bài tập lớn thông gió

bài tập lớn thông gió

BàI tập lớn thông gió.

A

/ Tính toán nhiệt thừa

I/ Chọn thông số tính toán.

a/ nhiệt độ tính toán không khí trong nhà.

Trong phân xởng thì ta thấy có các loại hình công việc khác nhau nhng

nó bao gồm các loại công việc cụ thể là: công nhân mài, công nhân làm với máy tiện, công nhân làm việc với bể mạ thì chung quy lại ta thấy công …việc ở đây là công việc nặng Vì vậy ta chọn thông số nhiệt độ tối u trong nhà là 20-240C vào mùa hè, và từ 18-200C vào mùa đông

b

/ nhiệt độ tính toán không khí ngoài nhà

Nhiệt độ của không khí ngoài trời thì luôn thay đổi theo từng tháng trong năm nhng ta thờng chọn giá trị trung bình cuả các tháng trong năm

Nh ở nơi thiết kế thông gió là YÊN BáI thì nhiệt dộ này ta chọn là

t=32,50C

Vậy thì từ các phân tích trên thì ta chọn các giá trị tính toán nh sau:

Nhiêt độ không khí ngoài trời :

II/ Thông số tính toán nhiệt tổn thất qua KCBC.

*/Ta có công thức tính nhiệt tổn thất qua KCBC là:

Q=k.F.∆t (kcal/h)

Trong đó:

• k – Hệ ssố truyền nhiệt của KCBC.kcal/m2h0C

• F – Diên tích của KCBC, m2

• ∆t – Hiệu số nhiệt độ tính toán

1/ Hiệu số nhiệt độ tính toán (∆t)

Ta có công thức tính toán nhiệt độ tính toán ∆t:

( tt)

n

tt

t t t

t là nhiệt độ tính toán không khí bên ngoài nhà

ψ: là hệ số kể đến vị trí của KCBC đối với không khí ngoài trời.(trong trờng hợp này ta tính toán với tờng và mái tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời lên hệ số ψ = 1)

2/ Diện tích của KCBC.

• Cấu tạo cửa sổ: b x h = 0,8 x 1,4 (m x m)

• Cấu tạo cửa đi: b x h =2,4 x 3 (m x m)

• Cấu tạo cửa mái: b x h = 96 x 1 (m x m)

• Cấu tạo của nhà:

92 , 17 4 , 1 8 , 0

16 ì ì =

14 cửa

68 , 15 4 , 1 8 , 0

14 ì ì =

8 cửa

96 , 8 4 , 1 8 , 0

8 ì ì =

4 cửa

48 , 4 4 , 1 8 , 0

4 ì ì =

4 , 14 3 4 , 2

2 ì ì = 2 cửa ra vào

4 , 14 3 4 , 2

2 ì ì = 1 cửa ra vào

2 , 7 3 4 , 2

1 ì ì =

Chú thích: Với Ft=Fcs - Fcđ, Và diện tích của mái là Fm=96 x 48 =4608 m2

Còn khi tính toán với nền thì ta chia nền ra làm 4 giải mỗi giả có bề rộng và

bề ngang là 2m khi đó thì ta tính đợc diện tích của nền

t

R

α λ

δ α

1 1

1 1

λlà hệ số dãn nhiệt trong mỗi lớp vật liệu.(tra Phụ lục 2 trang 377)

 Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt trong của KCBC(α t) (kcal/m 2 h 0 C)

Ta thấy bề mặt trong của tờng, sàn, trần là bề mặt nhẵn thì ta có α t=7,5 Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt trong của KCBC(α n) (kcal/m 2 h 0 C)

Do bề mặt ngoài tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoàI lên ta chọnα n=20

a/ Xác định hệ số k tính toán với t ờng.

Tờng cấu tạo bao gồm 3 lớp:

• Vữa trát mặt ngoài δ = 20mm,λ =0,75.(kcal/m 2 h 0 C)

015 , 0 7 , 0

22 , 0 75 , 0

02 , 0 5 , 7 1

+ +

+ +

b/ Hệ số k tính toán với cửa.

