đồ án thiết kế hệ thống thông gió nhà xưởng

MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU.............................................................................................................. 2
1.Lí do chọn đề tài...........................................................................................................2
2.Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu................................................................................3
3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.................................................................................3
4. Ý nghĩa của nghiên cứu...............................................................................................3
PHẦN NỘI DUNG..........................................................................................................3
CHƯƠNG 1: TÍNH NHIỆT THỪA.................................................................................3
1.1. Chọn thông số tính toán............................................................................................3
1.1.1. Chọn thông số ngoài nhà:.......................................................................................3
1.1.2. Chọn thông số tính toán trong nhà:........................................................................4
1.1.3. Thông số về gió:.....................................................................................................4
1.2.1. Tính hệ số truyền nhiệt K của kết cấu:...................................................................5
1.2.2. Tính diện tích kết cấu bao che:...............................................................................6
1.2.3.Tổn thất nhiệt qua kết cấu:......................................................................................6
1.2.4. Tốn thất nhiệt do rò gió:.........................................................................................8
1.2.5. Tốn thất do vật liệu mang từ ngoài vào:.................................................................8
1.3.1. Tỏa nhiệt do người:................................................................................................9
1.3.2. Tỏa nhiệt do thắp sáng tính chung cho cả mùa đông và mùa hè:............................9
1.3.3. Tỏa nhiệt từ động cơ tính chung cho cả mùa đông và mùa hè:...............................9
1.3.4. Tỏa nhiệt bổ sung theo phương hướng tính cho mùa đông và mùa hè:................10
1.3.5. Tỏa nhiệt từ lò nung:............................................................................................10
1.4. Thu nhiệt bức xạ mặt trời:.......................................................................................13
1.4.1. Thu nhiệt qua cửa kính:........................................................................................13
1.4.2. Bức xạ nhiệt qua mái:..........................................................................................14
1.5. Tổng hợp lượng nhiệt thừa trong phòng..................................................................18
1.5.1.Vào mùa đông:......................................................................................................18
1.5.2.Vào mùa hè:..........................................................................................................18
CHƯƠNG 2: THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN........................................................................19
1

2.1.Lưu lượng thổi:........................................................................................................19
2.2.Lưu lượng hút cơ khí:..............................................................................................21
2.2.1. Tính toán hút nhiệt tại các thiết bị tỏa nhiệt:........................................................22
2.2.2. Tính toán hút khí và các chất độc hại tại các bể có chứa chất độc hại:.................23
2.2.3. Tính toán hút bụi:.................................................................................................25
2.2.4. Tổng lưu lượng hút cơ khí:...................................................................................25
2.3. Các thông số tính toán:............................................................................................25
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THỦY LỰC, HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CƠ KHÍ............34
3.1. Cơ sở lựa chọn giải pháp cho hệ thống thông gió cơ khí kết hợp với phun ẩm :.....34
3.1.1.Vạch tuyến cho hệ thống thông gió cơ khí kết hợp phun ẩm:...............................34
3.1.2. Tính toán thuỷ lực cho hệ thống thông gió cơ khí kết hợp với phun ẩm:.............39
3.1.3. Tính toán buồng phun ẩm:...................................................................................46
3.1.4.Lựa chọn các chi tiết trong buồng phun ẩm và tính toán tổn thất áp lực:..............47
3.1.5. Tính toán chọn quạt và động cơ:..........................................................................49
3.2. Tính hệ thống hút cục bộ:........................................................................................51
3.2.1. Tính toán thủy lực cho hệ thống hút cục bộ:........................................................51
3.2.2. Chọn quạt và động cơ:.........................................................................................57
KẾT LUẬN.................................................................................................................... 60

PHẦN MỞ ĐẦU
1.Lí do chọn đề tài
Ngày nay, hệ thống thông gió có vai trò rất quan trọng đối với các xí nghiệp, nhà
máy, xưởng sản xuất và các công trình xây dựng. Hệ thống thông gió giúp điều hòa, lưu
thông không khí, loại bỏ luồng khí độc, mang đến luồng khí sạch sẽ, tươi mới cho môi
trường sống, môi trường sản xuất. Xây dựng hệ thống thông gió không chỉ làm trong
2


sạch môi trường trong nhà máy, các công trình mà còn bảo vệ môi trường xung quanh

và sức khỏe con người.

2.Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu
- Tính toán lượng nhiệt thừa do các yếu tố gây ra trong phân xưởng
- Tính lưu lượng thông gió tự nhiên
- Tính toán thủy lực, thiết kế hệ thống cơ khí

3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng : Lưu lượng thông gió tự nhiên và cơ khí
-Phạm vi nghiên cứu : phân xưởng cơ khí

4. Ý nghĩa của nghiên cứu
Thiết kế được hệ thống thông gió cho phân xưởng cơ khí, giải quyết được lượng
nhiệt thừa trong phân xưởng đáp ứng nhu cầu làm mát cho con người .
Sinh viên thực hiện

PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TÍNH NHIỆT THỪA
1.1. Chọn thông số tính toán
1.1.1. Chọn thông số ngoài nhà:
a. Nhiệt độ tính toán của không khí ngoài trời vào mùa hè: (vị trí Hà Tĩnh)
H)
Vào tháng 7 là nhiệt độ lớn nhất => ta có t tt(H)
= t (max
= 34,30C. [1]
N

3

b. Nhiệt độ tính toán của không khí ngoài trời vào mùa đông:
Vào tháng 1 là nhiệt độ lạnh nhất ở mùa đông =>

ta có

Ð)
t tt(
N

=

Ð)
t (max

=

= 11,450C. [1]

1.1.2. Chọn thông số tính toán trong nhà:
a. Nhiệt độ tính toán bên trong nhà vào mùa hè:
t Ttt(H) được lấy bằng nhiệt độ tính toán ngoài nhà vào mùa hè cộng thêm (2 ÷ 3)0C.

