Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................................3
DANH MỤC BẢNG .......................................................................................................4
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................5
CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ THÔNG GIÓ CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ ......................6
1.1. Tính toán nhiệt thừa bên trong công trình ............................................................ 6
1.1.1. Lựa chọn thông số .........................................................................................6
1.1.1.1. Chọn thông số tính toán bên ngoài công trình: ..........................................6
1.1.1.2. Chọn thông số tính toán bên trong công trình: ...........................................6
1.1.1.3. Tính tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che: .....................................................7
1.1.2. Diện tích kết cấu: ........................................................................................... 8
1.1.3 Hệ số truyền nhiệt K: ......................................................................................8
1.1.4. Tính tổn thất nhiệt: ......................................................................................11
1.1.4.1. Tổn thất nhiệt qua kết cấu: ......................................................................11
1.1.4.2. Tính tổn thất nhiệt do rò gió .....................................................................13
1.1.4.3 Tổng tổn thất nhiệt.....................................................................................16
1.1.5. Tính toán tỏa nhiệt .......................................................................................16
1.1.5.1. Tỏa nhiệt do thắp sáng .............................................................................16
1.1.5.2. Tỏa nhiệt do động cơ điện ........................................................................16
1.1.5.3. Tỏa nhiệt do người ...................................................................................17
1.1.5.4. Tổng tỏa nhiệt ........................................................................................... 18
1.1.6. Tính toán bức xạ nhiệt vào mùa hè. ........................................................... 18
1.1.6.1. Bức xạ mặt trời qua cửa kính. ..................................................................18
1.1.6.2. Bức xạ mặt trời qua mái ...........................................................................19
1.1.6.3. Tổng bức xạ nhiệt .....................................................................................21
SVTH: Trần Công Cường – 14MT

1


Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

1.1.7. Tổng nhiệt thừa: .......................................................................................... 21
1.2. Tính toán lưu lượng thông gió: ...........................................................................21
1.2.1. Lưu lượng thông gió: ...................................................................................21
1.2.2. Số lượng miệng thổi: ...................................................................................22
1.3. Sơ đồ không gian miệng thổi:.............................................................................22
1.4. Tính toán thủy lực hệ thống thông gió: .............................................................. 23
1.4.1. Chọn quạt và động cơ cho hệ thống hút: .....................................................24
CHƯƠNG 2: KHUẾCH TÁN Ô NHIỄM .....................................................................27
2.1 Tính sản phẩm cháy ............................................................................................. 27
2.1.1 Thông số tính toán ........................................................................................ 27
2.1.2. Tính toán sản phẩm cháy – Lượng khói thải và tải lượng các chất ô nhiễm
trong khói:..............................................................................................................28
2.2. Tính chiều cao hiệu quả của ống khói (H) ......................................................... 32
2.3. Tính nồng độ khuếch tán: ...................................................................................33
2.3.1. Nồng độ cực đại Cmax ..................................................................................33
2.3.2. Nồng độ trên trục gió, Cx .............................................................................34
2.4.Lựa chọn phương pháp, công nghệ xử lý: ........................................................... 42
2.4.1. Phương pháp xử lí: ......................................................................................42
2.4.2.

Lựa chọn sơ đồ hệ thống xử lý: ............................................................. 42

2.4.3. Tính toán thiết bị xử lý: ...............................................................................43

2.4.3.1.Tính toán tháp hấp thụ: ..............................................................................43
2.4.3.2. Tính lượng vôi cần sử dụng: ..................................................................45
KẾT LUẬN ...................................................................................................................47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 48

SVTH: Trần Công Cường – 14MT

2


Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, môi trường là vấn đề được quan tâm hàng đầu. Với sự phát triển
mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật cộng thêm quá trình đô thị hoá ngày càng nhanh làm
cho tình hình ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm không khí nói riêng ngày càng
trầm trọng.
Với tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường như vậy, các cấp các ngành
trong cả nước đã và đang đẩy mạnh công tác bảo vệ môi trường.
Tuy nhiên, môi trường không khí ở nước ta hiện nay, đặt biệt là ở các khu công
nghiệp và các đô thị lớn vẫn tồn tại dấu hiệu ô nhiễm đáng lo ngại. Phần lớn các nhà
máy xí nghiệp chưa được trang bị các hệ thống xử lý bụi và khí thải độc hại. Hàng
ngày hàng giờ vẫn đang thải vào khí quyển một lượng lớn các chất độc hại làm cho
bầu khí quyển xung quanh các nhà máy trở nên ngột ngạt khó chịu .
Còn ở các đô thị do tốc độ phát triển nhanh cộng với thiếu qui hoạch hợp lý nên
khu vực cách ly của khu công nghiệp ngày càng bị lấn chiếm hình thành các khu dân
cư làm cho môi trường ở đây thêm phần phức tạp và khó được cải thiện.
Trên cơ sở những kiến thức đã được học và được thầy giáo, cô giáo hướng dẫn,

em đã hoàn thành đồ án kiểm soát môi trường không khí..
Nội dung đồ án gồm các vấn đề: Tính toán sự khuếch tán ô nhiễm từ các ống
khói. Thiết kế hệ thống xử lý khí (SO2) đạt yêu cầu cho phép. Tính toán thông gió cho
nhà công nghiệp. Các bản vẽ kèm theo. Sau một thời gian được sự hướng dẫn của thầy
cô bộ môn, đồ án về cơ bản đã được hoàn thành .
Trong quá trình thực hiện đồ án do sự chưa hoàn thiện về kiến thức và thiếu
các kinh nghiệm thực tế, nên đồ án cũng không thể tránh khỏi sai sót. Em kính
mong thầy cô thông cảm và giúp em chỉ ra những thiếu sót để đồ án của em được
hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn.
Đà Nẵng, ngày 4 tháng 6 năm 2019
Sinh viên thực hiện
Trần Công Cường

