Đồ án Thiết kế hệ thống thông gió, xử lý khí cho một cơ sở sản xuất ngành cơ khí tại Thành phố Vinh

MỞ ĐẦU Môi trường không khí là một yếu tố ảnh hưởng đến sức khoẻ và năng suất làm việc của người công nhân. Khi chất lượng môi trường không khí không đảm bảo thì hiệu quả cũng như chất lượng công việc của người công nhân không đạt yêu cầu. Vì vậy mà ngày nay các chủ doanh nghiệp, cơ sở sản xuất đã hiểu biết và quan tâm đến rất nhiều về vấn đề này do nó liên quan đến tính hiệu quả hoạt động kinh doanh của họ. Đặc biệt đối với những đơn vị sản xuất ngành cơ khí trong quá trình sản xuất phát sinh nhiều nhiệt, các loại khí độc hại, chất ô nhiễm thì đây cũng chính là vấn đề sống còn. Đơn vị sản xuất mà trong phạm vi đồ án này em đang quan tâm là một phân xưởng sản xuất ngành cơ khí tại Nghệ An. Thành phố Vinh nói riêng, tỉnh Nghệ An nói chung có điều kiện khí hậu rất khắc nghiệt, vào mùa hè gió mùa Tây Nam mang theo cái nóng như thiêu, như đốt tràn vào nước ta và trong số đó thì tỉnh Nghệ An là một trong những nơi chịu ảnh hưởng mạnh nhất. Vào mùa đông thì gió mùa Đông Bắc mang theo cái rét từ phương Bắc tràn xuống phía Nam mà Nghệ An là một trong những cửa ngõ. Do đặc tính khí hậu mang nhiều bất lợi như vậy nên khi tổ chức thông gió, xử lý khí chúng ta sẽ thấy được hiệu quả rõ rệt mà thông gió, xử lý khí có thể mang lại cho môi trường sản xuất công nghiệp nói chung và ngành sản xuất cơ khí nói riêng. Vì vậy mà em đã chọn thông gió, xử lý khí cho một cơ sở sản xuất ngành cơ khí tại Thành phố Vinh làm đề tài phục vụ đồ án tốt nghiệp của mình. Nhìn chung đây là một phân xưởng sản xuất cơ khí đặc trưng cho ngành cơ khí của chúng ta hiện nay. Phân xưởng có tổng diện tích 648 m2 nằm trong một khuôn viên tổng thể gồm nhiều hạng mục công trình khác như khu văn phòng, khu nhà để xe, hệ thống đường nội bộ, các công trình phụ trợ khác như điện nước …Phân xưởng cơ khí với đầy đủ các phương tiện sản xuất đặc trưng từ máy mài, lò nung, các bể chứa dung dịch, bể chứa hoá chất … Trong quá trình sản xuất sẽ phát sinh ra một lượng không nhỏ nhiệt, các loại khí, chất ô nhiễm và phát tán vào môi trường làm việc của người công nhân. Nếu không được tính toán thông gió cũng như xử lý khí thải phát sinh thì các chất này sẽ liên tục luẩn quẩn và vây hãm môi trường làm việc của người công nhân. Về lâu dài các chất ô nhiễm này sẽ là nguyên nhân ảnh hưởng tới sức khoẻ của người công nhân làm việc trực tiếp trong phân xưởng làm phát sinh nhiều bệnh tật, làm ảnh hưởng tới năng suất làm việc của họ. Vì vậy trong phạm vi đề tài này em đã tính toán, sử dụng nhiều phương pháp thông gió khác nhau nhằm so sánh lựa chọn một phương pháp thông gió phù hợp nhất cho nhà xưởng sản xuất mà mình đang quan tâm. Trong quá trình thực hiện, em đã cố gắng rất nhiều dựa vào những kiến thức mình đã học được nhưng cũng khó tránh khỏi những thiếu sót em rất mong nhận được sự chỉ bảo của quý thầy cô và sự góp ý của bạn bè. Cho phép em được gởi lời cảm ơn đến quý thầy cô đã tận tình dạy bảo giúp đỡ em trong quá trình học tập cũng như trong lúc thực hiện đồ án tốt nghiệp của mình. Nhờ có sự dạy bảo của quý thầy cô mà em ngày càng hiểu biết nhiều hơn cũng như có cơ sở kiến thức phục vụ cho đồ án của mình.