Nên: t Ttt(H) = 34,3 + 2 = 36,30C
b. Nhiệt độ tính toán bên trong nhà vào mùa đông:
Còn nhiệt độ tính toán trong nhà về mùa đông t Ttt( Ð) được lấy từ (20 ÷ 22)0C.
Nên ta chọn t Ttt( Ð) = 200C.

1.1.3. Thông số về gió:
a. Mùa hè:
Vận tốc gió về mùa hè là: 1,6 (m/s). [1]

b. Mùa đông:
Vận tốc gió về mùa đông là: 1,5 (m/s). [1]

1.2. Tổn thất nhiệt: Qtth
* Cấu tạo kết cấu bao che:
a. Tường gồm có 3 lớp:
Lớp 1: Vữa trát.
• Dày δ1 = 15 mm = 0,015 m.
• Hệ số dẫn nhiệt: λ1 = 1,2(kcal/mhoC)
Lớp 2: Gạch phổ thông.
4


• Dày δ2 = 110 mm =0,11 m.
• Hệ số dẫn nhiệt: λ2 = 0,7(kcal/mhoC).
Lớp 3: Vữa trát. (giống lớp 1)
b. Cửa ra vào (bằng thép):
• Dày δ9 = 140 mm = 0,14 m.
• Hệ số dẫn nhiệt: λ9 = 0,65(kcal/mhoC).
c. Mái tôn tráng kẽm:
• Dày δ10 = 0,75 mm = 7,5.10-4 m.
• Hệ số dẫn nhiệt: λ10 = 50 (kcal/mhoC).

1.2.1. Tính hệ số truyền nhiệt K của kết cấu:
T
T

Tên kết cấu

1

Tường

2

Cửa ra vào

3

Mái tôn tráng kẽm

4

Hệ số truyền nhiệt

Nền không cách nhiệt

Kết quả
K (kcal/h)

Kt

2,74

=

2,51

=

5,45

=
KI

0,4

KII

0,2

KIII

0,1

KIV

0,06
5


1.2.2. Tính diện tích kết cấu bao che:
a.Diện tích cửa sổ: gồm 35 cửa, mỗi cửa: (1mx4m)
Fcửa sổ = 34 . (1 . 4) = 136 m2.
b. Diện tích cửa mái: gồm 40 cửa, mỗi cửa (0,7mx1,4m)
Fcửa mái = 40 . (0,7 . 1,4) = 39,2 m²
c.Diện tích cửa ra vào: 1 cửa (4 m x 5,859m).
Fcửa ra vào = 5,859 . 4 = 23,436 m2.
d.Diện tích tường:
Ftường = [(36 . 6). 2 + (18 . 6) . 2] - Fcửa sổ - Fcửa ra vào = 484,564 m2.

e. Diện tích mái:
Fmái = [(3,5 . 36).2 + (6,7 . 36).2] = 734,4 m2.
f. Diện tích nền:
Nền có chiều rộng 18m và chiều dài 36m.
Chia nền làm 4 dải. Ba dải ngoài (dải I, dải II, dải III) mỗi dải rộng 2m còn lại dải IV
rộng 6m.
Diện tích dải I

: FI = 4.(a+b) = 4.(18+36) = 216 m2.

Diện tích dải II

: FII = FI– 48 = 216 – 48 = 168 m2.

Diện tích dải III

: FIII =FI – 80 = 216 – 80 = 136 m2.

Diện tích dải IV

: FIV = (a.b + 128 -3FI) = 18.36 + 128 – 3.216 = 128 m2

1.2.3.Tổn thất nhiệt qua kết cấu:
a. Tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa đông:
Tên kết cấu
TT

K

F

∆ttt(Đ)

Kết quả

(kcal/m2.h.0C)

(m2)

(0C)

Q (Ð)
kc

6


(kcal/h)
1

Tường
Nền:

2

2,74

484,564

0,4

216

0,2

168

Dải III

0,1

136

116,28

Dải IV

0,06

128

65,664

Dải I

Dải II

8,55

11351,881

738,72
287,28

8,55

Tổng tổn thất qua kết cấu tính cho mùa đông

12559,825

b. Tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa hè:

TT

Tên kết cấu

F

K
2

0

(kcal/m .h. C)

(m2)

∆t

Kết quả

tt(H)

(0C)

Q (kcH )
(kcal/h)

1

Tường
Nền:

2

2,74

484,564

0,4

216

0,2

168

Dải III

0,1

136

27,2

Dải IV

0,06

128

15,36

Dải I

Dải II

2

172,8
2

Tổng tổn thất qua kết cấu tính cho mùa hè 2937,97

7

2655,41

67,2

1.2.4. Tốn thất nhiệt do rò gió:
Mùa đông (V(Đ) = m/s)
Tên cửa
∑l(m)

a

Mùa hè (V(H) = m/s)

Kết quả

g
(kG/mh)

G (kG/h)

(Đ)

∑l(m)

a

g

Kết quả

(kG/mh) G(H) (kG/h)

Cửa sổ

140,4

0,65

3,332

304,078

140,4

0,65

3,19

291,12

Cửa mái

45,5

0,65

3,332

98,544

45,5

0,65

3,19

94,34

Lượng không khí rò vào nhà mùa
đông

402,622

Lượng không khí rò
vào nhà mùa hè

385,46

a.Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa đông:
tt( Ð)
(Đ)
Q (Ð)
- t tt(N Ð) ) = 537,017 (kcal/h)
gió = 0,65.G .C.( t T

b.Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa hè:
)
tt( H)
(H)
Q (H)
- t tt(H
) = 120,26 (kcal/h)
gió = 0,65.G .C.( t T
N

1.2.5. Tốn thất do vật liệu mang từ ngoài vào:
- Tỷ nhiệt của vật liệu cần nung nóng: chọn C = 0,174 (kcal/kG. 0C) [5]
- Khối lượng nguyên vật liệu đưa vào phân xưởng: G= axF = 1,5² . 3,14 . 400 = 2826
(Kg/h)
Mùa đông

Mùa hè

G

C

∆ttt(Đ)

Kết quả

(kG/h)

(kcal/kG.0C)

(0C)

Q Ðvl (kcal/h)

2826

0,174

8,55

2102,1201

G(kG/h)
2826

1.3. Tính tỏa nhiệt: Qtỏa
8

C

∆ttt(H)

Kết quả

(kcal/kG.0C)

(0C)

Q Hvl (kcal/h)

0,174

2

491,724


1.3.1. Tỏa nhiệt do người:
a.Tỏa nhiệt do người vào mùa đông:

Được tính theo công thức sau:
Số công nhân lao động trong phân xưởng, n = 100.
Lượng nhiệt do một người tỏa ra trong một giờ, chọnqh = 104 (kcal/h.người) [2]
Ð
Vậy: Q ng = 100.104 = 10400 (kcal/h).

b.Tỏa nhiệt do người vào mùa hè:
Do t Ttt( H) = 36,30C mà khi nhiệt độ lớn hơn 36 0C thì cơ thể người không tỏa nhiệt
hiện nữa tất cả lượng nhiệt tỏa ra dùng hết cho sự bốc hơi mồ hôi trên bề mặt da. Do
vậy vào mùa hè không tính đến sự tỏa nhiệt do con người nữa.

1.3.2. Tỏa nhiệt do thắp sáng tính chung cho cả mùa đông và mùa hè:
Qts = 860.∑N (kcal/h).
Trong đó:
∑N (kW) : tổng công suất của các bóng đèn, N = 40w = 0,04 kW trong phân
xưởng có 110 bóng đèn nên: ∑N = 110. 0,04 = 4,4 kW.
Vậy: Qts = 860.4,4 = 3784 (kcal/h).

1.3.3. Tỏa nhiệt từ động cơ tính chung cho cả mùa đông và mùa hè:
Nhiệt tỏa ra do động cơ được tính theo công thức:
Qđc = 860. ϕ 1.ϕ2 . ϕ3 .ϕ4. ∑N (kcal/h)
Trong đó:
ϕ1

: hệ số sử dụng công suất lắp đặt máy, chọn ϕ1 = 0,75.

ϕ2

: hệ số tải trọng, chọn ϕ2 = 0,6.

ϕ3

: hệ số làm việc không đồng thời của các động cơ điện, chọn ϕ3 = 0,75.

9


0,8.

ϕ4

: hệ số kể đến cường độ nhận nhiệt của môi trường không khí,chọnϕ4 =

∑N

: tổng công suất của các động cơ (kw).

Trong phân xưởng gồm có các động cơ: Máy mài (N=4 kW)
Số
TT

Tên động cơ

động

ϕ1

ϕ2

ϕ3

ϕ4

Máy mài

2

Kết quả
Qđc(kcal/h)

(kw)

cơ
1

∑N

0,75

0,6

0,75

0,8

8

Tổng nhiệt tỏa ra do động cơ

1857,6

1857,6

1.3.4. Tỏa nhiệt bổ sung theo phương hướng tính cho mùa đông và mùa hè:
-Mùa đông:
+ Hướng Bắc : QĐ1= 47283,977 . 10% = 4728,3977(kcal/h)
+ Hướng Nam : QĐ2 = 47283,977. 0% =0(kcal/h)
+ Hướng Đông : QĐ3= 47283,977. 10% = 4728,3977(kcal/h)
+ Hướng Tây : QĐ4 = 47283,977. 5%= 2364,199(kcal/h)
-Mùahè :
+ Hướng Bắc : QH1= 11060,58. 10% = 1106,058 (kcal/h)
+ Hướng Nam : QH2 = 11060,58 . 0% = 0(kcal/h)
+ Hướng Đông : QH3= 11060,58. 10% = 1106,058 (kcal/h)
+ Hướng Tây : QH4 = 11060,58. 5%= 553,029 (kcal/h)