SVTH: Trần Công Cường – 14MT

3


Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thông số tính toán bên trong và bên ngoài nhà
Bảng 1.2. Tính hệ số truyền nhiệt K
Bảng 1.3. Thống kê phân xưởng
Bảng 1.4. Tính diện tích truyền nhiệt qua kết cấu bao che
Bảng 1.5. Tính nhiệt thừa qua kết cấu bao che vào mùa hè
Bảng 1.6 Tính nhiệt truyền qua kết cấu bao che vào mùa đông
Bảng 1.7: Lượng nhiệt tiêu hoa do rò gió vào mùa hè

Bảng 1.8. Tổn thất nhiệt do làm nóng vật liệu
Bảng 1.9. Tổng tổn thất nhiệt
Bảng 1.10. Tính nhiệt tỏa do động cơ điện
Bảng 1.11. Tính nhiệt tỏa do người
Bảng 1.12. Tồng tỏa nhiệt
Bảng 1.13. Tính nhiệt thu do bức xạ mặt trời qua cửa kính
Bảng 1.14. Bức xạ qua mái
Bảng 1.15. Tổng bức xạ nhiệt
Bảng 1.16. Thống kê nhiệt thừa
Bảng 1.17. Thủy lưc tuyến ống chính
Bảng 1.18. Thống kê hệ số sức cản cục bộ trên ống chính
Bảng 1.19: Thống kê hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống hút
Bảng 1.20. Kích thước quạt
Bảng 2.1. Thông số tính toán
Bảng 2.2. Thành phần sản phẩm cháy
Bảng 2.3. Tính toán sản phầm cháy
Bảng 2.4. Nồng độ C của bụi và các chất vô cơ cho phép trong khí thải công nghiệp
Bảng 2.5. So sánh với quy chuẩn 19-2009/BTNMT
Bảng 2.6. Tính toán chiều cao hiệu quả ống khói
Bảng 2.7. nồng độ cực đại trên mặt đất Cmax tại khoảng cách x theo trục gió thổi
Bảng 2.8. Nồng độ Cx của bụi vào mùa hè và mùa đông
Bảng 2.9. Nồng độ Co vào mùa hè và mùa đông
Bảng 2.10. Nồng độ SO2 vào mùa hè và mùa đông
Bảng 2.11. Hiệu suất xử lý SO2

SVTH: Trần Công Cường – 14MT

4

Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cấu tạo của tường
Hình 1.2. Chia dải cho nền
Hình 1.3. Hình vẽ thể hiện các hướng bổ sung
Hình 1.4. Phạm vi mặt đón gió Đông – Nam
Hình 1.5. Phạm vi mặt đón gió Đông – Bắc
Hình 1.6. Bức xạ qua mái
Hình 1.7. Sơ đồ không gian hệ thống thông gió
Hình 1.8. Cấu tạo quạt ц 4-70 N012
Hình 2.1. Nồng độ bụi (Cx) mùa đông
Hình 2.2. Nồng độ bụi (Cx) mùa hè
Hình 2.3. Đồ thị nồng độ CO (Cx,) vào mùa hè
Hình 2.4. Đồ thị nồng độ CO (Cx,) vào mùa đông
Hình 2.5. Đồ thị nồng độ SO2 (Cx,) vào mùa hè
Hình 2.6. Đồ thị nồng độ SO2 (Cx,) vào mùa đông
Hình 2.7. Nồng độ SO2 (Cx,y) vào mùa hè
Hình 2.8. Sơ đồ dây chuyền xử lý SO2
Hình 2.9. Cấu tạo scrubber

SVTH: Trần Công Cường – 14MT

5


Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ THÔNG GIÓ CHO PHÂN
XƯỞNG CƠ KHÍ
1.1. Tính toán nhiệt thừa bên trong công trình

1.1.1. Lựa chọn thông số
1.1.1.1. Chọn thông số tính toán bên ngoài công trình:
Mùa hè:
- Nhiệt độ ngoài công trình vào mùa hè t HN = 32,80C ( Nhiệt độ cực đại trung
bình tháng 7 ở Thái Nguyên Bảng 2.3 – QCVN 02:2009)
- Độ ẩm: φ tt(H)
= 83,6% (Độ ẩm tương đối trung bình vào tháng 7 ở Thái
N
Nguyên Bảng 2.10 – QCVN 02:2009)
- Hướng gió chủ đạo: Đông Nam (Bảng 2.16 – QCVN 02:2009)
- Vận tốc gió mùa hè: V Hgio = 2,3 (m/s) (Bảng 2.16 - QCVN 02:2009/BXD)
Mùa đông:
- Nhiệt độ ngoài nhà vào mùa đông: t DN = 13,60C ( Nhiệt độ cực tiểu trung bình
tháng 1 ở ở Thái Nguyên Bảng 2.4 – QCVN 02:2009)
-Độ ẩm: φ tt(H)
= 79,7% (Độ ẩm tương đối trung bình vào tháng 1 ở ở ở Thái
N
Nguyên Bảng 2.10 – QCVN 02:2009)
-Hướng gió chủ đạo: Đông Bắc ( Bảng 2.16 QCVN 02:2009/BXD)
Đ

-Vận tốc gió mùa đông: V gio = 2,7 (m/s) (Bảng 2.16 - QCVN 02:2009/BXD)

1.1.1.2. Chọn thông số tính toán bên trong công trình:

Mùa hè:
Nhiệt độ không khí tính toán bên trong nhà cần cao hơn bên ngoài nhà từ 1-3oC. Do
vậy ở đây ta chọn nhiệt độ này là: 𝑡𝑇𝐻 = 33,8oC
Mùa đông:
Nhiệt độ không khí tính toán bên trong nhà lấy từ 18÷24 oC. Chọn 𝑡𝑇Đ = 20oC
Bảng 1.1: Thông số tính toán bên trong và bên ngoài nhà

Mùa Hè
H

t HN

t TH

V gio

(oC)

(oC)

(m/s)