Cấu tạo của ra vào là cửa một lớp kính khung thép thì ta có

65 , 0 ,

003 , 0 5 , 7 1

+ + (kcal/m 2 h 0 C)

• Cấu tạo cửa sổ là cửa ssổ một lớp khính khung thép giống cửa đi lên ta cũng lấy kcr=kcs=5,32 (kcal/m 2 h 0 C)

• Còn với cửa mái thì ta có cấu tạo cửa mái giống nh là cửa đi và cửa sổ túc

là kcm=5,32 (kcal/m 2 h 0 C)

c/ Hệ số k tính toán với mái

Theo cấu tạo của nhà công nghiệp thì ta có cấu tạo mái là mái tôn màu thì ta có δ = 1 , 5mm, λ = 50(kcal/m 2 h 0 C)

⇒ km= 5,45

20

1 50

0015 , 0 5 , 7 1

+ + (kcal/m 2 h 0 C)

• §èi víi d¶i 1: R1= 2,5 m2h0C/kcal ; k1 = 0,4 kcal/ m2h0C

• §èi víi d¶i 2: R2= 5 m2h0C/kcal ; k2 = 0,2 kcal/ m2h0C

• §èi víi d¶i 3: R3= 10 m2h0C/kcal ; k3 = 0,1 kcal/ m2h0C

• §èi víi d¶i 4: R4= 16,7 m2h0C/kcal ; k4 = 0,06 kcal/ m2h0CVËy ta cã b¶ng tÝnh hÖ sè k cña c¸c lo¹i KCBC nh sau:

k

(kcal/m 2 h 0 C) 1,82 5,32 5,45 Phô thuéc vµo tõng gi¶i

III/ Tính toán nhiệt qua KCBC:

a/ Mùa Đông : tt

n

tt t

, 6 45 , 5

, 6 ) 06 , 0 3024 1

, 0 496 2 , 0 528 4 , 0 576

ì +

ì +

H t t

∆ =34,5 – 32,5 =20C Khi biết tổn thất nhiệt vào mùa đông, ta có thể tính tổn thất nhiệt cho mùa hè bằng công thức hiệu chỉnh sau:

D

H D H

tt

t

t Q Q

Q ' =205,57.103 – 173,28384.103 = 32,287.103

kcal/h

9 , 6

2 10 287

IV/ Tính toán rò gió qua các KCBC.

Gió rò vào nhà qua các khe cửa thuộc phía đón gió và gió sẽ đi ra ở phía khuất gió Khi gió vào nhà, trong nhà sẽ mất đi một lợng nhiệt để làm nóng lợng không khí lạnh đó từ tng tới tt Lợng nhiệt tiêu hao để làm nóng không khí vào nhà đợc tính theo công thức sau:

) (

24 ,

Ng tt T rogio L t t

Trong đó:

L: lu lợng gió lùa vào nhà qua khe cửa: L=g.l.a [Kg/h]

g: lợng không khí lọt vào trên 1m dài khe cửa cùng loại, [kg/mh]l: tổng chiều dài khe cửa đón gió, [m]

a: hệ số phụ thuộc vào các loại cửa:

+ cửa sổ 1 lớp khung thép: a = 0,65

+ cửa đi 1 lớp khung thép: a = 2

0,24: tỉ nhiệt của không khí, [kcal/kg0C]

Ta chỉ tính tổn thất do rò gió qua cửa sổ và cửa đi còn cửa mái có nhiệm vụ thông gió tự nhiên nên không tính

1/ Tính cho mùa Đông :

Tháng lạnh nhất ta chọn là tháng 1, thì ta có vận tốc gió trong tháng lạnh nhất là v gio = 1 , 4m/s với hớng gió là hớng Đông theo hình vẽ thiết kế( Tra bảng trong sách nhiệt & khí hậu học kiến trúc ) Tra bảng & nội suy trên 1 m chiều dài thì ta có:Lro=5,075 m3/h.m ⇒lu lợng gió lùa vào trong nhà qua khe cửa trên 1 m chiều dài là:

cua = 0 , 65 ì 5 , 075 = 3 , 3

rogio

Tæng chiÒu dµi c¸c khe cöa cña mÆt têng híng §«ng víi 16 cöa sæ lµ:

32 , 232 24

,

n tt t rogio = × × − = × =

⇒

VËy ta cã l¬ng nhiÖt do ro giã vµo mïa §«ng lµ:

Q rßgiã =111,51 kcal/h

2/ TÝnh cho mïa HÌ:

Th× vËn tèc cña mïa HÌ lµ v = 1,5 m/s Tra b¶ng & néi suy trªn 1 m

chiÒu dµi th× ta cã:Lro(m3/h.m) ⇒lu lîng giã lïa vµo trong nhµ qua khe cöa trªn 1 m chiÒu dµi lµ:

24 , 240 24

,

n tt t rogio = × × − = × =

⇒

VËy ta cã l¬ng nhiÖt do ro giã vµo mïa HÌ lµ:

Q rßgiã =397,8 kcal/h

V/ TÝnh to¸n to¶ nhiÖt trong nhµ s¶n xuÊt

C¸c thiÕt bÞ to¶ nhiÖt trong nhµ bao gåm :

Số liệuTên thiết bị Kích thớc(m) Nhiết độ làm việc(0C)

- N là công suất lắp đặt của động cơ điện, KW

- K0là hệ số yêu cầu đối với động cơ điện

- η1 =a ηvới :

η −Hệ số hiệu dụng của động cơ điện.

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

Hay ta có thể tính toán lợng nhiệt toả ra từ các động cơ theo công thức :

-ϕ 1 : hệ số làm việc đồng thời của động cơ từ 0,5 – 1

-ϕ 1 : hệ số chuyển biến cơ năng thành nhiệt năng lấy từ 0,1 - 1

-η : hiệu suất của động cơ điện t 0,75 – 0,92

• Quạt làm cho lò sấy : N = 1,7 KW.

• Quạt làm cho lò nung: N = 3 KW

Hay Q ĐC =3,36 KW=2889,6 kcal/h.

2/ Toả nhiệt do ng ời:

Ta có thể tính toán lợng nhiệt này theo công thức sau:

β - hệ số kể đén ảnh hởng của quần áo

n – là số ngời làm việc trong phòng.(n = 61 ngời)

vk – vận tốc chuyển động của không khí trong phòng

vk = 1,4 m/s βA=0,4

tp = 20 0C βC=1,15

⇒Qh=1,15 0,4 (2,5 + 10,3 1 , 4 ).(35 – 20) x 61

⇒ Q h = 6181,74 kcal/h

3/ Toả nhiệt do chiếu sáng:

Khi tính toán nhiệt toả ra do chiếu sang thì ta tónh toán theo diệ tích phòng Tức là ta có công thức sau

QCS=a F

Trong đó :

a – tiêu chuẩn thắp sáng W/ m2

F – diện tích mặt sàn của phòng(lấy bằng diên tích nền)

Tra bảng thì ta có đợc giá trị a Với phân xởng không xác định rõ số bóng

4/ Toả nhiệt từ sản phẩm của quá trình cháy:

Lợng nhiệt toả ra do sản phẩm cháy đợc xác định bằng công thức:

Q= ϕ G.Q p

Trong đó:

Qp – Nhiệt năng làm việc của nhiên liệu kcal/h

G – Lợng nhiên liệu tiêu thụ Kg/h

ϕ - Hệ số tính đến sự cháy không hoàn toàn lấy bằng 0,9 – 0,97Nhiên liệu ta chọn đốt là khí than thì tra bảng 3 – 7 trang 95 sách kỹ thuật thông gió (GS Trần Ngọc Chấn) ta có đợc Qp=4200 kcal/kg

Đồng thời ta chọn ϕ=0,9

Trong các loại thiết bị trong phân xởng thì chỉ co 3 loại thiết bị s dụng tới nhiên liệu đốt là:Bể nớc nóng, lò sấy, lò nung