1.3.5. Tỏa nhiệt từ lò nung:
1.3.5.1.Tỏa nhiệt từ các bề mặt xung quanh của lò nung:
a. Mùa đông:
- Nhiệt độ bề mặt trong của thành lò: τT = 1000°C – 5 = 995°C
10


-

Diện tích bề mặt xung quanh lò: F=2πRH= 2π . 1,5 . 2,2 =20,73 m²
Giả sử τN = 125°C
Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài của lò:
αN = L(τN – tN)

0,25

 τ N + 273  4  t N + 273  4 
 −
  = 14,04(kcal/m.h 0C)

+
τ N − t N  100   100  
C qd

-

Nhiệt truyền từ bề mặt ngoài của lò ra không khí ngoài nhà:
QN = αN . (τN – tN) . F = 14,04 .(125 – 11,45) . 20,73 = 33048,637 (kcal/h)

-

Hệ số truyền nhiệt của thành lò: K =

= 1,810(kcal/m².h.°C)

-

Nhiệt truyền qua kết cấu thành lò: Q = K.F. ( -

)= 32643,531 (kcal/h)

-

Sai số:

. 100 = 1,226 % < 5%

 Giả thiết là đúng.
- Tính lại hệ số truyền nhiệt:

=1,813(kcal/m².h.°C)

K=
-

Tỏa nhiệt từ bề mặt xung quanh của lò: Q = K.F.( -

) = 32697,5353

(kcal/h)
b. Mùa hè:
- Nhiệt độ bề mặt trong của thành lò: τT = 1000°C – 5 = 995°C
- Diện tích bề mặt xung quanh lò: F=2πRH= 2π . 1,5 . 2,2 =20,73 m²
- Giả sử τN = 140°C
- Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài của lò:
αN = L(τN – tN)

0,25

 τ N + 273  4  t N + 273  4 
 −
  = 15,07(kcal/m.h 0C)

+
τ N − t N  100   100  
C qd

-

Nhiệt truyền từ bề mặt ngoài của lò ra không khí ngoài nhà:
QN = αN . (τN – tN) . F = 15,07 .(140 – 34,3) . 20,73 = 33020,796 (kcal/h)

-

Hệ số truyền nhiệt của thành lò: K =

= 1,810 (kcal/m².h.°C)

-

Nhiệt truyền qua kết cấu thành lò: Q = K.F. ( -

)= 32080,712 (kcal/h)

11


-

. 100 = 2,847 % < 5%

Sai số:

 Giả thiết là đúng.
- Tính lại hệ số truyền nhiệt:

=1,813(kcal/m².h.°C)

K=
-

Tỏa nhiệt từ bề mặt xung quanh của lò: Q = K.F.( -

) = 32133,884 (kcal/h)

1.3.5.2.Tỏa nhiệt từ cửa lò nung lúc mở trống tính chung cho cả mùa đông và
mùa hè:
Ta có:
- Kích thước của cửa lò (A . B) = (300mm .400mm) = (0,3m .0,4m)
- Cường độ bức xạ: dựa vào t = 10000C có được q = 790 (kcal/m2h) [3]
- Bề dày của thành lò: δ = δ1 + δ2 + δ3 = 0,3 + 0,1 + 0,007 = 0,407(m)
-

Ứng với cửa lò hình chữ nhật

0,3
A
B
=
= 0,74ta được K1 = 0,54 và =
0,407
δ
δ

0,4
= 0,98 ta được K2 = 0,6 [6]

0,407

 K=
-

K1 + K 2
0,54 + 0,6
=
= 0,57
2
2

Thời gian mở cửa lò z = 1(h)
Diện tích cửa lò nung F=0,3 . 0,4 = 0,12 (m²)

Vậy Qbx= 0,57 . 790 . 0,12 . 1 = 54,036 (kcal/h)

1.3.5.3. Lượng nhiệt tỏa ra qua nóc lò:
a.Lượng nhiệt tỏa ra qua nóc lò tính cho mùa đông:
Q Ðn = 1,3 . q

bề mặt.

. Fn = 1,3 . 32697,5353 . (1,5² . 3,14) = 300310,513 (kcal/h)

b.Lượng nhiệt tỏa ra qua nóc lò tính cho mùa hè:

12

Q Hn = 1,3 . q
bề mặt. . Fn = 1,3 . 32133,884 . (1,5² . 3,14) = 295133,6576(kcal/h)

1.3.5.4. Lượng nhiệt tỏa ra qua đáy lò:
a.

Diện tích của đáy lò: F = 1,5² . 3,14 = 7,065 (m²)
Hệ số dẫn nhiệt của đáy lò λ = 0,65 (kcal/m².h.°C)
Đường kính đáy D = 1,5 m
Nhiệt độ trong lò tT = 1000°C
Hệ số kể đến hình dạng đáy lò φ = 4,1
Mùa đông:
Nhiệt độ ngoài lò tN =11,45°C
QĐđáy = 4,1.

= 12408,428 (kcal/h)

b. Mùa hè:
Nhiệt độ ngoài lò tN =34,3°C
QHđáy = 4,1.