32,8

33,8

2,3

Mùa Đông
Hướng

gió
Đông
Nam

SVTH: Trần Công Cường – 14MT

D

t DN

t TD

V gio

(oC)

(oC)

(m/s)

Hướng
gió

13,6

20

2,7

Đông Bắc

6


Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

1.1.1.3. Tính tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che:
Lựa chọn kết cấu bao che cho các bộ phận của công trình phân xưởng như sau:

Hình 0.1 Cấu tạo của tường
Tường ngoài: tường chịu lực, gồm có ba lớp:
Lớp 1: lớp vữa xi măng trát mặt ngoài với các thông số
Dày:   15 mm

1

Hệ số dẫn nhiệt: 𝜆1 = 0,93 W/mK
Lớp 2: lớp gạch phổ thông xây với vữa nặng
Dày:  2

 220 mm

Hệ số dẫn nhiệt: 𝜆2 = 0,81 W/mK
Lớp 3: lớp vữa xi măng trát mặt trong với các thông số
Dày:  3  15 mm
Hệ số dẫn nhiệt: 𝜆3 = 0,93 W/mK
Cửa sổ và cửa mái: bề mặt tường kết cấu là cửa bằng kính có song chắn bằng thép
Dày   5 mm

Hệ số dẫn nhiệt:   0,76 W / mK
(Theo phụ lục 3: Bảng thông số vật lý của vật liệu xây dựng)
Cửa chính: cửa tôn
Dày:   2 mm
Hệ số dẫn nhiệt:   58 W / mK
Mái che: mái tôn có lớp cách nhiệt bằng xốp
- Mái tôn với các thông số kĩ thuật là :
Dày:

1  0,8 mm

Hệ số dẫn nhiệt:   58 W / mK
- Lớp cách nhiệt bằng xốp của mái che:
SVTH: Trần Công Cường – 14MT

7


Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

Dày :  2  30 mm
Hệ số dẫn nhiệt:   0,032 W / mK

Nền: loại nền không cách nhiệt, chia dải tính toán

1.1.2. Diện tích kết cấu:
Lựa chọn là loại nền không cách nhiệt, với các lớp vật liệu đặc trưng. Ta chia nền ra
làm 4 dải như sau:

Dải 1

Dải 2
Dải 3
24000

Dải 4

Hình 2: Chia dải tính toán nền
2.1.2. Hệ số truyền nhiệt K

30000
Hình 1.2: Chia dải cho nền

1.1.3 Hệ số truyền nhiệt K:
1

K

1

T



i 1

i  N

T : hệ số trao đổi nhiệt mặt bên trong của kết cấu T

= 8,72 W/m2.oC

 N : hệ số trao đổi nhiệt mặt bên ngoài của kết cấu  N

= 23,26 W/m2.oC

 i : chiều dày của lớp kết cấu thứ i (m)
i : hệ số dẫn nhiệt của lớp kết cấu thứ i ( W/m.oC)
t : chênh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài nhà (Với  = 1, kết cấu bao che tiếp
xúc với không khí bên ngoài)

t D  (tTD  t ND ). = 20-13,6=6,4

t H  (t TH  t NH ). = 33,8-32,8 = 1

SVTH: Trần Công Cường – 14MT

8


Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

Bảng 1.2. Tính hệ số truyền nhiệt K
TT

Tên kết cấu

1

Kt 

Tường

1
1
0,015 0, 22 0.015
1




8,72 0,93 0,81 0,93 23, 26

Kcs 
2

3

4

5

5

K (W/m2.oC)

Hệ số truyền nhiệt

Cửa sổ

Cửa chính

Cửa mái

6,088

K cc 

1
1 0,002
1


8,72 58 23,26

6,341

Kcm 

1
1 0,005
1


8,72 0,76 23,26

6,088

Kmc 

Mái che

1
1 0,005
1


8,72 0,76 23,26

2,167

1
1 0,0008 0,03
1



8,72
58
0,032 23,26

0,913

Dải 1: R1=2,2

0,4

Nền không

Dải 2: R2=4,3

0,2

cách nhiệt

Dải 3: R3=8,6

0,1

Dải 4: R4=14,2

0,06

Bảng 1.3. Thống kê phân xưởng

Tường
Phân
xưởng cơ
khí

Phía Bắc
Phía Nam
Phía Tây
Phía Đông

Chiều
dài

(mm)

Chiều
cao
(mm)

30000

7500

Cửa chính
Chiều
dài
(mm)

3500
24000

7500

SVTH: Trần Công Cường – 14MT

Cửa sổ

Chiều Số
cao lượng
(mm) (cái)

3000

1
1
0
1

Chiều
dài
(mm)

3300

Chiều Số lượng
cao (bộ) (1 bộ
(mm) = 8 cửa)

1300

9
4
8
6
9


Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

Bảng 1.4. Tính diện tích truyền nhiệt qua kết cấu bao che

STT

Kết cấu bao che

1

Cửa sổ
(cửa
kính)

2

Cửa
chính
(cửa tôn)

3
4

5

6

Phía Bắc
Phía Nam
Phía Tây
Phía Đông
Phía Bắc
Phía Nam
Phía Tây

Phía Đông
Cửa mái Phía Bắc
(cửa
Phía Nam
kính)
Mái che
(mái tôn)
Phía Bắc
Phía Nam
Tường
Phía Tây
Phía Đông
Dải 1
Dải 2
Nền (nền
không
Dải 3
cách
nhiệt)
Dải 4

a
(mm)

h, b
(mm)

3300

1300

3500

3000

Diện tích truyền nhiệt
s
qua F (m2)
(cái/b
Công thức tính Kết
ộ)
F
quả
9
38.61
4
17.16
Fcs = a.h.s
8
34.32
6
25.74
1
10.50
1
10.50
Fcc = a.h.s
0
0.00