Đặc biệt, em xin được gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo ThS. Nguyễn Đình Huấn là người luôn theo sát, tận tình chỉ bảo, giúp đỡ về kiến thức cũng như tinh thần cho em, để em có thể hoàn thành được đồ án nghiệp của mình. Cuối cùng em xin được gởi lời cảm ơn đến bạn bè cùng lớp những người cùng em trao đổi bổ sung kiến thức cho nhau, cũng như động viên nhau mỗi lúc gặp khó khăn. Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2006 Sinh viên thực hiện Sinh viên thực hiện Hoàng my 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: Tra bảng N-1 (Nhiệt độ trung bình không khí ở Vinh) thì vào tháng 7 là nhiệt độ lớn nhất. Tra bảng N-2 (Biến trình ngày của nhiệt độ không khí) thì vào lúc 14 giờ của tháng 7 là nhiệt độ lớn nhất. Từ 2 bảng tra ta có được:
=
= 33,70C vào lúc 14 giờ của tháng 7. b. Nhiệt độ tính toán của không khí ngoài trời vào mùa đông: Tương tự như mùa hè ta tra bảng N-1, N-2 chọn được vào lúc 6 giờ sáng của tháng 1 là nhiệt độ lạnh nhất ở mùa đông. Từ 2 bảng tra ta có được:
=
=15,90C 1.1.2. Chọn thông số tính toán trong nhà: a. Nhiệt độ tính toán bên trong nhà vào mùa hè:
được lấy bằng nhiệt độ tính toán ngoài nhà vào mùa hè cộng thêm (2 ( 3)0C. Nên:
= 33,7 + 2 = 35,70C b. Nhiệt độ tính toán bên trong nhà vào mùa đông: Còn nhiệt độ tính toán trong nhà về mùa đông
được lấy từ (20 ( 24)0C. Nên ta chọn
= 220C. 1.1.3. Thông số về gió: a. Mùa hè: Hướng gió chính về mùa hè là gió tây nam. Tra bảng G -1 TCVN 4088 :1985, với địa điểm Vinh vận tốc gió về mùa hè là: 2,9 (m/s). b. Mùa đông: Hướng gió chính về mùa đông là gió đông bắc. Tra bảng G -1 TCVN 4088 :1985, vận tốc gió về mùa đông là: 2,2 (m/s). Bảng 1.1: Thông số tính toán Mùa hè  Mùa đông  
(0C) 
(0C)  V(H)(m/s) 
(0C) 
(0C)  V(Đ)(m/s)   33,7  35,7  2,9  15,9  22  2,2   1.2. TỐN THẤT NHIỆT: Qtth * Cấu tạo kết cấu bao che: Tường gồm có 3 lớp:
Hình 1.1 : Kết cấu của tường. Lớp 1: Vữa trát. Dày (1 = 15 mm = 0,015 m. Hệ số dẫn nhiệt: (1 = 0,8(kcal/mhoC) Lớp 2: Gạch phổ thông. Dày (2 = 110 mm =0,11 m. Hệ số dẫn nhiệt: (2 = 0,7(kcal/mhoC). Lớp 3: Vữa trát giống lớp 1. Dày (3 = 15 mm = 0,015 m. Hệ số dẫn nhiệt: (3 = 0,8(kcal/mhoC). Cửa sổ bằng kính:
Hình 1.2: Cửa sổ bằng kính Dày (k = 5 mm = 0,005 m. Hệ số dẫn nhiệt: (k = 0,65(kcal/mhoC). c. Cửa ra vào bằng gỗ: Dày (g = 50 mm = 0,05 m. Hệ số dẫn nhiệt: (g = 0,3(kcal/mhoC). d. Trần: Dày (t = 50 mm =0,05 m. Hệ số dẫn nhiệt: (t = 0,15(kcal/mhoC). e. Mái bằng tôn: Dày (m = 0,8 mm = 0,8.10-3 m. Hệ số dẫn nhiệt: (m = 50(kcal/mhoC). 1.2.1. Tính hệ số truyền nhiệt K của kết cấu: Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu được tính theo công thức: K =
