Bài tập về thông gió

b / nhiệt độ tính toán không khí ngoài nhà Nhiệt độ của không khí ngoài trời thì luôn thay đổi theo từng tháng trong năm nhưng ta thường chọn giá trị trung bình cuả các tháng trong năm.

BÀI TẬP LỚN THÔNG GIÓ.

A/ Tính toán nhiệt thừa.

I/ Chọn thông số tính toán.

a/ nhiệt độ tính toán không khí trong nhà.

Trong phân xưởng thì ta thấy có các loại hình công việc khác nhau nhưng nó bao gồm các loại công việc cụ thể là: công nhân mài, công nhân làm với máy tiện, công nhân làm việc với bể mạ… thì chung quy lại ta thấy công việc ở đây là công việc

nặng Vì vậy ta chọn thông số nhiệt độ tối ưu trong nhà là

20-240C vào mùa hè, và từ 18-200C vào mùa đông

b / nhiệt độ tính toán không khí ngoài nhà

Nhiệt độ của không khí ngoài trời thì luôn thay đổi theo từng tháng trong năm nhưng ta thường chọn giá trị trung bình cuả các tháng trong năm Như ở nơi thiết kế thông gió là YÊN BÁI thì nhiệt dộ này ta chọn là t=32,50C

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

Nhiêt độ không khí ngoài trời :

Tra theo phụ lục 3 trang 305 sách nhiệt và khí hậu học kiến trúc thì ta có vận tốc gió ở YÊN BÁI là:

Tốc độ gió tb trong

năm (m/s)

Tốc độ gió tb của tháng lạnh nhất (m/s)

Tốc độ gió tb của tháng nóng nhât

(m/s)

Vậy thi ta có bảng thống kê số liệu tính toán nhu sau:

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

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

Q=k.F.∆t (kcal/h)

Trong đó:

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

• F – Diên tích của KCBC, m2

• ∆t – Hiệu số nhiệt độ tính toán

1/ Hiệu số nhiệt độ tính toán (∆t)

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

( tt)

n

tt

t t t

ψ : là hệ số kể đến vị trí của KCBC đối với không khí

ngoài trời.(trong trường hợp này ta tính toán với tường và

mái tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời lên hệ số ψ = 1)

2/ Diện tích của KCBC.

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

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

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

• Cấu tạo của nhà:

68 , 15 4 , 1 8 , 0

96 , 8 4 , 1 8 , 0

48 , 4 4 , 1 8 , 0

4 × × =

4 , 14 3 4 , 2

2 × × = 2 cửa ra vào

4 , 14 3 4 , 2

2 × × = 1 cửa ra vào

2 , 7 3 4 , 2

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

bề rộng và bề ngang là 2m khi đó thì ta tính được diện tích của

nền là:Fn=f1+f2+f3+f4(m2)

R

α λ

δ α

1 1

1 1

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

Ta thấy bề mặt trong của tường, sàn, trần là bề mặt nhẵn thì ta

có α t=7,5

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

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

a/ Xác định hệ số k tính toán với tường.

Tường cấu tạo bao gồm 3 lớp:

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

015 , 0 7 , 0

22 , 0 75 , 0

02 , 0 5 , 7 1

h h m kcal

= + +

+ +

b/ Hệ số k tính toán với cửa.

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

65 , 0 ,

003 , 0 5 , 7 1

+ + (kcal/m 2 h 0 C)

• Cấu tạo cửa sổ là cửa ssổ một lớp khính khung thép giống cửa

đi lên ta cũng lấy kcr=kcs=5,32 (kcal/m 2 h 0 C)

• Còn với cửa mái thì ta có cấu tạo cửa mái giống như là cửa đi

và cửa sổ túc là kcm=5,32 (kcal/m 2 h 0 C)

c/ Hệ số k tính toán với mái

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

⇒ km= 5,45

20

1 50

0015 , 0 5 , 7 1

+ + (kcal/m 2 h 0 C)

có các hệ số k với các giải như sau:

• Đối với dải 1: R1= 2,5 m2h0C/kcal ; k1 = 0,4 kcal/ m2h0C

• Đối với dải 2: R2= 5 m2h0C/kcal ; k2 = 0,2 kcal/ m2h0C

• Đối với dải 3: R3= 10 m2h0C/kcal ; k3 = 0,1 kcal/ m2h0C

• Đối với dải 4: R4= 16,7 m2h0C/kcal ; k4 = 0,06 kcal/ m2h0C

Vậy ta có bảng tính hệ số k của các loại KCBC như sau:

III/ Tính toán nhiệt qua KCBC:

n

tt t

, 6 45 , 5

57 , 3912 9

, 6 ) 06 , 0 3024 1

, 0 496 2 , 0 528 4 , 0 576

× +

× +

H t t

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

D

H D H

tt

t

t Q Q

∆

∆

= ∑ goc.

, [kcal/h]

Q ' =205,57.103 – 173,28384.103 = 32,287.103 kcal/h

⇒QH

9 , 6

2 10 287 ,

IV/ Tính toán rò gió qua các KCBC.

Gió rò vào nhà qua các khe cửa thuộc phía đón gió và gió sẽ

đi ra ở phía khuất gió Khi gió vào nhà, trong nhà sẽ mất đi một 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 ,

0 tt

Ng

tt T rogio L t 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 1 lớp khung thép: a = 2

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

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

1/ Tính cho mùa Đông :

Tháng lạnh nhất ta chọn là tháng 1, thì ta có vận tốc gió

trong tháng lạnh nhất là v gio = 1 , 4m/s với hướng gió là hướng

Đông theo hình vẽ thiết kế( Tra bảng trong sách nhiệt & khí hậu học kiến trúc ) Tra bảng & nội suy trên 1 m chiều dài thì ta

có:Lro=5,075 m3/h.m ⇒lưu lượng gió lùa vào trong nhà qua khe cửa trên 1 m chiều dài là:

32 , 232 24

⇒

Vậy ta có lương nhiệt do ro gió vào mùa Đông là:

Q rògió =111,51 kcal/h

2/ Tính cho mùa Hè:

Thì vận tốc của mùa Hè là v = 1,5 m/s Tra bảng & nội suy

trên 1 m chiều dài thì ta có:Lro(m3/h.m) ⇒lưu lượng gió lùa vào trong nhà qua khe cửa trên 1 m chiều dài là:

Vậy thì ta có tổng lượng gió vào trong nhà qua khe cửa trên 70,4

24 , 240 24

⇒

Vậy ta có lương nhiệt do ro gió vào mùa Hè là:

Q rògió =397,8 kcal/h

V/ Tính toán toả nhiệt trong nhà sản xuất

Các thiết bị toả nhiệt trong nhà bao gồm :

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

1/ Toả nhiệt do động cơ:

Q D/C= 860Nk0( 1 − η1)kcal/h

trong đó:

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

- K0là hệ số yêu cầu đối với động cơ điện

- η1 =a ηvới :

η−Hệ số hiệu dụng của động cơ điện

a – Hệ số hiệu chỉnh kể đến tải trọng làm việc của động cơ Hay ta có thể tính toán lượng nhiệt toả ra từ các động cơ theo công thức :

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

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

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

• Quạt làm mát : N = 3 KW.

• Quạt làm mát : N = 1 KW

• Quạt làm cho bể mạ : N = 1 KW

• Quạt làm cho lò sấy : N = 1,7 KW

• Quạt làm cho lò nung: N = 3 KW

• Quạt làm cho bể nước nóng : N = 1 KW

Vậy thì ta có tổng công xuất của các động cơ là:NĐC= 15,7 [Kw]

⇒ theo công thức V-1 thì ta có:

QĐC=15 , 7 × 10 3 × 0 , 8 × 0 , 65 × 0 , 75 × ( 1 − 0 , 9 + 0 , 5 × 0 , 9 ) = 3 , 36 × 10 3W

Hay Q ĐC =3,36 KW=2889,6 kcal/h.

2/ Toả nhiệt do người:

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

β - hệ số kể đén ảnh hưởng của quần áo

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

vk – vận tốc chuyển động của không khí trong phòng

tp – nhiệt độ không khí trong phòng

a/ Đối với mùa Hè thì ta có như sau:

vk = 1,5 m/s βA=0,65

tp = 34,5 0C βC=1,15

⇒ Qh=1,15 0,65 (2,5 + 10,3 1 , 5).(35 – 34,5) x 61

3/ Toả nhiệt do chiếu sáng:

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

Ta chọn a=20 W/m2 =20.10-3KW

Diện tích F = Fn = 4624 m2

⇒ QCS=20.10-3 x 4624 = 92,46 KW

⇒ QCS=79532,8 kcal/h

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

Lượng nhiệt toả ra do sản phẩm cháy được xác định bằng công thức:

Q= ϕ G.Q p

Trong đó:

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

G – Lượng nhiên liệu tiêu thụ Kg/h

ϕ - Hệ số tính đến sự cháy không hoàn toàn lấy bằng 0,9 – 0,97

Nhiên liệu ta chọn đốt là khí than thì tra bảng 3 – 7 trang 95 sách kỹ thuật thông gió (GS Trần Ngọc Chấn) ta có được

Qp=4200 kcal/kg

Đồng thời ta chọn ϕ=0,9

Trong các loại thiết bị trong phân xưởng thì chỉ co 3 loại thiết bị

sư dụng tới nhiên liệu đốt là:Bể nước nóng, lò sấy, lò nung

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

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

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

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

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

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

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

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

Toả nhiệt này được tính theo công thức sau:

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

Trong đó:

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

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

t1 – Nhiệt độ ban đàu của vật liệu trước khi bắt đầu nguội

0C

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

t2 – Nhiệt độ sau khi nguội, 0C

r – nhiệt nóng chảy củavật liệu, kcal/kg

Hoặc là ta có thể tính toán theo công thứ sau

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

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

 Lò nung: Q = 0,12.( 1100 – 13,1).1080 = 140862 [kcal/kg]

 Bể nước nóng: Q = 0,12.( 65 – 13,1).1080 = 6726 [kcal/kg]

Vậy thì tổng lượng nhiệt là:Q=ΣQi=269904 [kcal/kg]

6/ Toả nhiệt do các lò nung :

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

Nhiệt độ cua lò nung: t = 11000C

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

Q=k(t1 – t4)F

Trong đó:

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

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

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

t4 – Nhiệt độ không khí xung quanh, 0



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

Hệ số truyền nhiệt k xác định theo công thức:

4 1

1 1

1

α λ

1

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

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

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

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

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

4 3 4

273 100

273 t t t

Cqd – Hệ số bức xạ nhiệt quy diễn,( Cqd=4,2 kcal/ m2hK4)Vậy thì ta có:

100

23 273 100

150 273 23 150

2 , 4

115 , 0 1 , 1

48 , 0

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

nghĩa là giá trị t3 ta chọn chưa đúng Vì vậy ta phải chọn lại

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

100

23 273 100

125 273 23 125

2 , 4

⇒ α4= 14,16 kcal/m2h0C

& q’2 = 14,16(125 – 23)

⇒ q’2 =1444,32 [kcal/ m2h]

Hệ số k1 không thay đổi nên ta có :

q’’2 = 0,9 (1095– 125)=873[kcal/ m2h]

Lần hai này thi ta cũng thấy hai giá trị q cũng không bằng nhau,

để đơn giản hơn thì ta lập đồ thị như sau: từ đồ thị này ta chọn đuợc giá trị t3=980C và giá trị q = 897 kcal/ m2h

Ta kiểm tra lại giá trị đã chọn:

100

23 273 100

98 273 23 98

2 , 4

Ta nhận thấy hai giá tri q không sai lệch nhau nhiều vào khoảng

6 % như vậy có thể chấp nhận được và giá trị nhiệt trung bình là:

q = 928

2

3 , 897 5 ,

958 + ≈ kcal/m2h0C



/ Xác định diện tích truyền nhiệt(F):

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

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

b/ Toả nhiệt qua nóc lò:

Ta chấp nhận cấu tạo của lóc lò cũng giông như cua thành lò

và việc tính toán cũng toả nhiệt qua lóc lò cũng giống như đối với thành lò, nhưng toả nhiệt qua lóc lò lại toả nhiệt mạnh hơn

và ta lấy xấp xỉ 1,3 lần tức là

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

c/ Toả nhiệt khi mở của lò:

Để tính toán đơn giản thì ta tiếp nhận rằng lượng nhiệt qua cửa

lò lúc mơ cửa chính là lượng nhiệt bức xạ qua cửa tương ứng với bức xạ của vật đen tuyệt đối và bằng:

TL – nhiệt độ tuyệt đối trong lò,

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

c0 – hệ số bức xạ quy diễn lấy bằng hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối c0=4,96 W/m2

nhưng trong công thức trên thì giá trị Tbmbé hơn nhiều so với TL lên ta có thể bỏ qua gía trị này khi tính toán tức là ta có:

Qbx= qbx knx a b

Trong đó :

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

 knx – hệ số nhiễu xạ của cửa lò Được xác định như sau:

knx=k1 +2k2

với k1, k2 tra ở bảng 3.17 SGK trang 101

Với bề dày thành lò tại vị trí cửa lò là:δ = δ 1 + δ 2=0,48 +0,115 = 0,595

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

&

344 , 1

5 ,

0 =

= δ

,

0 + =

Với thời gian một lần mở cửa lò là 10’ thì ta có Lượng nhiệt toả

ra tính đều trong 1 giờ là:

Qbx= 18000.0,59.0,8.0,5.1060=566,4 kcal/h⇒Qbx=566,4 kcal/h

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

d/ Toả nhiệt do bản thân cánh cửa lò:

Cấu tạo của cửa lò gồm hai lớp :

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

Lớp gạnh chịu lửa dày 0,12 m

11 + =

=

tb

λ

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

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

k1= 8,56

34

012 , 0 03 , 1

12 , 0

Lượng nhiệt xuyên qua cánh cửa lò là:

100

23 273 100

300 273 23 300

5 , 3

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

⇒Q”=2396,2 kcal/h

ta thấy hai giá trị q này không bằng nhau lẽ ra thf ta phải giả thiế lại giá trị t3 để tính lại nhưng do quá trình làm đã làm với toả nhiệt thành lò rồi lên để đơn giản thì ta lấy giá trị trung bình:

QTB= 2054 , 1

2

2 , 2396 1712

kcal/hVậy lượng nhiệt toả ra do bản thân cửa lò là:

Q = 2054,1 kcal/h

e/ Lượng nhiệt truyền qua đáy lò:

Được xác định theo công thức sau:

. d .( tr t xq)

D

F m

Trong đó:

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

Fd – diện tích đáy lòm2

D – bề rộng đáy hay đường khích đáy

λ - hệ số dẫn nhiệt qua đáy lò

12 , 1 6 , 3 6 ,

Vậy ta có nhiệt truyền qua đáy lò là:

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

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

V Q

toa i

1100

20 900 912 , 2

6 , 1 8 , 0 6 , 0 13975.5

Bể nước nóng có nhiệt độ là 650C kích thước 0,6.0,8.1,2 toả ra một lượng nhiệt là:

4 86 20 1100

20 65 912 , 2

2 , 1 8 , 0 6 , 0 13975.5

20 70 912 , 2

0,6.0,6.1,

1/ Tính toán nhiệt bức xạ qua cửa kính

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

kÝnh bx

kÝnh

Q = τ1 τ2 τ3 τ4 . kcal/h

Trong đó:

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

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

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

Xác định các hệ số trên

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

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

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

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