Dựa vào công suất của loại thiết bị là:1200 kg/h và hiệu suất(90%=0.9) của quá trình làm việc thì ta có thể tính toán ra số sản phẩm của của từng loại thiết bị; và từ đó ta suy ra đợc số nhiên liệu cần đợc sử dụng

Nhiên liệu làm tiêu thụ của bể nớc nóng là G = 10,80 Kg/h

Nhiên liệu làm tiêu thụ của lò sấy G = 10,80 Kg/h

Nhiên liệu làm tiêu thụ của lò nung là G = 10,80Kg/h

Vậy thì tổng nhiên liệu của 1 h làm viẹc là:33,4Kg/h

Vậy ta có lợng nhiệt toả ra từ các sản phẩm cháy là:

Q = 0,9 4200 32,4 = 122472 (kcal) ⇒ Q = 122472 (kcal)

5/ Toả nhiệt trong qua trình làm nguội các sp nung nóng:

Toả nhiệt này đợc tính theo công thức sau:

q= [Cl(t1 - tnc) + r + Cr(tnc – t2)], kcal/kg

Trong đó:

Cl – Tỉ nhiệt của vật liệu ở thể lỏng, kcal/kg0C

Cr - Tỉ nhiệt của vật liệu ở thể rắn, kcal/kg0C

t1 – Nhiệt độ ban đàu của vật liệu trớc khi bắt đầu nguội 0C

tnc – Nhiệt độ nóng chảy cả vật liêu, 0C

t2 – Nhiệt độ sau khi nguội, 0C

r – nhiệt nóng chảy củavật liệu, kcal/kg

Hoặc là ta có thể tính toán theo công thứ sau

Q =c.( tđ - tc).G [kcal/h]

Trong đó:

c: tỉ nhiệt của vật liệu, lấy đối với thép bằng 0,12 kcal/kg0C

tđ : nhiệt độ ban đầu của vật liệu trớc khi bắt đầu nguội, 0C

tc : nhiệt độ sau khi nguội (lấy bằng nhiệt độ không khí trong nhà),G: trọng lợng vật liệu chuyển đến trong 1 giờ,kg/h

Trọng lợng của vạt liệu tính toán dựa vào công suất của loại thiết bị và hiệu suất của nó.C/S = 1200 kg/h & H = 90%

Vậy thì tổng lợng nhiệt là:Q=ΣQi=265032 [kcal/kg]

6/ Toả nhiệt do các lò nung :

Ta có cấu tạo của lò nh sau: a x b x h = 800 x 12000 x 2600 mm

Nhiệt độ cua lò nung: t = 11000C

Cấu tạo của của lò nung: +) chiều cao: 80 mm

k – Hệ số truyền nhiệt của thành lò: kcal/m2h0C

F – Diện tích bề mặt xung quaynh của lò, m2

t1 – Nhiệt độ bên trong của lò nung, 0C

t4 – Nhiệt độ không khí xung quanh, 0

/ Xác định hệ số truyền nhiệt của thành lò (k):

Hệ số truyền nhiệt k xác định theo công thức:

4 1

1 1

1 α λ

1

α : Hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt trong của cửa lò

α 4: Hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt ngoài của cửa lò

- Nhiệt độ bên trong của thành lò là: tlò = t1= 1100 0C

- Nhiệt độ của vùng làm việc là: tvlv = t4= 23 0C

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

3 4

273 100

t t

100

23 273 100

150 273 23 150

2 , 4

⇒ α 4= 15,43 kcal/m2h0C

- Lợng nhiệt toả ra từ 1 m2 bề mặt bên ngoài của lò trong 1 giờ:

q’1 = α4 (t3– t4), [kcal/ m2h]

115 , 0 1 , 1

48 , 0

1 1

= +

Nhận xét : ta thấy rằng hai giá trị q không bằng nhau có nghĩa là giá trị

t3 ta chọn cha đúng Vì vậy ta phải chọn lại

Giả thiết lại t3: ta thấy giá trị q’ > q” lên giá trị t chon ban đầu cao hon giá trị nhiệt độ thực lần này ta chọn t3=1250C lúc này thi ta có:

100

23 273 100

125 273 23 125

2 , 4

100

23 273 100

98 273 23 98

2 , 4

⇒ α 4= 6,47 + 6,31

⇒ α 4= 12,78 kcal/m2h0C

⇒ q’=12,78(98 - 23)

958 + ≈ kcal/m2h0C

/ Xác định diện tích truyền nhiệt(F):

lò nung đã cho với kích thớc: 800 x 1400 x 2600 mm thì ta có diện tích chung là: F= (0,8 x 2,6 +1,4 x 2,6 ) x 2 - Fc

với Fc – là diện tích cửa lò Fc= 0,8 x 0,5 = 0,4 m2

b/ Toả nhiệt qua nóc lò:

Ta chấp nhận cấu tạo của lóc lò cũng giông nh cua thành lò và việc tính toán cũng toả nhiệt qua lóc lò cũng giống nh đối với thành lò, nhng toả nhiệt qua lóc lò lại toả nhiệt mạnh hơn và ta lấy xấp xỉ 1,3 lần tức là

Q n =1,3 x Q t =1,3 x 4936,96 = 6418,048 kcal/h

c/ Toả nhiệt khi mở của lò:

Để tính toán đơn giản thì ta tiếp nhận rằng lợng nhiệt qua cửa lò lúc mơ cửa chính là lợng nhiệt bức xạ qua cửa tơng ứng với bức xạ của vật đen tuyệt

đối và bằng:

L T T

kcal/m2h

Trong đó:

TL – nhiệt độ tuyệt đối trong lò,

Tbm – nhiệt độ tuyệt đối các bề mặt đối diện với cửa lò,

c0 – hệ số bức xạ quy diễn lấy bằng hệ số bức xạ của vật đen tuyệt

đối c0=4,96 W/m2

nhng trong công thức trên thì giá trị Tbmbé hơn nhiều so với TL lên ta có thể

bỏ qua gía trị này khi tính toán tức là ta có:

Qbx= qbx knx a b

Trong đó :

 a,b – là chiều cao và chiều rộng của cửa lò

 knx – hệ số nhiễu xạ của cửa lò Đợc xác định nh sau:

Và với a x b = 0,8 x 0,5 thì ta có tỉ só sau:

&

344,1595

5 , 0

,

Với thời gian một lần mở cửa lò là 10’ thì ta có Lợng nhiệt toả ra tính đều trong 1 giờ là:

Qbx= 18000.0,59.0,8.0,5.6010 =566,4 kcal/h⇒Qbx=566,4 kcal/h

Vậy nhiệt toả ra khi mở cửa lò là: Q bx =566,4 kcal/h

d/ Toả nhiệt do bản thân cánh cửa lò:

Cấu tạo của cửa lò gồm hai lớp :

Lớp chịu lực bằng gang với δ = 0 , 012m

Lớp gạnh chịu lửa dày 0,12 m

=

tb

λ

Đối với gang thì khi nhiệt độ t = 300 thì ta có :λ = 34

Vậy thì hệ số truyền nhiệt k của bản than cánh cửa là:

k1= 8,56

34

012 , 0 03 , 1

12 , 0

100

23 273 100

300 273 23 300

5 , 3

}.0,5.0,8 x x(300-23)

⇒Q”=2396,2 kcal/h

ta thấy hai giá trị q này không bằng nhau lẽ ra thf ta phải giả thiế lại giá trị

t3 để tính lại nhng do quá trình làm đã làm với toả nhiệt thành lò rồi lên để

đơn giản thì ta lấy giá trị trung bình:

2

2 , 2396 1712

Trong đó:

m – Phần nhiệt qua đáy lò đi vào phòng lấy từ 0,5 – 0,7

Fd – diện tích đáy lòm2

D – bề rộng đáy hay đờng khích đáy

λ - hệ số dẫn nhiệt qua đáy lò

xq

tr &t

τ - là nhiệt độ bề mặt trong của lò và nhiệt độ xung quanh lò

ϕ - hệ số kể đến hình dạng của đáy lò: ϕ=3,6 do đáy lò có dạng hình chữ nhật

Vậy thì ta có nhiệt ruyền qua đáy lò là:

.( 1095 23 )

8 , 0

12 , 1 6 , 3 6 ,

Vậy ta có nhiệt truyền qua đáy lò là:

Kết luận: Ta có tổng nhiệt lơng toả ra do lò nung là:QLò = ∑Q i

QLò= Qthành lò+Qnóc lò+Qtoả khi mở cửa+Qbản thân cửa lò

QLò= 4936,96 + 6418,048 + 566,4 + 2054,1

V Q

toa i

lo

∆

=Trong đó:

1100

20 900 912 , 2

6 , 1 8 , 0 6 , 0 13975.5

20 65 912 , 2

2 , 1 8 , 0 6 , 0 13975.5

20 70 912 , 2

0,6.0,6.1,

VI/ Tính toán nhiệt bức xạ mặt trời xuyên qua KCBC vào nhà:

1/ Tính toán nhiệt bức xạ qua cửa kính

Lợng nhiệt truyền vao nhà qua cửa kính ào nhà có thể tinh theo công thức sau:

kính bx kính

bx q F

Q = τ1 τ2 τ3 τ4 . kcal/h

Trong đó:

 Fkính: là diện tích của kính chịu bức xạ của mặt trời.m2

 qbx: là cờng độ bức xạ của mặt trời trên mặt phẳng chịu bức xạ tại thời điểm tính toán, kcal/m2h

 τ1,τ2,τ3,τ4: là hệ số kể đến độ trong suốt của kính, độ bẩn của kính, mức độ che khuất bởi cánh cửa và bởi các hệ thông che nắng

Xác định các hệ số trên.

Diện tích của kính chính bằng diện tích của các cửa kể cả cửa đi, vì vậy ta

có Fkính=Fcửa sổ+Fcửa đi=17,92+15,68+14,4=48m2

qbx:cờng độ bức xạ của mặt trời trên mặt phẳng chịu bức xạ của mặt trời

t bx

ơng ttđ của không khí bên ngoài:

ttđ =

n

tb bx

q : cờng độ bức xạ trung bình trên mặt phẳng kết cấu, kcal/m2h

αn : hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt ngoài của kết cấu bao che,

kcal/m2h0C

ρ : hệ số hấp thụ bức xạ của bề mặt kết cấu bao che

(tôn sáng màu ρ = 0,8)

Trực xạ trên mặt bằng tháng 6 = 5378 kcal/m2h

Q∆ = kmái.Fmái.Ψ.( ttg - tttt ), kcal/h.

= 5,45 x 4608 x 1 x (41,46 – 34,5) = 174866 kcal/h

*) Bức xạ mặt trời do dao động nhiệt độ:

Để xác định biên độ dao động của nhiệt độ tổng ta phải xem xét biên

độ của nhiệt độ tơng đơng do bức xạ gây ra và biên độ của nhiệt độ không khí ngoài trời

Biên độ dao động của cờng độ bức xạ có thể xác định nh hiệu số giữa cờng độ cực đại và cờng độ trung bình trong ngày đêm (24h):

tb bx bx

A

α

ρ

= 20

499 80 ,

t = 27 0C.

→ A t n = 32,5 – 27= 5,5 0C

Biên độ dao động của nhiệt độ tổng:

tg t

A = (A t td +A t n )Ψ

Ψ: hệ số phụ thuộc vào độ lệch pha ∆Z và tỉ số giữa biên độ dao

động nhiệt độ tơng đơng và nhiệt độ bên ngoài

Nhiệt độ không khí cực đại vào 15 giờ

→∆Z = 15 – 12 = 3

6 , 3 5 , 5

Bảng 5: Thu nhiệt do bức xạ mặt trời:

Qbức xạkính (kcal/h) Qbức xạmái (kcal/h) ∑Qbức xạ (kcal/h)

Ta có bảng tổng hợp nhiệt toả ra từ các hệ thống nh sau: