bài tập lớn thông gió

Btl thông gió gvhd: tg trần đông phong
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 xởng thì ta thấy có các loại hình công việc khác nhau nhng
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 u trong
nhà là 20-24
0
C vào mùa hè, và từ 18-20
0
C 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 nhng ta thờng chọn giá trị trung bình cuả các tháng trong năm.
Nh ở nơi thiết kế thông gió là YÊN BáI thì nhiệt dộ này ta chọn là
t=32,5
0
C.
Vậy thì từ các phân tích trên thì ta chọn các giá trị tính toán nh sau:
Nhiêt độ không khí ngoài trời :
Mùa Đông :t
ng
=13,1
0
C
Mùa Hè: t
ng
=32,5

0
C
Nhiệt độ không khí trong nhà:
Mùa Đông :t
t
=20
0
C
Mùa Hè: t
t
=34,5
0
C
c/ Tốc độ gió :
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)
1,6 1,4 1,5
Vậy thi ta có bảng thống kê số liệu tính toán nhu sau:
Svth: đỗ anh đông lớp 46mn2 mssv: 11195.46
1
Btl thông gió gvhd: tg trần đông phong
Mùa Hè Mùa Đông
t
tt

t
(
0
C) t
tt
n
(
0
C) V
g
(m/s) t
tt
t
(
0
C) t
tt
n
(
0
C) V
g
(m/s)
34,5 32,5 1,5 20 13,1 1,4
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/m
2
h
0
C.
F Diên tích của KCBC, m
2


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
ttt
ì=

trong đó :
:
tt
t

t
là nhiệt độ tính toán không khí bên trong nhà.
:
tt
n
t
là nhiệt độ tính toán không khí bên ngoài nhà.

: là hệ số kể đến vị trí của KCBC đối với không khí ngoài trời.
(trong trờng hợp này ta tính toán với tờng và mái tiếp xúc trực tiếp với
không khí ngoài trời lên hệ số
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:
Chiều dài: 96 m.
Chiều rộng: 48 m.
Chiều cao: 5 m
Dựa vào mặt bằng thì ta có đợc diện tích của các kCBC nh sau:đv: m
2
Svth: đỗ anh đông lớp 46mn2 mssv: 11195.46
2
Btl thông gió gvhd: tg trần đông phong
Hớng
Loại

Đông Tây Bắc Nam
F
cs
16 cửa
92,174,18,016
=ìì
14 cửa
68,154,18,014
=ìì
8 cửa
96,84,18,08
=ìì
4 cửa
48,44,18,04
=ìì
F
cđ
0 2 cửa ra vào
4,1434,22
=ìì
2 cửa ra vào
4,1434,22
=ìì
1 cửa ra vào
2,734,21
=ìì
F
t
462,08 449,92 216,64 228,32
F

cm
1445,196
=ì
0 0 0
Chú thích: Với F
t
=F
cs
- F
cđ
, Và diện tích của mái là F
m
=96 x 48 =4608 m
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 đợc diện tích của nền
là:F
n
=f
1
+f
2
+f
3
+f
4
(m
2
)
f

1
=
2
5762)248296( m
=ìì+ì
, f
3
=
2
4962)236288( m
=ìì+ì
f
2
=
2
5282)240292( m
=ìì+ì
, f
4
=
2
3024)3684( m
=ì
Vậy thì ta có: F
n
=576 + 528 + 496 + 3024 = 4624 m
2

3/ Hệ số truyền nhiệt của KCBC.(k)
Ta có:

k=
ni
i
n
t
R



11
11
1
0
++
=

.
Trong đó:
:
t

là hệ số trao đổi nhiệt của bề mặt bên trong của KCBC.
(kcal/m
2
h
0
C)
:
n

là hệ số trao đổi nhiệt của bề mặt bên ngoài của KCBC. .
(kcal/m
2
h
0
C)
i

:là bề dày các lớp vật liệu trong KCBC.
Svth: đỗ anh đông lớp 46mn2 mssv: 11195.46
3
Btl thông gió gvhd: tg trần đông phong
:i

là hệ số dãn nhiệt trong mỗi lớp vật liệu.(tra Phụ lục 2 trang 377)
Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt trong của KCBC(

t
) .(kcal/m
2
h
0
C)
Ta thấy bề mặt trong của tờng, sàn, trần là bề mặt nhẵn thì ta có

t
=7,5
Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt trong của KCBC(

n

) .(kcal/m
2
h
0
C)
Do bề mặt ngoài tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoàI lên ta chọn

n
=20
a/ Xác định hệ số k tính toán với t ờng.
Tờng cấu tạo bao gồm 3 lớp:
Vữa trát mặt ngoài
mm20
=

