∑ξ = ξ1 +ξ2 = 0,365+1,3 = 1,665 Vậy: (Pa)
Tổng tổn thất áp suất toàn phần do sức cản đường ống ΔP ΔP ΔP = ms + cb = 2,78 + 10 = 12,78 (Pa) So sánh và nhận xét
ΔP =39,4 Pa >ΔP = 12,78 Pa
Nên chụp hút mái đua đủ điều kiện hút tự nhiên với các thông số:
Kích thước chụp : độ nhô ra l = 1,2 m; chiều rộng b = 0,7 m
Ống hút có đường kính D = 500mm; chiều cao h = 10,3 m
4.1.3. Đối với lò điện trở kiểu đứng:
Các thông số kích thước,nhiệt độ lò và tính toán lưu lượng :
Bảng 4.3: Thông số tính toán lò điện trở kiểu đứng STT Thông số Số liệu 1 Diện tích đáy lò (m 2) 2 , 89 2 Chiều cao của lò (m) 1 , 7 3 Kích thước cửa lò (mm) 400x300 4
Nhiệt độ trong lò ( o C) 650 5
Cao độ mép dưới mái đua so với mặt sàn (m) 1 , 5
Áp suất thừa trung bình trên tâm của lò: (Pa) Trong đó:
Po : Áp suất thừa tại mặt phẳng đáy lò. Nhận xấp xỉ bằng 0 (Pa) ρ
ρt , l -Mật độ không khí tại vùng làm việc và trong lò (kg/m3)
(Mật độ của khí ở toC)
Tại t = 34 (0C) có T = 1,15 (kg/m3)
Tại t = 650(0C) có l = 0,38 (kg/m3) h: Chiều cao cửa lò. (m)
g: Gia tốc trọng trường: g = 9.81 (m/s2) Ta tính được: 1,5 (Pa)
Vận tốc trung bình của khí thoát ra khỏi miệng lò. Trong đó:
: Hệ số lưu lượng. Chọn =0.65
g: Gia tốc trọng trường: g=9.81 (m/s2) Thay số: = 1,8(m/s)
Chuẩn số Acsimet đặc trưng cho luồng khí thoát: Trong đó: d
td : Đường kính tương đương (theo diện tích) của cửa lò.
(m) (b,h là kích thước cửa lò) t T
Tl , xq : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí trong lò (Tl =273+ l ) và của không khí xung quanh () (oC)
g: Gia tốc trọng trường. g=9.81 (m/s2) Thay số ta có:
Khoảng cách ngang từ lò đến điểm cắt nhau giữa trục luồng (cong lên do trọng lực) và
mặt phẳng miệng chụp. Theo GS.Sepelev: (m) Trong đó: x
, : khoảng cách tương đối. d (m); = td
a: Hệ số rối, với cửa lò lấy a =0.1 Thay sôế:
x=x.dtd = 1,53 x 0,39 = 0,6 (m) Độ nhô ra của chụp.
Độ nhô tối thiểu của chụp (khoảng cách ngang từ thành lò đến mép đối diện của miệng chụp): (m)
Trong đó: : chiều rộng của luồng tại khoảng cách x so với miệng chụp.
=6,8a + 1 = 6,8×0,1×1,53 + 1 = 2 (m) do (0.5 Thay số:
Chiều rộng của chụp thường nhận lớn hơn chiều rộng của cửa lò từ 150÷200mm:
B= b+2(0,15÷0,2) = 0,3+2×0,2 =0,7(m)
Lưu lượng khí qua cửa lò: Ll = (m3/h)
= 1,8×0,3×0,4×3600 =777,6 (m3/h)
Lưu lượng hỗn hợp khí (thoát ra cửa lò) và không khí xung quanh (tại vùng làm việc) đi vào chụp: , (m3/h) (m3/h).
Lưu lượng không khí xung quanh bị hút vào chụp hút:
Lkk= Lx-Ll = 1584,3 – 777,6 = 806,7 (m3/h)
Nhiệt độ hỗn hợp khí không khí vào chụp: (oC) Trong đó:
Gl , GT là lưu lượng không khí qua cửa lò và lưu lượng không khí trong phòng
ρl = 777,6×0,38 =295,5(kg/h)
được hút vào chụp , kg/h: Gl=Ll.
ρT = 806,7×1,15=927,7 (kg/h) GT=(Lx-Ll) = 183 (0C) Chọn phương án hút:
thh = (180÷300)oC : Hút tự nhiên. t < 80 hoặc t hh hh : Hút cơ khí.
Chọn phương án thông gió tự nhiên
Tính toán kích thước đường ống hút tự nhiên:
Để đảm bảo hút tự nhiên phải đảm bảo điều kiện sức đẩy trọng lực lớn hơn tổn thất
áp suất trên đường ống.
Sức đẩy trọng lực.
Chênh lệch áp suất gây tạo lực đẩy trọng lực: Trong đó:
h: chiều cao ống khói hút khí (chọn chiều cao vượt mái là 2m)
h = 9,8 + 2 – 1.5 = 10,3 (m)
ρN : mật độ không khí ngoài phân xưởng ứng với tN = 32°C (kg/m3)
ρhh : mật độ không khí hút vào chụp ứng với thh = 260°C (kg/m3) (Pa)
Sức cản đường ống.
Tổn thất áp suất trong ống bao gồm tổn thất do ma sát với thành ống và tổn thất áp suất cục bộ: ΔP=ΔP ΔP ms + cb
(Pa) Tính toán tổn thất ma sát ΔPms=R×η×n×h0 (Pa) Trong đó:
h: chiều cao ống hút khói (m)
R : tổn thất áp suất ma sát đơn vị (Pa/m) o
n: hệ số phụ thuộc vào độ nhám, với vật liệu ống là tôn có độ nhám tuyệt đối là 0.1 nên n = 1
η: hệ số phụ thuộc vào độ biến thiên nhiệt độ, (tra bảng 5.2 sách giáo
trình Thông gió), với thh = 183°C ta có η = 0,73
Chọn vận tốc khí chuyển động trong ống v = 6 m/s (chọn theo vận tốc kinh tế). Tính đường kính ống (m)
Chọn D = 500 mm, tính toán lại vận tốc v: (m/s)
Tra phụ lục 9 SGT.TG với v = 3,34 m/s và D = 500 mm ta có tổn thất áp suất ma sát đơn vị Ro = 0,19(Pa/m)
Tổn thất áp suất do ma sát là: (Pa)
Tính toán tổn thất áp suất cục bộ cb Trong đó:
∑ξ: tổng hệ số cản cục bộ:
Chụp hút mái đua: (tính cho trường hợp thu nhỏ dòng đột ngột với kích thước
chụp hút là b l = 0.6 1.2 m và đường ống có D = 0.5m)
Chụp thải có nón che mưa: ξ2 = 1.3 (nón che mưa tròn - tra PL10.SGT.TG)
∑ξ = ξ1 +ξ2 = 0,365+1,3 = 1,665 Vậy: (Pa)
Tổng tổn thất áp suất toàn phần do sức cản đường ống ΔP ΔP ΔP = ms + cb = 1,4 + 6,8 = 8,2 (Pa) So sánh và nhận xét ΔP =38,4 Pa >ΔP = 8,2 Pa
Nên chụp hút mái đua đủ điều kiện hút tự nhiên với các thông số:
Kích thước chụp: độ nhô ra l = 1,2 m; chiều rộng b = 0,7 m
Ống hút có đường kính D = 500mm; chiều cao h = 10,3 m
4.1.4. Đối với lò điện trở kiểu buồng:
Các thông số kích thước,nhiệt độ lò và tính toán lưu lượng :
Bảng 4.4: Thông số tính toán lò điện trở kiểu buồng STT Thông số Số liệu 1 Diện tích đáy lò (m 2) , 2 8 2 Chiều cao của lò (m) 1 , 7 3 Kích thước cửa lò (mm) 400x300 4
Nhiệt độ trong lò ( o C) 650 5
Cao độ mép dưới mái đua so với mặt sàn (m) 1 , 5
Áp suất thừa trung bình trên tâm của lò: (Pa) Trong đó:
Po : Áp suất thừa tại mặt phẳng đáy lò. Nhận xấp xỉ bằng 0 (Pa) ρ
ρt , l -Mật độ không khí tại vùng làm việc và trong lò (kg/m3)
(Mật độ của khí ở toC)
Tại t = 34 (0C) có T = 1,15 (kg/m3)
Tại t = 650(0C) có l = 0,38 (kg/m3) h: Chiều cao cửa lò. (m)
g: Gia tốc trọng trường: g = 9.81 (m/s2) Ta tính được: 1,5 (Pa)
Vận tốc trung bình của khí thoát ra khỏi miệng lò. Trong đó:
: Hệ số lưu lượng. Chọn =0.65
g: Gia tốc trọng trường: g=9.81 (m/s2) Thay số: = 1,8(m/s)
Chuẩn số Acsimet đặc trưng cho luồng khí thoát: Trong đó: d
td : Đường kính tương đương (theo diện tích) của cửa lò.