1
27

1000

700

30000

12200

30000
30000
24000
24000

7500
7500
7500
7500

-

30000

24000

-

SVTH: Trần Công Cường – 14MT

27
-

10.50
18.90
Fcm = a.h.s
Fmc = 2.a.b

18.90
732.00

175.89
Ft = a.h - Fcs - 197.34
Fcc
145.68
143.76
Fn1 = 4(a+b) 216.00
Fn2 = Fn1 - 48 168.00
Fn3 = Fn1 -80 136.00
Fn4 = a.b Fn1 - Fn2 216.00
Fn3 + 16

10


Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

1.1.4. Tính tổn thất nhiệt:
1.1.4.1. Tổn thất nhiệt qua kết cấu:
Công thức tính toán: Q1 =  K0 Δt.F , [W]
Trong đó:
K0: Hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che (W/m2. oC)
F: Diện tích kết cấu bao che (m2)
Δt: Chênh lệch nhiệt độ 2 bên kết cấu (oC) = (tTtt - tNtt).ψ
Ψ: Hệ số kể đến vi trí của kết cấu bao che đối với không khí ngoài trời, ψ = 1
- Trong công thức tính toán này, đối với các tường ngoài, cửa ta cần phải bổ
sung thêm lượng nhiệt mất mát do sự trao đổi nhiệt bên ngoài tăng lên ở các hướng
khác nhau, nó làm tăng các trị số tổn thất nhiệt đã tính toán.
Hình 1.3: Hình vẽ thể hiện các hướng bổ sung

B + 10%

Đ + 10%

T + 5%

N + 0%

SVTH: Trần Công Cường – 14MT

11


Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

Bảng 1.5. Tính nhiệt thừa qua kết cấu bao che vào mùa hè

TT

1

2

3

4

5

Loại kết cấu
K
Tên
kết
Hướng (W/m2.oC)
cấu
Bắc
Nam
Cửa
6.088
sổ
Tây
Đông
Bắc
Nam
Cửa

6.341
chính
Tây
Đông
Bắc
Cửa
6.088
mái
Nam
Bắc
Nam
Tường
2.167
Tây
Đông
Dải I
0.4
Dải II
0.2
Nền
Dải III
0.1
Dải IV
0.06
Tổng cộng

SVTH: Trần Công Cường – 14MT

F
(m2)

∆t

QKC
(W)

38.61
17.16
34.32
25.74
10.50
10.50
0.00
10.50
18.90
18.90
175.89
197.34
145.68
143.76
216.00
168.00
136.00
216.00

1
1
1
1
1

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

235.06
104.47
208.94
156.71
66.58
66.58
0.00
66.58
115.06
115.06
381.15
427.64
315.69
311.53
86.40
67.20

54.40
86.40
2865.45

Tổn
thất
(%)
10%
0%
5%
10%
10%
0%
5%
10%
10%
0%
10%
0%
5%
10%
-

QBS
(W)
23.51
0.00
10.45
15.67
6.66

0.00
0.00
6.66
11.51
0.00
38.12
0.00
15.78
31.15
159.50

12


Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

Bảng 1.6 Tính nhiệt truyền qua kết cấu bao che vào mùa đông

TT

1

2

3

4

5

Loại kết cấu
K
Tên
kết Hướng (W/m2.oC)
cấu
Bắc
Nam
Cửa
6.088
sổ
Tây
Đông
Bắc
Nam
Cửa
6.341
chính
Tây
Đông
Bắc
Cửa
6.088
mái
Nam
Bắc
Nam
Tường
2.167

Tây
Đông
Dải I
0.4
Dải II
0.2
Nền
Dải III
0.1
Dải IV
0.06
Tổng cộng

F
(m2)

∆t

QKC
(W)

38.61
17.16
34.32
25.74
10.50
10.50
0.00
10.50
18.90

18.90
175.89
197.34
145.68
143.76
216.00
168.00
136.00
216.00

6.4
6.4
6.4
6.4
6.4
6.4
6.4
6.4
6.4
6.4
6.4
6.4
6.4
6.4
6.4
6.4
6.4
6.4

1504.37

668.61
1337.22
1002.91
426.12
426.12
0.00
426.12
736.40
736.40
2439.38
2736.87
2020.41
1993.78
552.96
430.08
348.16
552.96
18338.86

Tổn
thất
(%)
10%
0%
5%
10%
10%
0%
5%
10%

10%
0%
10%
0%
5%
10%
-

QBS
(W)
150.44
0.00
66.86
100.29
42.61
0.00
0.00
42.61
73.64
0.00
243.94
0.00
101.02
199.38
1020.79

1.1.4.2. Tính tổn thất nhiệt do rò gió
- Hướng gió chính mùa hè của phân xưởng là hướng Đông Nam, tính tổn thất
nhiệt do rò gió cho mùa hè, cửa chịu tác động của gió là cửa tường Đông và Nam.
Với vị trí này thì các cửa trên tường Đông và Nam đón gió 65% diện tích thực.

SVTH: Trần Công Cường – 14MT

13


Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

Hình 1.4: Phạm vi mặt đón gió Đông – Nam

65%

65%

Gió Đông Nam
- Hướng gió chính mùa đông của phân xưởng hướng Đông Bắc, tính tổn thất
nhiệt do rò gió cho mùa đông, cửa chịu tác động của gió là cửa tường Đông và
bắc. Với vị trí này thì các cửa trên tường Đông và Bắc đón gió 65% diện tích
thực.
Hình 1.5: Phạm vi mặt đón gió Đông – Bắc

Gió Đông Bắc
65%

65%

- Nhiệt độ không khí bên ngoài thấp hơn nhiệt độ bên trong nhà nên khi gió rò
qua các khe cửa đi vào sẽ làm giảm nhiệt độ bên trong nhà, tổn thất nhiệt được

tính theo công thức:

Q  0.279.Ggió .(t T  t N ),(W)
Trong đó:

Ggió: lượng gió rò vào nhà

Ggió   a.g.l ,(kg / h)
SVTH: Trần Công Cường – 14MT

14


Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

g (kg/h) : là lượng không khí lọt vào nhà qua 1m chiều dài khe cửa, phụ thuộc vào
vận tốc gió của không khí bên ngoài (Bảng 2.5: Lượng không khí lọt vào nhà qua
1m cửa – Trang 53 Giáo trình Kỹ thuật thông gió - TS Nguyễn Đình Huấn)
Đối với mùa hè: V Hgio = 2,3 m/s => gh= 6,5 kg/h
Đ

Đối với mùa đông: V gio = 2,7 m/s => gđ= 6,9 kg/h
(Áp dụng cho khe cửa bằng kim loại)
a là hệ số phụ thuộc vào loại cửa.
Đối với hầm mái, cửa sổ 1 lớp, khung thép : a = 0,65
Đối với cửa đi, cổng ra vào : a = 2
l (m): tổng chiều dài của khe cửa cùng loại (chỉ tính cho hướng đón gió).

t Ttt : Nhiệt độ tính toán của không khí trong nhà tùy mùa đang tính toán (oC)
t ttN : Nhiệt độ tính toán của không khí ngoài nhà tùy mùa đang tính toán (oC)
Tổng chiều dài các khe cửa của mặt tường hướng Đông-Nam là:
Cửa đi: l= (0.7+3)x2+(3,5x3)x2=20,4 m
Cửa sổ: l= (3,3+1,3)x2x4+(2,1+1,3)x2x2= 50,4m
Cửa mái: l= (18+0,7)x2= 37,4 m
Tổng chiều dài các khe cửa của mặt tường hướng Đông-Bắc là:
Cửa đi: l= (3+3)x2+(3,5+3)x2=25 m
Cửa sổ: l= (3,3+1,3)x2x8+(0,3+1,3)x2x2= 80 m
Cửa mái: l= (18+0,7)x2= 37,4 m
Bảng1.7: Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa hè v= 2,3m/s
Tên kết
cấu
Cửa sổ
Cửa chính
Cửa mái
Tổng cộng

Σl (m)

a

g (kg/h)

Ggió(kg/h)

Δttt
(0C)

50,4

20,4
37,4

0,65
2
0,65

6,5
6,5
6,5

212,94
265,20
158,02

1
1
1

Qrògió (W)
59,41
73,99
44,09
177,49

Bảng 1.8: Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa đông v= 2,7m/s
Tên kết
cấu
Cửa sổ
Cửa chính

Cửa mái
Tổng cộng

Σl (m)

a

g (kg/h)

Ggió(kg/h)

Δttt
(0C)

80
25
37,4

0,65
2
0,65

6,9
6,9
6,9

358,80
345
167,74

6,4
6,4
6,4

SVTH: Trần Công Cường – 14MT

Qrògió (W)
616,03
640,67
299,51
1556,22

15


Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

1.1.4.3 Tổng tổn thất nhiệt

Mùa

Bảng 1.9 Tổng tổn thất nhiệt
Tổn thất
Tổn thất
Tổn thất
qua
theo
do

kết cấu bao
phương
rò gió
che + nền
hướng
(W)
(W)
(W)

Tổng tổn thất
(W)

Mùa đông

18338,86

1556,22

1020,79

20915,87

Mùa hè

2865,45

177,49

159,50

3202,44

1.1.5. Tính toán tỏa nhiệt
1.1.5.1. Tỏa nhiệt do thắp sáng
Qts = 103. Nts.

η1. η2

(W)

Trong đó:
-

Nts: tổng công suất của bóng đèn, (kW)
Nts = a.F

Với:
a – công suất phát nhiệt do các thiết bị chiếu sáng nhà công nghiệp, a = 18 –
24 W/m2. Chọn a = 20 (W/m2)
F – Diện tích sàn, F = 30.24 = 720 (m2)
Vậy Nts = a.F = 20.720.10-3 =14,4 (W)
-

η1: hệ số kể đến phần nhiệt tỏa vào phòng: η1 = 0,4 – 0,7 đối với bóng đèn
huỳnh quang; bằng 0,8 – 0,9 đối với bóng đèn dây tóc; Chọn η1 = 0,5

-

η2: hệ số kể đến hệ số sử dụng đèn: η2 = 0,92 – 0,97. Chọn η2 = 0,94.
Qts = 103. Nts.

η1. η2 = 103.14,4.0,5.0,94 = 6768 (W)

1.1.5.2. Tỏa nhiệt do động cơ điện

Qđc =φ1.φ2.φ3.φ4.103.N

(W)

Trong đó
SVTH: Trần Công Cường – 14MT

16


Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải
-

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

φ1: là hệ số sử dụng công suất máy, φ1= 0,7 – 0,9;

- φ2: hệ số tải trọng, tỉ số giữa công suất sử dụng trung bình với công suất cực đại,

φ2 = 0,5 – 0,8;
- φ3: hệ số đồng thời hoạt động nhiều máy, φ3 = 0,5 – 1,0;
- φ4 :hệ số biến thiên công suất điện thành nhiệt, φ4 = 0,65 – 1,0;
Thông thường lấy φ1.φ2.φ3.φ4= 0,25
- N: Công suất máy (kW)
Bảng 1.10 Tỏa nhiệt do động cơ điện

Kí hiệu

Tên gọi

Công
suất
(kW)

Số lượng
(cái)

Tổng công
suất ΣN
(kW)

