VẠCH TUYẾN ỐNG VÀ TÍNH THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG

VẠCH TUYẾN ỐNG VÀ TÍNH THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG

Thuyết Minh Đồ Án Thông Gió

PHẦN I : Giới Thiệu Chung

Phân xưởng rèn dập và sửa chữa được đặt tại Gia Lâm Phân xưởng đáp ứng nhu cầu chế tạo

và sửa chữa các chi tiết máy , trong quá trình sản xuất gây ảnh hưởng tới môi trường Do đó ta cần giải quyết các vấn đề về nhiệt , hút khí độc cho các bể , hút bụi cho các máy mài

PHẦN II : Tính Toán A.Tính lượng nhiệt thừa

t 31,40C là nhiệt độ vào lúc 15h của tháng 7

2 Thông số tính toán trong nhà :

a Mùa đông:

Nhiệt độ tính toán trong nhà của mùa đông được chọn theo tiện nghi nhiệt ta chọn: tt ( D) =

t t

Tần suất gió lớn nhất tháng 7 là 44,9 % : ứng với vg =2,4 [m/s]

Bảng1: thông số tính toán trong và ngoài nhà

tntt 0C tttt 0C vg m/s tntt 0C tttt 0C vg m/s

II.Tính toán tổn thất nhiệt:

Do có sự chênh lệch nhiệt độ của không khí trong và ngoài nhà Nhiệt độ không khí trong nhà thường lớn hơn nhiệt độ không khí ngoài nhà nên có sự tổn thất nhiệt, nhiệt lượng Qtổn thất từ trong nhà ra ngoài nhà và được tính theo công thức:

Qtổn thất = kFΔt [kcal/h]

Trong đó:

k: hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che, [kcal/m2h0C]

F: diện tích của kết cấu bao che, [m2]Δt: hiệu số nhiệt độ tính toán, [0C]

Δt = ψ ( tttt - tngtt)

tttt : nhiệt độ tính toán của không khí trong nhà, [0C]

tngtt : nhiệt độ tính toán của không khí ngoài nhà, [0C]

ψ : hệ số kể đến vị trí của kết cấu bao che đối với không khí ngoài trời

1 Diện tích truyền nhiệt:

+ Cửa sổ (2 tầng) : tầng trên kích thước 0,8m x4,0m

tầng dưới kích thước 1,2m x 4,0m và 1,2m x 1,6m+ Cửa ra vào : kích thước 1,2m x 2,2m và 1,6m x 2,2m và 2,5m x 3,5m

+ Nhà : chiều dài 54m, chiều rộng 18 m, chiều cao 9,5 m

+ Nền : chia làm 4 dải như hình vẽ dưới, mỗi dải rộng 2 m , các kích thước gồm chiều dài 54m, chiều rộng 18m chiều cao 0,3m gồm 3 lớp : lớp đất đầm, bê tông gạch vỡ và vữa xi măng.Nền được chia dải như hình vẽ :

+ Mái:1 phía chiều dài 54m, chiều rộng 9,3 m (độ dốc tính toán là 15o )

Diện tích của các bề mặt truyền nhiệt được tính riêng rẽ theo từng loại kết cấu (tường, cửa đi, cửa sổ )

Diện tích truyền nhiệt của kết cấu được thể hiện trong bảng 2 :

Bảng 2: Diện tích truyền nhiệt của kết cấu

2

222 4 222

TT Vị trí và cấu tạo của

D/tích K/cấu

R k

αλ

δα

11

11

1++

=

=

∑=

α T : hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt trong của kết cấu bao che, kcal/m2h0C

( bề mặt trong của tường, sàn, trần với bề mặt nhẵn→α T = 7,5 kcal/m2h0C)

α N : hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt ngoài của kết cấu bao che, kcal/m2h0C

( bề mặt tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài→α N = 20 kcal/m2h0C )

δ i : bề dày của lớp vật liệu thứ i, m

λ i : hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, kcal/mh0C

Ro : tổng nhiệt trở của kết cấu bao che, kcal/m2h0C

Bảng 3: hệ số truyền nhiệt k của kết cấu bao che

Công thức tính:

K =

n i

i

δα

11

1

++∑

Kết quả[kcal/m2h0C]

δ 2 = 220mm,

λ = 0,7 kcal/mh0Clớp 3( vữa trát): δ 3 = 15 mm,

λ =0,8 kcal/mh0C

20

1 7 , 0

22 , 0 8 , 0

015 , 0 2 5 , 7 1

1

+ +

2 Cửa ra vào: tôn

δ = 3mm; λ = 50 kcal/mh0C 71,5 0,50003 201

1 +

3 Cửa sổ: kính xây dựng:

δ = 5mm ; λ = 0,65 kcal/mh0C 71,5 00,,00565 201

1 +

4 Mái: tôn δ = 1,5mm

λ = 50 kcal/mh0C 71,5 0,001550 201

1 +

3 Tính toán tổn thất nhiệt qua kết cấu:

a Tính cho mùa đông:

Lượng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che trong mùa đông được thể hiện trong bảng sau :

D th t

H th t

t

t Q Q Q

Q/ : lượng nhiệt tổn thất qua kết cấu vào mùa đông , [kcal/h]

∆t H ,∆t D: hiệu số nhiệt độ tính toán vào mùa hè và mùa đông, [0C]

Q/ = 56602,2 [kcal/h]

4 Tổn thất nhiệt do rò gió :

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 lượng nhiệt để làm nóng lượng không khí lạnh đó từ tng tới tt Lượng nhiệt tiêu hao để làm nóng không khí vào nhà được tính theo công thức sau:

) (

24 ,

Ng tt T

Trong đó:

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

g: lượng 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: 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

a Tính cho mùa đông:

Tháng lạnh nhất ta chọn là tháng 1, tần suất gió lớn nhất ở tháng 1 tại Gia Lâm là 25,9 với hướng gió là hướng Đông-Bắc, vận tốc gió trung bình của tháng 1 là v gio = 2 , 9 [m/s] Tra bảng ta có:

v =2 m/s có g = 7,8 kg/mh

v =3 m/s có g = 9,6 kg/mh

tính nội suy với v =2,9 m/s → g = 9,42 kg/mh

Tổng chiều dài các khe cửa của mặt tường hướng Đông-Bắc với là:

Tháng nóng nhất ta chọn là tháng 7, tần suất gió lớn nhất ở tháng 7 tại Gia Lâm là 44,9 với hướng gió là hướng Đông-Nam, vận tốc gió trung bình của tháng 7 là v gio = 2 , 4[m/s] Tra bảng ta có:

v =2 m/s có g = 7,8 kg/mh

v =3 m/s có g = 9,6 kg/mh

tính nội suy với v =2,4 m/s → g = 8,52 kg/mh

Tổng chiều dài các khe cửa của mặt tường hướng Đông-Nam là:

tc,tđ : nhiệt độ cuối cùng và nhiệt độ ban đầu của vật liệu, [0C]

β : hệ số kể đến sự nhận nhiệt không đều theo thời gian của vật liệu

III Tính toán toả nhiệt:

1 Toả nhiệt do người: Q = n.q [Kcal/h]

Trong đó:

q= qh: lượng nhiệt do một người toả ra, [kcal/h.người]

n: số người trong phòng

n = 1,7mm: số vị trí công nhân làm việc, trong phân xưởng có 42 vị trí m=42

a Mùa đông: nhiệt độ trong phân xưởng là t0= 230C

Lao động trong phân xưởng là lao động nặng Tra bảng 2-2 (KTTG) ta có:

b Mùa hè: nhiệt độ trong phân xưởng là t0= 340C

Lao động trong phân xưởng là lao động nặng Tra bảng 2-2 (KTTG) ta có:

Khi thắp sáng thì hầu hết năng lượng điện biến thành nhiệt toả ra môi trường và lượng nhiệt

đó được tính theo công thức:

Qts = 860 ∑N [kcal/h]

Trong đó:

860: Đương lượng nhiệt của công suất điện: 1 kW = 860 kcal/h

∑N =a.F: tổng công suất các thiết bị chiếu sáng

a: Công suất chiếu sáng, [kW]

Với phân xưởng không xác định rõ số bóng đèn ta lấy a = 18 ÷ 24 W/m2 sàn Ta chọn a=20 W/m2 sàn

F: diện tích sàn nhà m2

F=18 x 54 = 972[m2]

→Q t/s= 860 x 20.10-3 x 972 = 16718,4 (kcal/h)

s t

ϕ 3: hệ số kể đến sự làm việc không đồng thời của các động cơ (0,5 ÷ 1)

ϕ 4: hệ số kể đến cường độ nhận nhiệt của môi trường không khí ( 0,65 ÷ 1)

Với phân xưởng thông thườngta lấy: ϕ 1.ϕ 2.ϕ 3.ϕ 4 = 0,25

860: đương lượng nhiệt của công suất điện

∑N : tổng công suất điện trong phân xưởng

Các thiết bị điện trong phân xưởng:

Máy ép K-231A (7) : N = 5,95[Kw]

Tang đánh bóng (9) : N =5,1 [Kw]

Lò thấm Cac-bonU25 (10) : N = 2,5 [Kw]

Máy tiện ren 1A62 (13): N = 7,1 [Kw]

Máy tiện ren 1615M (14): N = 5,8 [Kw]

Máy tiện ren 1612B (15): N = 1,5 [Kw]

Quat gió ly tâm N ∏ 3 (34) : N = 0,6 [Kw]

Thiết bị hàn lửa điện (36) : N = 4,4 [Kw]

Máy tiện ren 1K-62 (38) : N= 44,5 [Kw]

Máy tiện ren 1T-61 ( 39) : N = 9 [Kw]

Máy phay ngang 6H81 (40) : N = 6,325 [Kw]

Máy bào ngang 7A36 (41) : N = 11[Kw]

Máy máI thô 634 (42) : N = 3,2[Kw]

Máy tiện Renonve 1336N (43) : N = 5,6[Kw]

Máy khoan đứng 3A123 (44) : N = 5,6 [Kw]

Cần truc điện 1 ray (46) : N = 1,96 [Kw]

Do đó ta có tổng công suất của các động cơ điện trong phân xưởng là:

4 Toả nhiệt do sản phẩm nung nóng để nguội:

Do không có sự thay đổi trạng thái của vật liệu

Q =c.( tđ - tc).G.β [Kcal/h]

Trong đó :

c: tỉ nhiệt của vật liệu, Kcal/kg0C

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

tc : nhiệt độ sau khi nguội (lấy bằng nhiệt độ không khí trong nhà), 0C

G: trọng lượng vật liệu chuyển đến trong 1 giờ,kg/h

β : hệ số kể đến cường độ toả nhiệt theo thời gian (β = 0,5)

Ta chon vật liệu là thép : c = 0,1152 kcal/kg0C và G = 300 kg/h

Nhiệt độ bên trong của thành lò là: tlò = 900 0C.

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

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

tbmt = tlò – 50C = (900-5)0C = 895 0C

Giả thiết:

Nhiệt độ trên bề mặt ngoài của thành lò là: tbmn = 235 0C

Nhiệt độ giữa lớp samốt nặng và lớp samốt nhẹ là: t1 = 755 0C

Nhiệt độ giữa lớp samốt nhẹ và lớp cách nhiệt điatamit là: t2 = 5450C

α dl: hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài thành lò bằng đối lưu, [kcal/m2h0C]

α bx: hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài thành lò bằng bức xạ, [kcal/m2h0C]

100

273 100

vlv bmn

t t

100

23 273 100

235 273 23 235

2 , 4

142

,1

86,1ln7075,0.2

186

,1

98,1ln139,0.2

1ln

2

11

=

πλ

005 , 4213 342

, 4254

,

= 4233,674 kcal/m2hTính diện tích thành lò:

Nhiệt độ trên bề mặt ngoài của nóc lò là: tbmn = 240 0C

Nhiệt độ giữa lớp samốt nặng và lớp samốt nhẹ là: t1 = 890 0C

Nhiệt độ giữa lớp samốt nhẹ và lớp cách nhiệt điatamit là : t2 = 885 0C

Lượng nhiệt toả ra trên 1 m2 bề mặt ngoài của nóc lò trong 1 giờ:

100

273 100

t bmn

t t C

, [kcal/m2h0C]

23 273 100

240 273 23 240

2 , 4

=

∑ 1,01408,11 0,08381,15 0,01562,11

11

507 , 4729 439

, 4918

c Toả nhiệt qua đáy lò:

Tương tự như tính cho nóc lò, ta có:

qđáy = 4823,973 kcal/m2h

Fđáy = Fnóc = 1,1309 m2

Lượng nhiệt toả từ đáy lò vào không khí xung quanh:

Qđl = Fđáy.0,7.qđáy = 1,1309 x 0,7 x 4823,973 =3818,802 [kcal/h]

d Toả nhiệt qua cửa lò:

Cửa lò gồm 2 lớp:

Lớp samốt đặc δ 1 = 110 mm

Lớp gang δ 2 = 15 mm

Do lớp gang mỏng và gang là vật liệu dẫn nhiệt tốt → tính cho 1 lớp gạch samốt

Ta nhận nhiệt độ bề mặt trong của nóc lò là:

tbmt = tlò – 50C = (900-5)0C = 895 0C

12

Giả thiết:

Nhiệt độ bề mặt ngoài của cửa lò là t1 = 275 0C

Lượng nhiệt toả ra từ 1 m2 bề mặt của cửa lò trong 1 giờ:

100

273 100

t bmn

t t

100

23 273 100

275 273 23 275

2 , 4

832 , 5476 135

, 5674

Thời gian mở cửa lò là 10 phút/ 1 giờ:

Qclđóng =

60

) 10 60 ( 12 , 0 483 ,

100 100

T T

273 895 96 ,

Bề dày của thành lò tại vị trí cửa lò là: 0,125m

78 , 0 86

) 10 (

t

t V

V Q

toa i

lo toa

23 900 6 , 1 7 , 1 4 , 1

6 , 1 6 , 0 033 , 38052

2 )

33

(

x x

loi H

t

t x Q Q

34900033,3805210

t

t x Q

H D

34 950 972 , 17106

31

t

t x Q

Q H D H D

16903,976[kcal/h]

Qlò(H) = 37574,756 + 16903,976 =54478,732[kcal/h]

14

7.Toả nhiệt do bể

Tính cho Mùa đông:

a Tính toả nhiệt từ bể rửa(12)

Bể hình chử nhật, kích thước: 0,6 x 0,6 x 0,4 (m), nhiêt độ nước trong bể là 80 (0C), đáy kê trên bản kê

Ta nhân nhiệt độ bề mặt trong của thành bể bằng nhiệt độ nước: t1 = 80 (0C)

Hệ số dẩn nhiệt của thành bể (bỏ qua khả năng cách nhiệt của lớp thép và lớp tôn tráng kẽm ):

20

105,0

03,0

11

12 2

=+

=+

=

N

K

αλ

Mật độ dòng nhiệt qua thành bể là:

qk = k(t1 - tvlv) = 1,54(80 - 23) = 87,78 (kcal/m2h)Nhiệt độ mặt ngoài thành bể là:

t2 = t1 - qkλ 2/δ 2= 80 - 87,78 x 0,03/0,05 = 27,33 (0C)Lượng nhiệt toả ra từ 1 m2 bề mặt của cửa lò trong 1 giờ, qα

Toả nhiệt từ đáy bể.

Cấu tạo của đáy bể gồm 2 lớp:

Lớp 1: thép: δ 1 = 10 (mm), λ 1 = 50 (kcal/mh0C) Lớp 2: bông thuỷ tinh: δ 2 = 30 (mm) ; λ 2 = 0,05(kcal/mh0C)

Lớp 3: tôn tráng kẽm : δ 2 = 0,5 mm

Ta nhân nhiệt độ bề mặt trong của đáy bể bằng nhiệt độ nước: t1 = 80 (0C)

Tính tương tư như thành bể ta có được: qα = 87,78 (kcal/m2h)

Lượng nhiệt toả từ đáy bể vào không khí xung quanh:

Qđb = 0,7 x qα x F (kcal/h)

Diện tích đáy bể: F = 0,6 x 0,6 = 0.36 (m2)

=> Qđb = 0.7 x 87,78 x 0,36 = 22,12 (kcal/h)

Toả nhiệt từ mặt thoáng bể.

Lượng nhiệt toả vào phòng từ mặt thoáng bể được xác định như sau:

Q mb = ( 5 , 7 + 4 , 07 v)(t dd −t vlv).F , (w)

Trong đó:

v: vận tốc chuyển động không khí trong nhà , v = 0,5 (m/s)

tdd: nhiệt độ bề mặt dung dịch , tdd = 80 (0C)

tvlv: nhiệt độ không khí trong nhà , tvlv = 23 (0C)

F: diện tích mặt thoáng của dung dịch , F = 0,6 x 0,6 = 0,36 (m2)

b.Tính toả nhiệt từ bể dầu (11).

Bể hình chử nhật, 0,6 x 0,6 x 0,4 (m), nhiêt độ dầu trong bể là 70 (0C), đáy kê trên bản kê Cấu tạo của thành bể gồm 2 lớp:

Lớp 1: thép: δ 1 = 10 (mm), λ 1 = 50 (kcal/mh0C) Lớp 2: bông thuỷ tinh: δ 2 = 30 (mm) ; λ 2 = 0,05 (kcal/mh0C)

23704,06,06,0

4,06,06,094,201

x x

x x t

t V

V Q Q

bn

bd

bn

bd D bn

b D

H i b

t

t Q Q

348094,201)

12 ( ) 12

H D b

H

t Q

34705,166)

11 ( ) 11

H D b

H b

t

t Q

Vậy tổng lượng nhiệt toả ra trong mùa hè của các bể:

∑ = + H =

b H

b H

Q (12) (11) 162,97 + 127,53 =290,5 (kcal/h)

8.Toả nhiệt do lò rèn một miệng lửa

Lượng nhiệt toả ra từ lò rèn chính là lượng nhiêt toả ra từ sản phẩm cháy va được

xác định bằng công thức:

Qspc= 0.24G.Qct.η (kcal/ h)

Trong đó:

G: Lượng nhiên liệu tiêu thụ trong 1h, ta lấy G = 7 Kg cho một miệng lửa

Qct: nhiệt trị của nhiên liệu (kcal/kg) Than đá có Qct= 4773 (kcal/kg)

η : hệ số cháy không hoàn toàn của nhiên liệu Lây η = 0.95

=> Qspc= 0.24 x 7 x 4773 x 0.95 = 7617.7 (kcal/ h)

Trên lò rèn ta sử dụng chụp hut thải tự nhiên vì vậy một phần lượng nhiệt do bể rèn toả ra đã được hút ra ngoài, phần lượng nhiệt toả vào phòng được xác định bằng công thức:

Ql.rèn= ϕ Qspc (kcal/ h)

ϕ : % lượng nhiệt tỏa vào phòng (ϕ tra theo biểu đồ)

H Chiều cao ống tính từ mép dưới của chụp hút đến cửa thải, H = 8,7 m

tra biểu đồ D-H với trường hợp 1 miệng lửa ta được D= 455 mm (D đường kính ống góp)

D= 455 mm, tra biểu đồ D-d với trường hợp 1 miệng lửa ta được d= 350 mm (d: đường kính ống hút giữa)

Từ G= 7 Kg tra biểu đồ G-Q với trường hợp 1 miệng lửa ta được L= 2450 m3/h (L: lưu lượng thải)

Qbể (Đ) = 368,44 (kcal/h)

Qb (H) = 290,5 (kcal/h)

16

Tra biểu đồ G-ϕ với G = 7 Kg ta được ϕ = 43%

Vậy lượng nhiệt toả vào phòng lò rèn 1 miệng lửa là:

Qlr= 0.43 x 7617.7 = 3275,6 (Kcal/ h)

9 Thu nhiệt do bức xạ mặt trời:

a Bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua cửa kính:

Bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua cửa kính được tính theo công thức:

Fkính : diện tích cửa kính chịu bức xạ tại thời điểm tính toán ,m2

qbx: cường độ bức xạ mặt trời trên mặt phẳng chịu bức xạ tại thời điểm tính toán, kcal/m2h

t bx

Q : bức xạ mặt trời do dao động nhiệt độ, kcal/h.

(*) Bức xạ mặt trời do chênh lệch nhiệt độ t

bx

Q∆ :Dưới tác dụng của bức xạ mặt trời, nhiệt độ mặt ngoài của kết cấu bao che tăng cao Ta thay thế cường độ bức xạ bằng một trị số nhiệt độ tương đương ttđ của không khí bên ngoài:

ttđ =

n

tb bx

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

α n : 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 7 = 5788 kcal/m2h

Qlr= 3275,6 (Kcal/ h)

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

= 5,45 x 1006,3 x 1 x (38,446 – 34) = 24383,35 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 tương đương do bức xạ gây ra và biên độ của nhiệt độ không khí ngoài trời

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

tb bx bx

0 x

= 15,43 0C

Nhiệt độ không khí bên ngoài cũng dao động theo thời gian với chu kì 24 giờ với biên độ là:

tb n

A

n = 13−13

t : nhiệt độ trung bình đo lúc 13 giờ của tháng nóng nhất, đó cũng chính là nhiệt độ cao nhất

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

và nhiệt độ bên ngoài

Nhiệt độ không khí cực đại vào 15 giờ

→∆ Z = 15 – 12 = 3

93,56,2

433,15

=

=

n

td t

t

A A

→Ψ = 0,96

Biên độ dao động của không khí bên trong nhà:

t t

A =ν

tg t

A

ν : hệ số tắt dần

Do mái làm bằng lớp tôn rất mỏng→ν = 1

18