Kỹ thuật xử lí khí thải - Chương 3 pps

Bài giảng môn “Kỹ thuật xử lý khí thải”- Thạc sỹ Lâm Vónh Sơn
1
CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN LƯNG KHÔNG KHÍ CHO CÔNG TRÌNH
III.1. TÍNH TOÁN NHIỆT
III.1.1. Phương trình cân bằng nhiệt độ của nhà Xưởng
∆Q = ΣQ
t
- ΣQ
tt
.
Trong đó:
+ ∆Q : Lượng nhiệt thừa.
+ ΣQ
t
: Nhiệt độ Xâm nhập vào phòng.
+ ΣQ
tt
: Lượng nhiệt tổn thất trong phòng.
III.1.2. Nhiệt độ tính toán của không khí
III.1.2.1. Nhiệt độ ngoài trời
- Mùa nóng: Nhiệt độ trung bình cao nhất trong năm (t
tt
ng
) được cho vào lúc 13
→ 14
h
( tháng 6 hoặc tháng 7), (lấy trong bảng ở trạm khí lượng thủy văn).
- Mùa lạnh: từ 6 → 7

h
(nhất là tháng 1) nhiệt độ lạnh nhất.
III.1.2.2. Nhiệt độ trong nhà
- Mùa nóng:
T
tt
tr
= t
tt
ng
+ (2 ÷ 5)
0
C
- Mùa lạnh:
t
tt
tr
= 18 ÷ 20
0
C
III.1.3. Tính toán lượng nhiệt Xâm nhập vào phòng
III.1.3.1. Lượng nhiệt tỏa ra do người:
Phụ thuộc vào các yếu tố: Nhiệt độ trong phòng, tính chất của quần áo, vận
tốc chuyển động của không khí và cường độ làm việc (Xem bảng 3 – 1).

BẢNG 3-1. Số lượng nhiệt, ẩm (g/h) tỏa ra do người lớn tuổi

Đại lượng Số lượng nhiệt (kcal/h), ẩm (g/h) khi nhiệt độ KK trong
phòng
0

C
10 15 20 25 30 35
Ở trạng thái yên tónh
+ Nhiệt: Hiện 120 100 75 50 35 10
Kín 20 25 25 30 45 70
Toàn phần

140 125 100 80 80 80
+ m: 30 40 40 50 75 115
Làm việc trí óc
+ Nhiệt: Hiện 120 100 80 50 35 10
Kín 20 25 40 70 85 110
Toàn phần

140 125 120 120 120 120
+ m: 30 40 70 105 140 195
Làm việc vật lý nhệ nhàng

Bài giảng môn “Kỹ thuật xử lý khí thải”- Thạc sỹ Lâm Vónh Sơn
2
+ Nhiệt: Hiện 130 105 85 55 35 5
Kín 25 30 45 70 90 120
Toàn phần

155 135 130 125 125 125
+ m: 40 55 75 115 150 200
Khi làm việc nặng trung bình
+ Nhiệt: Hiện 140 115 90 60 35 5
Kín 45 65 85 110 135 165
Toàn phần

185 180 175 170 170 170
+ m: 70 110 140 185 230 280
Khi làm việc nặng
+ Nhiệt: Hiện 120 140 110 80 45 10
Kín 80 110 140 170 205 240
Toàn phần

250 250 250 250 250 250
+ m: 135 185 240 295 355 415

Trong đó: - β
c
: Hệ số kể đến cường độ làm việc
+ β
c
= 1 (Công việc nhẹ).
+ β
c
= 1.07 (Công việc trung bình).
+ β
c
= 1.15 (Công việc nặng).
- β
A
: Hệ số kể đến ảnh hưởng của quần áo.
+ β
A
= 0.65 :áo quần bình thường.
+ β

A
= 0.4 : đối với áo quần ẩm.
+ t
p
: nhiệt độ không khí trong phòng.
III.1.3.2. Lượng nhiệt tỏa ra do chiếu sáng:
Q
CS
= aF
Trong đó:
- a: Tiêu chuẩn tỏa sáng (W/m
2
). a = E q
cs
η
c/s

- F: Diện tích mặt sàn của phòng (m
2
).
Q
CS
= E F q
cs
η
c/s
.
Trong đó:
- E :Độ chiếu sáng (lyc).(Đèn huỳnh quang 300, đèn bình thường 200).
- q :Lượng nhiệt tỏa ra trên đơn vò diện tích khi E = 1lyc (0.05 ÷ 0.03

