đồ án thông gió khí thải

Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí ..................................................................................................................................5 DANH MỤC BẢNG.................................................................................................6 DANH MỤC BẢNG 3.............................................................................................6 DANH MỤC HÌNH 4.............................................................................................6 LỜI MỞ ĐẦU 4.......................................................................................................6 PHẦN 1:THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ. 5.......................................................................................................................6 I.Tính nhiệt thừa bên trong công trình 5...............................................................6 Bảng 1: Thông số tính toán bên ngoài công trình 6..............................................6 Bảng 2: Thông số tính toán bên trong công trình 7..............................................6 Hình 1: Cấu tạo của tường 7............................................................6 a.Xác định hệ số truyền nhiệt K. 10......................................................................6 Bảng 3: Tính toán xác định hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che 10..............6 Bảng 4 - Diện tích kết cấu bao che. 11.............................................6 Bảng 5: Tính toán tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che về mùa Đông 12.............6 Hình 3 – Tổn thất nhiệt theo phương hướng 14...................................................6 Bảng 6: Tổn thất nhiệt bổ sung theo phương hướng 14.......................................6 Bảng 7 - Tính toán tổn thất nhiệt do rò gió. 16.....................................................6 Bảng 9 - Công suất điện của các động cơ. 17................................6 Bảng 10 – Tính toán tỏa nhiệt do người 19...........................................................6 Bảng 16 - Tính toán tổng nhiệt thừa. 33................................................................6 II.Tính lưu lượng thông gió 33...............................................................................6 III. Thủy lực và lựa chọn thiết bị 36......................................................................6 Bảng 18 :Thống kê hệ số sức cản cục bộ trên ống chính 38...............................6 Bảng 19: Tính toán công suất quạt 39..................................................................6 PHẦN 2 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM SOÁT Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 41......................................................................................................6 Bảng 20 – Thông số tính toán xử lý khí thải ngoài nhà 41...................................6 Bảng 21.Các thông số của nguồn ống khói: 41......................................................6 Page 1 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Bảng 22: Tính toán sản phẩm cháy (SPC) ở điều kiện chuẩn (t = 0oC; P = 760 mmHg) 42.................................................................................................................6 Bảng24– Nồng độ phát thải của các chất ô nhiễm trong khói 46...........6 IV. Tính toán khuyếch tán chất ô nhiễm 49..........................................................7 Bảng 28 - Tính toán chiều cao hiệu quả của ống khói 51...................................7 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72..................................................................................7 DANH MỤC HÌNH..................................................................................................7 DANH MỤC BẢNG 3.............................................................................................7 DANH MỤC HÌNH 4.............................................................................................7 LỜI MỞ ĐẦU 5.......................................................................................................7 PHẦN 1:THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ. 6.......................................................................................................................7 I.Tính nhiệt thừa bên trong công trình 6...............................................................7 Bảng 1: Thông số tính toán bên ngoài công trình 7..............................................7 Bảng 2: Thông số tính toán bên trong công trình 8..............................................7 Hình 1: Cấu tạo của tường 8............................................................7 a.Xác định hệ số truyền nhiệt K. 11......................................................................7 Bảng 3: Tính toán xác định hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che 11..............7 Bảng 4 - Diện tích kết cấu bao che. 12.............................................7 Bảng 5: Tính toán tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che về mùa Đông 13.............7 Hình 3 – Tổn thất nhiệt theo phương hướng 15...................................................7 Bảng 6: Tổn thất nhiệt bổ sung theo phương hướng 15.......................................7 Bảng 7 - Tính toán tổn thất nhiệt do rò gió. 17.....................................................7 Bảng 9 - Công suất điện của các động cơ. 18................................7 Bảng 10 – Tính toán tỏa nhiệt do người 20...........................................................7 Bảng 16 - Tính toán tổng nhiệt thừa. 34................................................................7 II.Tính lưu lượng thông gió 34...............................................................................7 III. Thủy lực và lựa chọn thiết bị 37......................................................................7 Bảng 18 :Thống kê hệ số sức cản cục bộ trên ống chính 39...............................7 Bảng 19: Tính toán công suất quạt 40..................................................................7 Page 2 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí PHẦN 2 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM SOÁT Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 42......................................................................................................7 Bảng 20 – Thông số tính toán xử lý khí thải ngoài nhà 42...................................7 Bảng 21.Các thông số của nguồn ống khói: 42......................................................7 Bảng 22: Tính toán sản phẩm cháy (SPC) ở điều kiện chuẩn (t = 0oC; P = 760 mmHg) 43.................................................................................................................8 Bảng24– Nồng độ phát thải của các chất ô nhiễm trong khói 47...........8 IV. Tính toán khuyếch tán chất ô nhiễm 50..........................................................8 Bảng 28 - Tính toán chiều cao hiệu quả của ống khói 52...................................8 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73..................................................................................8 LỜI MỞ ĐẦU............................................................................................................8 PHẦN 1:THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ.. 9 I.Tính nhiệt thừa bên trong công trình.......................................................................9 Bảng 1: Thông số tính toán bên ngoài công trình....................................................10 1.2 Tra thông số tính toán bên trong công trình.................................................10 Bảng 2: Thông số tính toán bên trong công trình....................................................11 1.3. Lựa chọn thông số về kết cấu bao che..........................................................11 Hình 1: Cấu tạo của tường................................................................11 2. Tính toán nhiệt tổn thất.......................................................................................13 2.1 Tính tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che........................................................13 a.Xác định hệ số truyền nhiệt K..............................................................................13 Bảng 3: Tính toán xác định hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che........................13 Bảng 4 - Diện tích kết cấu bao che....................................................15 Bảng 5: Tính toán tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che về mùa Đông.......................16 2.3 Tổn thất nhiệt bổ sung theo phương hướng..................................................17 Hình 3 – Tổn thất nhiệt theo phương hướng...........................................................18 Bảng 6: Tổn thất nhiệt bổ sung theo phương hướng...............................................18 2.4 Tính toán tổn thất nhiệt do rò gió..................................................................19 Bảng 7 - Tính toán tổn thất nhiệt do rò gió..............................................................20 3. Tính toán tỏa nhiệt ..............................................................................................21 3.1. Toả nhiệt do thắp sáng:..................................................................................21 Page 3 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí 3.2 Toả nhiệt do máy móc động cơ dùng điện :..................................................21 Bảng 9 - Công suất điện của các động cơ........................................21 3.3 Toả nhiệt do người. .........................................................................................22 Bảng 10 – Tính toán tỏa nhiệt do người..................................................................23 3.4 Toả nhiệt do quá trình làm nguội sản phẩm ................................................23 3.5 Toả nhiệt do lò..................................................................................................24 4. Tính toán thu nhiệt vào mùa hè...........................................................................34 Bảng 16 - Tính toán tổng nhiệt thừa........................................................................37 II.Tính lưu lượng thông gió.....................................................................................37 III. Thủy lực và lựa chọn thiết bị.............................................................................40 1. Tính thủy lực .....................................................................................................40 Bảng 18 :Thống kê hệ số sức cản cục bộ trên ống chính.......................................42 2. Chọn quạt..........................................................................................................43 Bảng 19: Tính toán công suất quạt .........................................................................43 PHẦN 2 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM SOÁT Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ...........................................................................................................45 I.Nhiệm vụ thiết kế................................................................................................45 Bảng 20 – Thông số tính toán xử lý khí thải ngoài nhà...........................................45 Bảng 21.Các thông số của nguồn ống khói:............................................................45 II.Tính toán sản phẩm cháy.....................................................................................45 Bảng 22: Tính toán sản phẩm cháy (SPC) ở điều kiện chuẩn (t = 0oC; P = 760 mmHg).....................................................................................................................46 Bảng24– Nồng độ phát thải của các chất ô nhiễm trong khói....................50 IV. Tính toán khuyếch tán chất ô nhiễm..................................................................53 1. Xác định chiều cao hiệu quả của ống khói: ( Công thức Davdison)...................53 Bảng 28 - Tính toán chiều cao hiệu quả của ống khói ...........................................55 .................................................................................................................................57 2.SO2.......................................................................................................................58 .................................................................................................................................60 .................................................................................................................................61 .................................................................................................................................64 Page 4 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí VI.Phương pháp xử lý và tính toán thiết bị:............................................................68 b.2. Tính toán tổn thất...........................................................................................71 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................76 Page 5 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí DANH MỤC BẢNG DANH MỤC BẢNG.................................................................................................6 DANH MỤC HÌNH..................................................................................................7 LỜI MỞ ĐẦU............................................................................................................8 PHẦN 1:THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ.. 9 I.Tính nhiệt thừa bên trong công trình.......................................................................9 Bảng 1: Thông số tính toán bên ngoài công trình....................................................10 Bảng 2: Thông số tính toán bên trong công trình....................................................11 Hình 1: Cấu tạo của tường................................................................11 a.Xác định hệ số truyền nhiệt K..............................................................................14 Bảng 3: Tính toán xác định hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che........................14 Bảng 4 - Diện tích kết cấu bao che....................................................15 Bảng 5: Tính toán tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che về mùa Đông.......................16 Hình 3 – Tổn thất nhiệt theo phương hướng...........................................................18 Bảng 6: Tổn thất nhiệt bổ sung theo phương hướng...............................................18 Bảng 7 - Tính toán tổn thất nhiệt do rò gió..............................................................20 Bảng 9 - Công suất điện của các động cơ........................................21 Bảng 10 – Tính toán tỏa nhiệt do người..................................................................23 Bảng 16 - Tính toán tổng nhiệt thừa........................................................................37 II.Tính lưu lượng thông gió.....................................................................................37 III. Thủy lực và lựa chọn thiết bị.............................................................................40 Bảng 18 :Thống kê hệ số sức cản cục bộ trên ống chính.......................................42 Bảng 19: Tính toán công suất quạt .........................................................................43 PHẦN 2 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM SOÁT Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ...........................................................................................................45 Bảng 20 – Thông số tính toán xử lý khí thải ngoài nhà...........................................45 Bảng 21.Các thông số của nguồn ống khói:............................................................45 Bảng 22: Tính toán sản phẩm cháy (SPC) ở điều kiện chuẩn (t = 0oC; P = 760 mmHg).....................................................................................................................46 Bảng24– Nồng độ phát thải của các chất ô nhiễm trong khói....................50 Page 6 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí IV. Tính toán khuyếch tán chất ô nhiễm..................................................................53 Bảng 28 - Tính toán chiều cao hiệu quả của ống khói ...........................................55 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................76 DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG.................................................................................................6 DANH MỤC HÌNH..................................................................................................7 LỜI MỞ ĐẦU............................................................................................................8 PHẦN 1:THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ.. 9 I.Tính nhiệt thừa bên trong công trình.......................................................................9 Bảng 1: Thông số tính toán bên ngoài công trình....................................................10 Bảng 2: Thông số tính toán bên trong công trình....................................................11 Hình 1: Cấu tạo của tường................................................................11 a.Xác định hệ số truyền nhiệt K..............................................................................14 Bảng 3: Tính toán xác định hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che........................14 Bảng 4 - Diện tích kết cấu bao che....................................................15 Bảng 5: Tính toán tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che về mùa Đông.......................16 Hình 3 – Tổn thất nhiệt theo phương hướng...........................................................18 Bảng 6: Tổn thất nhiệt bổ sung theo phương hướng...............................................18 Bảng 7 - Tính toán tổn thất nhiệt do rò gió..............................................................20 Bảng 9 - Công suất điện của các động cơ........................................21 Bảng 10 – Tính toán tỏa nhiệt do người..................................................................23 Bảng 16 - Tính toán tổng nhiệt thừa........................................................................37 II.Tính lưu lượng thông gió.....................................................................................37 III. Thủy lực và lựa chọn thiết bị.............................................................................40 Bảng 18 :Thống kê hệ số sức cản cục bộ trên ống chính.......................................42 Bảng 19: Tính toán công suất quạt .........................................................................43 PHẦN 2 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM SOÁT Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ...........................................................................................................45 Bảng 20 – Thông số tính toán xử lý khí thải ngoài nhà...........................................45 Bảng 21.Các thông số của nguồn ống khói:............................................................45 Page 7 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Bảng 22: Tính toán sản phẩm cháy (SPC) ở điều kiện chuẩn (t = 0oC; P = 760 mmHg).....................................................................................................................46 Bảng24– Nồng độ phát thải của các chất ô nhiễm trong khói....................50 IV. Tính toán khuyếch tán chất ô nhiễm..................................................................53 Bảng 28 - Tính toán chiều cao hiệu quả của ống khói ...........................................55 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................76 LỜI MỞ ĐẦU Bảo vệ môi trường được coi là một vấn đề sống còn của nhân loại. Với sự phát triển của khoa học kĩ thuật hiện nay, tốc độ đô thị hoá ngày càng cao làm cho tình hình ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm không khí nói riêng ngày càng trầm trọng. Với tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường như vậy, các cấp các ngành trong cả nước đã và đang đẩy mạnh công tác bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, môi trường không khí ở nước ta hiện nay, đặt biệt là ở các khu công nghiệp và các đô thị lớn vẫn tồn tại dấu hiệu ô nhiễm đáng lo ngại. Phần lớn các nhà máy xí nghiệp chưa được trang bị các hệ thống xử lý bụi và khí thải độc hại. Còn ở các đô thị do tốc độ phát triển nhanh cộng với thiếu qui hoạch hợp lý nên khu vực cách ly của khu công nghiệp ngày càng bị lấn chiếm hình thành các khu dân cư làm cho môi trường ở đây thêm phần phức tạp và khó được cải thiện . Page 8 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Trên cơ sở những kiến thức đã được học và được cô giáo Lê Năng Định hướng dẫn, em đã hoàn thành đồ án kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí. Nội dung đồ án gồm các vấn đề: Thiết kế