Đồ án môn học thông gió và xử lý khí thải

- Nhiệt độ tính toán bên trong công trình vào mùa hè thT được lấy bằng nhiệt độ tính toán bên ngoài cộng thêm 1 ÷3 0C không quá 34.. Còn nhiệt độ tính toán bên trong công trình về mùa đ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THÔNG GIÓ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI

Phần 1: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÓI THẢI

Chương 1: THIẾT KẾ THÔNG GIÓ CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ

Địa điểm công trình: Sơn La.

I Chọn thông số tính toán ngoài công trình

Các thông số tính toán bên ngoài công trình được lấy theo hai mùa: mùa hè và mùađông

a Nhiệt độ của không khí: (Dựa vào bảng 2.3 và bảng 2.4/QCVN 02:2009/BXD)

- Mùa hè: nhiệt độ tính toán bên ngoài là nhiệt tối cao trung bình ( đo lúc 13h) của

d.Hướng gió: (Dựa vào bảng 2.16/QCVN 02:09/BXD- theo trạm Sơn la)

-Mùa hè công trình có gió Đông Nam

-Mùa đông công trình có gió Đông Nam

e.Bức xạ mặt trời:( Dựa vào bảng 2.18/QCVN 02:2009/BXD)

- Mùa hè: tổng bức xạ trên mặt bằng là 6207 W/m2/ngày

- Mùa đông : tổng bức xạ trên mặt bằng là 3811 W/m2/ngày

II Lựa Chọn Thông Số Tính Toán Bên Trong Công Trình:

- Nhiệt độ tính toán bên trong công trình vào mùa hè (thT) được lấy bằng nhiệt độ tính toán bên ngoài cộng thêm 1 ÷3 0C ( không quá 34) Còn nhiệt độ tính toán bên trong công trình về mùa đông (tđT) được lấy từ 20 ÷ 220C Vậy ta lấy nhiệt độ bên trong côngtrình như sau:

thT = 30.5 oC + 2=32.5oC

tđT =20 oC

Bảng tính toán khí hậu ngoài nhà, trong nhà

Mùa bên ngoài Nhiệt độ bên trong Nhiệt độ Độ ẩm Hướng gió Vận tốc gió Bức xạ nhiệt

Nam 2.7 m/s 6207W/m2/ng

Mùa

đông 10.8 20 78.6% ĐôngNam 3.1m/s 3811W/m2/ng

III. Tính toán nhiệt thừa bên trong công trình:

Công thức tính nhiệt thừa:

= +

1.1.Tính toán tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che:

1.1.1Chọn kết cấu bao che:

a Tường ngoài, tường trong: tường chịu lực, gồm có ba lớp

• Lớp 1: vữa trát mặt ngoài

Dày:

mm 15

1=δ

Hệ số dẩn nhiệt:

CKcal/mh

75

1 =λ

• Lớp 2: gạch phổ thông xây với vữa nặng

Dày:

mm 220

2 =δ

Hệ số dẫn nhiệt:

CKcal/mh

2 =λ

• Lớp 3: vữa trát mặt trong

Dày:

mm 15

3 =δ

Hệ số dẩn nhiệt:

C Kcal/mh

.

3 =

λ

(Theo phụ lục 2:Bảng thông số vật lý của vật liệu xây dựng/[2])

b Cửa sổ và cửa mái: cửa kính

Dày: δ =5 mm

Hệ số dẩn nhiệt:

CKcal/mh

65

=λ

=λ

d Mái che: mái tôn

1.1.2 Hệ số truyền nhiệt K:

11

1K

αλ

δ

α +∑ +

=

i i

(Kcal/m2.h.0C)Trong đó: T

αN

- hệ số trao đổi nhiệt mặt bên ngoài ,αN

=20

ChKcal/m2 o

δi

- độ dày kết cấu thứ i(m)

λi

- hệ số dẩn nhiệt của kết cấu thứ i , Kcal/m2.h.0C

Bảng - Tính toán hệ số truyền nhiệt

T

T Tên kết cấu

Công thức tính K

N T

11

1K

αλ

δ

α +∑ +

=

i i

Kết quả(Kcal/m2.h.0C

75

1 =

λ

mm 220

2 =

δ

CKcal/mh

015.07.0

22.075.0

015.05.71

1

KT

++

++

=

1.843

Cửa sổ = 5mm

CKcal/mh

65

=

1 65 0

005 0 5 7 1

1

KCS

+ +

=

5.235

03

Cửa chính = 2mm

CKcal/mh

=

1 50

002 0 5 7 1

1

KCC

+ +

=

5.453

04

Cửa mái = 5mm

CKcal/mh

65

=

1 65 0

005 0 5 7 1

1

KCM

+ +

=

5.235

05

Mái che = 5mm

05.050

005.05.71

1

KM

++

Bảng - Tính toán diện tích kết cấu

t F K

: ψ

Số hiệu chỉnh kể đến kết cấu bao che,

Hình vẽ thể hiện các hướng tổn thất bổ sung

Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che về mùa hè:

Về mùa hè không tính đến tổn thất nhiệt qua mái vì vào mùa hè hướng dòng nhiệt qua kết cấu mái không phải từ trong ra ngoài mà 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

Bảng - Tính toán tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa hè

Q tt t/th

Kcal/h)(

Q BS

Kcal/h)(

Q t/th

Tổng tổn thất nhiệt qua kết cấu vào mùa hè là: 6907.161 Kcal/h

• Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che về mùa đông:

Bảng - Tính toán tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa đông

Q tt t/th

Kcal/h)(

Q BS

Kcal/h)(

Q t/th

Tổng tổn thất nhiệt qua kết cấu vào mùa đông là: 35419 (Kcal/h)

Qrò = CK Ggió.( tT tN ) Trong đó: Ck = 0.24 là tỉ nhiệt của không khí ( kcal/kg0C)

Kg/h a)l(g

G=∑ × ×

là lượng không khí lọt vào nhà qua khe cửa

g: là lượng không khí lọt vào nhà qua 1m chiều dài khe hở cùng loại (m3/h.m), lấy theo bảng 2.4: bảng xác định lượng gió lùa qua cửa- Giáo trình thông gió TS.Nguyễn Đình Huấn

a là hệ số phụ thuộc vào loại cửa

Đối với cửa 1 lớp khung kim loại thì: cửa sổ,cửa mái: a = 0.65; cửa ra vào: a = 2 l: tổng chiều dài của khe cửa mà gió lọt qua (chỉ tính cho hướng đón gió)

Bảng - Tính toán chiều dài khe cửa mà gió lọt qua

Loại cửa

Chiều dài khe cửa mà gió lọt qua (m)

Hướng Đông Nam Hướng Đông Nam

Hình vẽ thể hiện hướng tác dụng của gió về mùa Hè: hướng Đông Nam Hướnggió chính mùa hè của phân xưởng là hướng đông nam, tính tổn thất nhiệt do rò gió chomùa đông, cửa chịu tác động của gió tường Đông Nam Với vị trí này thì các cửa trêntường Đông nam đón gió 65% diện tích thực

t

-tt(H) N

t = 32.5 – 30.5 = 2(oC) Tra bảng với vgió(H) = 2.7 m/s => g = 6.98 kg/h.m

(Bảng 2.4 – thông gió - Nguyễn Đình Huấn)

a = 0.65 (cửa sổ, cửa mái)

a = 2.0 (cửa chính)

Bảng – Tính toán tổn thất nhiệt do rò gió mùa hè

(kcal/kg0C) ∆τττ(H)

(0C) (kg/h)g a l (m) Kếtquả(kcal/h)Đông

t

-tt(D) N

t = 20 – 10.8 = 9.2 (oC) Tra bảng với vgió(H) = 3.1 m/s => g = 7.5 kg/h.m

(Bảng 2.4 – thông gió - Nguyễn Đình Huấn)

a = 0.65 (cửa sổ, cửa mái)

a = 2.0 (cửa chính)

Bảng – Tính toán tổn thất nhiệt do rò gió mùa đông

1.1.4 Tổn thất nhiệt do vật liệu đưa vào nhà:

Vật liệu trước khi đưa vào phòng thường có nhiệt độ bằng nhiệt độ không khí ngoài trời, nên cần tổn hao một phần nhiệt để nung nóng vật liệu này

QVL = Cv Gv.(tc – tđ) , ( kcal/h)

Trong đó :

Cv : nhiệt dung riêng của vật , C = 0.092 Kcal/kgoC

Gv : trọng lượng của vật đưa vào phòng (kg/h)

tđ : nhiệt độ đầu của vật bằng nhiệt độ ngoài của không khí, (0C)

tc : Nhiệt độ cuối của vật bằng nhiệt độ trong nhà, (0C)

= 0.5 : hệ số kể đến khả năng nhận nhiệt của vật liệu

(Kcal/kgoC)

Gv (kg/h)

tđ (0C)

1.2 Tính toán tỏa nhiệt trong phòng:

1.2.1 Tỏa nhiệt do người:

(Kcal/h)

n q

Qnguoi

t = ×

Trong đó: n - là số người, n = 41 người

q ( kcal/ người): lượng nhiệt hiện do một người toả vào không khí trong phòng trong 1 giờ (Tra bảng 2.5: Giáo trình Thông gió - Nguyễn Đình Huấn)

Mùa đông (200C): q = 110 Kcal/h

N860

QCs ang

3 = ÷ϕ

4

ϕ

- hệ số kể đến cường độ nhận nhiệt của môi trường không khí,

185.0

: tổng công suất của động cơ điện

Bảng - Công suất của động cơ dùng điện

Kí hiệu Tên động cơ Công suất Số lượng Tổng công

suất

= 860×0.27×131=30418.2 (Kcal/h)

1.2.4 Toả nhiệt do quá trình làm nguội sản phẩm:

Đối với sản phẩm nguội dần nhưng có thay đổi trạng thái: (lò đúc: 1 lò)

QTN sp = Gsp x [Cl(tđ – tnc) + r + Cr(tnc - tc)] (kcal/h)

Trong đó: Gsp = 300 là lượng vật liệu đưa vào gia công

Trong đó: Cl , Cr : nhiệt dung riêng của vật liệu lỏng, rắn

tđ: nhiệt độ ban đầu của sản phẩm bằng nhiệt độ bên trong của lò đúc

tc: nhiệt độ cuối cùng của sản phẩm bằng nhiệt độ của trong nhà của phân xưởngr: nhiệt nóng chảy của vật liệu

tnc: nhiệt độ nóng chảy của vật liệu

Sản phẩm làm nguội là đồng Tra sách Thông gió vật liệu đồng có những tính chất:Đồng :

Bảng Tính toán toả nhiệt do quá trình làm nguội sản phẩm của lò đúc Mùa Gsp

(kg/h)

Cl(kcal/kgoC)

Cr(kcal/kgoC)

tđ(oC)

tnc(oC)

tc(oC)

r(kcal/kg)

Sốlượn

g lò

Qsp(kcal/h)

0

1083

q :cường độ dòng nhiệt truyền qua 1 m2 thành lò (kcal/m2.h)

Cấu tạo của lò:

+Lớp chịu lửa : 1 = 0.3m , λ1 = 1.2 (kcal/m.h.0C)

- Tính qk: lượng nhiệt đi qua 1m2 bề dày thành lò

4 3

4

273 100

273

t t

100

273 5 32 100

273 76 5 32 76

2 4

02 503 241

4 3

4

273 100

273

t t

273 20 100

273 66 20 66

2 4

= 502.165 (kcal/m2h)Vậy nhiệt truyền qua thành lò

b Tỏa nhiệt qua nóc lò

Vì cửa lò đặt trên nóc lò nên:

Diện tích nóc lò: Fnóc = (1.5 x 1.5)-Fc= 2.25-0.12=2.13 m2

Gỉa sử nhiệt độ bề mặt ngoài lò là 72

a: Hệ số kích thước đặc trưng phụ thuộc vào kích thước lò, a = 2.8 đối với bề mặtngang

Mùa hè:

Nhiệt độ không khí bên ngoài lò: tN=32.5

.0C)(kcal/m2.h82

.12100

5.32273100

722735

.3272

2.4)

5.3272

25 ,

02.02

q=K.(t2- t3)= (1195-72)=494.12 kcal/h

024.044

.506

12.49444.506

12.49444.506

Nhiệt độ không khí bên ngoài lò: t4=20

Gỉa sử nhiệt độ bề mặt ngoài lò là 61

.0C)(kcal/m2.h28

.12100

20273100

6127320

61

2.4)

2061

25 ,

02.02.0

2.02.1

3.0

1

=+

+

=

K

Tính lượng nhiệt toả qua 1m2 nóc lò:

Q=K.(t2 – t3)=0.44* (1195-61)=498.96 kcal/h

0092.063

.503

96.49863.503

96.49863.503

q nóc

Nhiệt truyền qua nóc lò:

QnĐ = 1.3×qnóc×Fn (kcal/h) = 1.3 × 503.3 × 2.13= 1393.6 (kcal/h)

c Tỏa nhiệt qua đáy lò

Diện tích đáy lò: Fđáy =1.5×1.5=2.25 m2

Gỉa sử nhiệt độ bề mặt ngoài lò là 72

Mùa hè:

Nhiệt độ không khí bên ngoài lò: t3=32.5

.0C)(kcal/m2.h82

.12100

5.32273100

722735

.3272

2.4)

5.3272

25 ,

02.02

506

12 494 44

12 494 44 506

q đáy

Nhiệt truyền qua đáy lò:

Qđ(H) = 0.7×qđáy×Fđáy (kcal/h) = 0.7 × 500.28× 2.25=787.941 (kcal/h)

Mùa đông:

Nhiệt độ không khí bên ngoài lò: t4=20

Gỉa sử nhiệt độ bề mặt ngoài của lò là t3 = 61 oC

.0C)(kcal/m2.h28

.12100

20273100

6127320

61

2.4)

2061

25 ,

02.02

+

=

K

Tính lượng nhiệt toả qua 1m2 nóc lò:

Q=K.(t2 – t3)=0.44* (1195-62)=498.96 kcal/h

0092 0 63

503

96 498 63

96 498 63 503

q đáy

Nhiệt truyền qua đáy lò:

Qđ(Đ) = 0.7×qđáy×Fđáy (kcal/h) = 0.7 × 501.3 × 2.25= 789.54 (kcal/h)

d Tỏa nhiệt qua cửa lò :

015.09.0

25.0

11

273 5 32 100

273 205 8 26 89

2 4

100

273 4 100

273 3 5 4

t t

t t

273 20 100

273 199 20 199

2 4

H

C

đóng= qH đóng x FC = 3570.6 x (0.3x 0.4)x 60

0 = 357.1 (kcal/h)

10 2

Q+

q T

273 1200

q T

273 1200

= 233137.55

Với: C= 4.96 (kcal/m2.h.K4) hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối

K : Hệ số nhiễu xạ khi mở cửa lò, được tra từ đồ thị xác định hệ số nhiễu xạ K

K phụ thuộc vào kích thước cửa lò và bề dày của thành lò δ = 475 mm và kiểu lò hìnhchữ nhật, tra biểu đồ hệ số nhiễu xạ K nên K=0.5

Vậy nhiệt truyền qua cửa lò :

mở =357.1 + 4840= 5200 (kcal/h)Q

q :cường độ dòng nhiệt truyền qua 1 m2 thành lò (kcal/m2.h)

Cấu tạo của lò:

4 3

4

273 100

273

t t

100

2735.32100

27376.5.3276

2.4

=11.56 (Kcal/m2.hoC)

→

qα= 11.56x (76 – 32.5) = 503 (kcal/h)

⇒ 503

46.492

4 3

4

273 100

273

t t

100

27320100

27366.2066

2.4

= 502.73(kcal/m2hVậy nhiệt truyền qua thành lò

b Tỏa nhiệt qua nóc lò

Vì cửa lò đặt trên nóc lò nên:

Diện tích nóc lò: Fnóc = (1.5 x 1.5)-Fc= 2.25-0.12=2.13 m2

Gỉa sử nhiệt độ bề mặt ngoài lò là 70

Mùa hè:

Nhiệt độ không khí bên ngoài lò: tN=32.5

.0C)(kcal/m2.h67

.12100

5.32273100

702735

.3270

2.4)

5.3270

25 ,

02.02

.475

47332.475

47332.475

Nhiệt độ không khí bên ngoài lò: t4=20

Gỉa sử nhiệt độ bề mặt ngoài lò là 60

.0C)(kcal/m2.h21

.12100

20273100

6027320

60

2.4)

2060

25 ,

02.02.0

2.02.1

3.0

1

=+

+

=

K

Tính lượng nhiệt toả qua 1m2 nóc lò:

Q=K.(t2 – t3)=0.44* (1145-60)=477.4 kcal/h

022.063

.503

4.47757.488

4.47757.488

q nóc

Nhiệt truyền qua nóc lò:

QnĐ = 1.3×qnóc×Fn (kcal/h) = 1.3 × 483 × 2.13= 1337.4 (kcal/h)

c Tỏa nhiệt qua đáy lò

Diện tích đáy lò: Fđáy =1.5×1.5=2.25 m2

Gỉa sử nhiệt độ bề mặt ngoài lò là 70

Mùa hè:

Nhiệt độ không khí bên ngoài lò: t3=32.5

.0C)(kcal/m2.h67

.12100

5.32273100

702735

.3270

2.4)

5.3270

25 ,

02.02

475

473 33

17 474 2

473 33 475

q đáy

Nhiệt truyền qua đáy lò:

Qđ(H) = 0.7×qđáy×Fđáy (kcal/h) = 0.7 × 474.17× 2.25=746.8 (kcal/h)

Mùa đông:

Nhiệt độ không khí bên ngoài lò: t4=20

Gỉa sử nhiệt độ bề mặt ngoài của lò là t3 = 60 oC

.0C)(kcal/m2.h21

.12100

20273100

6027320

60

2.4)

2060

25 ,

02.02

+

=

K

Tính lượng nhiệt toả qua 1m2 nóc lò:

Q=K.(t2 – t3)=0.44* (1145-60)=477.4 kcal/h

022 0 6

488

4 477 6

4 477 6 488

q đáy

Nhiệt truyền qua đáy lò:

Qđ(Đ) = 0.7×qđáy×Fđáy (kcal/h) = 0.7 × 483 × 2.5= 845.25 (kcal/h)

d Tỏa nhiệt qua cửa lò :

QC = QC đóng + QC mở

Cửa lò được đặt ở nóc lò

Cấu tạo của cửa lò:

25.0

11

2

2

1 1

=+

=+λ

δλδ

100

273 5 32 100

273 200 5 32 200

2 4

3403 +

= 3413.35 (kcal/m2h)

* Mùa đông:

- Tính qk :lượng nhiệt đi qua 1m2 bề dày thành lò

100

273 4 100

273 3 5 4

t t

t t

100

273 20 100

273 194 20 194

2 4

H

C

đóng= qH đóng x FC = 3413.35 x (0.3x 0.4)x 60

0 = 341.3 (kcal/h)

10 2

Q+

* Mùa hè:

q T

273 1200

q T

273 1200

= 233137.55

Với: C= 4.96 (kcal/m2.h.K4) hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối

K : Hệ số nhiễu xạ khi mở cửa lò, được tra từ đồ thị xác định hệ số nhiễu xạ K

K phụ thuộc vào kích thước cửa lò và bề dày của thành lò δ = 475 mm và kiểu lò hìnhchữ nhật, tra biểu đồ hệ số nhiễu xạ K nên K=0.5

Vậy nhiệt truyền qua cửa lò :

mở =341.3 + 2501.4 = 2843 (kcal/h)Q

Bảng - Thống kê tổng nhiệt toả

Mùa Q T nguội sp Q T NG Q T ĐC Q T CS Q T lò (kcal/h) Mùa hè 46035.6 2767.5 30418.2 8437.675 24253 111912

Fq

Qbx(K) =τ1×τ2×τ3×τ4× bx×

Trong đó:

: hệ số kể đến độ trong suốt của cửa kính

: hệ số kể đến độ bám bẩn của cửa kính

: hệ số kể đến mức độ che khuất của cánh cửa

: hệ số kể đến mức độ che khuất bởi các hệ thống che nắng

Nhưng vì cho vật liệu không rõ rang nên ta lấy: = 0.25

qbx: cường độ bức xạ mặt trời cho 1m2 mặt phẵng bị bức xạ tại thời điểm tính toán

Tra bảng 2.20 - Cường độ bức xạ trên mặt đứng 8 huớng /[1]

Bảng - Tính toán bức xạ mặt trời qua cửa kính

F (m2)

Kết quả (Kcal/h) Cửa mái Cửa

sổ

: Bức xạ mặt trời truyền vào nhà do chênh lệch nhiệt độ

: Bức xạ mặt trời truyền vào nhà do dao động nhiệt độ

Hình biểu thị bức xạ mặt trời qua mái

(Kcal/h) F

A ) t - (t

t

tb tong

bx

υ α +

t

=

tb N

t

+

I

N

tb bxα

t

= 30.5 (oC)

αN: hệ số trao đổi nhiệt không khí bên ngoài nhà, αN =20

⇒t tong tb

= 30.5 +

20

189

x 0.65

= 36.64 0C

Ibx: cường độ bức xạ trung bình chiếu lên mái nhà, Ibx= 24

5274W/m2=189kcal/m2h

189) -(223.6

x 0.65

: biên độ dao động của nhiệt độ ngoài nhà

(0C): nhiệt độ trung bình tháng của tháng nóng nhất ( Tra bảng 2.2 – QCVN

t

= 30.5 – 24.8 = 5.7 oCmax

1.12

= 0.2

 - hệ số phụ thuộc vào độ lệch pha ∆Z =

max max

: hệ số tắt dần của dao động nhiệt độ

υ=

) 3

i s R

103.112

vậy hệ số tắt dần của dao động nhiệt độ: υ=

7.157

.27

1010383.0(2

4 7

x 523.32= 3216.54 (kcal/h) Bức xạ mặt trời qua cửa kính

Q(bx,k) (kcal/h)

Bức xạ mặt trời qua máiQ(bx,m) (kcal/h)

Tổng(kcal/h)

IV Tổng nhiệt thừa.

Mùa hè : QthừaH = QtỏaH + QthuH - Qt.thấtH

Mùa đông: QthừaĐ = QtỏaĐ - Qt.thấtĐ

Bảng 15: Tổng nhiệt thừa

V Xác định lưu lượng thông gió.

1. Lưu lượng thông gió chung

Ta thấy: Qth

H > QthĐ nên ta chỉ tính thông gió cho mùa hè

Vì cửa lò đặt trên nóc lò nên lượng nhiệt thừa tính toán trong phân xưởng

Qthừatt=Qthừa-Qlò= 111441 - 24153=87288(kcal/h), để tạo điều kiện làm việc tốt chocông nhân làm việc cần phải khử lượng nhiệt thừa này bằng cách đưa gió từ ngoài vào.Lưu lượng gió đưa vào được tính theo công thức:

Q G

−

×

=

Trong đó:

tv : nhiệt độ không khí vào

C: tỷ nhiệt của không khí khô, C = 0.24 (kcal/kg0C)

tr: Nhiệt độ không khí ra Tính theo công thức của N.V Akintrev (Liên BangNga)

tr = ∆tr + tn

với: ∆tr =

1/9

2/9 vlv

2/3 vlv 2/9

H

htq

V: Thể tích của phân xưởng, V = 5796 (m3)

H : Chiều cao nhà xưởng từ tâm cửa gió vào tới tâm cửa gió ra H = 11.5 (m)

q: Nhiệt thừa đơn vị thể tích trong phân xưởng

hvlv - Chiều cao vùng làm việc kể từ mặt nền, hvlv = 1.5÷2 (m)

∆tvlv- Hiệu nhiệt độ vùng làm việc, ∆tvlv = 32.5 – 30.5 = 2˚C

→ ∆tr =

1/9

2/9 2/3

2/9

11.5

1.52

04.15

= 7.6˚CVậy tr = 7.6 + 32.5 = 40.1˚C

Lưu lượng không khí cần thổi vào phòng

87288

−

×

= 37885.4 (kg/h)