= 12121,611(kcal/h)

1.3.5.5. Lượng nhiệt tỏa của lò:
a. Mùa đông:
QĐlò= 2.(QĐđáy + QĐxq + QĐnóc + Qbx) = 690941,025 (kcal/h)
b. Mùa hè:
QHlò= 2.(QHđáy + QHxq + QHnóc + Qbx) = 678886,377 (kcal/h)

1.4. Thu nhiệt bức xạ mặt trời:

1.4.1. Thu nhiệt qua cửa kính:

- Hệ số kể đến độ trong suốt kính, chọn τ1 = 0,9 (kính một lớp)
- Hệ số kể đến độ bẩn của mặt kính, chọn τ2 = 0,8 (mặt kính đứng)

- Hệ số kể tới mức độ che khuất kính, chọn τ3 = 0,75 (khung kim loại)
- Hệ số kể tới mức độ che nắng của hệ thống, chọn τ4 = 0,3 (kính nhám)
- Cường độ bức xạ mặt trời trên mặt phẳng chịu bức xạ tại thời điểm tính toán
qbx=336(kcal/m2h)
- Diện tích cửa kính chịu bức xạ:
13


Fkính = Fkính cửa sổ+ Fkính cửa mái= [(3,986 . 0,976).35] + [(0,684 . 1,367).40] = 173,563
(m2)
a.
b.
c.
d.


Hướng Bắc: Q kbx = 0,9. 0,8. 0,75. 0,3. 139,2. 173,563= 3913,915 (kcal/h)
Hướng Nam: Q kbx = 0,9. 0,8. 0,75. 0,3. 0. 173,563= 0 (kcal/h)
Hướng Đông: Q kbx = 0,9. 0,8. 0,75. 0,3. 561,7. 173,563= 4880,107 (kcal/h)
Hướng Tây: Q kbx = 0,9. 0,8. 0,75. 0,3. 561,7. 173,563= 4880,107 (kcal/h)
Nhiệt bức xạ qua kính: Q kbx = 13674,129 (kcal/h)

1.4.2. Bức xạ nhiệt qua mái:
1.4.2.1. Hướng Bắc:
- Cường độ bức xạ mặt trời trung bình I bxtb =

I bxngày 1141,8
=
= 47,575 (kcal/h)
24
24

- Hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài nhà,αn = 20(kcal/m2h0C)
- Nhiệt độ tương đương ttđ = ρ .

I bxtb
47,575
= 0,65.
= 1,55 0 C
αn
20

TB
TB
- Nhiệt độ tổng trung bình của không khí bên ngoài t tg = t N + ttd=29,7 + 1,55

= 31,25°C
tT = 36,3°C
- Biên độ dao động nhiệt tương đương:

A t td =

ρ ( I bxmax − I bxtb ) 0,65.(139,2 − 47,575)
=
= 2,98 0 C

αn
20

- Biên độ dao động của nhiệt độ không khí bên ngoài:
A t N = tmax - t NTB = 39,9 − 29,7 = 10,2 0C

tmax: nhiệt độ trung bình đo lúc 13 giờ của tháng nóng nhất chính là nhiệt độ của
không khí ngoài trời vào mùa hè, tra bảng chọn tmax = 39,9 (0C).
14


- Ψ: hệ số phụ thuộc vào độ lệch pha ∆ Z và tỉ số

A t td
A tN

. Tra được Ψ = 0,97

- Biên độ dao động của nhiệt độ tổng At = ( At + At )Ψ = (2,98 + 10,2).0,97=
td

N

12,80C
- Hệ số trao đổi nhiệt bên trong nhà,
Vậy nhiệt bức xạ qua mái

= 7,5 (kcal/m²h.°C)

= QΔt + Qat =[ Kmái×(

− tT)+αT ×

]×Fmái= 50290

(kcal/h)

1.4.2.2. Hướng Nam:
- Cường độ bức xạ mặt trời trung bình I bxtb =

I bxngày
0
=
= 0 (kcal/h)
24
24

- Hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài nhà,αn = 20(kcal/m2h0C)
- Nhiệt độ tương đương ttđ = ρ .

I bxtb
0
= 0,65. = 0 0 C
αn
20

TB
TB
- Nhiệt độ tổng trung bình của không khí bên ngoài t tg = t N + ttd=29,7°C

 Nhiệt độ mái do chênh lệch nhiệt độ không khí:
TB
QΔt= Kmái.( t tg - tT) . Fmái= 5,45 . ( 29,7 – 36,3) . 734,4 = - 26416 (kcal/h)
- Biên độ dao động nhiệt tương đương:

A t td =

ρ ( I bxmax − I bxtb ) 0,65.(0 − 0)
=
= 00 C
αn
20

- Biên độ dao động của nhiệt độ không khí bên ngoài:
A t N = tmax - t NTB = 39,9 − 29,7 = 10,2 0C

tmax: nhiệt độ trung bình đo lúc 13 giờ của tháng nóng nhất chính là nhiệt độ của
không khí ngoài trời vào mùa hè, tra bảng chọn tmax = 39,9 (0C).
- Ψ: hệ số phụ thuộc vào độ lệch pha ∆ Z và tỉ số
15

A t td
A tN

. Tra được Ψ = 0,97


- Biên độ dao động của nhiệt độ tổng At = ( At + At )Ψ = (0+10,2).0,97= 100C
td

- Hệ số trao đổi nhiệt bên trong nhà,

N

= 7,5 (kcal/m²h.°C)

 Nhiệt truyền qua mái do dao động nhiệt: Qat= 7,5 . 10 . 734,4 = 55080(kcal/h)
Vậy nhiệt bức xạ qua mái

= QΔt + Qat = 28664(kcal/h)

1.4.2.3. Hướng Đông:
- Cường độ bức xạ mặt trời trung bình I bxtb =

I bxngày 2404,6
=
= 100,2 (kcal/h)
24
24

- Hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài nhà,αn = 20(kcal/m2h0C)
- Nhiệt độ tương đương ttđ = ρ .