(m) (b,h là kích thước cửa lò) t T
Tl , xq : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí trong lò (Tl =273+ l ) và của không khí xung quanh () (oC)
g: Gia tốc trọng trường. g=9.81 (m/s2) Thay số ta có:
Khoảng cách ngang từ lò đến điểm cắt nhau giữa trục luồng (cong lên do trọng lực) và
mặt phẳng miệng chụp. Theo GS.Sepelev: (m) Trong đó: x
, : khoảng cách tương đối. d (m); = td
a: Hệ số rối với cửa lò lấy a =0.1 Thay sôế:
x=x.dtd = 1,53 x 0,39 = 0,6 (m) Độ nhô ra của chụp.
Độ nhô tối thiểu của chụp (khoảng cách ngang từ thành lò đến mép đối diện của miệng chụp): (m)
Trong đó: : chiều rộng của luồng tại khoảng cách x so với miệng chụp.
=6,8a + 1 = 6,8×0,1×1,53 + 1 = 2 (m) do (0.5 Thay số:
Chiều rộng của chụp thường nhận lớn hơn chiều rộng của cửa lò từ 150÷200mm:
B= b+2(0,15÷0,2) = 0,3+2×0,2 =0,7(m)
Lưu lượng khí qua cửa lò: Ll =, (m3/h)
= 1,8×0,3×0,4×3600 =777,6 (m3/h)
Lưu lượng hỗn hợp khí (thoát ra cửa lò) và không khí xung quanh (tại vùng làm việc) đi vào chụp: , (m3/h) (m3/h).
Lưu lượng không khí xung quanh bị hút vào chụp hút:
Lkk= Lx-Ll = 1584,3 – 777,6 = 806,7 (m3/h)
Nhiệt độ hỗn hợp khí không khí vào chụp: (oC) Trong đó:
Gl , GT là lưu lượng không khí qua cửa lò và lưu lượng không khí trong phòng
ρl = 777,6×0,38 =295,5(kg/h)
được hút vào chụp , kg/h: Gl=Ll.
ρT = 806,7×1,15=927,7 (kg/h) GT=(Lx-Ll) = 183 (0C) Chọn phương án hút:
thh = (180÷300) oC : Hút tự nhiên. t < 80 hoặc t hh hh : Hút cơ khí.
Chọn phương án thông gió tự nhiên
Tính toán kích thước đường ống hút tự nhiên:
Để đảm bảo hút tự nhiên phải đảm bảo điều kiện sức đẩy trọng lực lớn hơn tổn thất
áp suất trên đường ống.
Sức đẩy trọng lực.
Chênh lệch áp suất gây tạo lực đẩy trọng lực: Trong đó:
h: chiều cao ống khói hút khí (chọn chiều cao vượt mái là 2m)
h = 9,8 + 2 – 1,5 = 10,3 (m)
ρN : mật độ không khí ngoài phân xưởng ứng với tN = 32°C (kg/m3)
ρhh : mật độ không khí hút vào chụp ứng với thh = 260°C (kg/m3) (Pa)
Sức cản đường ống.
Tổn thất áp suất trong ống bao gồm tổn thất do ma sát với thành ống và tổn thất áp suất cục bộ: ΔP=ΔP ΔP ms + cb
(Pa) Tính toán tổn thất ma sát ΔPms=R×η×n×h0 (Pa) Trong đó:
h: chiều cao ống hút khói (m)
R : tổn thất áp suất ma sát đơn vị (Pa/m) o
n: hệ số phụ thuộc vào độ nhám, với vật liệu ống là tôn có độ nhám tuyệt đối là 0.1 nên n = 1
η: hệ số phụ thuộc vào độ biến thiên nhiệt độ, (tra bảng 5.2 sách giáo
trình Thông gió), với thh = 183°C ta có η = 0,73
Chọn vận tốc khí chuyển động trong ống v = 6 m/s (chọn theo vận tốc kinh tế ). Tính đường kính ống (m)
Chọn D = 500 mm, tính toán lại vận tốc v: (m/s)
Tra phụ lục 9 SGT.TG với v = 3,34 m/s và D = 500 mm ta có tổn thất áp suất ma sát đơn vị Ro = 0,19(Pa/m)
Tổn thất áp suất do ma sát là: (Pa)
Tính toán tổn thất áp suất cục bộ cb Trong đó:
∑ξ: tổng hệ số cản cục bộ:
Chụp hút mái đua: (tính cho trường hợp thu nhỏ dòng đột ngột với kích thước
chụp hút là b l = 0.6 1.2 m và đường ống có D = 0.5m)
Chụp thải có nón che mưa: ξ2 = 1.3 (nón che mưa tròn - tra PL10.SGT.TG)
∑ξ = ξ1 +ξ2 = 0,365+1,3 = 1,665 Vậy: (Pa)
Tổng tổn thất áp suất toàn phần do sức cản đường ống ΔP ΔP ΔP = ms + cb = 1,4 + 6,8 = 8,2 (Pa) So sánh và nhận xét ΔP =38,4 Pa >ΔP = 8,2 Pa
Nên chụp hút mái đua đủ điều kiện hút tự nhiên với các thông số:
Kích thước chụp: độ nhô ra l = 1,2 m; chiều rộng b = 0,7 m
Ống hút có đường kính D = 500mm; chiều cao h = 10,3
4.2. Tính toán chụp hút trên lò sấy khuân:
Thông số của lò sấy khuân:
Bảng 4.5. Thông số kích thước của lò sấy khuân. STT Thông số Số liệu 1 Diện tích đáy lò (m 2 ) 2 , 25 2 Chiều cao của lò (m) 1 , 7 3
Nhiệt độ trong lò ( o C) 200
Đường kính của nguồn tỏa nhiệt: (m)
Chọn đường kính chụp hút: Dc = 1,69+0,2 = 1,89 (m)
Diện tích chụp hút: = 1,89 1,89 = 3,6 (m2)
Lưu lượng của chụp hút được xác định theo công thức: (m3/h) Trong đó: L -
dl : lưu lượng trong dòng đối lưu (m3/h F -
c : diện tích tiết diện miệng chụp (m2) F -
n : diện tích tiết diện nguồn nhiệt (m2)
Lưu lượng trong dòng đối lưu Lđl tạo thành bên trên nguồn nhiệt được xác định theo công thức: (m3/h) Trong đó Q -
dl : nhiệt đối lưu bên trên nguồn nhiệt (W)
- Z: khoảng cách đứng từ bề mặt nguồn nhiệt đến miệng chụp (m), Z= 0,5m
Nhiệt đối lưu xác định theo công thức: (W) Trong đó:
- : hệ số trao đổi nhiệt đối lưu (W/m2°C)
- : nhiệt độ bề mặt nguồn nhiệt và nhiệt độ không khí xung quanh (°C) (W/m2°C) (W) (m3/h) (m3/h)
Lưu lượng không khí bên ngoài đi vào chụp hút:
LT = 2695,84 – 1684,9 = 1010,94 (m3/h)
Nhiệt độ hỗn hợp khí – không khí (°C) (°C) Trong đó:
- ,: lưu lượng khí từ nguồn nhiệt và lưu lượng không khí được hút vào chụp (kg/h) (kg/h) (kg/h) (°C)
Bảng 4.6. Tính toán kiểm tra khả năng thông gió tự nhiên của chụp hút
P = 29,4 Pa > P’ = 13,92 Pa Chụp hút có thể hút tự nhiên.