,
=

0,75.(kcal/m
2
h
0
C)
Gạch đặc
mm220
=

,
=

0,7.(kcal/m
2
h
0
C)
Vữa trát mặt trong
mm15
=

,
=

0,6 (kcal/m
2
h
0
C)
Vậy thì ta có:
k
t
=
)/(82,1
20
1
60,0
015,0
7,0
22,0
75,0
02,0

5,7
1
1
02
hhmkcal
=
++++
b/ Hệ số k tính toán với cửa.
Cấu tạo của ra vào là cửa một lớp kính khung thép thì ta có
65,0,3
==

mm
(kcal/m
2
h
0
C)
Lên ta có: k
cr
=
32,5
20
1
65,0
003,0
5,7
1
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 k
cr
=k
cs
=5,32 (kcal/m
2
h
0
C)
Còn với cửa mái thì ta có cấu tạo cửa mái giống nh là cửa đi và cửa sổ túc
là k
cm
=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
50,5,1
==

mm
(kcal/m
2
h
0
C)
Svth: đỗ anh đông lớp 46mn2 mssv: 11195.46
4
Btl thông gió gvhd: tg trần đông phong


k
m
=
45,5
20
1
50
0015,0
5,7
1
1
=
++
(kcal/m
2
h
0
C)
d/ Hệ số k tính toán với nền:

Cấu tạo nền bao gồm :
Gạch mem.
Vữa xi măng.
Bê tông gạch vỡ.
Đất đầm chặt.
Nhà phân xởng với các thiết bị nh là lò nung hay máy mài thì ta chọn
nền này là nền không cách nhiệt và nhuệt vậy thì ta có các hệ số k với các
giải nh sau:
Đối với dải 1: R
1
= 2,5 m
2
h
0
C/kcal ; k
1
= 0,4 kcal/ m
2
h
0
C
Đối với dải 2: R
2
= 5 m
2
h
0
C/kcal ; k
2
= 0,2 kcal/ m

2
h
0
C
Đối với dải 3: R
3
= 10 m
2
h
0
C/kcal ; k
3
= 0,1 kcal/ m
2
h
0
C
Đối với dải 4: R
4
= 16,7 m
2
h
0
C/kcal ; k
4
= 0,06 kcal/ m
2
h
0
C

Vậy ta có bảng tính hệ số k của các loại KCBC nh sau:
Hệ số k
t
k
cs
=k
cđ
=k
cm
k
m
k
n
k
(kcal/m
2
h
0
C)
1,82 5,32 5,45 Phụ thuộc
vào từng giải
Svth: đỗ anh đông lớp 46mn2 mssv: 11195.46
5
Btl thông gió gvhd: tg trần đông phong
III/ Tính toán nhiệt qua KCBC:
a/ Mùa Đông :
tt
n
tt
t

D
ttt
=
=20 13,1=6,9
0
C
Tổn thất
Hớng
Tổn thất nhiệt:
tFkQ
ìì=
(kcal/h)
Q
cs
Q
cđ
Q
t
Q
cm
Đông 657,81 0 5802,80 5285,95
Tây 575,58 528,59 5650,10
Bắc 328,9 528,59 2720,56
Nam 164,45 264,29 2867,24

i
Q
1726,74 1321,45 17040,7 5285,95

KC

Q
28374,84
Đối với mái thì ta có: Tổn thất nhiệt: Q
m
=
84,1732839,645,54608
=ìì=ìì
tkF
mm
Đối với nền thì ta có: Tổn thất nhiệt: Q
n
=
tkFQ
iii
ì=

4
1
4
1
57,39129,6)06,030241,04962,05284,0576(
4
1
=ìì+ì+ì+ì=

i
Q
Vậy thì ta có Q
n
= 3912,57 (kcal/h).

Nh vậy tổng tổn thất nhiệt qua KCBC của nhà vào mùa Đông sẽ là:


)/(10.57,205
3
hkcalQQ
D
tt
==

b/ Mùa Hè :
tt
n
tt
t
H
ttt
=
=34,5 32,5 =2
0
C
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
HD
H
tt
t
tQ
Q

=

.
goc
, [kcal/h].
Trong đó:
H
tht
Q
/
: lợng nhiệt tổn thất qua kết cấu vào mùa hè, [kcal/h]
H
t

,
D
t

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

D
goc
Q
=
D
tt

Q
-
D
ima
Q
'
=205,57.10
3
173,28384.10
3
= 32,287.10
3
kcal/h
Svth: đỗ anh đông lớp 46mn2 mssv: 11195.46
6
Btl thông gió gvhd: tg trần đông phong


Q
H
tt
=
./55,9358
9,6
2
10.287,32
3
hkcal
=ì
Vậy tổng tổn thất nhiệt qua KCBC vào mùa Hè sẽ là:

)/(55,9358 hkcalQ
H
tt
=
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 lợng nhiệt để làm nóng
lợng không khí lạnh đó từ t
ng
tới t
t
. Lợng nhiệt tiêu hao để làm nóng không
khí vào nhà đợc tính theo công thức sau:
).(.24,0
tt
Ng
tt
Trogio
ttLQ
=
[Kcal/h]
Trong đó:
L: lu lợng gió lùa vào nhà qua khe cửa: L=g.l.a [Kg/h]
g: lợng 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/kg
0
C]
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
smv
gio
/4,1
=
với hớng gió là hớng 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:L
ro
=5,075 m
3
/h.m

lu lợng gió lùa vào
trong nhà qua khe cửa trên 1 m chiều dài là:

3,3075,565,0
=ì=
cua
rogio
L
m
3

/h.m trên 1 m
Svth: đỗ anh đông lớp 46mn2 mssv: 11195.46
7
Btl thông gió gvhd: tg trần đông phong
Tổng chiều dài các khe cửa của mặt tờng hớng Đông với 16 cửa sổ là:
l

= 16 x (0,8 + 1,4) x 2 = 70,4 [m]
Vậy thì ta có tổng lợng gió vào trong nhà qua khe cửa trên 70,4 m chiều dài
là:

32,2324,703,3
=ì=
cua
rogio
L
m
3
/h.m
)/(51,111275,55)(32,23224,0 hKcalttQ
tt
n
tt
trogio
=ì=ìì=

Vậy ta có lơng 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:L
ro
(m
3
/h.m)

lu lợng gió lùa vào trong nhà qua khe cửa
trên 1 m chiều dài là:
Khi vận tốc gió v=1 m/s thì L
rp
=4 m
3
/h.m
Khi vận tốc gió v=2 m/s thì L
rp
=6,5 m
3
/h.m
Nội suy ta có: v=1,5

L
ro
=5,25 m
3
/h.m

Lu lợng gió lùa vào trong nhà qua khe cửa trên 1 m chiều dài
là: L

ro
=5,25 x 0,65 = 3,4125 m
3
/h.m
Vậy thì ta có tổng lợng gió vào trong nhà qua khe cửa trên 70,4 m chiều dài
là:

24,2404,704125,3
=ì=
cua
rogio
L
m
3
/h.m
)/(8,3979,66576,57)(24,24024,0 hKcalttQ
tt
n
tt
trogio
=ì=ìì=
Vậy ta có lơng 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 :
Svth: đỗ anh đông lớp 46mn2 mssv: 11195.46
8
Btl thông gió gvhd: tg trần đông phong

Số liệu
Tên thiết bị
Kích thớc
(m)
Nhiết độ làm việc
(
0
C)
Máy tiện 400 x 450 x 600
Máy mài số 1 400 x 600 x 600
Máy mài số 2 400 x 600 x 600
Bể nớc nóng 600 x 800 x 1200 65(
0
C)
Bể mạ 600 x 600 x 1200 70(
0
C)
Lò sấy 600 x 800 x 1600 900(
0
C)
Lò nung 800 x 1400 x 2600 1100(
0
C)
1/ Toả nhiệt do động cơ:

hkcalNkQ
CD
/)1(860
10/

=
trong đó:
- N là công suất lắp đặt của động cơ điện, KW
- K
0
là hệ số yêu cầu đối với động cơ điện
-

.
1
a
=
với :



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 lợng nhiệt toả ra từ các động cơ theo công thức :
Q
ĐC
=
).1(...
4322

+
N
(V - 1)
Trong đó:
- N : là công xuất của động cơ.W

-
1

: là hệ số sử dụng công xuất = 0,7 - 0,9.
-
1

: hệ số tải trọnglấy từ 0,5 0,8.
-
1

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

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

: hiệu suất của động cơ điện t 0,75 0,92.
Xác định N:
Từ bảng thống kê các thiết bị làm việc của nhà máy thì ta có đợc các số
liệu sau:
Máy mài số 1: N= 1,1 KW.
Máy mài số 2: N= 1,1 KW.
Svth: đỗ anh đông lớp 46mn2 mssv: 11195.46
9
Btl thông gió gvhd: tg trần đông phong
Máy tiện : N= 1,1 KW.
Quạt mát di động : N =1,7 KW.
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 nớc nóng : N = 1 KW.
Vậy thì ta có tổng công xuất của các động cơ là:N
ĐC
= 15,7 [Kw]

theo công thức V-1 thì ta có:
Q
ĐC
=
33
1036,3)9,05,09,01(75,065,08,0107,15
ì=ì+ììììì
W
Hay Q
ĐC
=3,36 KW=2889,6 kcal/h.
2/ Toả nhiệt do ng ời:
Ta có thể tính toán lợng nhiệt này theo công thức sau:
Q
h
=
)35).(3,105,2.(.
pkAC
tv
+

x n
Trong đó:
C

- hệ số0 kể đến cờng độ làm việc trong trờng hợp này ta lấy
bằng1,15(đối với công việc nặng)
A

- hệ số kể đén ảnh hởng của quần áo
n là số ngời làm việc trong phòng.(n = 61 ngời)
v
k
vận tốc chuyển động của không khí trong phòng.
t
p
nhiệt độ không khí trong phòng.
a/ Đối với mùa Hè thì ta có nh sau:
v
k
= 1,5 m/s
A

=0,65
t
p
= 34,5
0
C
C

=1,15

Q
h
=1,15 . 0,65 . (2,5 + 10,3.
5,1
).(35 34,5) x 61

Q
h
= 344,65 kcal/h
b/ Đối với mùa Đông thì ta có nh sau:
Svth: đỗ anh đông lớp 46mn2 mssv: 11195.46
10
Btl thông gió gvhd: tg trần đông phong
v
k
= 1,4 m/s
A

=0,4
t
p
= 20
0
C
C

=1,15

Q
h
=1,15 . 0,4 . (2,5 + 10,3.
4,1
).(35 20) x 61


Q
h
= 6181,74 kcal/h
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
Q
CS
=a . F
Trong đó :
a tiêu chuẩn thắp sáng. W/ m
2
F diện tích mặt sàn của phòng(lấy bằng diên tích nền)
Tra bảng thì ta có đợc giá trị a. Với phân xởng không xác định rõ số bóng
đèn ta lấy a = 18 ữ 24 W/m
2
sàn.
Ta chọn a=20 W/m
2
=20.10
-3
KW
Diện tích F = F

n
= 4624 m
2

Q
CS
=20.10
-3
x 4624 = 92,46 KW

Q
CS
=79532,8 kcal/h
4/ Toả nhiệt từ sản phẩm của quá trình cháy:
Lợng nhiệt toả ra do sản phẩm cháy đợc xác định bằng công thức:

p
QGQ ..

=
Trong đó:
Q
p
Nhiệt năng làm việc của nhiên liệu .kcal/h
G Lợng nhiên liệu tiêu thụ. Kg/h

- 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 đợc Q
p

=4200 kcal/kg
Đồng thời ta chọn

=0,9
Trong các loại thiết bị trong phân xởng thì chỉ co 3 loại thiết bị s dụng tới
nhiên liệu đốt là:Bể nớc nóng, lò sấy, lò nung
Svth: đỗ anh đông lớp 46mn2 mssv: 11195.46
11