I bxtb
100,2
= 0,65.
= 3,30 C
αn
20

TB
TB
- Nhiệt độ tổng trung bình của không khí bên ngoài t tg = t N + ttd=29,7+3,3= 33°C

 Nhiệt độ mái do chênh lệch nhiệt độ không khí:
TB
QΔt= Kmái.( t tg - tT) . Fmái= 5,45 . (33-36,3) . 734,4 = -13208,2(kcal/h)
- Biên độ dao động nhiệt tương đương:
ρ ( I bxmax − I bxtb ) 0,65.(561,7 − 100,2)
=
= 15 0 C
A t td =
αn
20

- Biên độ dao động của nhiệt độ không khí bên ngoài:
A t N = tmax - t NTB = 39,9 − 29,7 = 10,2 0C

tmax: nhiệt độ trung bình đo lúc 13 giờ của tháng nóng nhất chính là nhiệt độ của
không khí ngoài trời vào mùa hè, tra bảng chọn tmax = 39,9 (0C).
- Ψ: hệ số phụ thuộc vào độ lệch pha ∆ Z và tỉ số

A t td
A tN

. Tra được Ψ = 0,97

- Biên độ dao động của nhiệt độ tổng At = ( At + At )Ψ = (15+10,2).0,97= 24,40C
td

- Hệ số trao đổi nhiệt bên trong nhà,

N

= 7,5 (kcal/m²h.°C)
16


 Nhiệt truyền qua mái do dao động nhiệt: Q at= 7,5 . 24,4. 734,4 =
134395,2(kcal/h)
Vậy nhiệt bức xạ qua mái

= QΔt + Qat = 121187 (kcal/h)

1.4.2.4. Hướng Tây:
- Cường độ bức xạ mặt trời trung bình I bxtb =

I bxngày 2404,6
=
= 100,2 (kcal/h)
24
24

- Hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài nhà,αn = 20(kcal/m2h0C)
- Nhiệt độ tương đương ttđ = ρ .

I bxtb
100,2
= 0,65.
= 3,30 C

αn
20

TB
TB
- Nhiệt độ tổng trung bình của không khí bên ngoài t tg = t N + ttd=29,7+3,3= 33°C

 Nhiệt độ mái do chênh lệch nhiệt độ không khí:
TB
QΔt= Kmái.( t tg - tT) . Fmái= 5,45 . (33-36,3) . 734,4 = -13208,2(kcal/h)
- Biên độ dao động nhiệt tương đương:

A t td =

ρ ( I bxmax − I bxtb ) 0,65.(561,7 − 100,2)
=
= 15 0 C
αn
20

- Biên độ dao động của nhiệt độ không khí bên ngoài:
A t N = tmax - t NTB = 39,9 − 29,7 = 10,2 0C

tmax: nhiệt độ trung bình đo lúc 13 giờ của tháng nóng nhất chính là nhiệt độ của
không khí ngoài trời vào mùa hè, tra bảng chọn tmax = 39,9 (0C).
- Ψ: hệ số phụ thuộc vào độ lệch pha ∆ Z và tỉ số

A t td
A tN

. Tra được Ψ = 0,97

- Biên độ dao động của nhiệt độ tổng At = ( At + At )Ψ = (15+10,2).0,97= 24,40C
td

- Hệ số trao đổi nhiệt bên trong nhà,

N

= 7,5 (kcal/m²h.°C)

17


 Nhiệt truyền qua mái do dao động nhiệt: Q at= 7,5 . 24,4. 734,4 =
134395,2(kcal/h)
Vậy nhiệt bức xạ qua mái

= QΔt + Qat = 121187 (kcal/h)

1.4.2.5.Tổng bức xạ nhiệt qua mái:
(kcal/h)

1.5. Tổng hợp lượng nhiệt thừa trong phòng
1.5.1.Vào mùa đông:
Lượng nhiệt thừa trong phòng vào mùa đông

Q Ðth = Qtỏa - Qtth= (Qng + Qts + Qđc) - (Qkc+ Qgió + Qvl) = 842,638 (kcal/h)

1.5.2.Vào mùa hè:

Lượng nhiệt thừa trong phòng vào mùa hè

Q Hth = Qtỏa + Qthu - Qtth = (Qts + Qđc) + ( Q kbx + Q mái
bx ) - (Qkc+ Qgió + Qvl))
= 336976,125(kcal/h)