4.3. Tính toán chụp hút lồng cho lò rèn 2 miệng lửa:
Lựa chọn thông số cho lò theo bảng sau:
Khi hút bằng tự nhiên thì lưu lượng và kích thước chụp nhận theo b “bảng 4.3 T85
Thiết kế thông gió công nghiệp – Hoàng Thị Hiền” ta chọn được các thông số sau: Ta có H = (h + h1) - h2 (m). Trong đó :
H: là khoảng cách từ miệng ống góp tới chụp thải (m)
h: cao độ của mái phân xưởng , ta đo được h = 9,8 m.
h : chiều cao tối thiểu của chụp thải , lấy h 1 1 = 2 m.
h : chiểu cao tối thiểu của chụp hút ống góp , lấy h 2 2 = 1,8m.
Do đó H = (9,8 + 2) – 1,8 = 10 m
Bảng 4.7. Lựa chọn thông số lò rèn 2 miệng lửa STT Thông số Số liệu 1
Khảng cách từ chụp thải đến chụp hút H (m) 10 2 Chiều cao của lò (m) 0 ,8 3
Đường kính ống góp D (mm) 630 4
Đường kính ống giữa d (mm) 450 5 Lượng thanh G (kg/h) 14
Lưu lượng không khí vào chụp hút lồng Q 6 4300 ( m 3 /h) 7
Nhiệt độ hỗn hợp t hh ( o C) 110 8
Lượng nhiệt tỏa vào trong phòng (%) 75
Tính toán thông gió tự nhiên theo bảng sau:
Bảng 4.8. Tính toán kiểm tra khả năng thông gió tự nhiên của chụp hút
Các đại lượng tính toán Kí hiệu Công thức Đơn vị Kết quả
Lưu lượng hỗn hợp khí - kk qua hệ L _ m 3 /h thống 4300
Nhiệt độ hỗn hợp khí t hh _ o C 110
Nhiệt độ không khí bên ngoài nhà t N _ o C 32 Chiều dài cột ống hút h _ m 10 Ta có:
P = 23,3 Pa > P’ = 14,014 Pa Chụp hút có thể hút tự nhiên.
4.4. Tính toán chụp hút 1 bên thành:
Đối với bể đựng dầu và nước
Bảng 4.9. Thông số kích thước bể tôi dầu STT Thông số Số liệu 1 Chiều dài bể l (m) 0 , 8 2 Bề rộng B (m) 0 , 6 3 Nhiệt độ bể ( o C) 45
Ta tính toán trường hợp bể nóng chỉ hút. Lưu lượng hút đươc xác định theo công thức: (m3/h) Trong đó:
l, B: chiều dài, chiều rộng bể, (m)
KZ : hệ số phụ thuộc độ độc của hơi, KZ = 1.5-2 Chọn KZ =1.7
KT : hệ số kể đến sức hút của chụp hút 1 bên thành
A: hệ số đặc trung: hút 1 bên thành, A=0,35 ψ
: góc mở của luồng hút,
Lương lượng hút của bể tôi dầu: (m3/h)
Chiều cao khe hút b = 0,1B = 0,06 (m)
4.5. Tính toán hút bụi:
4.5.1. Tính toán hút bụi cho máy mài 2 đá, máy nén khí di động:
- Lưu lượng hút máy mài 2 đá được xác định theo công thức: (m3/h)
Trong đó: D đường kính máy mài, D=0,4 (m) với loại máy mài “3M634”
- Lưu lượng hút máy mài 2 đá: (m3/h)
- Lưu lượng hút máy nén khí di động được xác định theo công thức: (m3/h)
Trong đó: D đường kính máy mài, D=0,4 (m) với loại máy nén “CO-74”
- Lưu lượng hút máy nén khí di động: (m3/h)
4.5.2. Tính toán panen hút cho bàn đê hàn, bàn hàn hơi, thiết bị phun kim loại:
- Các số liệu và hình vẽ tra theo sách Thiết kế Thông gió công nghiệp_GVC. Hoàng Thị Hiền
- Chọn panen xiên có cấu tạo như hình vẽ sau:
- Chọn Lưu lượng hút cho panen là L = 3200(m3/h) khi panen đặt gần tường
- Chọn vận tốc hút của panen v = 9(m/s)
- Chiều rộng panen A = 1000 mm
- Chiều nghiêng panen là 645mm. động -
4.6. Tính toán hoa sen không khí:
Thiết bị hoa sen không khí được sử dụng trong hệ thống thổi cơ khí nhằm đảm bảo
các thông số vi khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm và vận tốc chuyển động của không khí )
tại vị trí công nhân làm việc bất lợi trong phân xưởng.
Phân xưởng nóng hoa sen không khí được bố trí tại những vị trí có cường độ bức xạ
cao như tại cửa của các lò nung. Nếu qbx tác động lên người công nhân lớn hơn 350
W/ m2 thì tại đó phải bố trí hệ thống làm mát cục bộ bằng hoa sen không khí.
Các lò có nhiệt độ khác nhau nên ta chỉ tính (kiểm tra) cho vị trí hoa sen tại lò có
nhiệt độ thấp nhất. Nếu cường độ bức xạ tại lò có nhiệt độ thấp nhất lớn hơn 350
W/ m2 thì ta phải bố trí hoa sen không khí cho tất cả các lò trong phân xưởng. Lò
có nhiệt độ thấp nhất là lò sấy khuân (6-7).
Hình minh họa: Hoa sen không khí Trong đó :
dx - kích thước luồng thổi tác dụng tại vị trí làm việc của công nhân thường lấy dx=1÷1,2m.
x - là khoảng cách từ miệng thổi đến chỗ đứng của công nhân
vx- tốc độ không khí đến vị trí của người công nhân
Tại lò sấy khuôn có t =200 oC, kích thước 1,5 m x 1,5 m x 1,7 m
* Xác định cường độ bức xạ tại vị trí thao tác cách bề mặt bức xạ khoảng cách x
(bề mặt bức xạ là cửa lò 0,3x0,4m) được xác định theo công thức: qx = qo x 1 trong đó :
1 - hệ số bức xạ kể đến khoảng cách x từ vị trí thao tác đến bề mặt bức xạ (cửa lò),W/m2.
q0 - nhiệt bức xạ từ bề mặt bức xạ (cửa lò), (W/m2).
Lượng nhiệt bức xạ q xác định theo công thức: q 0 o = C x x ktb ; (W/m2) trong đó :
C: hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối, C = 5,76 (W/m2
0C4) t : nhiệt độ của lò (o : hệ số nhiễu xạ lò C) ktb trung bình. *Xác định ktb như sau :
Xét các tỷ số:; =0,67; = = 0,89
Dùng đồ thị 3.5–Sách thông gió - GVC Hoàng Thị Hiền và Bùi Sỹ Lý ta tìm được
k1= 0,5 ; k2= 0,55 . Suy ra ktb =
qo = C x x ktb = 5,76 x x 0,525 =1513,65(W/m2)
Chọn khoảng cách từ cửa lò đến vị trí công nhân làm việc là x = 1,2m
Ta có F =A.B =0,3x0,4 = 0,12 (m2) = = 3,46 Từ
biểu đồ 8.15 (Tr.250 sách_Thông Gió) ta tra được: k1 = 0,02.
qx= q0. k1 = 1513,65 x 0,02 = 30,2 (W/m2) < 350 (W/m2).
-Tuy lò sấy khuôn không đáp ứng yêu cầu thổi hoa sen nhưng ta vẫn sẽ thổi hoa sen
không khí cho lò và sử dụng tất cả các vòi phun hoa sen với các lò còn lại trong khắp
phân xưởng.Biện pháp này giá thành đầu tư ban đầu cao nhưng sẽ đem lại cảm giác
thoải mái ,tiện nghi cho công nhân trong toàn phân xưởng,tạo môi trường làm việc tốt
nhất..Ở đây ta ưu tiên yếu tố tiện nghi và môi trường làm việc thoải mái .
Tính toán hoa sen không khí:
+ Chọn đường kính luồng khí tại vị trí công nhân là: dx= 1,2 (m)
+ Chọn khoảng cách x từ miệng thổi đến vị trí công nhân là: x = 1,2 (m)
+ Chọn vận tốc gió tại vị trí của công nhân là: vct= 3,0 (m/s) + Nhiệt độ: t tt o= tN = 32 0C.
+ Tra tài liệu ở đoạn chính,bảng 2.1 (Tr. 47-Thông Gió), đường kính tỷ đối d0: = 0,224 (m).
* Với a =0,12 - hệ số rối của miệng thổi Baturin có lá hướng dòng (Tr.49 sách_Thông
gió_GVC.Hoàng Thị Hiền và PGS.TS Bùi Sỹ Lý).
* Tra bảng 7.9 (Tr.250 sách _KTTG_GS.Trần Ngọc Chấn) ta chọn miệng thổi Baturin
có kích thước nối ống là 260x400, d0 = dtđ = 0,314. * Tỉ số
(d = 1 vì vị trí công tác có kích thước axb = 1) ct
Theo đồ thị hình 8.19 trang 254 với hệ số b=0,14,
c=0,24 1Vận tốc ban đầu của không khí tại miệng thổi m/s Trong đó :
V : vận tốc gió tại vị trí công tác ; v ct ct=3,0(m/s).
v : vận tốc gió ra khỏi Baturin (m/s); o tct = txq - = 34 - = 33 oC
Độ ẩm trong vùng làm việc lấy: tb = 65%. * Từ (t ) tra biểu đồ I x, tb
- d ta được tư =27 0C và vct =3 (m/s) Từ t
= 3(m/s) ta tra nhiệt độ hiệu quả tương đương t ct=33oC, tư =27oC,và vx hqtđ= 27 oC
(Tra biểu đồ 1.11_sách Thông Gió-tr 27), nằm trong phạm vi giá trị nhiệt độ đem lại
cảm giác tiện nghi, thoải mái về mùa Hè của con người. Vì vậy ta không cần phải xử
lý không khí về nhiệt độ trước khi thổi vào nhà.
* Lưu lượng của miệng thổi:
L0= v0.A.B.3600 = 8,62 x 0,26 x 0,4 x 3600 = 3227 (m3/h)
Chọn lưu lượng miệng thổi hoa sen không khí là L =3300 (m3/h).
Từ đây ta có lưu lượng thổi của hoa sen không khí tại các lò qua bảng sau.
Bảng 4.11 :Tổng kết lưu lượng thổi hoa sen không khí. ST
Lưu lượng chụp hút (m 3 /h). Loại chụp hút T Tuần hoàn 1 Lò nấu gang Hoa sen không khí 3300 - 2 Lò nấu nhôm Hoa sen không khí 3300 - 3 Lò sấy khuôn Hoa sen không khí 3300 Lò điện trở kiểu 4 đứng Hoa sen không khí 3300 - Lò điện trở kiểu 5 buồng Hoa sen không khí 3300 - 6
Lò rèn 2 miệng lửa Hoa sen không khí 3300 x 2 -
CHƯƠNG 5. CÂN BẰNG VÀ TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG THÔNG GIÓ
5.1. Cân bằng nhiệt
Trong phân xưởng gồm các hệ thống thông gió sau: thông gió thổi chung kết
hợp với thông gió thổi cục bộ (hoa sen không khí) và thông gió hút cục bộ.
Phương trình cân bằng nhiệt: Qv+ Qth= Qr Trong đó:
Q : tổng lượng nhiệt chứa trong không khí đi vào v phân xưởng (W)
Q : tổng lượng nhiệt thừa của phân xưởng (W) th
Q : tổng lượng nhiệt chứa trong không khí khối không khí ra phân r xưởng(W)
Lượng nhiệt chứa trong khối không khí đi vào phân xưởng được tính theo công thức:
Qv = 0,278 c (GtC ttC + Gtcb ttcb + GvTN tvTN) Trong đó:
c: tỉ nhiệt của không khí, c = 1.005 kJ/kgoC
G C: lưu lượng khí của thổi chung (kg/h) t
G cb: lưu lượng thổi cục bộ t - hoa sen không khí (kg/h)
G TN: lưu lượng khí vào tự nhiên (kg/h) v t C cb
TN: nhiệt độ không khí của hệ thống thổi chung (t C) và thổi cục t , tt , tv t bộ (t cb t ) (oC)
Do thổi chung không phải xử lý không khí ngoài nên: ttC= tvTN= tN = 32 oC
Do thổi cục bộ cần phải làm lạnh trước khi đi vào phân xưởng: t cb t = 31,4oC
Tương tự, lượng nhiệt chứa trong khối không khí đi ra phân xưởng tính theo công thức:
Qr = 0,278 c (GrTN trTN + Grlò trlò + Grbể trbể +Grbụi trbụi) Lượng
nhiệt thừa Qth lấy theo tính toán ở chương 3: Qth = 1392078,3 (W)
5.2. Cân bằng lưu lượng:
Phương trình cân bằng lưu lượng: Gv = Gr (kg/h) Trong đó:
G : tổng lượng không khí vào phân xưởng (kg/h) v
G : tổng lượng không khí ra phân xưởng (kg/h) r
Lượng không khí vào phân xưởng tính theo công thức: Gv = GvTN+ GtC+ Gtcb (kg/h) Trong đó:
G TN: lượng không khí vào tự nhiên (kg/h) v
G C: lượng không khí thổi chung vào (kg/h) cb: lượng không khí vào t Gt của thổi hoa sen (kg/h)
Lượng không khí ra phân xưởng tính theo công thức:
Gr = GrTN + Grlò + Grbụi + Grbể (kg/h) Trong đó:
G TN: lượng không khí ra tự nhiên (kg/h) r
G lò: lượng không khí được hút cục bộ từ lò (kg/h) r
G bụi: lượng không khí được hút cục bộ từ các máy mài 2 đá (kg/h) r
5.3. Giải phương trình cân bằng nhiệt và cân bằng lưu lượng: Ta có các phương trình:
Phương trình 1: 0,278 c (G C C cb cb TN TN t tt + Gt tt + Gv tv ) + Qth
= 0,278 c (GrTN trTN + Grlò trlò +Grbể trbể + Grbụi trbụi) (1)
Phương trình 2: GvTN+ GtC+ Gtcb = GrTN+ Grlò + Grbụi +Grbể (2)
Nhiệt độ tính toán trong 2 phương trình trên được nhận như sau:
Với ttC = tvTN = tNtt = 32 oC
Mật độ không khí thổi chung và tự nhiên vào: (kg/m3) Với t cb v = 31,4 oC
Mật độ không khí thổi cục bộ vào: (kg/m3)
Với trbụi= tTtt = tvlv = 34 oC
Mật độ không khí vùng làm việc: Với t TN tt + β r = tT
(H-2) = 34 + 1 (8,7 - 2) = 40,7 oC
(β- gradien nhiệt độ theo chiều cao, đối với phân xưởng nóng thì β =1oC/m; H- chiều cao
từ mặt sàn tới tâm cửa mái của phân xưởng, m; H= 8,7m).