hệ thống thông gió cho phân xưởng cơ khí, thiết kế hệ thống kiểm soát ô nhiễm MTKK và các bản vẽ kèm theo. Do nhiều yếu tố khác nhau nên đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong thầy, cô giáo hướng dẫn thêm để đồ án này trở nên hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cảm ơn. Đà Nẵng, ngày 30 tháng 12 năm 2014 Sinh viên thực hiện Lê Thị Như Hải PHẦN 1:THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ. I.Tính nhiệt thừa bên trong công trình Để thông gió chống nhiệt thừa cân xác định lượng nhiệt thừa. Lượng nhiệt thừa là hiệu số giữa lượng nhiệt tỏa ra bên trong nhà và lượng nhiệt tổn thất ra bên ngoài nhà. Qthừa = SQi ( tỏa) - SQi (tổn thất) 1. Lựa chọn các thông số 1.1 Chọn thông số tính toán bên ngoài công trình • Mùa hè: - Nhiệt độ ngoài công trình vào mùa hè t HN = 26,20C (Nhiệt độ cực đại trung bình tháng 7 ở Tam Đảo, Bảng 2.3 - TCVN 02:2009 ) - Độ ẩm: φ tt(H) = 88% (Độ ẩm tương đối trung bình vào tháng 7 ở Tam Đảo, N Bảng 2.10 TCVN 02:2009) Từ hai giá trị: tHN = 26,2 và φ = 88% tra biểu đồ I-d ta có được d = 19,5 g/kg k2.k Page 9 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí - Hướng gió chủ đạo: Tây Nam (Lấy theo thành phố Tam Đảo – Bảng 2.16 QCVN 02:2009/BXD) H - Vận tốc gió mùa hè: V gio = 3,1 (m/s) (Vận tốc gió trung bình tháng75 theo thành phố Tam Đảo, Bảng 2.16 - QCVN 02:2009/BXD • Mùa đông: - Nhiệt độ ngoài nhà vào mùa đông: t DN = 90C (Nhiệt độ cực tiểu trung bình tháng 1 ở Tam Đảo, Bảng 2.4 - TCVN 02:2009) - Độ ẩm: φ tt(H) = 88% (Độ ẩm tương đối trung bình vào tháng 1 ở Tam Đảo N Bảng 2.10 - TCVN 02:2009) Từ hai giá trị: tĐN = 9 và φ = 88% tra biểu đồ I-d ta có được d = 6,3 g/kg k2.k - Hướng gió chủ đạo: Đông Bắc (Lấy theo Tam Đảo - QCVN 02:2009/BXD Đ - Vận tốc gió mùa đông: V gio = 4,9 (m/s) (Vận tốc gió trung bình tháng 1 theo thành phố Tam Đảo, Bảng 2.16 - QCVN 02:2009/BXD) Bảng 1: Thông số tính toán bên ngoài công trình Mùa Thông số tính toán tkk (0C) φ(%) Hướng gió d V (m/s) Mùa đông 9 88 6,3 4,9 Mùa hè 88 19,5 3,1 26,2 Đông Bắc Tây Nam 1.2 Tra thông số tính toán bên trong công trình • Nhiệt độ trong công trình vào mùa hè: Để đạt được điều kiện tối ưu, nhiệt độ không khí tính toán bên trong nhà cần cao hơn bên ngoài nhà từ 1-3oC. Do vậy ở đây ta chọn nhiệt độ này là: t TH = 26,2 + 1 = 27,2 oC. • Nhiệt độ trong công trình vào mùa đông : t TD = 20 ÷ 220C Chọn : t TD = 200C Page 10 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Bảng 2: Thông số tính toán bên trong công trình Mùa Thông số tính toán tkk (0C) φ(%) Hướng gió d V (m/s) Mùa đông 20 88 6,3 4,9 Mùa hè 88 19,5 3,1 27,2 Đông Bắc Tây Nam 1.3. Lựa chọn thông số về kết cấu bao che Lựa chọn kết cấu bao che cho các bộ phận của công trính phân xưởng như sau: • Tường ngoài: tường chịu lực, gồm có ba lớp: Lớp vữa Lớp gạch chịu lực Lớp vữa Hình 1: Cấu tạo của tường Lớp 1: lớp vữa vôi trát mặt ngoài với các thông số Dày: δ1 = 15 mm Hệ số dẫn nhiệt: λ1 = 0,75 Kcal/mh o C Lớp 2: lớp gạch phổ thông xây với vữa nặng với các thông số Dày: δ 2 = 220 mm Hệ số dẫn nhiệt: λ 2 = 0,7 Kcal/mh o C Lớp 3: lớp vữa vôi trát mặt trong với các thông số Dày: δ 3 = 15 mm Hệ số dẫn nhiệt: λ3 = 0,6 Kcal/mh o C • Tường trong phân xưởng : là loại tường mỏng hơn cũng gồm có 3 lớp: Page 11 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Lớp 1: lớp vữa vôi trát mặt trong với các thông số Dày: δ1 = 15 mm Hệ số dẫn nhiệt: λ1 = 0,6 Kcal/mh o C Lớp 2: lớp gạch phổ thông xây với vữa nặng với các thông số Dày: δ 2 = 110 mm Hệ số dẫn nhiệt: λ 2 = 0,7 Kcal/mh C Lớp 3: lớp vữa vôi trát mặt trong với các thông số o Dày: δ 3 = 15 mm Hệ số dẫn nhiệt: λ3 = 0,6 Kcal/mh o C • Cửa sổ bề mặt tường và cửa sổ mái là giống nhau, kết cấu là cửa bằng kính có song chắn bằng thép, có các thông số là: Dày δ = 5 mm o Hệ số dẫn nhiệt: λ = 0,65 Kcal/mh C • Cửa chính: cửa thép với các thông số như sau Dày: δ = 2 mm o Hệ số dẫn nhiệt: λ = 50 Kcal/mh C • Mái che: là mái tôn với các thông số kĩ thuật là : Dày: δ = 0,8 mm o Hệ số dẫn nhiệt: λ = 50 Kcal/mh C • Nền: lựa chọn là loại nền không cách nhiệt, với các lớp vật liệu đặc trưng. Ta chia nền ra làm 3lớp như sau : Dải 1 Dải 2 12000 Dải 3 Page 12 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí 42000 Hình 2: Phân chia dải nền theo diện tích 2. Tính toán nhiệt tổn thất 2.1 Tính tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che Công thức tính toán: KC QTT = K × F × ∆t (Kcal/h) Trong đó K : hệ số truyền nhiệt( Kcal/m2.h.oC ) K= 1 1 δ 1 +∑ i + αT λi α N αT: hệ số trao đổi nhiệt mặt bên trong của tường α T = 7,5 Kcal/m2.h.oC αN: hệ số trao đổi nhiệt mặt bên ngoài của tường α N = 20 Kcal/m2.h.oC δi: độ dày kết cấu thứ i ( m) λi: hệ số dẫn nhiệt của kết cấu thứ i ( Kcal/m.h.oC ) F : diện tích kết cấu ∆t D = (t TD – t DN )ψ ∆t H = (t TH − t NH ).Ψ ψ: Số hiệu chỉnh kể đến kết cấu bao che, ψ = 1 a.Xác định hệ số truyền nhiệt K. Bảng 3: Tính toán xác định hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che Tên kết cấu bao che δ 1 1 +∑ i + αT λi α N Nhiệt trở R Hệ số truyền m2.0C/Kcal nhiệt K, Page 13 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Kcal/m2.h.0C 1)Tường ngoài δ 1 = 15mm λ1 = 0,75 Kcal/mh o C 1 0,015 0,22 + + + 7,5 0,75 0,70 0,015 1 + + 0,60 20 0.543 1,843 1 0,002 1 + + 7,5 50 20 0,183 5,453 1 0,005 1 + + 7,5 0, 65 20 0,191 5,235 1 0,005 1 + + 7,5 0, 65 20 0,191 5,235 0,183 5,464 δ 2 = 220 mm λ 2 = 0,7 Kcal/mh o C δ = 15mm 3 λ3 = 0,6 Kcal/mh o C 2)Cửa chính: δ = 2 mm λ = 50 Kcal/mho C 3)Cửa sổ: δ = 5 mm λ = 0,65 Kcal/mh o C 4)Cửa mái: δ = 5 mm λ = 0,65 Kcal/mh C o 5)Mái che: δ = 0,8 mm 1 0,0008 1 + + 7,5 50 20 λ = 50 Kcal/mh o C 6)Nền: Nền không cách nhiệt K1 = 0,4 K2 = 0,2 K3 = 0,1 b.Xác định diện tích kết cấu bao che Page 14 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Bảng 4 - Diện tích kết cấu bao che. TT 1 2 3 4 5 Tên kết cấu Cửa sổ F=dài .cao.số cửa Cửa chính F=dài. cao.số cửa Cửa mái F=dài .cao chính 6 Phía Bắc PhíaNam Phía Tây Phía Đông Nền F=3,3.1,9.2 12,5 ∑Fcửa sổ = Phía Bắc F=3,5.3.1 Phía Nam F= 3,5.3.1 Phía Tây F= 0 Phía F= 0 Đông ∑Fcửa chinh = Phía Bắc F=(42-1,5).1,05 Phía Nam F=(42-1,5).1,05 Mái che F=dài . rộng Tường F= dài.cao-Fcửa sổ-Fcửa F=3,3.1,9.6 F=3,3.1,9.6 F=3,3.1,9.2 Kết quả (m2) 37,6 37,6 12,5 Công thức tính Phía Bắc Phía Nam Phía Tây Phía Đông Dải I Dải II Dải III 100,3 10.5 10.5 0 0 21 42,5 42,5 ∑Fcửa mái = 85 F=2.42.6,6 554,4 ∑Fmái che = 554,4 F=[(42+0,25).7,5]- 37,6–10,5 F=[(42+0,25).7,5]- 37,6–10,5 F=[(12+0,25).7,5] -12,5- 0 268,8 268,8 79,4 F=[(12+0,25).7,5]- 12,5-0 79,4 ∑Ftường = 696,4 F1=(42.12)- F2- F3+4(2.2) F2=(38.8)- F3 F3=34.4 216 168 136 c.Tính tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che về mùa Hè: Page 15 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Bảng 5: Tính toán tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che về mùa Đông Đ Đ Tên kết cấu K Diện tích truyền ∆tĐ= (tT -tN ).Ψ ngăn che Kcal/m2.h.0C nhiệt ∑F (m2) tTĐ-tNĐ Ψ ∆tĐ 1. Tường ngoài 2. Cửa chính 3. Cửa sổ 4. Cửa mái 5. Mái che 6. Nền 1,843 ∑Ftường = 696,4 14118,1 5,464 ∑Fcửa chính = 21 1262,2 5,235 ∑Fcửa sổ = 100,3 5775,8 5,235 ∑Fcửa mái = 85 5,464 ∑Fmái che = 554,4 33321,6 K1 = 0,4 K2 = 0,2 K3 = 0,1 F1 = 216 F2 = 168 F3 = 136 950,4 369,6 149,6 20-9 = 11 1 11 4894,7 KC ( Đ ) Vậy tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che về mùa Đông: ∑ Q TT = 60842 (Kcal/h) d.Tính tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che về mùa Hè: Về mùa hè, tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che được xác định bằng phương pháp như đối với mùa đông, chỉ khác về mùa hè, hướng dòng nhiệt qua kết cấu mái không phải từ trong ra ngoài, mà ngược lại- từ ngoài vào trong, vì nhiệt độ bên ngoài gần bề mặt mái lớn hơn so với nhiệt độ bên trong do bức xạ mặt trời. Do đó khi tính tổn thất nhiệt qua kết cấu nhiệt bao che về mùa hè ta không tính lượng nhiệt truyền qua mái. Để đơn giản trong tính toán ta có thể áp dụng công thức: (H) (Ð) Q kc = (Q kc Δt tt(H) (Ð) tt(Ð) - Qm ). Δt (kcal/h) (H) Q kc =(60842– 33321,6)x 1/11= 2501,9 (kcal/h) Trong đó: Page 16 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí (Ð) Q kc (kcal/h) : Tốn thất nhiệt qua kết cấu về mùa đông. Qm(Ð) (kcal/h) ∆ttt(Đ) (0C) : Tốn thất nhiệt qua mái về mùa đông. : Hiệu số nhiệt độ tính toán giữa không khí bên trong và bên ngoài nhà vào mùa đông. Đối với tường, cửa sổ, cửa ra vào, nền ∆ttt(Đ) = 20-9 = 11 (0C) ∆ttt(H) = ( thT - thN).ψ=(27,2-26,2).1= 1 (0C) 2.2 Tổn thất nhiệt do nung nóng vật liệu mang vào nhà NN Q TT = G .C . (t T − t VL ) (Kcal/h) Trong đó: G là lượng vật liệu đưa vào nhà trong một giờ. G =500 Kg/h C: tỉ nhiệt (nhiệt dung riêng của vật liệu cần làm nóng). Tra bảng 2.2: Những đặc tính của thép, gang, đồng (sách Thông gió và Kỹ thuật xử lý khí thải của tác giả Nguyễn Duy Động) C = 0,093 Kcal/Kg0C tT : nhiệt độ trong nhà tVL : nhiệt độ vật liệu trước khi đưa vào nhà tVL = tN ∆tĐ= 20-9= 11oC ∆tH= 27,2-26,2= 1oC NN (Đ) QTT = G.C.∆tĐ= 500.0,093.11 = 511,5 (Kcal/h) NN (H) QTT = G.C.∆tH= 500.0,093.1 = 46,5 (Kcal/h) 2.3 Tổn thất nhiệt bổ sung theo phương hướng. Đối với Việt Nam các bức tường quay về các hướng có quá trình trao đổi nhiệt khác nhau hay nói cách khác tổn thất nhiệt theo các hướng khác nhau nên khi tính toán đối với các tường ngoài ta cần phải bổ sung thêm lượng nhiệt mất mát do sự trao đổi nhiệt bên ngoài tăng lên ở các hướng khác nhau. Page 17 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí B 10% Ñ 5% 10% T N 0% Hình 3 – Tổn thất nhiệt theo phương hướng phuonghuong Q TT = K.F.∆t.Ψ (Kcal/h) Bảng 6: Tổn thất nhiệt bổ sung theo phương hướng K F Kcal/m2.h.0C (m2) Ψ ∆tH ∆tĐ Tổn thất QbsH QbsD Bắc Nam Tây Đông Bắc Nam Tây Đông Bắc Nam 5,235 5,235 5,235 5,235 5,453 5,453 5,453 5,453 5,235 5,235 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 10% 0% 5% 10% 10% 0% 5% 10% 10% 0% 19,7 0,00 3,27 6,5 5,73 0,00 0,00 0,00 22,3 0,00 216,5 0,00 36 72 63 0,00 0,00 0,00 244,7 0,00 Bắc 1,843 1 1 11 10% 49,5 544,9 1 1 11 0% 0,00 TT Tên kết cấu 3 4 Cửa Phương hướng Tường Nam 1,843 37,6 37,6 12,5 12,5 10,5 10,5 0 0 42,5 42,5 268, 8 268, 0,00 Page 18 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Tây Đông 1,843 1,843 8 79,4 79,4 1 1 1 1 11 11 Tổng cộng 5% 7,3 10% 14,6 128,9 80,5 170 1427,6 2.4 Tính toán tổn thất nhiệt do rò gió Gió lùa vào nhà do chênh lệch trọng lượng không khí bên trong và bên ngoài và do áp lực gió thổi trên bề mặt ngoài công trình . Qgio TT = C K .Ggl .∆ t.∑ l (Kcal/h) ( Theo CT 2-46 sách Thông gió và kĩ thuật xử lí khí thải – Nguyễn Duy Động) Trong đó: CK = 0,24 là tỉ nhiệt của không khí ( Kcal/Kg oC) Ggl: lượng gió lùa vào nhà qua 1m chiều dài khe hở của cửa.(kg/m.h) ( Tra bảng 2-10 sách Thông gió và kĩ thuật xử lí khí thải – Nguyễn Duy Động) ∆t : chênh lệch nhiệt độ tính toán bên trong và bên ngoài nhà. ∆t = (tTtt - tNtt ) ∑ l : Tổng chiều dài các khe hở của cửa. Đối với hầm mái, cửa sổ 1 lớp khung thép: a=0,65 Đối với cửa đi, cổng ra vào: a=2 - Mùa Đông hướng gió chính là hướng Đông Bắc Vg =4,9 m/s -> g=11,46kg/h -Mùa Hè hướng gió chính là hướng Tây Nam Vg = 3,1 m/s -> g=7,5kg/h H Hướng Đông Bắc Hình 4: Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa đông Page 19 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Hướng Tây Nam Hình 5: Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa hè Bảng 7 - Tính toán tổn thất nhiệt do rò gió. Mùa Hướng Cửa CK Đông Đông Bắc Sổ Mái Chính 0,24 Hè Tổng cộng Tây Nam Sổ Mái Chính Tổng cộng ∆ttt (0C) 11 g(kg/h) a 11,46 0,65 59 55,3 2 16 11,46 0,24 1 7,5 7,5 ∑l (m) 0,65 59 55,3 2 16 Kết quả (kcal/h) 1160,2 1087,5 968,1 3215,8 69 64,7 57,6 191,3 Tổng nhiệt tổn thất: Bảng 8: Tổng tổn thất nhiệt MÙA Qkết cấu Q vật liệu Qbs Qgió QTT (Kcal/h) (Kcal/h) (Kcal/h) (Kcal/h) (Kcal/h) ĐÔNG 60842 598 1427,6 3215,8 83367,2 HÈ 46 128,9 191,3 2870,1 2501,9 Page 20 đông Hướng Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí 3. Tính toán tỏa nhiệt 3.1. Toả nhiệt do thắp sáng: QTS = 860 . a . F ( Kcal/h ) 860: đương lượng nhiệt điện a: tiêu chuẩn thắp sáng, a = 18 – 24W/m2. Chọn a = 22W/m2 = 0,022kW/m2. F: diện tích xưởng cơ khí, F = (12-0,25).(42-0,25) = 490,56(m2) QTS = 860 . 490,56.0,022 = 9281,4 (Kcal/h) 3.2 Toả nhiệt do máy móc động cơ dùng điện : QTĐC = 860.ϕ1.ϕ2 .ϕ3.ϕ4 . ∑ N (Kcal/h) Trong đó: ϕ 1 - là hệ số sử dụng công suất điện , ϕ1 = 0,7 ÷ 0,9 ϕ 2 - hệ số phụ tải, tỉ số giữa công suất tiêu thụ với công suất cực đại, ϕ 2 = 0,5 ÷ 0,8 ϕ3 - hệ số làm việc đồng thời của các động cơ điện, φ3= 0,5÷1 ϕ 4 - hệ số chuyển biến cơ năng thành nhiệt năng và tỏa nhiệt vào không khí xung quanh , φ4=0,65÷1 Lấy ϕ1.ϕ 2 .ϕ 3 .ϕ 4 = 0,25 860 – Đương lượng của công ∑ N : tổng công suất của động cơ điện. Bảng 9 - Công suất điện của các động cơ. Kí hiệu Tên động cơ Công suất Số lượng 1 2 3 4 6 7 9 Thiết bị số 1 Thiết bị số 2 Máy phay đứng BH11 Máy tiện rèn 1615M Thiết bị số 6 Máy xọc 7412 Máy bào ngang M30 3 2,8 6,7 3 2 1,5 2,8 2 2 2 2 2 3 2 Tổng công suất 6 5,6 13,4 6 4 4,5 5,6 10 Cưa máy 872 A 2,2 4 8,8 Page 21 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí 11 Thiết bị số 11 13 Máy hàn điện 14 Máy cắt tấm N475 15 Máy khoan để bàn Tổng cộng 2 4 8 11 10 0,5 2 2 4 22 20 2 105,9 ĐC ⇒ Q TN = 0,25.860.105,9=22768,5 (Kcal/h) 3.3 Toả nhiệt do người. Lượng nhiệt tỏa ra của người trong phòng bao gồm hai thành phần là nhiệt hiện Qh và nhiệt ẩn QÂ . Lượng nhiệt toàn phần tỏa ra của người phụ thuộc phần lớn vào mức độ nặng nhọc của công việc , vào nhiệt độ của phòng và một phần tính chất quần áo mặc.Phần nhiệt hiện tỏa ra phụ thuộc vào nhiệt độ của phòng, vận tốc gió trong phòng, cường độ làm việc và tính chất quần áo mặc.Khi nhiệt độ môi trường thấp thì người tỏa nhiệt hiện lớn, nhiệt ẩn nhỏ.Khi nhiệt độ trong phòng cao lượng nhiệt hiện tỏa ra giảm đi, người tỏa mồ hôi nhiều. Lượng nhiệt tỏa ra do người chỉ tính phần nhiệt hiện bởi phần nhiệt hiện tỏa ra làm tăng nhiệt độ không khí trong phòng còn nhiệt ẩn làm tăng quá trình bốc mồ hôi và tính theo công thức: Q nguoi = q × n (Kcal/h) t Trong đó: n - là số người trong phân xưởng, n = 35 người q (kcal/ người): lượng nhiệt hiện do một người toả vào không khí trong phòng trong 1 giờ. Lấy theo bảng 2-1 số lượng nhiệt , ẩm tỏa ra do người ( trang 24 sách thông gió và kĩ thuật xử lí khí thải – Nguyễn Duy Động) Mùa đông (200C): qh = 98 Kcal/h Mùa hè (27,2): qh = 64,6 Kcal/h Page 22 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Bảng 10 – Tính toán tỏa nhiệt do người TT 1 2 Mùa Đông Hè qh (Kcal/h) 98 64,6 n (người) 35 35 Q nguoi t (Kcal/h) 3430 2261 3.4 Toả nhiệt do quá trình làm nguội sản phẩm Sản phẩm nguội dần nhưng có thay đổi trạng thái: Vật nung thay đổi trạng thái sp Q TN = Gsp.[Cl(tđ – tnc) + i + Cr(tnc - tc)]. β (kcal/h) Trong đó: Gsp = 500.Fđáy lò là lượng vật liệu đưa vào gia công Cl: tỉ nhiệt của vật liệu cần làm nguội, Cl = 0,118 kcal/kgoC i nhiệt nóng chảy của vật liệu, i = 42,99 kcal/kg Cr tỉ nhiệt của vật liệu cần làm nguội Cr = a + b ( 273 + t `) td, tc: nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối cùng của vật liệu khi đưa ra khỏi lò. Lò đúc đồng td =1250 oC tc =tTtt Mùa đông tC=20oC Mùa hè tC = 27,2oC β=0,5 : Hệ số kể đến cường độ tỏa nhiệt theo thời gian ( Sách Thông gió , Hoàng Thị Hiền, Bùi Sĩ Lý ) Bảng 11: Tính toán toả nhiệt do quá trình làm nguội sản phẩm Page 23 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Mùa Cl Cr Gsp tđ (Kcal/kgoC (Kcal/kgoC o (kg/h) ( C) ) ) Đông 500 0,118 0,093 1250 1083 20 42,99 40388,7 Hè 500 0,118 0,093 1250 1083 27,2 42,99 40221,3 tnc (oC) inc Qsp tc (Kcal/kg (Kcal/h (oC) ) ) 3.5 Toả nhiệt do lò 3.5.1.Lò nấu đồng a.Tỏa nhiệt qua thành lò Qv = αN .( FT (kcal/h) FT diện tích 1 bên thành lò (m2), F = 1,1x1=1,1 (m2) q cường độ dòng nhiệt truyền qua 1 m2 thành lò (kcal/m2.h) Cấu tạo của lò: - Lớp 1:Chịu lửa, δ1 = 0,3m, λ1 =1,2 (kcal/m.hoC) - Lớp 2: Cách Nhiệt, δ 2 =0,2m , λ2 =0,1(kcal/m.hoC) - Lớp 3: Bảo Vệ, δ 3 =0,02m, λ3 = 0,7 kcal/m.hoC (Theo trang 39 – giáo trình Thông gió– Nguyễn Đình Huấn) Giả sử nhiệt độ bề mặt trong của thành lò nhỏ hơn nhiệt độ trong lò 5 oC t2 = t1 – 5 oC = 1250-5 = 1245 oC -Giả thiết : t 3Đ = 67oC ; t 3H =72 oC t 4Đ = txq = 20oC ; t 4H = 27,2 oC 1 1 = = 0,44 K = δ 1 + δ 2 + δ 3 0,3 + 0,2 + 0,02 λ1 λ 2 λ3 1,2 0,1 0,7 * Mùa hè: Chọn t3 = 72 oC, t4 = 27,2 oC - Xác định hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài : 0,25 αN(hè) = L .( t3 –t4)  + 273  4  + 273  4   −  t4   . t 3 +   100   − 100  t 3 t 4      C qd Page 24 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí L: Hệ số kích thước đặc trưng phụ thuộc vào kích thước lò, a = 2,2 đối với bề mặt đứng Cqd: hệ số bức xạ nhiệt quy diễn của vật trong phòng, Cqd=4,2 (Kcal/m2.hoK) → αN(hè) = 2,2.(72-27,2) 0,25  72 + 273  4  27,2 + 273  4  4,2 .  −   = 11,36 + 72 − 27,2  100   100   (Kcal/m2.hoC). - q : là nhiệt truyền qua trong 1 đơn vị diện tích trong 1 đơn vị thời gian. - Tính qN : Nhiệt truyền từ bề mặt ngoài kết cấu ra bên ngoài lò : H qN= αN(hè).(t 3 – t 4H ) qN= 11,36.(72 – 27,2) =509 (kcal/m2.h) - Tính q : Lượng nhiệt truyền bề mặt trong ra bề mặt ngoài: q = K.(t2 – t3) = 0,44.(1245 –72) = 516,2(kcal/.m2h) ⇒ Sai số giữa qN và q là 1,3% 5% (giả thiết thoả mãn) -Vậy lượng nhiệt truyền qua trong 1 diện tích trong 1 đơn vị thời gian là q = 512,6 (kcal/h.m2) * Mùađông: Chọn t3 = 67oC, t4 = 20 oC - Xác định hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài : αN(đông) = L .( t3 –t4) 0,25  + 273  4  + 273  4   −  t4   . t 3 +   100   − 100  t 3 t 4      C qd L: Hệ số kích thước đặc trưng phụ thuộc vào kích thước lò, a = 2,2 đối với bề mặt đứng Cqd: hệ số bức xạ nhiệt quy diễn của vật trong phòng, Cqd=4,2 (Kcal/m2.hoK) Page 25 = Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí → αN(đông) = 2,2.(67-20) 0,25 4 4 4,2  67 + 273   20 + 273   .  −   = 11,11 + 67 − 20  100   100   (Kcal/m2.hoC). - Tính qN : Nhiệt truyền từ bề mặt ngoài kết cấu ra bên ngoài lò : qN= αN(đông).(t3Đ– t4Đ) qN= 11,16.(68 – 22) = 522,2 (kcal/h.m2) - Tính q : Lượng nhiệt truyền bề mặt trong ra bề mặt ngoài: q = K.(t2 – t3) = 0,44.(1245 –67) = 518,3(kcal/h.m2) ⇒ Sai số giữa qN và q là 0,74% 5% (giả thiết thoả mãn) --Vậy lượng nhiệt truyền qua trong 1 diện tích trong 1 đơn vị thời gian là q = = 520,3 (kcal/h.m2) => Lượng nhiệt truyền qua thành lò là Mùa hè: Qthành lò =q.Fthành lò=(1,1.4 - 0,5.0,5) . 512,6 = 2127,3(kcal/h) Mùa đông: Qthành lò=q.Fthành lò=(1,1.4 - 0,5.0,5). 520,3 = 2159,3(kcal/h) b/ Tỏa nhiệt qua nóc lò: Ta có :Fnóc = 1,5.1,5-(0,5.0,5)=2 m2 Q nóc = 1,3.q nóc. Fnóc Tương tự như cách tính giống như ở thành lò về mùa hè và mùa đông nên ta có qnóc (h) = 512,6 (kcal/h.m2) qnóc (đ) = 520,3 (kcal/h.m2) Mùa hè: - Lượng nhiệt truyền qua nóc lò là Q nóc = 1,3. qnóc (h). Fnóc =1,3.2. 512,6= 1332,7 (kcal/h) Mùa đông: - Lượng nhiệt truyền qua nóc lò là Page 26 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Q nóc = 1,3. qnóc (đ). Fnóc =1,3.2. 520,3 = 1350,8(kcal/h) c. Tỏa nhiệt qua đáy lò Ta có: Qđáy = 0,7. q.Fđáy Tương tự như thành lò ta có lượng nhiệt truyền qua đáy lò là: Mùa hè: q (hè) = 512,6 (kcal/m2h) Qđáy = 0,7. 512,6. 2,25= 807,345 (kcal/h) Mùa đông: q (đông) = 520,3 (kcal/m2h) Qđáy = 0,7. 515,62. 2,25= 819,5 (kcal/h) d. Tỏa nhiệt qua cửa lò Cấu tạo cửa lò: - Lớp 1:Chịu lửa, = 0,3m, λ1 =1,2 (kcal/m.hoC) - Lớp 2: Cách Nhiệt, =0,2m , λ2 =0,1(kcal/m.hoC) - Lớp 3: Bảo Vệ, =0,02m, = 0,7 kcal/m.hoC (Theo trang 39 – giáo trình Thông gió– Nguyễn Đình Huấn) 1 1 = = 0,44 K = δ 1 + δ 2 + δ 3 0,3 + 0,2 + 0,02 λ1 λ 2 λ3 1,2 0,1 0,7 * Trường hợp cửa đóng: được tính toán tương tự như thành lò Theo giả thuyết như tính toán thành lò nên ta có: Mùa hè: q (hè) = 512,6 (kcal/m2h) Mùa đông: q (đông) =520,3 (kcal/m2h) Nhiệt truyền qua cửa lò khi đóng Q Q Đ C đóng H C đóng Đ =q = đóng 50 . FC = 520,3. (0,5.0,5. 60 ) = 108,4 (kcal/h) 50 qH đóng . FC = 512,6. (0,5.0,5. 60 ) = 106,8 (kcal/h) * Trường hợp cửa mở Page 27 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Qmc = qbx.K.F.z (kcal/h) Cường độ bức xạ được tính bằng công thức:  TT 4 Tvlv 4  ( ) −( ) q = C.  100 100  = 4,96. Đ bx  1250 + 273  4  20 + 273  4  .  −   100   100    2 =266493(kcal/m h) C= 4,96 (kcal/m2.h.K4) hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối  1250 + 273  4  27,2 + 273  4   TT 4 Tvlv 4  2 q = C. ( ) − ( )  =4,96. .  −   = 266455,8(kcal/m h) 100 100 100 100        H bx Dựa vào đồ thị hình 2.11 (Giáo trình thông gió- Nguyễn Đình Huấn) ta tìm được K= K +K 1 2 2 = 0,57 + 0.57 = 0,57 2 A 0, 5 = = 0,96 ⇒ K 1 = 0, 57 σ 0,52 B 0,5 = = 0,96 ⇒ K 2 = 0,57 σ 0,52 1 2 σ = σ + σ = 0,3+0,2+0,02 =0,52 m C 2 F = 0,5x0,5 = 0,25 (m ) * Mùa đông: Q CĐ mở = qbx.K.F.z = 266493.0,57.0,25.10/60 =6329,2(kcal/h) * Mùa hè: Q CH mở = qbx.K.F.z =266455,8.0,57.0,25.10/60= 6328,32 (kcal/h) Nhiệt truyền qua cửa lò Q CĐ = Q CĐ đóng+ Q CĐ mở = 108,4 + 6329,2= 6437,6 (kcal/h) Q CH =Q CH đóng + Q CH mở = 106,8 + 6328,32 = 6435,1 (kcal/h) Page 28 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Bảng 12: Tổng nhiệt tỏa của lò nấu đồng Mùa TL ĐL đáy C tổng Q Q Q Q Q Đông 2159,3 1352,8 819,5 6437,6 10769,2 Hè 2127,3 1332,7 807,345 6435,1 10702,5 3.5.2. Lò đúc đồng a.Tỏa nhiệt qua thành lò Qv = αN .( FT (kcal/h) FT diện tích 1 bên thành lò (m2), F = 1,2x1= 1,2(m2) q cường độ dòng nhiệt truyền qua 1 m2 thành lò (kcal/m2.h) Cấu tạo của lò: - Lớp 1:Chịu lửa, δ1 = 0,3m, λ1 =1,2 (kcal/m.hoC) - Lớp 2: Cách Nhiệt, δ 2 =0,2m , λ2 =0,1(kcal/m.hoC) - Lớp 3: Bảo Vệ, δ 3 =0,02m, λ3 = 0,7 kcal/m.hoC (Theo trang 39 – giáo trình Thông gió– Nguyễn Đình Huấn) Giả sử nhiệt độ bề mặt trong của thành lò nhỏ hơn nhiệt độ trong lò 50C t2 = t1 – 5 oC = 1200-5 = 1195 oC -Giả thiết : t 3Đ = 65 oC ; t 3H =71 oC t 4Đ = txq = 20oC ; t 4H = 27,2 oC 1 1 = = 0,44 K = δ 1 + δ 2 + δ 3 0,3 + 0,2 + 0,02 λ1 λ 2 λ3 1,2 0,1 0,7 * Mùa hè: Chọn t3 = 71 0C, t4 = 27,2 oC - Xác định hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài : αN(hè) = L .( t3 –t4)0,25  + 273  4  + 273  4   −  t4   . t 3 +   100   − 100  t 3 t 4      C qd L: Hệ số kích thước đặc trưng phụ thuộc vào kích thước lò, a = 2,2 đối với bề mặt đứng Page 29 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Cqd: hệ số bức xạ nhiệt quy diễn của vật trong phòng, Cqd=4,2 (Kcal/m2.hoK) → αN(hè) = 2,2.(71-27,2) 0,25  71 + 273  4  27,2 + 273  4  4,2 .  −   ] = 11,45 + 71 − 27,2  100   100   (Kcal/m2.hoC). - q : là nhiệt truyền qua trong 1 đơn vị diện tích trong 1 đơn vị thời gian. - Tính qN : Nhiệt truyền từ bề mặt ngoài kết cấu ra bên ngoài lò : H qN= αN(hè).(t 3 – t 4H ) qN= 11,45.(71 – 27,2) = 501,51 (kcal/m2.h) - Tính q : Lượng nhiệt truyền bề mặt trong ra bề mặt ngoài: q = K.(t2 – t3) = 0,44.(1195 –) = 494,56(kcal/.m2h) ⇒ Sai số giữa qN và q là 1,38% 5% (giả thiết thoả mãn) -Vậy lượng nhiệt truyền qua trong 1 diện tích trong 1 đơn vị thời gian là q = 498,03 (kcal/h.m2) * Mùađông: Chọn t3 = 65oC, t4 = 22 oC - Xác định hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài : αN(đông) = L .( t3 –t4) 0,25  + 273  4  + 273  4   −  t4   . t 3 +   100   − 100  t 3 t 4      C qd L: Hệ số kích thước đặc trưng phụ thuộc vào kích thước lò, a = 2,2 đối với bề mặt đứng Cqd: hệ số bức xạ nhiệt quy diễn của vật trong phòng, Cqd=4,2 (Kcal/m2.hoK) → αN(đông) = 2,2.(65-20) 0,25 4 4 4,2  65 + 273   20 + 273   .  −   = 11,0 + 65 − 20  100   100   (Kcal/m2.hoC). Page 30 = Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí - Tính qN : Nhiệt truyền từ bề mặt ngoài kết cấu ra bên ngoài lò : qN= αN(đông).(t3Đ– t4Đ) qN= 11.(66 – 22) = 495(kcal/h.m2) - Tính q : Lượng nhiệt truyền bề mặt trong ra bề mặt ngoài: q = K.(t2 – t3) = 0,44.(1195 –65) = 497,2(kcal/h.m2) ⇒ Sai số giữa qN và q là 0,44% 5% (giả thiết thoả mãn) --Vậy lượng nhiệt truyền qua trong 1 diện tích trong 1 đơn vị thời gian là q = = 496,1 (kcal/h.m2) => Lượng nhiệt truyền qua thành lò là Mùa hè: Qthành lò =q.Fthành lò= (1,2*4 – 0,5*0,5) .498,03 = 2266(kcal/h) Mùa đông: Qthành lò=q.Fthành lò= (1,2*4 – 0,5*0,5) .491,26 = 2235,2 (kcal/h) b/ Tỏa nhiệt qua nóc lò: Ta có :Fnóc = 1,5.1,5-0,5.0,5=2 m2 Q nóc = 1,3.q nóc. Fnóc Tương tự như cách tính giống như ở thành lò về mùa hè và mùa đông nên ta có qnóc (h) = 498,03 (kcal/h.m2) qnóc (đ) = 496,1(kcal/h.m2) Mùa hè: - Lượng nhiệt truyền qua nóc lò là Q nóc = 1,3. qnóc (h). Fnóc =1,3.2. 498,03 = 1294,9 (kcal/h) Mùa đông: - Lượng nhiệt truyền qua nóc lò là Q nóc = 1,3. qnóc (đ). Fnóc =1,3.2. 496,1 = 1289,9 (kcal/h) c. Tỏa nhiệt qua đáy lò Ta có: Qđáy = 0,7. q.Fđáy Page 31 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Tương tự như thành lò ta có lượng nhiệt truyền qua đáy lò là: Mùa hè: q (hè) =498,03 (kcal/m2h) Qđáy = 0,7. 498,03. 2,25 = 784,39(kcal/h) Mùa đông: q (đông) =496,1 (kcal/m2h) Qđáy = 0,7. 496,1. 2,25= 781,3(kcal/h) e. Tỏa nhiệt qua cửa lò Cấu tạo cửa lò: - Lớp 1:Chịu lửa, = 0,3m, λ1 =1,2 (kcal/m.hoC) - Lớp 2: Cách Nhiệt, =0,2m , λ2 =0,1(kcal/m.hoC) - Lớp 3: Bảo Vệ, =0,02m, = 0,7 kcal/m.hoC (Theo trang 39 – giáo trình Thông gió– Nguyễn Đình Huấn) 1 1 = = 0,44 δ 0 , 3 0 , 2 0,02 K = δ1 + δ 2 + 3 + + λ1 λ 2 λ3 1,2 0,1 0,7 * Trường hợp cửa đóng: được tính toán tương tự như thành lò Theo giả thuyết như tính toán thành lò nên ta có: Mùa hè: q (hè) =498,03 (kcal/m2h) Mùa đông: q (đông) = 496,1 (kcal/m2h) Nhiệt truyền qua cửa lò khi đóng Q Q Đ C đóng Đ =q H C đóng = đóng 50 . FC = 496,1 . (0,5.0,5. 60 ) = 103,35(kcal/h) 50 qH đóng . FC = 498,03. (0,5.0,5. 60 ) =103,75(kcal/h) * Trường hợp cửa mở Qmc = qbx.K.F.z (kcal/h) Cường độ bức xạ được tính bằng công thức: q Đ bx  1200 + 273  4  20 + 273  4   TT 4 Tvlv 4  = C. (100 ) − (100 )  = 4,96. . 100  −  100   = 233137,5   (kcal/m2h) Page 32 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí C= 4,96 (kcal/m2.h.K4) hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối T T q = C. ( T ) 4 − ( vlv ) 4  =4,96. 100   100 H bx  1200 + 273  4  22,7 + 273  4  .  −   = 233100,27 100   100    (kcal/m2h) Dựa vào đồ thị hình 2.11 (Giáo trình thông gió- Nguyễn Đình Huấn) ta tìm được K= K +K 1 2 2 = 0,57 + 0.57 = 0,57 2 A 0, 5 = = 0,96 ⇒ K 1 = 0, 57 σ 0,52 B 0,5 = = 0,96 ⇒ K 2 = 0,57 σ 0,52 1 2 σ = σ + σ = 0,3+0,2+0,02 =0,52 m * Mùa đông: Q CĐ mở = qbx.K.F.z =233137,5.0,57.0,25.10/60 =5537 (kcal/h) * Mùa hè: Q CH mở = qbx.K.F.z =233100,27.0,57.0,25.10/60=5536,13 (kcal/h) Nhiệt truyền qua cửa lò Q CĐ = Q CĐ đóng+ Q CĐ mở = 103,35+ 5537= 5640,35 (kcal/h) Q CH =Q CH đóng + Q CH mở = 103,75 + 5536,13 = 56339,9 (kcal/h) Bảng 13: Tổng nhiệt tỏa của lò đúc đồng Mùa TL ĐL đáy C tổng Q Q Q Q Q Hè 2266 1294,9 784,39 5639,9 9985,2 Đông 2235,2 1289,9 781,3 5640,35 9946,8 Page 33 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí QTỏa (kcal/h) Qngười (kcal/h) Bảng14 . Thống kê nhiệt toả Đông Hè 3430 2261 Qchiếu sang (kcal/h) 9281,4 Qđộng cơ (kcal/h) 22768,5 Qlàm nguội 40388,7 40221,3 Qlò nấu đồng (kcal/h) 10769,2 10702,5 Qlò đúc đồng (kcal/h) 9946,8 9985,2 Tổng nhiệt tỏa 96584,6 95219.9 4. Tính toán thu nhiệt vào mùa hè Bức xạ mặt trời bao gồm trực xạ và tán xạ.Các tia bức xạ mặt trời chiếu trực tiếp vào bề mặt chịu bức xạ thì gọi là trực xạ.Còn tán xạ là sự phản xạ ánh sáng từ mặt đất , công trình , nhà cửa,... Vào mùa hè , khi nắng chiếu trên bề mặt một kết cấu bao che với cường độ xác định thì lượng cường độ bức xạ ấy truyền vào nhà nhiều hay ít là phụ thuộc vào kết cấu bao che. Cửa kính trong suốt nên hầu hết năng lượng của nắng xuyên qua được và đi vào phòng , bị hấp thụ kết quả là nhiệt độ trong phòng tăng cao. Kết cấu bao che là mái thì tia nắng phản chiếu một phần và bị hấp thụ một phần.Do mái có thời gian tiếp xúc với mặt trời với thời gian lớn nên ta phải tính thu nhiệt qua mái. Tính toán thu nhiệt chỉ tính cho mùa hè và tính cho các kết cấu bao che là mái và cửa kính Page 34 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí 4.1. Bức xạ mặt trời qua cửa kính Q bx(K) = τ 1 × τ 2 × τ 3 × τ 4 × q bx × F (Kcal/h) Trong đó: τ 1 = 0,9 : là hệ số kể đến độ trong suốt τ 2 = 0,8 : là hệ số kể đến độ bẩn của mặt kính τ 3 = 0,75 : là hệ số kể đến độ che khuất của cửa kính τ 4 = 0,95 : là hệ số kể đến độ che khuất của hệ thống che nắng qbx: cường độ bức xạ mặt trời cho 1m2 mặt phẵng bị bức xạ tại thời điểm tính toán. Tra bảng cường độ bức xạ trên mặt đứng 8 huớng. Bảng 15 - Tính toán bức xạ mặt trời qua cửa kính Hướng qbx (Kcal/h τ1 Đông Tây Nam Bắc Tổng 0,9 0,9 0,9 0,9 0 210,4 0 3,7 τ2 0,8 0,8 0,8 0,8 τ3 τ4 0,75 0,75 0,75 0,75 0,95 0,95 0,95 0,95 F (m2) Cửa mái 0 0 42,5 42,5 Cửa sổ 12,5 12,5 37,6 37,6 0 1349,2 0 152 1051,2 4.2. Bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua mái: Gồm bức xạ mặt trời truyền vào nhà do chênh lệch nhiệt độ và bức xạ mặt trời truyền vào nhà do dao động nhiệt độ: A t tb Q mai BX = [km.( tong - tT) + α T . τ ].Fm (kcal/h) Trong đó: km: hệ số truyên nhiệt của kết cấu ngăn che, k = 5,464 (Kcal/m2.oC) tT: nhiệt độ của không khí bên trong nhà vào mùa Hè, tT = 27,20C F: diện tích mái, F = 554,4 (m2) T Page 35 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí α T : hệ số trao đổi nhiệt, α T = 7,5 (kcal/m2.h.oC) tb ttong : nhiệt độ tổng hợp ngoài nhà trung bình tb ttong = t tbN + ttdtb = t tbN + ρ .qbxtb αN Hình 6 – Thu bức xạ mặt trời qua mái t tbN , ttdtb : nhiệt độ trung bình của không khí bên ngoài nhà và nhiệt độ tương đương với q tbbx t tbN = 23,2oC ( Tra bảng 2.2- Nhiệt độ trung bình của không khí TCVN 02:2009 ) ρ : hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời của mái, ρ = 0,65 (mái làm bằng tôn tráng kẽm, Bảng 3.9, Kỹ thuật thông gió, GS. Trần Ngọc Chấn) tb ∑ q bx 5770 = = 255,58 (W/m2) = 219,8 (kcal/m2) q = 24 24 tb ∑ qbx = 5770 (kcal/m2h): cường độ trực xạ trên mặt bằng (bảng B3 tb bx QCVN 4088:1985, tra theo trạm Phú Hộ ) α N : Hệ số trao đổi nhiệt đố lưu của mặt ngoài kết cấu với bức xạ mặt trời, α N = 20 (kcal/m2.h.oC) 0,65.219,8 tb → ttong = 23,2 + = 30,34oC 20 Aτ : biên độ dao động nhiệt độ mặt trong của kết cấu ngăn che. T Aτ T = ν =1 Attong ν ν : độ tắt dần của dao đông nhiệt độ, vì mái tôn mỏng nên có thể chọn Attong = ( Attd + AtN ). Ψ ρ . Aq ρ .( qbxmax − qbxtb ) 0,65.(624,4 − 219,8) Attd = = = = 13,1oC αN αN 20 Trong đó: q bxmax =726 (W/m2) = 624,4 (kcal/m2) At = t max - t Ntb =26,2 – 23,2 = 3oC N max max ψ - hệ số phụ thuộc vào độ lệch pha ∆Z = Z t − Z t và tỉ số giữa biên độ của dao động nhiệt độ tương đương và nhiệt độ bên ngoài. Z tmax = 12 giờ, Z tmax = 13 giờ → ∆Z =13 - 12 =1 N td n A t td A tN n n = 13,1 = 4,36 3 → Ψ =0,997 (Bảng 3.10, Kĩ thuật thông gió, GS. trần Ngọc Chấn ) → Attong = ( 13,1 + 3).0,96 = 16,05oC → Aτ T = 16,05oC Page 36 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí ⇒ Q mai BX = ( 5,464.( 30,34- 26,2) + 7,5. 16,05).554,4 = 79276,96(Kcal/h) * Tổng thu nhiệt bức xạ của mặt trời: BX kinh Q thu = Q mai BX + Q BX = 79276,96 + 1051,2= 80328,16 (Kcal/h) TỔNG NHIỆT THỪA: Bảng 16 - Tính toán tổng nhiệt thừa. Mùa Đông Hè Q TT (Kcal/h) 83367,2 2870,1 Q TN (Kcal/h) 96584,6 95219,9 BX Q thu (Kcal/h) Q thua (Kcal/h) 0 13271,4 80328,16 172677,96 * Tổng nhiệt thừa vào mùa Đông: D) (D) (D) Q (thua = Q TN - Q TT = 96584,6-83367,2 = 13271,4 (Kcal/h) * Tổng nhiệt thừa vào mùa Hè: H) (H ) BX (H ) Q (thua = Q TN + Q thu - Q TT = 95219,9 + 80328,16 -2870,1= 172677,96 (Kcal/h) II.Tính lưu lượng thông gió (H ) (D) Với lượng nhiệt thừa đã tính ở trên ta nhận thấy Q thua > Q thua . Cho nên, giải quyết được nhiệt thừa mùa hè thì cũng giải quyết được nhiệt thừa mùa đông. Vì vậy, để giảm nhiệt độ, làm sạch môi trường không khí trong phòng tạo điều kiện cho công nhân làm việc được tốt thì ta cần khử lượng nhiệt thừa tính cho mùa hè bằng cách đưa vào phân xưởng 1 lượng khí sạch có vận tốc tạo thành những luồng gió Nhiệt thừa của thông phòng là: Qth = 172677,96 Kcal/h. Lưu lượng gió chung Qth 172667,96 = = 67872,6 G= C.(t R − tV ) 0.24 × (36,8 − 26,2) Trong đó: C : tỷ nhiệt của không khí khô C = 0.24 (kcal/Kg.0C) Page 37 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí tR : nhiệt độ không khí hút ra, tR = tvlv + β.(H - 2) tvlv : nhiệt độ không khí trong phòng tại vùng làm việc lấy bằng nhiệt độ tính toán trong phòng vào mùa hè, tvlv = t Ttt(H) = 27,20C. β 1,2 H : gradien nhiệt độ theo chiều cao, đối với xưởng nóng β = 1 ÷ 1,5, chọn β = : khoảng cách đứng từ mặt sàn đến tâm cửa không khí ra, H = 10 (m). tR = tvlv + β.(H - 2) =27,2 + 1,2.(10 - 2) = 36,8 0C tv : nhiệt độ của không khí thổi vào phòng lấy bằng nhiệt độ ngoài nhà vào mùa hè , tv = tN = 26,2oC γ : trọng lượng riêng của không khí ở nhiệt độ 26,2 oC γ = 353 = 1,16 273 + 26,2 Lưu lượng thông gió chung: G 67872,6 L= γ = 1.16 = 58510 (m3/h) Lưu lượng thông gió cục bộ: Qc 6435.1 + 5639.9 = = 4019 C.(t R − tV ).γ 0.24 × (36.8 − 26.2).1.16 Lcb= Giả sử phần thông gió tự nhiên xử lý được 30% lượng nhiệt thừa sinh ra trong phân xưởng cơ khí, do vậy phần thông gió cơ khí chỉ xử lý 70% lượng nhiệt thừa còn lại. Nên ta có lưu lượng gió tự nhiên và cơ khí được tính theo công thức Ltn = 0,3 . 58510= 17553 ( m3/h)  Lưu lượng thông gió cơ khí : Lck= L - Lcb-Ltg = 58510-4019-17553 = 36938 (m3/h) Kiểm tra lưu lượng thông gió tự nhiên LTN = 3600. µ .V .Fc Page 38 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Fc: diện tích cửa hướng đón gió, mùa hè hướng đón gió là hướng Tây Nam nên tổng diện tích cửa mà gió có thể qua là 65% tổng diện tích các cửa . Phía Tây Nam có cửa sổ và cửa chính đón gió, Fc = Fcửa sổ +Fcửa chính = 38.7 m2 µ : Hệ số mở cửa, µ = 0,65-0,8, chọn µ= 0,65 V : Vận tốc gió mùa hè , V = 3,1m/s LTN = 3600.μ.V.Fc= 3600.0,65.3,1.38.7 = 280729.8 (m3/h) - Chọn lưu lượng thông gió tự nhiên là 30% của lượng thông gió chung: LTN = 30%LTG ff= 30%.58510 = 17553 (m3/h) Ta thấy: LTNgiả sử = 17553(m3/h) < LTNtt = 280729.8(m3/h) Như vậy khi chọn thông gió tự nhiên 30% là đảm bảo. Chọn miệng thổi không khí: Do lò đồng và lò đúc thép đồng cạnh nhau nên dùng một miệng thổi baturin với lưu lượng 4000 m3/h Số miệng thổi thường với lưu lượng mỗi miệng thổi là 2200 m3/h là: n= ; chọn n= 15 miệng. Như vậy tổng số miệng thổi là 16 (miệng). Số quạt là 1 Page 39 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí III. Thủy lực và lựa chọn thiết bị 1. Tính thủy lực Nội dung tính toán là chọn đường kính của ống, xác định sức cản ( tổn thất áp suất của dòng không khí) từ đó chọn quạt có đủ khả năng thắng được sức cản của đường ống và vận chuyển lưu lượng không khí cần thiết. Tổn thất áp suất gồm 2 thành phần : tổn thất áp suất ma sát do thành ống tác dụng lên dòng chảy gây ra và tổn thất áp suất cục bộ do dòng chảy gặp chướng ngại , vật cản. Tổn thất áp suất ma sát được tính như sau: DPms = R.l = φ. v2 U .l. γ. 2.g F kg/m2 ( công thức 5-7 sách Kĩ thuật thông gió – Trần Ngọc Chấn) Trong đó : R là tổn thất áp suất ma sát đơn vị trên 1m chiều dài của ống. l: chiều dài của ống. Tổn thất áp suất cục bộ được tính như sau: v2 ∆Pcb = ξ. 2 g . γ ( kg/m2) ( công thức 5-16 sách Kĩ thuật thông gió – Trần Ngọc Chấn) Trong đó : ξ là hệ số sức cản cục bộ phu thuộc vào kích thước và hình dạng của chướng ngại. R, ξ tra theo phụ lục 4 sách Kĩ thuật thông gió – Trần Ngọc Chấn) - Ống dẫn là tôn tiết diện tròn có độ nhám tiêu chuẩn, cốt miệng thổi cách nền sàn là 2,5m, cốt đường ống cách nền sàn là 5,0 m. Ta có bảng tính thủy lực với hệ thống thổi của quạt : Page 40 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Bảng 17-Thủy lực ống chính 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-Q 4000 6200 8400 10600 12800 15000 17200 19400 37000 7.2 4.8 4.8 4.8 4.8 5 5 2.3 3 550 600 650 710 780 810 850 900 1000 4.67 6.09 7.03 7.44 7.44 8.09 8.42 8.47 13.9 0.0419 0.0611 0.072 0.0717 0.0637 0.071 0.072 0.0678 0.1343 0.9872 0.9872 0.9872 0.9872 0.9872 0.9872 0.9872 0.9872 0.9872 0.2978 0.2895 0.3412 0.3398 0.3018 0.3505 0.3554 0.1539 0.3315 1.45 0.2 0.2 0.4 0.5 0.39 0.6 0.1 2.05 Tổng 1.3392 2.2774 3.0347 3.399 3.399 4.0188 4.4534 4.4053 10.521 1.9418 0.4555 0.6069 1.3596 1.6995 1.5673 2.672 0.4405 21.568 2.2397 0.745 0.9481 1.6994 2.0013 1.9178 3.0274 0.5945 21.9 35.073 Page 41 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Bảng 18 :Thống kê hệ số sức cản cục bộ trên ống chính Đoạn ống Σξ Tổng 1.00 0.3 0.05 0.10 0.2 0.2 0.4 0.5 0.4 0.6 Số lượng 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1.00 0.3 0.05 0.10 0.2 0.20 0.4 0.5 0.4 0.6 0.2 0.20 0.4 0.5 0.4 0.6 Chạc 3 0.1 1 0.1 0.1 Loa áp quạt 0,1 1 0.10 Cửa lấy gió Ngoặc gãy 900 Chuyển từ tiết diện vuông sang tròn tương đương 0.75 1.1 1 0.75 0.10 1 0.10 Chi tiết ξ 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 Miệng thổi loa Ngoặc 900 Van điều chỉnh Chạc 3 Chạc 3 Chạc 3 Chạc 3 Chạc 3 Chạc 3 Chạc 3 8-9 1-2 9-Q Page 42 2. Chọn quạt Trở lực của cửa lấy gió: ΔPcửa = 6 kG/m2 Trở lực của lưới lọc bụi và quạt : ΔPlưới= 12 kG/m2. ⇒ Vậy tổng trở lực của quạt : ΣΔPtp (kg/m2) = ΔPcửa + ΔPlưới + ΔPtp = 6 + 12 + 35,73 = 53,073 kG/m2 Chọn quạt dựa vào ∑ ∆Ptp = 54,36 kG/m2, L = 37000 m3/h Để chọn quạt cho hệ thống thông gió thì ta dựa vào 2 yếu tố: tổng tổn thất áp suất trên đoạn ống chính và lưu lượng không khí tính toán cần thổi vào phòng. Ta tính được tổng tốn thất áp suất trên đoạn ống chính là Σ∆P = 54,36 kG/m2 và lưu lượng không khí tính toán cần thổi vào phòng là: L =37000 m3/h, Dựa vào “Biểu đồ đặc tính và kích thước của một số loại quạt thông dụng”- sách Kĩ thuật thông gió - GS Trần Ngọc Chấn, ta chọn được loại quạt cần là quạt ц 4-70 N012 có các thông số: số vòng quay n = 550 vòng/phút, hiệu suất quạt µ = 75%. Công suất : Nq = L.∆ P 37000.53,073 = = 7,13 (kw) 3600.102.η 3600.102.0,75 Bảng 19: Tính toán công suất quạt Quạt ống chính (Quạt ц 4-70 – N012) Lq (m3/h) ΔPq (kG/m2) n (vòng/phút) ηq (%) 37000 53,073 - Các kích thước của quạt 550 75% Quạt No12 Lq .ΔPq Nq (kW) = 3600.102.ηq 7,13 H b b1 b2 b3 b4 b5 L 183 6 131 0 76 8 918 140 0 48 5 147 0 2160 c c1 c2 c3 c4 l b6 d 780 1200 1625 350 150 1050 150 600 Miệng thổi Miệng hút A A1 A2 Số lỗ D D1 D2 Số lỗ 840 890 600 16 1024 1124 1158 16 Hình 7 : cấu tạo quạt ц 4-70 N012 PHẦN 2 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM SOÁT Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ I.Nhiệm vụ thiết kế. Đề tài: Tính khuếch tán, xác định trạng thái ô nhiễm không khí đối với môi trường, thiết kế hệ thống xử lí khí thải đối với các lò đốt nhiên liệu là than CAM3QN * Thông số tính toán: Địa điểm: TAM ĐẢO Bảng 20 – Thông số tính toán xử lý khí thải ngoài nhà Mùa đông Thông số tính toán tkk (0C) φ(%) 11,2 88 d 7,2 u(m/s) 3,2 Đông Bắc Mùa hè 23.2 16 2,6 Tây Nam Mùa 88 Hướng gió Thành phần nhiên liệu. Sử dụng nhiên liệu : than CAM3QN và thành phần nhiên liệu như sau: Các thành phần của nhiên liệu bao gồm : Cp(%) Hp(%) 74 6,1 Nguồn thải : Np(%) 0,4 Op(%) 2,5 Sp(%) 0,5 Ap(%) 10,5 Bảng 21.Các thông số của nguồn ống khói: Thông số Chiều cao ống khói h (m) Đường kính ống khói D (mm) Nhiệt độ khói thải tk(oC) Loại nhiên liệu đốt Lượng nhiên liệu đốt B (kg/h) Ống khói 27 760 181 Than CAM3QN 760 II.Tính toán sản phẩm cháy Nhiệt năng của nhiên liệu theo công thức Mendeleev : QP = 81.Cp + 246.Hp – 26(Op - Sp) – 6.Wp = 81.74 + 246.6,1 – 26.(2,5 – 0,5) – 6.6 = 7406,6 kcal/kg NL (12.7/14/[1]) Wp(%) 6 Bảng 22: Tính toán sản phẩm cháy (SPC) ở điều kiện chuẩn (t = 0 oC; P = 760 mmHg) STT 1 2 3 4 5 6 Kết quả Mùa Hè Đại lượng tính toán Đơn vị Công thức tính Lượng không khí khô lý thuyết cần cho quá trình cháy Lượng không khí ẩm cần thiết cho quá trình cháy lí thuyết Mùa hè: t=340C, φ=74.43%, => d=24 g/kgkkk Mùa đông: t=220C, φ=79,8%, => d=12 g/kgkkk Lượng không khí ẩm thực tế với hệ số thừa không khí α =1,4 (Quy phạm 1,2÷1,6). - Thể tích khí SO2 khi cháy 1 kg nhiên liệu - Thể tích khí CO khi cháy 1 kg nhiên liệu với hệ số cháy không hoàn toàn η=0,03 (qui phạm 0.01÷0.05) m3chuẩn/kgN L V0 = 0,089.Cp + 0,264.Hp 8,13 0,0333.(Op-Sp) 8,13 m3chuẩn/kgN L Va = (1+0,0016.d).V0 8,22 8,34 m3chuẩn/kgN L Vt = α Va 13,16 13,34 m3chuẩn/kgN L VSO2 = 0.00683Sp 0,003 0,003 0,04 0,04 1,33 1,33 Lượng khí CO2 trong SPC m3chuẩn/kgN L m3chuẩn/kgN L VCO = 0.01865ηCp VCO2 =1,853.10-2.(1-η).Cp Mùa Đông 7 8 9 10 Lượng hơi nước trong SPC m3chuẩn/kgN L m3chuẩn/kgN Lượng khí N2 trong SPC L Lượng khí O2 trong không khí m3chuẩn/kgN thừa L m3chuẩn/kgN Lượng sản phẩm tổng cộng L VH 2 O = 0,111.H p + 0,0124.W p 0,9 1,09 VN 2 = 0,8.10 − 2 N p + 0,79.Vt 10,4 10,54 VO2 = 0,21.(α − 1).Va 1,04 1,051 13,71 14,06 + 0,0016.d .Vt VSPC= (4÷9) Tổng các mục Bảng 23 - Tính toán lượng khói thải và tải lượng các chất ô nhiễm trong khói ứng với lượng nhiên liệu tiêu thụ B, kg/h STT Đại lượng tính toán 1 2 Đơn vị Lượng khói (SPC) ở điều kiện m3/s chuẩn Lượng SPC (khói) ở điều kiện m3/s o thực tế tkhói = 170 C Công thức tính Kết quả Mùa Hè Mùa Đông LC = VSPC .B 3600 2,89 2,97 LT = LC (273 + t khoi ) 273 4,81 4,94 3 4 5 6 Lượng khí SO2 với ρSO2= 2,926 kg/m3chuẩn Lượng khí CO với ρCO= 1,25 kg/m3chuẩn Lượng khí CO2 với g/s g/s g/s ρCO2=1,977 kg/m3chuẩn Lượng tro bụi với hệ số tro bay theo khói a= 0,5 (quy phạm 0,1 ÷ g/s 0,85) 10 3.VSO2 .B.ρ SO2 M SO2 = M CO 3600 10 3.VCO .B.ρ CO = 3600 M CO2 = M bui = 10 3.VCO2 .B.ρ CO2 3600 10.a. A p .B 3600 2,11 2,11 10,93 10,93 555,13 555,13 13,3 13,3 Bảng24– Nồng độ phát thải của các chất ô nhiễm trong khói Nồng độ phát Đơn STT thải các C.Ô.N vị trong khói 3 1 SO2 g/m 2 CO g/m3 3 4 CO2 Bụi g/m 3 g/m 3 Kết quả Công thức C i SO2 = i C CO = C i CO2 C i bui = i M SO 2 Lit i M CO Lit i M CO 2 Lit i M bui = i Lt Mùa Hè Mùa Đông 0,44 0,43 2,27 2,21 115,31 112,45 2,76 2,69 III.Tính hiệu suất xử lý. So sánh với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ QCVN 19-2009/BTNMT: Bảng 25: Bảng thống kê phân xưởng Tam Đảo Đặc điểm Mùa hè Mùa đông Phân vùng, khu vực Loại 5 Hệ số Kv 1,4 Hệ số Kp Nồng độ C tính theo cột 1 1 B Bảng 26: nồng độ Cmax tối đa cho phép trong khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ (QCVN 19-2009/BTNMT) Thứ tự Nồng độ Cmax (mg/Nm3) Chất A B 1 SO2 1500 500 2 CO 1000 1000 3 CO2 Không qui định Không qui định 4 Bụi 400 200 5 NOx 1000 850 Trong đó: - Cột A qui định nồng độ C của bụi và các chất vô cơ làm cơ sở tính nồng độ tối đa cho phép trong khí thải công nghiệp đối với các cơ sở sản xuất, chế biến kinh doanh, dịch vụ công nghiệp hoạt động trước ngày 16 tháng 01 năm 2007 với thời gian áp dụng đến ngày 31 tháng 12 năm 2014 - Cột B qui định nồng độ C của bụi và các chất vô cơ làm cơ sở tính giá trị tối đa cho phép trong khí thải công nghiệp đối với: + Các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp hoạt động kể từ ngày 16 tháng 01 năm 2007 + Tất cả các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp với thời gian áp dụng kể từ ngày 01 tháng 01 năm 2015 ⇒Đối với phân xưởng đang tính toán so sánh với cột B của quy chuẩn. Hiệu suất xử lý H1= C( x ) − C( x )max C(x) x 100 Trong đó: 1. C(x) : nồng độ phát thải của ống khói được quy đổi theo điều kiện chuẩn (mg/Nm3) 2. C(x)max : nồng độ bụi , khí thải tối đa cho phép (mg/Nm3) Theo QCVN 19:2009 BTNMT Bảng 27 : Hiệu suất xử lý cac chất ô nhiễm trong ống khói Nồng độ ở điều kiện chuẩn(mg/Nm3) STT Thông số Mùa đông Mùa hè Cmax Hiệu suất xử lý (%) (mg/Nm3) cột A Mùa đông Mùa hè 1 Bụi 4208,88 4104,39 280 93% 93% 2 SO2 667,56 650,99 700 -5% -8% 3 CO 3457,54 3371,71 1400 60% 58% 175675 171314,29 4 CO2 không định quy So sánh với QCVN 19:2009 ta thấy rằng Theo tiêu chuẩn cột B thì nồng độ khí CO, bụi đều vượt tiêu chuẩn cho phép IV. Tính toán khuyếch tán chất ô nhiễm Để xác định nồng độ của các chất ô nhiễm phát thải trong không gian tại một điểm có toạ độ x,y,z nào đó thì có rất nhiều mô hình .Ở đây ta xét mô hình khuếch tán Gauss:  − y2 M Cx,y,z = 2Πuσ σ EXP  2 y z  2σ y      − ( z − H )2   − ( z + H ) 2    EXP   + EXP    (g/m3) 2 2 2 σ 2 σ  z z      - Nồng độ chất ô nhiễm trên mặt đất (z = 0)  M    −y  − H2  Cx,y,0= Π uσ σ EXP  2  EXP   y z  2σ z   2σ y  2 2 (g/m3) - Nồng độ chất ô nhiễm trên mặt đất dọc theo trục gió đi qua chân của ống khói tại toạ độ bất kì trên mặt đất theo chiều gió thổi qua chân nguồn thải (y = 0,z=0) M   −H  Cx,0,0 = Π uσ σ EXP  2  y z  2σ z  2 (g/m3) M : tải lượng chất ô nhiễm, g/s u : vận tốc gió, m/s. x :khoảng cách từ nguồn thải (ống khói) cho tới điểm tính toán theo phương gió thổi, km y :khoảng cách từ điểm tính trên mặt ngang theo chiều vuông góc với trục x z : chiều cao điểm tính toán σy : hệ số khuếch tán của khí quyển theo phương ngang y σz : hệ số khuếch tán của khí quyển theo phương ngang z H : chiều cao hiệu quả của ống khói 1. Xác định chiều cao hiệu quả của ống khói: ( Công thức Davdison) Chiều cao hiệu quả của ống khói được xác định theo công thức: H=h+∆h h : Chiều cao thực của ống khói, m ∆ h : Độ nâng của trục vệt khói, được xác định theo công thức : ∆ h = ∆ hv + ∆ ht - ∆hv : độ nâng cao vệt khói dưới tác dụng của vận tốc phụt ra khỏi miệng ống khói ω 1, 4 ω  ∆ hv = D.   (m) u - ∆ht : độ nâng cao vệt khói dưới tác dụng của lực nổi ( do sự chênh lệch nhiệt độ ) 1, 4 ∆T ω  ∆ ht = D.   . T (m) khoi u ω     ∆ h = D.  u  1, 4  ∆T  1 + ÷  Tkhoi  (m) D : đường kính của miệng ống khói, m D = 0,76 m ω : vận tốc phụt ra khỏi miệng ống khói, m/s ω = LTt 4 LT = F ΠD 2 (m/s) LT :lưu lượng khói thải ở điều kiện thực tế, m3/s F : diện tích tiết diện ở miệng ống khói, m2 F= ΠD 2 4 = u : vận tốc gió ở chiều cao miệng ống khói, m/s h   u = u10  10  n u10 : vận tốc gió ở độ cao 10 m được lấy theo bảng 2.15 QCVN 022009/BXD u10H = 2,6 (m/s) u10Đ = 3,2 (m/s) n : hệ số phụ thuộc vào độ ghồ ghề của mặt đất và cấp ổn định của khí quyển .Ứng với cấp ổn định là cấp C và chọn độ ghồ ghề của mặt đất là Z 0 =1m thì ta có n = 0.11 Tkhói : nhiệt độ khói thải (0K) Tkhói = tkhói + 273 ∆Tkhói : độ chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ khói thải T khói và nhiệt độ môi trường xung quanh Txq ∆Tkhói= Tkhói - Txq = tkhói - txq txq : nhiệt độ không khí của môi trường Mùa hè : txq = 23,20C Mùa đông : txq = 11,20C * Kết quả tính toán được thể hiện ở các bảng sau: Bảng 28 - Tính toán chiều cao hiệu quả của ống khói Mùa LT (m3/s) D (mm) ω (m/s) u (m/s) ΔT Δh (m) h (m) H (m) Mùa hè 4,81 760 10,61 2,9 157,8 7,96 27 34,96 Mùa đông 4,94 760 10,89 3,64 169,8 4,5 27 31,5 2 Xác định nồng độ trên mặt đất Cx , Cx,y của nguồn thải. ổn Tính hệ số khuếch tán σz , σy theo công thức: σz = bxc + d σy = ax0.894 x(km) là khoảng cách xuôi theo chiều gió kể từ nguồn a, b, c, d là các hệ số lấy theo cấp ổn định của khí quyển .Vói cấp định loại C ta có a = 104 , b = 61 , c = 0.911 , d = 0 V. Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa nồng độ C x ,Cx.y và theo tọa độ x, y, đường kính ống khói D và chiều cao ống khói h. 1. BỤI: Bảng 29: Tính nồng độ Cx, Cx,y bụi của ống khói σy (m) σz (m) x (km) hè C(x)bui (mg/m3) C(x,y)bụi (mg/m3) đông C(x)bui (mg/m3) C(x,y)bụi (mg/m3) QC 05 BTNMT 24.67 14.08 0.2 0.2259 0.0290 0.2401 0.0308 0.30 45.84 26.47 0.4 0.5261 0.2903 0.4988 0.2752 0.30 65.87 38.30 0.6 0.3898 0.2922 0.3609 0.2706 0.30 85.19 49.78 0.8 0.2725 0.2293 0.2501 0.2105 0.30 104.00 61.00 1.0 0.1969 0.1754 0.1800 0.1603 0.30 122.41 72.02 1.2 0.1481 0.1362 0.1350 0.1242 0.30 140.50 82.88 1.4 0.1152 0.1082 0.1049 0.0985 0.30 158.31 93.60 1.6 0.0922 0.0877 0.0839 0.0798 0.30 175.89 104.20 1.8 0.0755 0.0725 0.0686 0.0659 0.30 193.27 114.70 2.0 0.0630 0.0609 0.0572 0.0554 0.30 210.45 125.11 2.2 0.0534 0.0519 0.0485 0.0472 0.30 227.48 135.43 2.4 0.0459 0.0448 0.0417 0.0407 0.30 244.35 145.67 2.6 0.0399 0.0391 0.0362 0.0355 0.30 261.09 155.84 2.8 0.0350 0.0344 0.0318 0.0312 0.30 277.70 165.95 3.0 0.0310 0.0305 0.0281 0.0277 0.30 2.SO2 Bảng 30: Tính nồng độ Cx, Cx,y SO2 của ống khói Hè Đông σy (m) σz (m) x (km) C(x)SO2 (mg/m3) C(x,y)SO2 (mg/m3) C(x)SO2 (mg/m3) C(x,y)SO2 (mg/m3) 24.67 14.08 0.2 0.0358 0.0046 0.0381 0.0049 QC 05 BTNMT 0.35 45.84 26.47 0.4 0.0835 0.0460 0.0791 0.0436 0.35 65.87 38.30 0.6 0.0618 0.0463 0.0572 0.0429 0.35 85.19 49.78 0.8 0.0432 0.0364 0.0397 0.0334 0.35 104.00 61.00 1.0 0.0312 0.0278 0.0285 0.0254 0.35 122.41 72.02 1.2 0.0235 0.0216 0.0214 0.0197 0.35 140.50 82.88 1.4 0.0183 0.0172 0.0166 0.0156 0.35 158.31 93.60 1.6 0.0146 0.0139 0.0133 0.0127 0.35 175.89 104.20 1.8 0.0120 0.0115 0.0109 0.0105 0.35 193.27 114.70 2.0 0.0100 0.0097 0.0091 0.0088 0.35 210.45 125.11 2.2 0.0085 0.0082 0.0077 0.0075 0.35 227.48 135.43 2.4 0.0073 0.0071 0.0066 0.0065 0.35 244.35 145.67 2.6 0.0063 0.0062 0.0057 0.0056 0.35 261.09 155.84 2.8 0.0056 0.0055 0.0050 0.0050 0.35 277.70 165.95 3.0 0.0049 0.0048 0.0045 0.0044 0.35 3.CO Bảng 31 : Tính nồng độ Cx, C x,y CO của ống khói hè đông σy (m) σz (m) x (km) C(x)CO (mg/m3) C(x,y)CO (mg/m3) C(x)CO (mg/m3) C(x,y)CO (mg/m3) QC 05 BTNMT 24.67 14.08 0.2 0.1855 0.0238 0.1972 0.0253 30 45.84 26.47 0.4 0.4322 0.2384 0.4098 0.2261 30 65.87 38.30 0.6 0.3202 0.2401 0.2965 0.2223 30 85.19 49.78 0.8 0.2238 0.1884 0.2054 0.1729 30 104.00 61.00 1.0 0.1618 0.1441 0.1479 0.1317 30 122.41 72.02 1.2 0.1216 0.1119 0.1109 0.1020 30 140.50 82.88 1.4 0.0947 0.0888 0.0862 0.0809 30 158.31 93.60 1.6 0.0757 0.0721 0.0689 0.0655 30 175.89 104.20 1.8 0.0620 0.0596 0.0564 0.0541 30 193.27 114.70 2.0 0.0518 0.0501 0.0470 0.0455 30 210.45 125.11 2.2 0.0439 0.0427 0.0399 0.0387 30 227.48 135.43 2.4 0.0377 0.0368 0.0342 0.0334 30 244.35 145.67 2.6 0.0328 0.0321 0.0298 0.0291 30 261.09 155.84 2.8 0.0288 0.0283 0.0261 0.0256 30 277.70 165.95 3.0 0.0255 0.0251 0.0231 0.0227 30 4.SO2 Bảng 32 : Tính nồng độ Cx,Cx,y CO2 của ống khói hè σy (m) σz (m) x (km) C(x)CO2 (mg/m3) đông C(x,y)CO2 (mg/m3) C(x)CO2 (mg/m3) C(x,y)CO2 (mg/m3) QC 05 BTNMT 24.67 14.08 0.2 9.4273 1.2088 10.0218 1.2850 Không quy định 45.84 26.47 0.4 21.9608 12.1154 20.8209 11.4865 Không quy định 65.87 38.30 0.6 16.2693 12.1972 15.0654 11.2946 Không quy định 85.19 49.78 0.8 11.3721 9.5728 10.4383 8.7868 Không quy định 104.00 61.00 1.0 8.2195 7.3224 7.5126 6.6926 Không quy định 122.41 72.02 1.2 6.1808 5.6861 5.6356 5.1846 Không quy định 140.50 82.88 1.4 4.8093 4.5142 4.3786 4.1099 Không quy định 158.31 93.60 1.6 3.8488 3.6615 3.5006 3.3303 Không quy định 175.89 104.20 1.8 3.1517 3.0269 2.8645 2.7511 Không quy định 193.27 114.70 2.0 2.6302 2.5437 2.3894 2.3108 Không quy định 210.45 125.11 2.2 2.2301 2.1681 2.0252 1.9688 Không quy định 227.48 135.43 2.4 1.9164 1.8706 1.7397 1.6982 Không quy định 244.35 145.67 2.6 1.6657 1.6312 1.5118 1.4805 Không quy định 261.09 155.84 2.8 1.4622 1.4356 1.3268 1.3027 Không quy định 277.70 165.95 3.0 1.2946 1.2738 1.1746 1.1557 Không quy định VI.Phương pháp xử lý và tính toán thiết bị: 1. Lựa chọn phương pháp xử lý: - Chất gây ô nhiễm chủ yếu là CO, SO2 và bụi .. Còn tất cả các trường hợp chất ô nhiễm đều nằm trong quy chuẩn cho phép (QCVN 05-2009/BTNMT). Tuy nhiên đối với QCVN 19-2009/BTNMT về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ thì có Bụi và CO vượt tiêu chuẩn cho phép. Việc xử lý khí CO rất khó khăn nên giảm thiểu CO thường là cải tiến thiết bị hoặc thay đổi công nghệ. Vì vậy, chỉ tập trung xử lý bụi phát sinh chủ yếu trong lò đốt, thường là bụi than có kích thước ≥ 10 µm. Các thông số: + Lưu lượng: L = 4,94 (m3/s) = 17784 (m3/h) + Nồng độ bụi: CBụi(H)= 2,69 g/m3= 4104,39 mg/Nm3 CBụi(Đ)= 2,76 g/m3 = 4208,88 mg/Nm3 Hiệu suất xử lý E = 93% và không cần tái sử dụng bụi (bụi than), ta chọn thiết bị là xyclon chùm. 2. Lựa chọn thiết bị xử lý bụi Với hiệu suất xử lý cao và không cần tái sử dụng bụi (bụi than), ta chọn thiết bị là Xyclon chùm. *Ưu điểm của thiết bị: - Hiệu suất xử lý cao, η ≥ 93% đối với bụi có kích thước lớn như bụi than. - Cấu tạo gọn nhẹ. - Chế tạo đơn giản. - Lọc được các hạt bụi có kích thước nhỏ ≥ 10μm. 3. Tính toán thiết bị xử lý bụi a. Lựa chọn sơ đồ hệ thống xử lý bụi: Sơ đồ hệ thống xử lí bụi như sau: LÒ ĐỐT RA NGOÀI TRƯỜNG ỐNG KHÓI MÔI QUẠT XYCLON CHÙM * Nguyên lý hoạt động của hệ thống xử lý: Khi mở van trên đường ống hút khói thải từ các lò đốt được dẫn vào đường ống hút vào xyclon đi qua tổ hợp xyclon con, dưới tác động của cánh tạo lực ly tâm trong xyclon con, hạt bụi bị va đập mất động năng rơi xuống phễu chứa bụi và được xả ra phía dưới, còn không khí sạch khi đi xuống chạm côn chuyển của xyclon con đổi hướng nhưng vẫn giữ lực ly tâm bay ngược lên trên và thoát ra đường ống đi qua quạt và được đẩy ra ống khói thải vào môi trường. Đường ống xả sự cố cũng có van điều chỉnh khi hệ thống làm việc bình thường van đó được đóng lại chỉ khi có sự cố xảy ra thì van mới được mở đồng thời van trên đường ống hút đóng lại khói thải chưa được xử lý được xả trực tiếp ra môi trường. Sự cố có thể xảy ra khi vận hành hệ thống có thể do nhiều nguyên nhân như: xyclon, quạt, đường ống bị hỏng cần thay thế, sửa chữa hoặc do công suất làm việc tăng lên làm cho lưu lượng phát thải vượt quá công suất của thiết bị gây quá tải. b. Tính toán thiết bị b1. Tính chọn xyclon Với lưu lượng cần xử lý L = 4,94 (m 3/s) =17784 (m3/h), chọn thiết bị là xyclon chùm. Chọn xyclon con bằng gang, đường kính qui ước D qu = 150 (mm) với cánh hướng dòng loại chân vịt 8 cánh α = 300. Lưu lượng cực đại của một xyclon con L = 280 (m3/h) (Bảng 7.9/Trang 128, GT: ÔNKK & XLKT Tập 2) Số lượng xyclon con: n = 17784 = 63,5 chiếc. Chọn n = 64chiếc. Bố trí các 280 xyclon thành 8 hàng, mỗi hàng có 8 chiếc. Kích thước mỗi cạnh tiết diện ngang hình vuông của xyclon chùm là: K = 1500 mm, M = 180 mm, N = 120 mm (Bảng 7.10/Trang 128, GT: ÔNKK & XLKT Tập 2) Bề cao của ống dẫn khí và khi nhận vvào= 10 (m/s): L 4,94 I = v × [( M − d )n + 0.06] = 10.[ ( 0,18 − 0,083).8 + 0,06] = 0,63 m vao 1 Trong đó: + L – lưu lượng khí cần lọc của xyclon chùm, (m3/s) + n – số lượng xyclon con trong một dãy ngang so với chiều chuyển động của dòng khí + vvào– vận tốc vào của dòng khí, (vvào = 10- 25 m/s) - Vận tốc qui ước khi đi qua xyclon đường kính d = 150 mm V= 4,94.4 4.L = 4,37 (m/s) 2 = 64.3,14.0,15 2 64.π .d - Sức cản khí động của xyclon chùm (không kể ống dẫn khí vào và ra) Nhận áp suất dư trong xyclon chùm khoảng 5mmHg tương ứng với 760 mmH 2O, ta có thể xác định khối lượng đơn vị của khí thải ở t=181 oC theo công thức: ρ = 0,464. P 760 + 5 = 0,464. = 0,78 (kg / m 3 ) 273 + t 273 + 181 Vậy sức cản khí động của riêng bản thân xyclon chùm là : ∆P=ζ. ρ 2 .v (Pa) 2 Trong đó: ζ: hệ số sức cản cục bộ. Đối với loại cánh hướng dòng chân vịt α=300 ζ = 65 ρ 3 (kg/m ): Khối lượng đơn vị của khí đi vào bộ lọc ứng với nhiệt độ và áp suất trong bộ lọc v(m/s): vận tốc quy ước của dòng khí quy về cho toàn tiết diện ngang của xiclon con V=2,8 m/s Suy ra ∆P = 65. 0,78 .4.,372 = 484,1(Pa) = 49,35(mmH2O) 2 ≈ 3,77 mmHg – như vậy trên đây ta tạm nhận áp suất dư 5mmHg là phù hợp) b.2. Tính toán tổn thất Tổn thất qua hệ thống gồm tổn thất dọc đường, tổn thất cục bộ và tổn thất qua thiết bị. * Tổn thất dọc đường Tổn thất dọc đường gồm tổn thất ma sát qua đường ống hút và đường ống đẩy được xác định qua công thức: ∆Pms = R.l.η .n Trong đó: + R: Tổn thát áp suất ma sát trên 1 m dài của đường ống ứng với đường kính hình tròn ở điều kiện tiêu chuẩn được xác định bằng cách tra bảng (Phụ lục 3) (kg/m3). + l: Chiều dài đoạn ống tính toán (m) + η: Hệ số hiệu chỉnh tổn thất áp suất ma sát phụ thuộc vào nhiệt độ. Với nhiệt độ khói thải t = 181oC. Ta trabảng 5 – 1/151 – Kỹ thuật thông gió (GS. TrầnNgọc Chấn) ta được: η = 0,77 + n: Hệ số hiệu chỉnh độ sai lấy n = 1 - Đối với đường ống hút: + Đường kính ống: D =710 mm + Tổng chiều dài: l = 11 m + Tổn thất ma sát đơn vị R ứng với vận tốc khí trong ống v = 12,48 m/s là R = 0,1883 (kg/m2.m) Suy ra ∆ Pms(h) = 0,1883 . 11 . 0,77 . 1 = 2,072 (kg/m2) -Đối với ống đẩy: + Đường kính ống D = 710 mm + Tổng chiều dài l= 5m + Tổn thất ma sát đơn vị R ứng với vận tốc khí trong ống v = 12,48 m/s là R = 0,1883 (kg/m2.m) ∆ Pms(đ)= 0,1883. 5 . 0,78 . 1 = 0,735 (kg/m2) Vậy tổng tổn thất ma sát của hệ thống: ∆ Pms= ∆ Pms(h) + ∆ Pms(đ) = 2,072 +0,735 =2,807 (kg/m2) *Tổn thất cục bộ được xác định theo công thức: Trong đó :∑ξ : Tổng hệ số sức cản cục bộ của đoạn ống tính toán v2 2 g γ : Áp suất động của dòng chảy trong ống Bảng 33 - Thống kê hệ số sức cản cục bộ thiết bị trong hệ thống xử lý bụi Đoạn ống Hút Đẩy Chi tiết ξ Số lượng Σξ Ngoặc 90 (R = 2 D) 0,35 4 1,4 Phễu thu hẹp 0,10 2 0,20 Phễu mở rộng 0,05 1 0,05 Loa (nối vào quạt) 0,10 1 0,10 Van điều chỉnh 5 cánh (nghiêng 200) 0,7 1 0,7 Ngoặc 60 (R = 1,5D) 0,30 1 0,30 Loa (nối vào quạt) 0,10 1 0,10 Tổng 2,45 0,40 Bảng 34- Tính tổn thất cục bộ qua hệ thống xử lý bụi Đường kính ΔPcb (kG/m2) 2 Thông số LT (m /h) Vận tốc v (m/s) ΔPđ (kg/m ) Σξ ống D (mm) = ΔPđ.Σξ 3 Ống hút 17784 710 12,48 9,5 2,45 23,28 Ống đẩy 17784 710 12,48 9,5 0,4 3,8 Tổng 27,08 * Tổn thất qua thiết bị Tổn thất qua thiết bị xử lý là: ∆ptb = 49,35 (kg/m2) ∆ PTB=49,35 kg/m2(bảng 11.6 /tập 2-Trần Ngọc Chấn) Vậy tổng tổn thất của toàn hệ thống: ∆p = ∆pcb + ∆ptb + ∆ Pms = 27,08 + 49,35 + 2,807= 79,24 (kg/m2) c. Chọn quạt. Để chọn quạt cho hệ thống xử lý bụi thì ta dựa vào 2 yếu tố: tổng tổn thất áp suất trên đoạn ống chính và lưu lượng không khí tính toán cần thổi vào phòng. Ta tính được tổng tốn thất áp suất trên đoạn ống chính là Σ∆P = 79,24 (kg/m2) và lưu lượng không khí tính toán cần thổi vào phòng là: L = 17784(m3/h), để đảm bảo an toàn thì ta cần chọn quạt có lưu lượng và cột áp tăng lên một hệ số an toàn là α lần Lq = L. α =17784 .1,05 = 18673,2 với α = 1,05 ∆Pq = ∆P.α = 79,24.1,05 = 83,2 (kG/m2), với α = 1,05 L=18763,2 m3/h, ΔPtp= 83,2 (kg/m2) Chọn loại quạt li tâm Ц 4-70 N012. Dựa vào biểu đồ đặc tính của quạt, ta xác định được các thông số như sau: + Hiệu suất làm việc của quạt: η = 71% + Số vòng quay: n = 610 (v/ph) - Các kích thước của quạt Quạt No12 H b b1 b2 b3 b4 b5 L 183 6 131 0 76 8 918 140 0 48 5 147 0 2160 c c1 c2 c3 c4 l b6 d 780 1200 1625 350 150 1050 150 600 Miệng thổi Miệng hút A A1 A2 Số lỗ D D1 D2 Số lỗ 840 890 600 16 1024 1124 1158 16 Công suất động cơ của quạt: Qk .∆Pk N=m. 102.η η η [kW] q d m Trong đó: m- hệ số dự trữ, m=1.05÷1.15. Chọn m=1,05 ηq- hiệu suất của quạt, 71% ηđ- hiệu suất của đai truyền , 0.85÷0.95. Chọn 0.9. ηm- hiệu suất cơ khí kể đến ma sát ở ổ trục, 0.96÷0.98. Chọn 0.97. Qk- lưu lượng quạt, 17784[m3/h]=4,94[m3/s] ∆Pk- áp lực của quạt, 79,24 [kg/m2] Vậy N= 1.05. 4,94.79,24 = 6,19 [kW] 102.0.71.0.9.0.97. Dựa vào công suất động cơ, chọn loại động cơ có kí hiệu AO 62-4 Các thông số kĩ thuật: - Công suất 10[kW] - Số vòng quay1460[vòng/phút] - Kích thước H=805[mm]; h=200[mm]; b=613[mm] Quạt và động cơ truyền động được nối đồng trục KẾT LUẬN Trên đây là những tính toán cụ thể về các thông số kĩ thuật của hệ thống xử lí ô nhiễm không khí cho phân xưởng gia công chế tạo. Trên cơ sở những số liệu được giao, sau khi tính toán chúng ta đã xác định được nồng độ các chất ô nhiễm khuếch tán từ ống khói ra môi trường xung quanh. Và từ đó dựa vào TCVN về môi trường xác định được nồng độ chất ô nhiễm vượt quá tiêu chuẩn cho phép là bụi. Từ đó tính toán thiết kế hệ thống xử lý để đảm bảo tiêu chuẩn. Qua quá trình thực hiện đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí, em đã hiểu kĩ hơn về tính toán thiết kế hệ thống xử lí ô nhiễm không khí bên trong công trình cũng như cách thể hiện bản vẽ, nhận thức rõ và hiểu sâu hơn về lí thuyết môn Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí. Trong quá trình làm đồ án có sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy cô giáo bộ môn và sự cố gắng của bản thân. Tuy nhiên cũng không tránh khỏi sai sót. Em kính xin thầy cô thông cảm và giúp em chỉ ra những thiếu sót đó để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy cô đã giúp em hoàn thành đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] QCVN 02:2009/BXD, QCVN 05:2009/BTNMT [2] Kĩ Thuật thông gió. GS Trần Ngọc Chấn. NXB Xây dựng - 1998 [3] Thiết kế thông gió công nghiệp. Hoàng Thị Hiền [4] Ô nhiễm không khí và xử lí khí thải Tập 1,2,3. GS Trần Ngọc Chấn. NXB Khoa học kĩ thuật – 2004 [5] Thông gió và kỹ thuật xử lý khí thải . Nguyễn Duy Động [...]... minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Tây Đông 1,843 1,843 8 79,4 79,4 1 1 1 1 11 11 Tổng cộng 5% 7,3 10% 14,6 128,9 80,5 170 1427,6 2.4 Tính toán tổn thất nhiệt do rò gió Gió lùa vào nhà do chênh lệch trọng lượng không khí bên trong và bên ngoài và do áp lực gió thổi trên bề mặt ngoài công trình Qgio TT = C K Ggl ∆ t.∑ l (Kcal/h) ( Theo CT 2-46 sách Thông gió và kĩ thuật xử lí khí. ..Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Bảng 2: Thông số tính toán bên trong công trình Mùa Thông số tính toán tkk (0C) φ(%) Hướng gió d V (m/s) Mùa đông 20 88 6,3 4,9 Mùa hè 88 19,5 3,1 27,2 Đông Bắc Tây Nam 1.3 Lựa chọn thông số về kết cấu bao che Lựa chọn kết cấu bao che cho các bộ phận của công trính... vào: a=2 - Mùa Đông hướng gió chính là hướng Đông Bắc Vg =4,9 m/s -> g=11,46kg/h -Mùa Hè hướng gió chính là hướng Tây Nam Vg = 3,1 m/s -> g=7,5kg/h H Hướng Đông Bắc Hình 4: Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa đông Page 19 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Hướng Tây Nam Hình 5: Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa hè Bảng 7 - Tính toán tổn thất nhiệt do rò gió Mùa Hướng Cửa CK Đông... người): lượng nhiệt hiện do một người toả vào không khí trong phòng trong 1 giờ Lấy theo bảng 2-1 số lượng nhiệt , ẩm tỏa ra do người ( trang 24 sách thông gió và kĩ thuật xử lí khí thải – Nguyễn Duy Động) Mùa đông (200C): qh = 98 Kcal/h Mùa hè (27,2): qh = 64,6 Kcal/h Page 22 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Bảng 10 – Tính toán tỏa nhiệt do người TT 1 2 Mùa Đông Hè qh (Kcal/h)... Ggl ∆ t.∑ l (Kcal/h) ( Theo CT 2-46 sách Thông gió và kĩ thuật xử lí khí thải – Nguyễn Duy Động) Trong đó: CK = 0,24 là tỉ nhiệt của không khí ( Kcal/Kg oC) Ggl: lượng gió lùa vào nhà qua 1m chiều dài khe hở của cửa.(kg/m.h) ( Tra bảng 2-10 sách Thông gió và kĩ thuật xử lí khí thải – Nguyễn Duy Động) ∆t : chênh lệch nhiệt độ tính toán bên trong và bên ngoài nhà ∆t = (tTtt - tNtt ) ∑ l : Tổng chiều dài... nhiệt MÙA Qkết cấu Q vật liệu Qbs Qgió QTT (Kcal/h) (Kcal/h) (Kcal/h) (Kcal/h) (Kcal/h) ĐÔNG 60842 598 1427,6 3215,8 83367,2 HÈ 46 128,9 191,3 2870,1 2501,9 Page 20 đông Hướng Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí 3 Tính toán tỏa nhiệt 3.1 Toả nhiệt do thắp sáng: QTS = 860 a F ( Kcal/h ) 860: đương lượng nhiệt điện a: tiêu chuẩn thắp sáng, a = 18 – 24W/m2 Chọn a = 22W/m2... nhiệt độ cuối cùng của vật liệu khi đưa ra khỏi lò Lò đúc đồng td =1250 oC tc =tTtt Mùa đông tC=20oC Mùa hè tC = 27,2oC β=0,5 : Hệ số kể đến cường độ tỏa nhiệt theo thời gian ( Sách Thông gió , Hoàng Thị Hiền, Bùi Sĩ Lý ) Bảng 11: Tính toán toả nhiệt do quá trình làm nguội sản phẩm Page 23 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Mùa Cl Cr Gsp tđ (Kcal/kgoC (Kcal/kgoC o (kg/h) (... ngoài với các thông số Dày: δ1 = 15 mm Hệ số dẫn nhiệt: λ1 = 0,75 Kcal/mh o C Lớp 2: lớp gạch phổ thông xây với vữa nặng với các thông số Dày: δ 2 = 220 mm Hệ số dẫn nhiệt: λ 2 = 0,7 Kcal/mh o C Lớp 3: lớp vữa vôi trát mặt trong với các thông số Dày: δ 3 = 15 mm Hệ số dẫn nhiệt: λ3 = 0,6 Kcal/mh o C • Tường trong phân xưởng : là loại tường mỏng hơn cũng gồm có 3 lớp: Page 11 Thuyết minh: Đồ án môn học... tính toán ta có thể áp dụng công thức: (H) (Ð) Q kc = (Q kc Δt tt(H) (Ð) tt(Ð) - Qm ) Δt (kcal/h) (H) Q kc =(60842– 33321,6)x 1/11= 2501,9 (kcal/h) Trong đó: Page 16 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí (Ð) Q kc (kcal/h) : Tốn thất nhiệt qua kết cấu về mùa đông Qm(Ð) (kcal/h) ∆ttt(Đ) (0C) : Tốn thất nhiệt qua mái về mùa đông : Hiệu số nhiệt độ tính toán giữa không khí bên...  = 233137,5   (kcal/m2h) Page 32 Thuyết minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí C= 4,96 (kcal/m2.h.K4) hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối T T q = C ( T ) 4 − ( vlv ) 4  =4,96 100   100 H bx  1200 + 273  4  22,7 + 273  4    −   = 233100,27 100   100    (kcal/m2h) Dựa vào đồ thị hình 2.11 (Giáo trình thông gió- Nguyễn Đình Huấn) ta tìm được K= K +K 1 2 2 ... THỐNG THÔNG GIÓ CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ I.Tính nhiệt thừa bên công trình .9 Bảng 1: Thông số tính toán bên công trình 10 1.2 Tra thông số tính toán bên công trình .10 Bảng 2: Thông. .. Tính toán tổn thất nhiệt rò gió 19 Bảng - Tính toán tổn thất nhiệt rò gió 20 Tính toán tỏa nhiệt 21 3.1 Toả nhiệt thắp sáng: 21 Page Thuyết minh: Đồ án môn... minh: Đồ án môn học Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Trên sở kiến thức học cô giáo Lê Năng Định hướng dẫn, em hoàn thành đồ án kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí Nội dung đồ án gồm