đèn huỳnh quang; 0.13 ÷ 0.25 đèn dây tóc…).
- η
c/s
:Hiệu suất nhiệt tỏa vào phòng (0.5 đèn huỳnh quang ; 0.85 đèn
dây tóc).
III.1.3.3. Lương nhiệt tỏa ra do động cơ
Q = Nµ
Trong đó:
(
)
(
)
pkACh
tvQ −+= 353.105.2
ββ

Bài giảng môn “Kỹ thuật xử lý khí thải”- Thạc sỹ Lâm Vónh Sơn
3
- Hệ số
µ : µ = ϕ
1
ϕ
2
ϕ
3
(1 - η + ϕ
4
η).
+ ϕ
1

: hệ số sử dụng công suất (0.7 ÷ 0.9)
+ ϕ
2
: hệ số tải trọng thường nhận (0.5 ÷ 0.8)
+ ϕ
3
: hệ số làm việc đồng thời của các động cơ (0.5 ÷1).
+ ϕ
4
: hệ số chuyển từ cơ năng đến nhiệt năng
+ η : hiệu suất động cơ (0.75 → 0.92).
Tính toán nhanh nhận µ = 0.4 (40% nhiệt độ động cơ tỏa ra môi trường bên
trong).
Q
đc
= N (1 - η)
η : hiệu suất động cơ (0.75 ÷ 0.92).
III.1.3.4. Lượng nhiệt tỏa ra do đốt nhiên liệu:
Q = ηQ
c
t
G
nt
Trong đó:
+ Gnt : lượng nhiên liệu đốt cháy trong 1 giờ.
+ Q
c
t
: nhiệt trò thấp của nhiên liệu được tra bảng nhiệt trò của nhiên liệu
hay theo công thức Mendelep.

+ Quá trình đốt cháy của nhiên liệu được biểu thò bằng η (0.9 ÷ 0.97).
III.1.3.5. Lượng nhiệt tỏa ra từ sản phẩm
- Sản phẩm khi làm nguội có trạng thái chuyển pha.
Q = [ C
d
(t
d
– t
n/c
) + i
nc
+ C
R
(t
nc
- t
c
)] G.

Trong đó:

+ C
d
,C
R
: Là nhiệt dung riêng của vật liệu ở trạng thái lỏng và rắn.
+ t
d
, t
c

, t
n/c
: Là nhiệt độ tương ứng với trạng thái đầu và cuối và chuyển
biến pha (nóng chảy) của vật liệu.
+ G: khối lượng vật liệu (kg) đưa vào làm việc trong thời gian 1 giờ.
- Đối với sản phẩm làm nguội không có trạng thái thay đổi.
Q = C (t
đ
- t
c
) G.
III.1.3.6. Lượng nhiệt tỏa ra từ thiết bò nóng.
Q =
α
bm
(t
bm
- t
p
) F
t
đ

q
nc

t
c

t

nc

t
0

T


Bài giảng môn “Kỹ thuật xử lý khí thải”- Thạc sỹ Lâm Vónh Sơn
4

Trong đó:
+ t
bm
: nhiệt độ bề mặt thiết bò
+ t
p
: nhiệt độ không khí.
+ α
bm
: hệ số truyền nhiệt giữa bề mặt và không khí trong phòng.

+
α
bm
= 10.44 W/m
2
.k , (nhiệt độ thấp)
+ α
bm

= 29 W/m
2
.k , (nhiệt độ cao)
III.1.3.7. Lượng nhiệt tỏa ra từ lò nung:

Q = k ( t
tr
– t
Xq
) F (w).

Với: + k: hệ số truyền nhiệt (W/m
2
.K)

Nếu có nhiều lớp thì:

+
λ : Hệ số dẫn nhiệt (W/m.K)
+ α
tr
, α
ng
: Hệ số trao đổi nhiệt trong và ngoài.

Khi có nhiều lớp cách nhiệt ta có thể bỏ qua thành phần .

trong công thức (*)

ngtr
k
ααλ
δ
11
1
++
=
∑
=
+++
=
n
i
ngtri
i
k
1
11
1
ααλ
δ
λ
δ
kbm
v10=
α
(W/
m
2

k
2
)

(*)

Dẫn nhiệt

Truyền nhiệt

Đối lưu

t
p

t

t
r

ngtr
ααλ
δ
11
++

Bài giảng môn “Kỹ thuật xử lý khí thải”- Thạc sỹ Lâm Vónh Sơn
5
(
)

ngngng
cn
cn
nh
dd
d
ltt
Q
παπλ
1
ln
2
1
+
−
=
d
ng

d
cn

l

t
t
III.1.3.8. Lượng nhiệt tỏa ra từ ống dẩn:

+
α
ng
= 8 + 0.04 t
h
:hệ số trao đổi bề ngoài mặt ống
III.1.3.9. Nhiệt bức Xạ mặt trời:
Nhiệt bức Xạ mặt trời Xuyên qua cửa kính:
Q = T
1
X T
2
X T
3
X T X b
bX
X F
Trong đó:
+ q
bX
: cường độ bức Xạ mặt trời được tính bằng thời điểm tính toán.
+ F: diện tích của cửa kính
+ T
1
: tính đến độ trong suốt của kính ( một lớp kính: T

1
= 0.9 ; 2 lớp T
1
= 0.81)
+ T
2
: hệ số độ bẩn của kính (1 lớp: 0.8 ;2 lớp: 0.7 ; kính nghiên một lớp 0.65).
+ T
3
: hệ số kể đến mức độ che khuất của cánh cửa (số liệu sách trang 32 ; Thông
gió và kỹ thuật Xử lý khi).
+ T
4
: hệ số tính đến che khuất của tấm che nắng
• Ôvang 0.45,
• Lá sách 0.1
• Sơn trắng đục: 0.65 ÷ 0.8.
• Kính nhám: 0.3
• Rèm che nắng phía ngoài cửa : 0.7
• Phía trong cửa : 0.4…
III.1.3. Nhiệt tiêu hao:
- Tổn thất nhiệt qua kết cấu phòng.
Q = k X F X ∆t X t
Trong đó:
+ ∆
tt
:hiệu nhiệt giữa trong và ngoài nhà
∆
t
tt

= (t
tt
tr
- t
tt
ng
)Ψ


khng
vt 6.004.08 ++=
α

Bài giảng môn “Kỹ thuật xử lý khí thải”- Thạc sỹ Lâm Vónh Sơn
6
+ t
tt
tr,
t
tt
ng
: Nhiệt tính toán của không khí bên trong và bên ngoài nhà
+Ψ : Hệ số kể đến vò trí tương đối của kết cấu bao che so với
không khí ngoài trời: Trần hầm mái (0.75 – 0.9) ; Sàn tầng
trệt (0.4 – 0.6)
- Tổn thất nhiệt khác : lượng nhiệt tiêu hao do phương hướng. Hướng nhà có khả
năng làm tăng sự trao đổi nhiệt độ giữa bề mặt tường với không khí Xung
quanh
- Bổ sung phần trăm thất thoát nhiệt độ nào đó
Q = Q

0
(1 + %)


III.1.4. Nhiệt và ẩm Xâm nhập vào phòng:
III.1.4.1. Từ bề mặt nước tự do
- Nhiệt hiện
Q = F (5.71 + 4.06 v
k
) ( t
n
– t
p
) ; (W)
- Nhiệt kín.
Q = W X I
h
Trong đó:
+ W: lượng nước bay hơi : W = (a + 0.0174 v
k
)(P
2
– P
1
)F
+ I
h
: entapi của hơi: I
h
= 2500 + 1.8 t

n
(kj/kg)
+ a: hệ số linh động của không khí trên bề mặt chất lỏng (phụ thuộc nhiệt
độ)
T
0
C a
ngi
i
tr
k
λλ
δ
α
11
1
++
=
∑
B
T
N
Đ
10%

10%

5%

0%

Đ
T
TN

Đ
10%

10%

5%

0%


Bài giảng môn “Kỹ thuật xử lý khí thải”- Thạc sỹ Lâm Vónh Sơn
7
T< 30
30 – 40
50
60
70
80
90
100
0.022
0.028
0.033
0.037
0.041

0.046
0.051
0.06

+ P
1
: Áp suất hơi nước trong không khí Xung quanh
+ P
2
: Áp suất riêng phần hơi nước trên bề mặt nước

III.1.4.2. Khi rửa thiết bò:

Trong đó:
+ G
n
: Lưu lượng nước rửa
+ t
đ
, t
c
: Nhiệt độ đầu và cuối nước rửa
III.1.4.3. Do rò rỉ hơi nước:
- Nhiệt toàn phần
Q = 2 10
-2
G
h
X I
h

(KJ/kg)
- Ngoài ra
W = β (C
hbm
- C
hXq
) F
Tong đó:
C
hXq
= P
1
+ β : Hệ số truyền khối giữa hơi nước và bề mặt Xung quanh
được Xác đònh qua chuẩn số NuXen truyền khối

(Tra bảng sổ tay)
III.2. XÁC ĐỊNH LƯNG KHÍ ĐỘC HẠI XÂM NHẬP VÀO NHÀ XƯỞNG
(
)






−
=
h
kg
ttG

W
cdn
585
2
3
273
1016.2 P
t
P
C
hbm
=
+
=
−
D
P
kk
rd
υ
=
kk
kk
kk
ρ
µ
υ
=
rdud
P

D
L
N
5.0
Re
2
1
2 +==
β
µ
ρ
Lv
k
=Re

Bài giảng môn “Kỹ thuật xử lý khí thải”- Thạc sỹ Lâm Vónh Sơn
8
III.2.1. Xác đònh lượng chất độc hại sinh ra từ thiết bò làm việc dưới áp suất:

Trong đó:
+
ρ
1
: Khối lượng riêng không khí trong thiết bò
+ ρ
2
: Khối lượng riêng không khí ngoài thiết bò
+ k : Tỷ lệ Cp / Cv
- Khi ∆p < 2500 Pa (≈ 255 kg/m
2

). (Sai số ≤ 0.5% )

- 2500 <
∆p < 20.000 (≈ 2040 kgt/m
2
). (Sai số ≤ 5% )
- ∆p > 20.000 Pa.


Lưu lượng khí rò ró
G = µ.f.v
Trong đó:
+ f : tiết diện tổng cộng
+ µ : hệ số lưu lượng.
Ngoài ra:
Trong đó:
2
2
22
21
v
PP
ρ
+=
k
p
p
1
2
1

2
1








=
ρ
ρ
2
2
ρ
∆Ρ
=v



















−
−
=
−
k
k
k
k
v
1
1
2
2
1
1
1
2
ρ
ρ
ρ
ρ
T
M
vcDG =

( )
PPPv ∆=−=
2
21
2
2
22
ρρ

Bài giảng môn “Kỹ thuật xử lý khí thải”- Thạc sỹ Lâm Vónh Sơn
9
+ c : Hệ số phụ thuộc áp suất (bảng 3.2)
Bảng 3.2. Trò số của hệ số C

at < 2 2 7 17 41 161 401 1001
p
suất
10
5
P
a
< 1.96

1.96 6.9 15.7 40 156 393 981
Hệ số
C
0.121 0.166 0.182 0189 0.152 0.298 0.31 0.37

+ v : thể tích bên trong của thiết bò
+ M : khối lượng phân tử trong khối

+ D : hệ số dự trữ (1;2)
III.2.2. Xác đònh lượng chất độc hại sinh ra từ thiết bò làm việc ở áp suất âm.
- Khi ∆p > 1000 Pa → thiết bò làm việc với áp suất chân không.
- ∆p < 1000 Pa.
+ Khi C
0
≥ 10
5
c (C
0
: Nồng độ khí độc hại bên trong) ⇒ Sự rò ró mạnh.
+ Khi áp suất (-): từ 40 ÷ 60 p
a
→ lượng khí rò ró từ 70gcal/h.
Để đảm bảo được khí thông thoáng ta dùng thiết bò có công suất 70.000 km
3
/h (tốn
chi phí cao).
Các công thức Xác đònh khí rò ró.
a) Đối với khe rãnh dạng gần tròn:
Trong đó:
+ a: kích thước trung bình của khe rãnh (g/m
3
)
+ f: m
2
(diện tích khe rãnh)
+ C
0
: g/m

3

+ v: vận tốc khí trong khe rãnh
+ D : m
3
/s (hệ số khuyếch tán)
b) Khe rãnh hình chữ nhật
• Xác đònh lượng chất độc hại sinh ra từ chổ nối trục quay.

2
2
0
av
DCf
G=
2
2
0
2
1
av
DCf
G=
Ρ= BdG
π

Bài giảng môn “Kỹ thuật xử lý khí thải”- Thạc sỹ Lâm Vónh Sơn
10
Trong đó:
+ G:lượng khí rò ró.

+ d: đường kính trục (mm)
+ p: áp suất dư (p
1
– p
2
) , (at, kg/cm
2
)
+ B: hệ số thực nghiệm
 Đối với sản phẩm dầu mỏ có tính ăn mòn cao: B = 5
 Xăng ,dầu hỏa: B = 2.5
 Nối dicdăc
Trong đó:
+ f: Diện tích của khe rò (cm
2
)
+ P
1
, P
2
: Là áp lực trước và sau lớp đệm khuất khúc, at
+ n: Số buồng khuất khúc
+ ρ: Khối lượng riêng của khí độc hại, kg/m
3
.
III.2.3. Xác đònh lượng chất độc hại thoát ra từ bề mặt dung dòch tự do:

G = M (0.000352 + 0.000786 v).P.E (kg/h).
Trong đó:
+ P: Áp suất hơi bảo hòa trên bề mặt tương ứng với nhiệt độ của dung

dòch (tra bảng 3.3)
+ M:Khối lượng phân tử tương đối của dòch bay hơi
+ F: Diện tích bề mặt bay hơi.
+ v: Vận tốc chuyển động của không khí trên bề mặt dòch
+ G: Lưu lïng khối lượng dung dòch bay hơi,

Bảng 3.3. Áp suất hơi bão hòa P của một số dòch khi t
d
=20
0
C
Loại dòch P.Pa (mmHg) Loại dòch P.Pa (mmHg)
Ête 5720 Rượu Amyl, clo
benzen
532 (4)
AXeton 3720 Anilin, nitrobenzen

40 (0.3)
Rượu êtyl, Benzen 2000 Thủy ngân 0.16 (0.0012)
Đicơloetan

III.2.4. Xác đònh lượng dung môi bay hơi:
Trong đó:
g
n
fG 10
1
2
2
2

1
ρ
Ρ
Ρ−Ρ
=
100
mFA
G =

Bài giảng môn “Kỹ thuật xử lý khí thải”- Thạc sỹ Lâm Vónh Sơn
11
+ A: lượng vật liệu sơn tính cho 1m
2
bề mặt thành phẩm (g/m
2
)
+ m: hàm lượng dung môi dể bay hơi trong vật liệu %.
+ F: diện tích bề mặt thành phẩm cần sơn trong 1 giờ, (m
2
/h)
(A và m cho trong bảng 3.4 )
Bảng 3.4. Lượng vật liệu sơn cho một lớp thành phẩm A và hàm lượng dung
môi (m) trong nó

Vật liệu Phương pháp sơn A,g/m
2
m, %
Sơn máy bay không màu Bàn chải, bút lông

200 92

Chất gắn nitrô Bàn chải, bút lông

100 -180 35 – 10
Keo nitro Bàn chải, bút lông

160 80 – 5
Sơn máy bay có mầu và tráng men

Phun 180 75
Sơn dầu và tráng men Phun 60 - 90 35

III.2.5. Xác đònh khí sinh ra do đốt nhiên liệu:
G
K
= G
n
. g
k

Trong đó:
+ G
k
: Lưu lượng khối lượng khí tỏa ra khi đốt cháy nhiên liệu (kg/h).
+ G
n
: Lưu lượng khối lượng của nhiên liệu cháy (kg/h).
+ g
k
: Khối lượng sản phẩm cháy tính cho 1kg nhiên liệu (kg/kg). (Xem
bảng 3.5).

• Phương pháp Xác đònh lượng khí độc hại bằng phương pháp đo đạc phân
tích thành phần không khí.

Trong đó:
+ G: Lưu lượng khối lượng của khí Xâm nhập vào phòng (kg/h)
+ V: Thể tích của phòng (m
3
)
+ X
1
,X
2
: Tương ứng là nồng độ ban đầu và cuối của khí độc hại có
trong không khí của phòng (mg/m
3
) .
+ L: Lưu lượng không khí thông gió cho phòng (m
3
/h)
+ X
v
, X
R
: Nồng độ khí độc hại có trong không khí vào và ra khỏi
phòng (mg/m
3
).
+ t: Thời gian thử nghiệm

(

)
(
)
t
tLV
G
vR
6
12
10
χ
χ
χ
χ
−
+
−
=