Mật độ không khí ra tự nhiên: (kg/m3) Với t TB tt TN T
= (tT + tr )/2 = (34+ 40,7)/2 = 37,35 oC
Mật độ không khí trung bình trong phân xưởng: (kg/m3)
G cb: Lượng không khí thổi vào của hoa sen không khí: t G cb= ρ cb ∑L t v
cb= 1,159×23100= 26772,9 (kg/h)
(∑L : tổng lưu lượng thổi vào của hoa sen, m3 cb /h)
G cb: Lượng không khí hút ở các thiết bị: Chụp hút của lò, máy mài 2 đá, r
chụp hút 1 bên thành bể. Grcb = Grlò + Grbụi + Gr
Thay số liệu vào các phương trình (1) và (2) ta được: PT1: 0,278 1,005 (G C TN t 32 + 26772,9 31,4+ Gv 32) + 1392078,3
= 0,278 1,005 (G TN 40,7 + 3944481,5) (1’) r PT2: G TN C TN + 42262,7 (2’) v + Gt + 26772,9 = Gr
Bên cạnh đó, do vận tốc gió thay đổi, ta có: G C TN t = 20-40% Gv (3’) (chọn là
20%) Giải hệ 3 phương trình (1’), (2’), (3’), ta được: G TN v = 229778,9 (kg/h) G TN r = 260244,87 (kg/h) G C C t
= 45955,8 (kg/h) Lt = 39685,5 (m3/h)
Từ lưu lượng không khí từ hệ thống thổi chung vào phân xưởng G C t và mặt
bằng phân xưởng ta bố trí 20 miệng thổi chung với lưu lượng 1 miệng thổi là 2000 m3/h. L C
t (chọn) = 20 2000 = 40000 (m3/h)
5.4. Tính toán thông gió tự nhiên.
5.4.1. Tính toán lưu lượng hút chung.
- Vào mùa Hè có hướng gió chủ đạo là hướng Đông Nam( có cửa sổ) , do
đó tác dụng của gió là đáng kể. Vậy ta tính thông gió tự nhiên dưới tác
dụng tổng hợp của nhiệt thừa và gió , nếu đảm bảo thì khi kết hợp với gió
khả năng khử nhiệt thừa sẽ càng tốt.
- Mặt cắt phân xưởng gia công:
Biết t N tt =32 o C, t vlv =34 o C, t r =40,7 o C
Tính diện tích các cửa:
+ Diện tích cửa sổ và cửa ra vào: F1=83,2 m2
+ Diện tích cửa mái F2=43,2 m2.
- Áp suất khí quyển P = 760 mmHg, khoảng cách giữa cửa sổ và cửa mái h = 7,1 m Ứng với t tt TB N , tr, => tT = = = 37,35 oC
Tìm diện tích của cửa dưới và trên cho khử nhiệt dưới tác dụng của nhiệt thừa -
Ta có mật độ pt =, kg/m3 + N = 1,159 (kg/m3) + R = 1,125 (kg/m3) + TB T =1,137 (kg/m3) +∆ = – TB N T
= 1,159– 1,137 =0,022 (kg/m3)
- Chiều cao h1 xác định được là: (m) h1 = = = 1,47 m
- Áp suất thừa tại tâm cửa dưới (F1) là : P – TB th(F1) = 0 - h1( N T
)g = 0 – 1,47 0,022 9,81= - 0,317 (Pa)
- Vận tốc không khí vào qua cửa dưới (F1) là: v1 = = = 0,74 (m/s)
- Diện tích cửa F1 yêu cầu là: F1yc = = = 132,4 m2
(µ1 = 0,65 – hệ số lưu lượng kể đến tổn thất do không khí bị nắn, thắt dòng qua cửa)
5.4.2. Kiểm tra lưu lượng thoát ra qua cửa F2:
- Chiều cao h2 xác định được là:
h2 = h - h1 = 7,1 – 1,47= 5,63 (m)
- Áp suất thừa tại tâm cửa trên (F2) là: P – TB th(F2) = 0 + h2( N T
)g = 0 + 5,63 0,022 9,81 = 1,22 (Pa)
- Vận tốc không khí vào qua cửa trên (F2) là: V2 = = = 1,47 (m/s)
- Diện tích cửa F2 yêu cầu là : F2yc = = = 113,6 m2
(µ2 = 0,65 – hệ số lưu lượng kể đến tổn thất do thắt dòng, không khí bị nắn)
- So sánh với diện tích thực của cửa 1, 2 là:
F1= 83,2 (m2) < F1yc = 132,4 (m2)
F2= 43,2 (m2) < F2yc = 113,6 (m2)
Sơ đồ thông gió tự nhiên đã chọn là chưa đạt hiệu quả. Đề xuất phương án thông gió là tạo
thêm diện tích cửa như tính toán ở trên sẽ đảm bảo thông gió tự nhiên.
CHƯƠNG 6. TÍNH TOÁN THỦY LỰC LỰA CHỌN QUẠT VÀ CÁC THIẾT BỊ
6.1. Phương pháp tính toán.
Vạch tuyến ống. Định hướng chạc ba sao cho lưu lượng không khí đi vào
nhánh rẽ không lớn hơn lưu lượng tại nhánh thẳng của trạc ba.
Vẽ sơ đồ không gian hệ thống đường ống. Ghi lưu lượng đã biết trên tất cả các
đoạn ống. Giải phương trình cân bằng nút của các ống đi vào nút bằng các ống ra khỏi nút.
Chọn và đánh dấu sơ bộ vận tốc không khí tại các đoạn ống:
- Đối với hệ thống hút và thổi thông thường
- Đối với các đoạn ống cuối: 4-6m/s
- Đối với các đoạn tiếp với đoạn cuối: 6-8 m/s
- Tại các đoạn không liền kề với đoạn cuối và xa quạt: 8-10 m/s
- Tại các đoạn gần quạt nhưng không nối trực tiếp với quạt: 10-13 m/s
- Đối với đoạn ống nối trực tiếp với quạt: 14-15 m/s Đường kính
ống được xác định theo công thức: 4×L D=1000× 3600×π×v (mm) Trong đó:
- L: lưu lượng không khí (m3/h)
- v: vận tốc không khí(m/s)
Chọn đường kính theo đường kính tiêu chuẩn, rồi tính lại vận tốc không khí.
Tra tổn thất áp suất đơn vị R phụ thuộc vào vận tốc, lưu lương, đường kính,
nhiệt độ, hệ số nhám K (PL3-T380 “Kỹ thuật thông gió - Trần Ngọc Chấn”.
Hệ số hiệu chỉnh tổn thất áp suất ma sát khi nhiệt độ thay đổi n tra Bảng 5.1
T151 “Kỹ thuật thông gió - Trần Ngọc Chấn”, chọn = 1.
Hệ số điều chỉnh áp suất ma sát phụ thuộc vào độ nhám K tra biểu đồ Hình 5.3
T152 “Kỹ thuật thông gió - Trần Ngọc Chấn”, chọn n = 1.
Tính tổn thất áp suất ma sát theo công thức : ΔPms = R.l (Pa) Trong đó:
- R: Tổn thất áp suất đơn vị (Pa/m)
- l: Chiều dài đoạn ống (m)
Lưu ý: Với tiết diện hình chữ nhật. Ta nhân thêm hệ số ε theo công thức:
n+1 ε=0.564× n0.5 (n là tỉ số các cạnh của tiết diện chữ nhật). 4×a×b d = π
td (mm) (a,b là kích thước ống).
Thống kê các chướng ngại cục bộ, xác định hệ số sức cản cục bộ ξ và tính ∑ξ.
Tính tổn thất áp suất cục bộ theo công thức: ΔP = ∑ξ cb
×pđ (Pa) với pđ là áp suất
động của không khí (Pa).
Tổn thất áp suất toàn phần tính theo công thức: ΔP = ΔPms + ΔPcb (Pa).
Xác định các thông số chọn quạt cho hệ thống vận chuyển khí thông thường
Từ các thông số lưu lượng chung và tổn thất áp suất của hệ thống cơ khí, ta
chọn quạt với các thông số sau: Pq = 1,1×ΔP (Pa) Lq = 1,1×Lht (m3/h) Trong đó: - L
: Tưu lượng và hiệu số áp suất dùng để chọn quạt. q, pq
- ΔP, L : Tổn thất áp suất và lưu lượng của hệ thống. ht - 1,1: Hệ số dự trữ.
Xác định các thông số chọn quạt cho hệ thống vận chuyển khí ép. Hiệu số áp
suất dùng để chọn quạt xác định theo công thức: P vl
q = 1,1× P(1+ ×K) + h× × ×g + Plọc Trong đó:
- P vl: Hiệu số áp suất cần chọn quạt (Pa) q -
P: Tổn thất áp suất khi vận chuyển khí thông thường tương ứng (Pa) -
K: Hệ số phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu.
- μ: Hàm lượng vật liệu trong không khí (kg/kg)
- h: Chiều cao nâng vật liệu (m) - ρ: Mật độ không khí (kg/m3)
- g: Gia tốc trọng trường (m/s2) -
Plọc: Tổn thất áp suất qua thiết bị lọc bụi (Pa)
6.2. Tính toán hệ thống thổi chung:
6.2.1. Tính toán thủy lực:
a, Tính toán khí động hệ thống hút tự nhiên:
- Tính toán hút tự nhiên trên các lò: lò nấu gang, lò nấu đồng, lò nấu nhôm, lò
sấy khuôn, lò điện trở kiểu đứng ngang đã tính toán ở chương 4 và thỏa mãn
với tất cả các lò trong phân xưởng
- Ta có bảng tổng hợp sau:
Bảng 6.1. Tính toán thủy lực hệ thống hút tự nhiên:
b, Tính toán thủy lực va chọn quạt cho hệ thống thổi chung:
Hệ thống thổi chung bao gồm 1 hệ thống đường ống bao gồm gồm 18 miệng thổi
phục vụ cho cả 3 ban rèn, nhiệt luyện và đúc thép.
Bảng 6.2. Tính chọn đường kính ống và tính vận tốc khí cho hệ thống thổi chung Đoạn ống L(m 3 /h) V chọn (m/s) D (mm) D chọn (mm) V thực (m/s) 1 2000 5 376,1 400 4 ,5 2 4000 5 531,9 560 4 , 5 3 8000 8 594,7 630 7 , 1 4 12000 10 651,5 710 8 , 4 5 16000 10 752,3 800 8 , 8
Bảng 6.3. Tính chọn toán tổn thất trên đường ống Tổn thất áp Đoạ L V suất ma sát ΔP ΔP D L c n (m 3 /h (m/ Phụ kiện ζ ΔP m b Pa ( ống mm ( ) m ( ) Pa R ) s) 0 ( Pa ) s ) ( Pa/m ) ( Pa ) 1 2000 400 1 9 , 4 , 5 12 , 1 0 , 52 0 9 , - Miệng thổi, 1 , 8 21 , 22 , 6 9 ξ=1,05 9 9 - Van điều
c, Chọn quạt cho hệ thống thổi chung:
- Tổn thất áp suất lớn nhất sau quạt: ∆P1 = 250,85 (Pa) _ tổn thất của nhánh chính
- Do trên đường ống trước quạt ngắn nên ta bỏ qua tổn thất ma sát. Tổn thất
áp suấtcục bộ tính như sau:
Tổn thất qua miệng thu không khí:
- Chọn vận tốc không khí tại miệng thu là 2,5 m/s, nhiệt độ không khí là
34oC. Mật độ không khí là 1,151 kg/m3
- Áp suất động của không khí: (Pa)
Hệ số sức cản cục bộ:
- Cửa thu không khí: ξ = 2
- Van điều chỉnh nhiều cánh: ξ = 0,6 Tổng cộng: ∑ξ = 2 + 0,6 = 2,6
Tổn thất áp suất cục bộ: Pcb = 2,6×3,6 =9,36 (Pa) Tổn thất qua tấm lọc bụi:
Lựa chọn tấm lọc không khí sơ bộ G4 với các thông số như sau: -
Năng suất lọc bụi qua tấm lọc bụi nhận bằng 3200 m3/h -
Kích thước 1 tấm là 595 ×595 ×21 mm.
Diện tích 1 tấm: 0,595 ×0,595 = 0,345m2 - Hiệu suất lọc: 90% - Chênh áp ban đầu: 45Pa
- Chênh áp kiến nghị thay thế: 200Pa
- Nhiệt độ làm việc tối đa: 80oC
Với lưu lượng qua lọc bụi là 40000 (m3/h) nên diện tích lọc bụi là: (m2) Số tấm lọc là: 36(tấm)
Bố trí chiều cao 6 tấm, chiều rộng 6 tấm.
Tổng cộng tổn thất trước và sau quạt:
∑ΔP = 9,36 + 200 = 209,36(Pa) Các
thông số chọn quạt: pq = 1,1∑ΔP = 1,1×(250,85 + 209,36) = 506,2 (Pa)
Lq = 1,1Lht = 1,1×40000 = 44000 (m3/h)
Dựa vào tài liệu “Thiết kế thông gió Công nghiệp – GVC.Hoàng Thị Hiền” ta chọn
quạt “Xa” 4-70 No12.5 A12.5-5 có các thông số: - Lưu lượng: 50000 (m3/h) - Cột áp: 900 (Pa) - Số vòng quay: 670 (v/ph) - Hiệu suất quạt: 0,75
Chọn động cơ điện có các thông số: - Kiểu: 4A200M6 - Công suất: 22 kW - Số vòng quay: 980v/ph -
Trọng lượng quạt cùng động cơ: 1396kg 6.3. Tính toán hệ thống
thổi hoa sen không khí
6.3.1 Tính toán thủy lực:
Hệ thống hoa sen không khí
Bảng 6.4. Tính chọn đường kính ống và tính vận tốc khí cho hệ thống thổi hoa sen không khí Đoạn ống L(m 3 /h) V chọn (m/s) D (mm) D chọn (mm) V thực (m/s) 1 3300 8 381,9 400 7 , 1 2 9900 10 591,7 630 8 , 8 3 13200 10 683,2 710 8 , 6 4 16500 10 763,9 800 8 , 7 1 ’ 3300 8 381,9 400 7 , 1 2 ’ 6600 10 483 500 9 , 3 5 23100 1 903,8 100 7 , 5
Tính toán tổn thất trên đường ống bất lợi nhất:
Ta chọn độ nhám tuyệt đối k = 0,1mm và nhiệt độ không khí xung quanh bằng
34oC thì ta tra đuợc hệ số hiệu chỉnh n = 1 và = 0,94 ƞ
Bảng 6.5. Tính chọn toán tổn thất trên đường ống nhánh thẳng, ξ= 0, 3 0 7 6 3 - Van 1 cánh ξ=0,6 334
6.3.2 Chọng quạt cho hệ thống thổi hoa sen không khí:
Do trên đường ống trước quạt ngắn nên ta bỏ qua tổn thất ma sát. Tổn thất áp suất cục bộ tính như sau:
Tổn thất qua miệng thu không khí:
- Chọn vận tốc không khí tại miệng thu là 3 m/s, nhiệt độ không khí là
34oC. Mật độ không khí là 1,155 kg/m3
- Áp suất động của không khí: (Pa)
Hệ số sức cản cục bộ:
- Cửa thu không khí: ξ = 2
- Van điều chỉnh nhiều cánh: ξ = 0,6 Tổng cộng: ∑ξ = 2 + 0,6 = 2,6
Tổn thất áp suất cục bộ: Pcb = 2,6 ×5,2 = 13,52 (Pa)
Tổn thất qua tấm lọc bụi:
Lựa chọn tấm lọc không khí sơ bộ G4 với các thông số như sau: -
Năng suất lọc bụi qua tấm lọc bụi nhận bằng 3200 m3/h -
Kích thước 1 tấm là 595 ×595 ×21 mm.