1

Máy mài tròn

3,2

4

12,8

2

Máy mài phẳng

2,5

2

5

3

Máy phay đứng BH11

6,7

2

13,4

4

Máy tiện rèn 1615M

3

4

12

5

Máy mài sắc

2,5

4

10

6

Máy xọc 7412

1,5

6

9

7

Máy hàn điện

10

4

40

8

Máy bào ngang M30

2,8

1

2,8

9

Cưa máy 872 A

2

6

12

10

Tang đánh bóng

2,5

2

5

11

Máy cắt tấm N475

10

4

40

12

Máy khoan để bàn

0,6

1

0,6

Tổng cộng

162,6

Qđc =φ1.φ2.φ3.φ4.103.N = 0,25.103.162,6

40650

1.1.5.3. Tỏa nhiệt do người
Qngười = n.qn (W)
SVTH: Trần Công Cường – 14MT

17

Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

Trong đó:
n - là số người trong phân xưởng, n = 40 người
qn (W): lượng nhiệt tỏa ra của một người, phụ thuộc vào cường độ lao động
và nhiệt độ không khí. Xác định bằng thực nghiệm, bảng 2.7 trang 57 Giáo trình
Thông gió, TS. Nguyễn Đình Huấn.
Mùa đông (200C): qn = 205 W
Mùa hè (33,8oC): qn = 200 W
Bảng 1.11 Tỏa nhiệt do người
TT

Mùa

Qn (W)

n (người)

Qngười (W)

1

Hè

200

40

8000

2

Đông

205

40

8200

1.1.5.4. Tổng tỏa nhiệt
Bảng 1.12 Tổng tỏa nhiệt
Mùa

Qts (W)

Qdc (W)

Qngười (W)

Qtn (W)

Mùa đông

6768

40650

8200

55618

Mùa hè

6768

40650

8000

55418

1.1.6. Tính toán bức xạ nhiệt vào mùa hè.
1.1.6.1. Bức xạ mặt trời qua cửa kính.
𝑘í𝑛ℎ
𝑄𝑏𝑥
= τ1 x τ2 x τ3 x τ4 x qbx x Fkính , [W]

Trong đó:
-

1  0,9 : là hệ số kể đến độ trong suốt của kính

-

 2  0,8 : là hệ số kể đến độ bám bẩn của cửa kính

-

 3  0,75 : là hệ số kể đến mức độ che khuất của cánh cửa

-

 4  0,95: là hệ số kể đến mức độ che khuất của hệ thống che nắng

-

Fkính: diện tích cửa kính chịu bức xạ mặt trời (m2)

SVTH: Trần Công Cường – 14MT

18


Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải
-

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

qbx: cường độ bức xạ mặt trời trên mặt phẳng đứng tại thời điểm tính toán.
(Tra phụ lục 2 trang 187 tại trạm Hà Nội vào thời điểm 13h – 14h Giáo trình

thông gió NGUYỄN ĐÌNH HUẤN)
Bảng 1.13 Tính nhiệt thu do bức xạ mặt trời qua cửa kính

Hướng

Thời

điểm

Đông
Tây
Nam
Bắc

13h-14h
13h-14h
13h-14h
13h-14h

τ1

τ2

τ3

τ4

0.9 0.8 0.75 0.95

Ʃ Fkính
=Fcs +Fcm
(m2)
Fcs
Fcm
25,74
34,32
17,16

34,32

qbxmax(W/m2)

Qbxkính (W) =
τ1 .τ2 .τ3 .τ4 . qbx .F

0
0
0
35

0
0
0
804,74
804,74

10,5
0
10,5
10,5

Tổng

1.1.6.2. Bức xạ mặt trời qua mái

Hình 1.6 Bức xạ mặt trời qua mái
𝑚ặ𝑡 𝑡𝑟ờ𝑖

𝑄𝑏𝑥

𝛥𝑡
𝐴𝜏
= 𝑄𝑏𝑥
+ 𝑄𝑏𝑥
(W)

𝛥𝑡
𝑇𝐵
𝑄𝑏𝑥
= Km.Fm.(𝑡𝑡𝑔
-tT) (W)
𝐴𝜏
𝑄𝑏𝑥
=𝛼T.AτT.Fm , (W)

Trong đó:
- Km: hệ số truyền nhiệt của mái, Km = 0.913 W/m2.oC
- Fmái: diện tích mái, Fmái = 750 m2
- tT: nhiệt độ trong nhà, tT= 33,80C
TB
- ttg
: nhiệt độ trung bình tổng của tháng nóng nhất

SVTH: Trần Công Cường – 14MT

19

Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

ttgTB = t NTB +

  qbxTB
N

TB
TB
- t N : Nhiệt độ trung bình của không khí ngoài nhà, t N = 28,60C ( Tra bảng

2.2 - Nhiệt độ trung bình của không khí – TCVN 02/2009)
-   0,65 : hệ số hấp thụ nhiệt bức xạ của bề mặt kết cấu bao che, phụ thuộc
vào tính chất, màu sắc của lớp vật liệu ngoài cùng => chọn mái tôn tráng kẽm (Tra
bảng 2.9 trang 68 Giáo trình Thông Gió - Nguyễn Đình Huấn)
TB
- qbx : cường độ bức xạ mặt trời trung bình trong ngày đêm.
TB
qbx
=

Ʃ𝑞𝑏𝑥
24

=

6732
24

= 280,5 (W/m2)

∑ qbx = 6732 W/m2.ngày. (Tra bảng phụ lục 2 trang 187 Giáo trình Thông gió
thầy NGUYỄN ĐÌNH HUẤN)
-

 N = 23,26 : hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài của kết cấu (W/m2.0C)

TB
 ttg
= 28,6 +

0.65∗280,5
23,26

= 36,440C

Bảng 1.14 Bức xạ qua mái do chênh lệch nhiệt độ QbxΔt=Km.Fm.(ttbtg-tT)
tTb max tb
Tổng
αN
t N
tT
ρ
qTBbx Fm
Km
ttbtg
(13h)
Qbx

23,26 32,8 28,6 33,8 0,65 6732 280,5 750
0,913
36,44
-

QbxΔt
1807,74

Attg: Biên độ dao động của nhiệt độ tổng hợp ngoài nhà
Attg= (Attđ + AtN).ψ
o

At td : biên độ dao động của nhiệt độ tương đương do bức xạ Mặt Trời gây
ra:

At td 

. Aq
N

 Aq: biên độ dao động của cường độ bức xạ
Aq= qbxmax - qbxTB = 921 – 280,05 = 640,5
qbxmax Tra bảng phụ lục 2 Trực xạ trên mặt bằng (W/m2) trong các
tháng nóng, tại trạm Hà Nội lúc 13-14h của tháng 7.
td
=> At 

. Aq 0.65.640,5
=
= 17,9 0C

23,26
N

o AtN: Biên độ dao động của nhiệt độ ngoài nhà
AtN = t13max - tNTB
 t13max (0C): nhiệt độ trung bình đo lúc 13h của tháng nóng nhất,
t13max = 32,80C
SVTH: Trần Công Cường – 14MT

20


Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

=> AtN = 32,8-28,6 = 4,20C
=> Attg = (Attđ + AtN).ψ = (17,9 + 4,2).1 = 22,10C

 Z tmax
  : hệ số lệch pha phụ thuộc vào độ lệch pha Z = Z tmax
=1
td
n
và tỉ số giữa biên độ của dao động nhiệt độ tương đương và nhiệt
độ bên ngoài.

At td
o Dựa vào tỉ số:
=

At N

17,9
4,2

= 4,26   = 0,975 (Tra bảng 2.10 trang 70

Giáo trình Thông Gió – TS. Nguyễn Đình Huấn)
- AτT: biên độ dao động của nhiệt độ trên bề mặt bên trong sẽ là:

At tg 22,1
AτT =
=
= 5,10C
4.3
ν
o  : hệ số tắt dần của dao động nhiệt độ,  = 4.3
-

 T : hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài của kết cấu,  T

=>Qbxmái

= 8.72 W/m2.oC

= [Km.(ttgTB - tT) + αT.AτT].Fm
= [0,913.(36,44 – 33,8) + 8,72. 5,1].750 = 35161,74 (W)

1.1.6.3. Tổng bức xạ nhiệt
Bảng 1.15: Tổng bức xạ nhiệt

Qbx Δt

Qbx Kính

804,74
1807,74
1.1.7. Tổng nhiệt thừa:
Mùa đông: QthừaĐ = QtỏaĐ - QttĐ

Qbxmái

TỔNG Qbx

35161,74

37774,42

Mùa hè: QthừaH = QtỏaH + QbxH - QttH
Bảng 1.16: Thống kê nhiệt thừa

Qtổn thất (W)
Mùa Đông
Mùa Hè

Qtỏa nhiệt (W)

20915,87
3202,44

55618

55418

Q bức xạ (W)
0
37774,42

Qnhiệt thừa
(W)
34702,10
89989,98

1.2. Tính toán lưu lượng thông gió:

1.2.1. Lưu lượng thông gió:
LTG =

Qth
(m3/h)
C.(t r  t v )

Trong đó:
Qth = 89989,98 (W)
C : tỷ nhiệt của không khí khô C = 1,005
SVTH: Trần Công Cường – 14MT

21


Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

tR: nhiệt độ không khí hút ra,
tR = tvlv + a.(ho - hvlv)
tvlv: nhiệt độ không khí trong phòng tại vùng làm việc lấy bằng nhiệt độ tính
tt(H)

toán trong phòng vào mùa hè, tvlv = t T

= 33,80C.

a: hệ số kể đến sự tăng nhiệt độ theo 1m chiều cao nhà xưởng a = 1 
1,5oC/m. Chọn a = 1,5
ho: khoảng cách đứng từ mặt sàn đến tâm cửa không khí ra, ho = 10 (m).
hvlv: chiều cao vùng làm việc, khoảng 1,5  2m, chọn 2m.
tR = tvlv + a.(ho - hvlv) = 33,8 + 1,5.(10 - 2) = 45,8 0C
tv: nhiệt độ của không khí thổi vào phòng lấy bằng nhiệt độ ngoài nhà vào
mùa hè tv = tN = 32,8 oC

 : trọng lượng riêng của không khí 𝛾 = 1,2
Vậy lưu lượng thông gió chung bằng:
LTG =

Qth
=
C.(t r  t v )

89989,98
1,005.(45,8−32,8).1,2

x3,6 = 20663,60

(m3/h)
1.2.2. Số lượng miệng thổi:
- Lưu lượng tại mỗi miệng thổi từ 800-1300 (m3/h). Ta chọn 1300 (m3/h)
LMT = LTG / n = 20663,60 / 16 = 1292 (m3/h)
1.3. Sơ đồ không gian miệng thổi:

SVTH: Trần Công Cường – 14MT

22


Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

Hình 1.7: Sơ đồ không gian hệ thống thông gió
L = 7800 m3/h
l=3m
D = 560 mm
L = 1300 m3/h
l = 5,5 m
D = 280 mm

L = 1300 m3/h
l = 5,5 m
D = 280 mm

L = 5200 m3/h

l=8m
D = 500 mm

3

L = 2600 m /h
l=5m
D = 355 mm

2

L = 1300 m3/h
l = 5,5 m
D = 280 mm

4

5

3

8

1

L = 1300 m3/h
l = 5,5 m
D = 280 mm
L = 2600 m3/h
l=5m

D = 355 mm

1B

1A

L = 1300 m3/h
l = 5,5 m
D = 280 mm

L = 1300 m3/h
l = 5,5 m
D = 280 mm

1C
L = 10400 m3/h
l = 10 m
D = 630 mm

L = 7800 m3/h
l=3m
D = 560 mm

L = 2600 m3/h
l=3m
D = 355 mm

3

L = 5200 m /h

l=8m
D = 500 mm

L = 1300 m3/h
l = 5,5 m
D = 280 mm

13

11

9

6

12
10B

10A

10

L = 1300 m3/h
l = 5,5 m
D = 280 mm

L = 2600 m3/h
l=3m
D = 355 mm

10C

L = 20800 m3/h
l=5m
D = 850 mm
L = 25800 m3/h
l = 12,5 m
D = 850 mm

Q

1.4. Tính toán thủy lực hệ thống thông gió:

Đoạn
ống
1-2
2-3
3-4

Tính toán thủy lực cho tuyến ống chính:
Bảng 1.17: Thủy lực tuyến ống chính
R
L
l
V
D
∆Pms=R.l
Pđ
2
(kg/m

∑ξ
3
2
(m /h) (m) (m/s) (mm)
(kg/m )
(kg/m2)
.m)
1300
5,5 5,86
280 0,1431
0,79
2,34
2,017
2600
5
7,30
355 0,1596
0,80
0,10
3,130
5200
8
7,36
500 0,1056
0.85
0,35
3,182

∆Pcb
(kg/m2)

∆Ptp
(kg/m2)

4,72
0,31
1,11

5,51
1,11
1,96

4-5

7800

3

8,80

560

0,1277

0,38

0,52

4,549

2,37

2,75

5-6

10400

10

9,27

630

0,1214

1,21

0,10

5,048

0,50

1,72

6-7

20800

5

10,18

850

0,0995

0,50

2,83

6,087

17,23

17,72

Tổng tổn thất trong tuyến ống chính

SVTH: Trần Công Cường – 14MT

34,56

23


Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

Bảng 1.18. Thống kê hệ số sức cản cục bộ trên ống chính

Đoạn
ống

Thiết bị

Số
Hệ số sức
lượng cản cục bộ

Miệng thổi loa 3 tầng

1

1,05

Van điều chỉnh 1 cánh (α=10)

1

0,3

Ngoặc tiết diện tròn nhiều đốt (R/D=1,5; α=90)

1

0,4

Ngoặc tiết diện tròn nhiều đốt (R/D=1,5; α=60)

1

0,3

Chạc ba cân (f/F=0,62)

1

0,29

Chạc tư nối ống trên phễu (α=10 độ; l/d=1,158>0,6)
Chạc tư nối ống trên phễu (α=10 độ; l/d=0,686>0,6)

1
1

0,1
0,35

Ngoặc tiết diện tròn nhiều đốt (R/D=1,5; α=45)

1

0,25

5-6

Chạc ba cân (f/F=0,79)

Chạc tư nối ống trên phếu (α= 10 độ; l/d=1,996>0,6)
Chạc ba thổi (α=45 độ; Ft/Fc=0,892; Lt/Lc=0,806)

1
1
1

0,27
0,1
2,83

6-Q

Ngoặc tiết diện tròn nhiều đốt (R/D=1,5 ; α=90)

1

0,4

Loa áp quạt

1

0,1

1-2

2-3
3-4
4-5

Tổng hệ số
sức cản
cục bộ

2,34

0,10
0,35
0,52
0,10
3,33

1.4.1. Chọn quạt và động cơ cho hệ thống hút:
 Tính tổn thất cho ống hút :
Chọn ống có đường kính 900 mm
Tổn thất của đoạn ống hút :
ΔPtp = ∑ ∆𝑃𝑚𝑠 + ∑ ∆𝑃𝑐𝑏 (kg/m2)
- Tổn thất áp suất do ma sát: (Tính cho ống tiết diện tròn, làm bằng tôn và ở
32,8oC)
ΔPms = R.l (kg/m2)
Trong đó :
+ R[kG/m2.m] =0,1121: Tổn thất áp suất ma sát đơn vị của đoạn ống hút
+ l [m]: Chiều dài của đoạn ống hút : l=1m
ΔPms=0,1121.1=0,1121 (kg/m2)
-

Tổn thất áp suất cục bộ:
ΔPcb= Pd. Σξ(kG/m2)
Trong đó :

+ Pd[kg/m2]: Áp suất động của đoạn ống hút ; Pd = 7,46[kg/m2]
+ Σξ : Tổng hệ số sức cản cục bộ của đoạn ống hút , được tra ở Phụ
lục 7- Giáo trình Thông Gió - TS Nguyễn Đình Huấn

SVTH: Trần Công Cường – 14MT

24


Đồ án: Thông gió và Xử lý khí thải

GVHD: TS. Nguyễn Đình Huấn

Bảng 1.19. Thống kê hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống hút
Chi tiết
ξ
Số lượng
Σξ
Ống lấy gió ngoài 4 chớp
(l/h=1 ; α=300 )

Tổn thất
trên đoạn
ống hút

1

3,6

Tổng

3,6
4,5

Van điều chỉnh lưu lượng
3 cánh α=200

0,8

1

0,8

Chuyển tiết diện

0,1

1

0,1

ΔPcb= 7,46 x 4,5 = 33,57 (kg/m2)
ΔPtph = 0,1121 + 33,57 = 33,68 (kg/m2)
ℎ
đ
+ ∆𝑃𝑡𝑝
= 33,68 + 34,56 = 68,24
 Vậy tổng tổn thất của quạt ∑ ∆𝑃𝑡𝑝 = ∆𝑃𝑡𝑝
2
(kg/m )

Chọn quạt có Lq = 20800 (m3/h)
P = 68,24 (kG/m2)
Dựa vào “Biểu đồ đặc tính và kích thước của một số loại quạt thông dụng”, ta chọn
được loại quạt cần là quạt ц 4-70 N012 có các thông số: số vòng quay n = 530
(vòng/phút), hiệu suất quạt  = 0,74
- Công suất quạt: (với K= 1,1: hệ số an toàn
K. L. ∆P
1,1.20800.68,24
Nq =
=
= 6,84 (kW)
3600.102. η
3600.102.0,74
. - Các kích thước của quạt
Bảng 1.20. Kích thước quạt
Quạt No12 H
b
b1 b2
b3
b4
b5
L
1836 1310 768 918 1400 485 1470 2160
c

c1

c2

c3

c4

l

b6

d

780

1200

1625

350

150

1050

150

600

Miệng thổi

Miệng hút

A

A1

A2

Số lỗ

D

D1

D2

Số lỗ

840

890

600

16

1024

1124

1158

16

SVTH: Trần Công Cường – 14MT

25