18


CHƯƠNG 2: THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN
2.1.Lưu lượng thổi:
Qth> 0 ở cả hai mùa và lượng nhiệt thừa vào mùa hè lớn hơn lượng nhiệt thừa vào
mùa đông. Vậy để giảm nhiệt độ, làm trong sạch môi trường không khí trong phòng tạo
điều kiện làm việc tốt công nhân ta cần phải khử lượng nhiệt thừa tính cho mùa hè bằng
cách đưa vào phân xưởng một lượng khí sạch có vận tốc tạo thành những luồng gió.
Với lượng nhiệt thừa trong phân xưởng là: Q th = 336976,125(kcal/h) , thì lượng
khí sạch cần phải đưa vào phân xưởng trong 1 giờ để khử lượng nhiệt thừa được tính
như sau: Chia thành hai trường hợp:
19


2.1.1.Thông gió kết hợp phun ẩm:
G=

Qth
336976,125
=
= 101012,03
C.(t R − tV ) 0,24.(43,5 − 29,6)

(kG/h)

Trong đó:
C: tỷ nhiệt của không khí khô, C = 0,24 (kcal/kG.0C)
tR : nhiệt độ không khí hút ra,
tR = tvlv + β.(H - 2) = 36,3 + 1,2.(8 - 2) = 43,50C.
tvlv

: nhiệt độ không khí trong phòng tại vùng làm việc lấy bằng nhiệt

độ tính

toán trong phòng vào mùa hè, tvlv = t Ttt(H) = 36,30C.
tv : nhiệt độ của không khí thổi vào phòng lấy bằng nhiệt độ ngoài nhà vào
mùa hè, tv = t tt(H)
-4,7 =34,3- 4,7= 29,6 0C
N
β: gradien nhiệt độ theo chiều cao, đối với xưởng nóngβ = 1÷ 1,5, chọn β=1,2
H: khoảng cách đứng từ mặt sàn đến tâm cửa không khí ra, H = 8 (m).
Vậy lưu lượng không khí cần thổi vào phòng là L (m3/h):
L=

G 101012,03
=
= 86594,111 (m3/h)
γ
1,1665

Với γ = 1,293 ⋅

273
273
= 1,293 ⋅
= 1,1665 (kG/m3)
273 + t
273 + 29,6

Chọn lưu lượng tính toán là 90000 (m3/h)
2.2.2.Chỉ có thông gió:
G=

Qth
336976,125
=
= 152616
C.(t R − tV ) 0,24.( 43,5 − 34,3)

Trong đó:
20

(kG/h)


C

: tỷ nhiệt của không khí khô, C = 0,24 (kcal/kG.0C)

tR

: nhiệt độ không khí hút ra,

tR = tvlv + β.(H - 2) = 36,3 + 1,2.(8 - 2) = 43,50C.

tvlv

: nhiệt độ không khí trong phòng tại vùng làm việc lấy bằng nhiệt

độ

tính toán trong phòng vào mùa hè, tvlv = t Ttt(H) = 36,30C.
tv

: nhiệt độ của không khí thổi vào phòng lấy bằng nhiệt độ ngoài nhà vào
mùa hè, tv = t tt(H)
=34,30C.
N

β

: gradien nhiệt độ theo chiều cao, đối với xưởng nóng β = 1 ÷ 1,5, chọn β

= 1,2
H: khoảng cách đứng từ mặt sàn đến tâm cửa không khí ra, H = 8 (m).
Vậy lưu lượng không khí cần thổi vào phòng là L (m3/h):
L=

G 152616
=
= 132710 (m3/h)
γ
1,15

Với γ = 1,293 ⋅

273
273
= 1,293 ⋅
= 1,15 (kG/m3)
273 + t
273 + 34,3

Chọn lưu lượng tính toán là 140000 (m3/h)

2.2.Lưu lượng hút cơ khí:
Bao gồm:

Hút khí và nhiệt tại các thiết bị tỏa nhiệt.
Hút khí và các chất độc tại các bể có chứa chất độc hại.
Hút bụi tại máy mài.

21


2.2.1. Tính toán hút nhiệt tại các thiết bị tỏa nhiệt:
Ở đồ án này chỉ có thiết bị tỏa nhiệt là 2 lò nung nên ta sẽ hút bớt nhiệt tỏa ra từ
lò nung bằng cách sử dụng chụp hút mái đua được bố trí phía trên miệng cửa lò, ta tận
dụng sức hút tự nhiên do chênh lệch nhiệt độ cao để thải nhiệt và khí ra ngoài.

y

VT

PT

X

h
h/2

P
0

l

Sơ đồ tính toán chụp hút mái đua
Đầu tiên ta cần xác định áp suất thừa ở trung tâm cửa lò PT, giả định rằng PT= 0,3kG/m2.
Lúc đó áp suất thừa ở đáy lò sẽ bằng :
h
0,5
P0 = PT − (γ xq − γ a ) = 0,3 −
(1,151 − 0,277) = 0,082 >0
2
2

Như vậy chọn PT = 0,3 kG/m2
Trong đó: γ xq là trọng lượng riêng của không khí xung quanh
γa

là trọng lượng riêng của không khí trong lò

Dưới tác dụng của áp suất thừa này khí bên trong lò sẽ bị đẩy ra ngoài với một vận tốc

VT =

2 gPT
=
γa

2.9,81.0,3
= 4,61(m / s)
0,277

22


Xác định tiêu chuẩn Acsimet: Ar =

gd td Ta − Txq 9,81.0,4 1273 − 309,3
⋅
=
⋅
= 0,575
Txq
309,3
VT2
4,612

Trong đó: dtđ là đường kính tương đương của cửa lò nung
Ta là nhiệt độ không khí lò nung
Txq là nhiệt độ không khí xung quanh
Khoảng cách ngang từ thành lò đến chỗ gặp nhau giữa trục của luồng khí đi ra với mặt
phẳng của miệng hút là x, ta sẽ có:

x

y4

=
11

T
0,18.( Ar ) a ( a ) 2
Txq
4

3

=

(0,5) 4
11

1273 2
0,18.(0,575) .0,1 (
)
309,3
4

= 1,609

3

Trong đó: a là hệ số rối
y là khoảng cách đứng từ bề mặt ngang qua tâm cửa lò đến bề mặt miệng hút
của chụp
Bề nhô ra tối thiểu của chụp hút: l = x + bx/2 = 1,609.0,43 + 1,88.0,34/2 = 1,011(m)
Thể tích hỗn hợp khí hút vào chụp hút sẽ là:
Llò = L0(1 + 0,68.a.x/h) = 3447,653 (1 + 0,68 . 0,1 . 1,609 . 0,34/0,5) = 3704,159 (m3/h).
Trong đó L0 = µ.h.b.vT.3600=0,65 . 0,5 .1,88.0,34. 4,61 . 3600 = 3447,653 (m3/h)
Với µ là hệ số lưu lượng

2.2.2. Tính toán hút khí và các chất độc hại tại các bể có chứa chất độc hại:
Tất cả các bể có chứa chất độc hại thì phải thiết kế hút cục bộ trên thành bể, do
tính chất của hơi độc chủ yếu là hơi kim loại nặng nên sử dụng miệng hút ngang trên
thành bể, do bề rộng tất cả các bể đều lớn hơn 700 mm thì phải bố trí hút hai bên .

2.2.2.1.Thông số của các bể trong hệ thống:
- Bể hoá chất có kích thước dài 2,25m; rộng 1,5m; cao 1,5m.
- Bể dung dịch có kích thước dài 5,63m; rộng 1,13m; cao 2,0m.
23


- Bể mạ đồng có kích thước dài 1,875m; rộng 0,975m; cao 1,5m.
- Bể mạ crôm có kích thước dài 1,5m; rộng 0,9m; cao 1,2m.

2.2.2.2. Phương thức tính toán lưu lượng hút:
- Tính lưu lượng hút dựa trên biểu thức:
L= Kd.Kt .A( ϕ .
Trong đó:

Tdd − T p
3T p

.g.b 3 )1 / 2 ×3600×l

Kd: hệ số dự trữ đối với bể có dung dịch ít độc hại 1,5÷ 1,75→Kd= 1,75
A: hệ số đặc trưng (A=0,5 cho hút 2 bên)

b,l: bề rộng và chiều dài của thành bể (m)
Kt : hệ số kể đến sự hút không khí từ hai đầu của bể. nó phụ thuộc vào tỷ
số giữa chiều rộng b của bể và chiều dài l của nó.

 Đối với hút 2 bên: Kt = (1+

ϕ

)2

: góc giữa đường biên của luồng không khí bị hút:

, π,

độ →ϕ=

Tdd , T p : nhiệt độ tuyệt đối của dung dịch trong bể và không khí trong phòng

 Tdd =100+273=373 °K; Tp = 36,3+273=309,3°K
g: gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2

2.2.2.3. Kết quả tính toán:
Lưu lượng hút

Bể

Số lượng

Bề rộng

Chiều dài

Kt

Bể hoá chất

1

1,5

2,25

1,14

26442,9

Bể dung dịch

1

1,13

5,63

1

37949,92

24

(m3/h)


Bể mạ đồng

1

0,975

1,875

1

10129,6

Bể mạ crôm

1

0,9

1,5

1,13

8121,2

 Tổng lưu lượng hút của các bể: Lbể = 82643,62 (m3/h)

2.2.3. Tính toán hút bụi:
Theo công thức với máy mài một đá ta có:
L = (1800÷ 2000)D2 (m3/h)
Trong đó:
- L: lưu lượng hút (m3/h)
- D: đường kính đá mài D = 0,54 (m)
→ Lbụi = 1800.0,542 = 524,88(m 3/h)
Vậy ta phải bố trí miệng hút tại vị trí đá mài với lưu lượng hút là: 524,88(m3/h)

2.2.4. Tổng lưu lượng hút cơ khí:
Lhút = 2.Llò + Lbể + Lbụi =90576,83(m3/h)

2.3. Các thông số tính toán:
+ Tính toán thông gió tự nhiên có 2 trường hợp:
-Trường hợp thứ nhất: Xác định diện tích của cửa để đảm bảo lượng không khí
trao đổi trước.
-Trường hợp thứ hai: Khi đã biết diện tích cửa, cần xác định lưu lượng không
khí trao đổi.

Ở đây ta áp dụng trường hợp thứ nhất :Xác định diện tích của cửa để đảm bảo lượng
không khí trao đổi trước
25