Diện tích 1 tấm: 0,595 ×0,595 = 0,345m2 - Hiệu suất lọc: 90%
- Chênh áp ban đầu: 45 Pa
- Chênh áp kiến nghị thay thế: 200 Pa
- Nhiệt độ làm việc tối đa: 80oC
Với lưu lượng qua lọc bụi là 23100 (m3/h) nên diện tích lọc bụi là: (m2) Số tấm lọc là: (tấm)
Bố trí chiều cao 5 tấm, chiều rộng 5 tấm.
Tổng cộng tổn thất trước và sau quạt:
∑ΔP = 13,52 + 200 = 213,52 (Pa) Các
thông số chọn quạt: pq = 1,1∑ΔP = 1,1×(344 + 213,52) = 6113,27
(Pa) Lq = 1,1Lht = 1,1×23100 = 25410 (m3/h)
Dựa vào tài liệu “Thiết kế thông gió Công nghiệp – GVC.Hoàng Thị Hiền” ta chọn
quạt ly tâm “Xa” 4-76 No8 B8-2 có các thông số: - Lưu lượng: 30000 (m3/h) - Cột áp: 900 (Pa) - Số vòng quay: 1270(v/ph) - Hiệu suất quạt: 0,7
Chọn động cơ điện có các thông số: - Kiểu: 4A160S6 - Công suất: 11 kW - Số vòng quay: 1450 v/ph
Trọng lượng quạt cùng động cơ: 633 kg
6.4. Tính toán thủy lực và chọn quạt hệ thống hút cho bàn hàn hơi, thiêt bị phun
tỏa hơi độc hại (hút Panen)
6.4.1.Tính toán thủy lực:
Sơ đồ không gian hệ thống hút cho bàn hàn hơi, thiêt bị phun tỏa hơi độc hại (hút Panen)
Bảng 6.6. Bảng tính toán khí động hệ thống hút panen: 6.4.2. Chọn quạt :
- Chọn quạt cho hệ thống hút panen hệ thống 1
+ Tổng tổn thất áp suất của hệ thống là: ∆P = 482,3(Pa)
+ Áp suất cần thiết của quạt là: P = 1,1 x ∆P = 1,1 x 482,3 = 530,53 (Pa) q
+ Lưu lượng cần thiết của quạt là: Lq= 1,1 x L = 1.1 x 6400 = 7040 (m3/h) = 1,96 (m3/s)
- Chọn quạt li tâm theo hãng FanTech mã 15ALDW có thông số và kích thước sau:
- Chọn quạt cho hệ thống hút panen hệ thống 2
+ Tổng tổn thất áp suất của hệ thống là: ∆P = 265,3(Pa)
+ Áp suất cần thiết của quạt là: Pq = 1,1 x ∆P = 1,1 x 265,3 = 291,83 (Pa)
+ Lưu lượng cần thiết của quạt là: Lq = 1,1 x L = 1,1 x 3200 = 3520 (m3/h) = 0,98
(m3/s).Ta chọn quạt 12ALDW như sau :
6.5. Tính toán thủy lực và chọn quạt hệ thống hút cục bộ các bể đựng dầu và nước.
6.5.1.Tính thủy lực :
Sơ đồ không gian hệ thống hút bể
- Do tiết diện rãnh ngầm đường dẫn hơi độc hình chữ nhật (dễ thi công và bảo an) nên
quá trình tính toán thủy lực đường ống ta tính theo phương pháp “đường kính tương
đương theo lưu lượng không khí” khi đó tổn thất do ma sát hai đoạn ống tương
đương như nhau với cùng lưu lượng tính toán. dtd = 1,265 x (mm)
- Hệ thống đường kính ống trong mương nhận vl là tấm bê tông xỉ, có độ nhám tuyệt đối K=1,5 (mm).
Tính toán thủy lực hệ đường ống dẫn -
Ví dụ ta tính toán cho đoạn ống 1: L=3478,8 m3/ h. Chọn kích thước tiết diện ngang ống a b = 300 500 mm.
dtd = 1,265 x = 0,42 (mm) ,chọn dtđ = 450 mm.
Kiểm tra lại vận tốc trong ống thực tế: v = = = 6,44 (m/s)
Từ dtd và L ta tra bảng tính suy ra tổn thất áp suất đơn vị R= 0,95 (Pa/m) -
Do ảnh hưởng của độ nhám bề mặt và nhiệt độ không khí hút nên tổn thất áp suất
riêng thực tính toán là: Rthuc= R n ɳ, (Pa/m) trong đó:
+ n: Hệ số hiệu chỉnh tổn thất theo độ nhám bề mặt trong thành ống K
+ ƞ: hệ số hiệu chỉnh tổn thất áp suất ma sát khi nhiệt độ thay đổi ƞ =
0,965_chọn nhiệt độ hút là 34oC (tra bảng 5.2 - Tr 144_Gtr Thông
gió_GVC.Hoàng Thị Hiền, PGS.TS Bùi Sỹ Lý).
Với v= 6,44 m/s ; K = 1,5 mm; dtd=450 => n 1,64
Suy ra Rthuc = 0,95 0,965 1,64 = 1,5 (Pa/m) -
Tổn thất đoạn ống do ma sát là: ∆Pms= R.l = 1,5 x 3,4 = 5,1 (Pa) -
Tổn thất áp suất cục bộ của đoạn ống: ∆Pcb = Pd . ∑ξ (Pa) -
Tổn thất áp suất cục bộ ta tính toán tương tự như với đường ống thổi đã tính toán ở trên.
Tổn thất áp suất toàn phần đoạn ống: P = Pms + Pcb (Pa)
Ta chọn kích thước các đoạn mương dẫn như sau:
+ Đoạn 1: 300x500; h= 300 mm.
+ Đoạn 2: 300x500; h= 300 mm.(R = 0,95 (Pa/m), n =1,64 , Rthuc = 1,5 (Pa/m).
Bảng6.7: Tính toán thỷ lực hệ thống trên thành bể: Đoạ D Tổn thất áp ΔP L l V Phụ kiện ζ cb ΔP n mm suất ma sát ( ) Pa
6.5.2.Tính chọn quạt và động cơ cho hệ thống: -
Dựa vào kết quả bảng tính thuỷ lực ta tiến hành chọn quạt gió. -
Theo bảng trên ta có: = 349,7 Pa. Ta chọn quạt li tâm như sau. .
+ Áp suất chọn quạt pht = 1,1 x = = 1,1 x 349,7 = 384,67 (Pa).
+ Lưu lượng chọn quạt là : Lht = 1,1 L = 1,1 6957,7 = 7653,5 (m3/h) = 1.24 (m3/s) -
Chọn quạt ly tâm “Xa”4-70 No5 A5,5100-2 kiểu cấu tạo 1 có các thông số: + Lưu lượng: 4600 (m3/h) + Cột áp: 320 (Pa)
+ Số vòng quay: 1410 (v/ph)
+ Hiệu suất của quạt: 0,785 -
Chọn động cơ điện có các thông số: + Kiểu: 4A80A4 + Công suất: 1,1kW + Số vòng quay: 1400 v/p
Trọng lượng quạt cùng động cơ: 83 kg
6.6. Tính toán thủy lực và chọn quạt hệ thống hút bụi cho máy mài 2 đá:
6.6.1.Tính toán thủy lực: -
Từ lưu lượng hút của miệng hút ta tính được là 640 m3/h, chọn là 650 m3/h để tính,
ta xác định vận tốc làm việc của hệ thống hút theo: “ bảng 5.6 Các số liệu thực
nghiệm tính toán hệ thống hút bụi và vận chuyển bằng khí ép – trang 171 –TL:
Thông gió_GVC.Hoàng Thị Hiền, PGS.TS Bựi Sỹ Lý”, với đặc điểm sản phẩm bụi
kim loại nên ta lấy vận tốc làm việc lần lượt theo phương ống vận chuyển là: 19
m/s với đường ống đứng và 23,0 m/s với đường ống ngang. Lưu lượng hút theo
tính toán trên là: 650 m3/h, và yêu cầu với mỗi loại vật liệu vận chuyển bằng khí
ép khác nhau có đường kính ống dẫn tối thiểu cũng khác nhau, ví dụ: bụi khô (cát,
sét nghiền…) dmin = 80mm, bụi sợi (bông, len…) dmin = 100mm…
*Ta có sơ đồ không gian hệ thống hút bụi như sau:
Dựa vào lưu lượng yêu cầu qua Xiclon L=650 m3/h, ta tra tài liệu “hình 1 trang
342 – Thiết kế thông gió Công nghiệp – Tg: GVC.Hoàng Thị Hiền” ta chọn Xiclon
lọc bụi số hiệu “ NIIOGAZ XêN - 11”. Với đường kính xiclon D = 400mm, L = 1000 m3/h, ΔP = 600 Pa.
Bảng 6.8: Tính toán hệ thống hút bụi máy mài 2 đá.
6.6.2.Tính chọn quạt và động cơ cho hệ thống: Theo bảng ta có:
P = 1028,9 (Pa) là tổn thất áp suất tính theo vận chuyển không khí sạch.
+ Đối với hệ thống hút bụi khi tính tổn thất áp suất ta phải nhân thêm hệ số P = P.(1 + K. ) Trong đó:
K : hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu,và được xác định theo thực nghiệm.
: hàm lượng theo khối lượngvật liệu trong không khí, kg/kg.
Do máy mài 2 đá tỏa ra chủ yếu là bụi kim loại nên ta có các hệ số như sau:
(Theo bảng 5.6 trang 171 tài liệu “Thông gió”– Tg:GVC.Hoàng Thị Hiền,
PGS.TS Bựi Sỹ Lý. ta có K = 0,85, = 0,8kg/kg)
+ Ngoài tổn thất áp suất ma sát và cục bộ trên đường ống đứng còn có tổn thất áp
suất để nâng vật liệu từ dưới lên. Pn = h. .g = h(
)g (Pa), ( – hàm lượng vật liệu theo thể tích, kg/m3).
Cao độ nâng vật liệu: h = 2,5 0,5 =2 (m) -
Như vậy tổn thất áp suất của hệ thống sẽ là
P* = P + Pn = 1,1x1028,9 (1+ 0,85 0,8) + 2 0,8 1,148 9,81 = 1919,4 (Pa).
Tính chọn quạt và động cơ cho hệ thống:
Áp suất tính toán tương đối lớn, ta chọn quạt li tâm:
• Áp suất chọn quạt pht = 1919,4 (Pa).
• Lưu lượng chọn quạt là : Lht = 1,1 L = 1,1 650 = 715 (m3/h).
- Dựa vào trang 310 _tài liệu “ Thiết kế thông gió Công nghiệp”_GVC.Hoàng Thị
Hiền ta chọn quạt li tâm hút bụi với các thông số sau. - Quạt ly tâm VDV No8 có các thông số: `
• Lưu lượng: 1500 (m3/h)
• Cột áp : 2250 (Pa)
• Số vòng quay: 1200 (v/ph)
• Hiệu suất quạt: 0,45
- Chọn động cơ điện có các thông số: • Kiểu: 4A132M4
• Công suất: 11 kW
• Số vòng quay: 1450 v/ph
• Trọng lượng quạt cùng động cơ: 222 (kg).
6.7. Tính toán thủy lực và chọn quạt hệ thống hút bụi cho máy nén khí di động:
6.7.1.Tính toán thủy lực.
*Ta có sơ đồ không gian hệ thống hút bụi như sau:
Dựa vào lưu lượng yêu cầu qua Xiclon L=320 m3/h, ta tra tài liệu “hình 1 trang 342
– Thiết kế thông gió Công nghiệp – Tg: GVC.Hoàng Thị Hiền” ta chọn Xiclon lọc bụi
số hiệu “NIIOGAZ XêN - 11”. Với đường kính xiclon D = 315mm, L = 700m3/h, ΔP = 950 Pa.
Bảng 6.9: Tính toán hệ thống hút bụi cho máy nén khí di động:
6.7.2.Tính chọn quạt và động cơ cho hệ thống: Theo bảng ta có:
P = 1078,8 (Pa) là tổn thất áp suất tính theo vận chuyển không khí sạch.
+ Đối với hệ thống hút bụi khi tính tổn thất áp suất ta phải nhân thêm hệ số P = P.(1 + K. ) Trong đó:
K : hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào đặc tính của vật liệu,và được xác định theo thực nghiệm.
: hàm lượng theo khối lượngvật liệu trong không khí, kg/kg.
Do máy mài 2 đá tỏa ra chủ yếu là bụi kim loại nên ta có các hệ số như sau:
(Theo bảng 5.6 trang 171 tài liệu “Thông gió”– Tg:GVC.Hoàng Thị Hiền,
PGS.TS Bựi Sỹ Lý. ta có K = 0,85, = 0,8kg/kg)
+ Ngoài tổn thất áp suất ma sát và cục bộ trên đường ống đứng còn có tổn thất áp
suất để nâng vật liệu từ dưới lên. Pn = h. .g = h(
)g (Pa), ( – hàm lượng vật liệu theo thể tích, kg/m3).
Cao độ nâng vật liệu: h = 2,5 0,5 =2 (m)
- Như vậy tổn thất áp suất của hệ thống sẽ là
P* = P + Pn = 1,1x1028,9 (1+ 0,85 0,8) + 2 0,8 1,148 9,81 = 1919,4 (Pa).
Tính chọn quạt và động cơ cho hệ thống:
Áp suất tính toán tương đối lớn, ta chọn quạt li tâm:
• Áp suất chọn quạt pht = 1919,4 (Pa).
• Lưu lượng chọn quạt là : Lht = 1,1 L = 1,1 650 = 715 (m3/h).
- Dựa vào trang 310 _tài liệu “ Thiết kế thông gió Công nghiệp”_GVC.Hoàng
Thị Hiền ta chọn quạt li tâm hút bụi với các thông số sau. - Quạt ly tâm VDV No8 có các thông số: `
• Lưu lượng: 1500 (m3/h)
• Cột áp : 2250 (Pa)
• Số vòng quay: 1200 (v/ph)
• Hiệu suất quạt: 0,45
- Chọn động cơ điện có các thông số: • Kiểu: 4A132M4
• Công suất: 11 kW
• Số vòng quay: 1450 v/ph
• Trọng lượng quạt cùng động cơ: 222 (kg).