(kcal/h) (1.1) Trong đó: (t (kcal/m2h0C) : hệ số trao đổi nhiệt bên trong nhà, đối với bề mặt trong của tường nhẵn (t = 7,5 (kcal/m2h0C). (n (kcal/m2h0C) : hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài nhà, đối với tường, cửa sổ, cửa ra vào, mái (n = 20 (kcal/m2h0C). Riêng đối với trần (n = 10 (kcal/m2h0C) (i (m) chiều dày lớp kết cấu i. (i (kcal/mh0C) hệ số dẫn nhiệt của kết cấu i. Bảng 1.2: Hệ số truyền nhiệt (K) TT  Tên kết cấu  Hệ số truyền nhiệt  Kết quả K (kcal/h)   1  Tường  Kt =
 2,67   2  Cửa sổ 
 5,23   3  Cửa ra vào 
 2,86   4  Trần 
 1,76   5  Nền không cách nhiệt  KI  0,4     KII  0,2     KIII  0,1     KIV  0,06   6  Mái  Km =
 5,45   1.2.2. Tính diện tích kết cấu bao che: a.Diện tích cửa sổ: gồm 11 cửa, mỗi cửa: (2,8mx4m) Fcửa sổ = 11(2,8 . 4) = 123,2 m2. b.Diện tích cửa ra vào: 1 cửa (6m x 4m). Fcửa ra vào = 6 . 4 = 24 m2. c.Diện tích tường: Ftường = {(36 . 6). 2 + (18,2. 6) . 2} - Fcửa sổ - Fcửa ra vào = 503,2 m2.
Hình 1.3: Tường Nam phân xưởng số 4
Hình 1.4: Tường Bắc phân xưởng số 4
Hình 1.5: Tường Đông và tường Tây phân xưởng số 4 d.Diện tích trần: Ftrần = 36 .18 = 648 m2. e.Diện tích mái: Fmái = 9,5. 36 .2 = 684 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 IV : FIV = 24.6 = 144 m2. Diện tích dải III : FIII = (28. 10) – FIV = 280 – 144 = 136 m2. Diện tích dải II : FII = (32. 14) – (FIII + FIV) = 448 – (144 + 136) = 168m2. Diện tích dải I : FI =(36.18)– (FIV + FIII + FII) + (2.2.4) = 648 – 448 +16 = 216m2
Hình 1.5: Nền phân xưởng số 4 Bảng 1.3: Diện tích kết cấu TT  Tên kết cấu  Diện tích kết cấu (m2)   1  Tường  503,2   2  Cửa sổ  123,2   3  Cửa ra vào  24   4  Trần  648   5  Mái  684   6  Nền: Dải I Dải II Dải III Dải IV  216 168 136 144   1.2.3.Tổn thất nhiệt qua kết cấu: a. Tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa đông: Tổn thất nhiệt qua kết cấu được tính theo công thức: Q
= K.F.(ttt(Đ) (kcal/h) (1.2) Trong đó: K (kcal/m2 .h.0C) : hệ số truyền nhiệt qua kết cấu, tra bảng 1.2. F (m2) : diện tích bề mặt kết cấu, tra bảng 1.3. (ttt(Đ) (0C) : hiệu số nhiệt độ tính toán giữa không khí trong và ngoài nhà vào mùa đông, tính như sau: (ttt(Đ) = (
-
).( (1.3)
= 220C,
= 15,90C được tra ở bảng 1.1. ( : hệ số hiệu chỉnh kể đến vị trí của kết cấu. Đối với kết cấu tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài thì ( = 1. Đối với trần ( = 0,8 Kết quả tính toán thể hiện ở bảng 1.4. Bảng 1.4: Tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa đông TT  Tên kết cấu  K (kcal/m2.h.0C)  F (m2)  (ttt(Đ) (0C) (0C) (0C) (0C)  Kết quả Q
(kcal/h)   1  Tường  2,67  503,2  6,1  6852,1   2  Cửa sổ  5,23  123,2  6,1  3286,1   3  Cửa ra vào  2,86  24  6,1  350,1   4  Trần  1,76  648  4,9  4653,2   5  Nền: Dải I Dải II Dải III Dải IV  0,4 0,2 0,1 0,06  216 168 136 144  6,1 6,1 6,1 6,1  440,6 171,4 69,4 44,1   Tổng tổn thất qua kết cấu tính cho mùa đông 15867   b.Tổn thất nhiệt qua kết cấu về mùa hè: Về mùa hè không tính đến tổn thất nhiệt qua trần 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. Nên tốn thất nhiệt qua kết cấu về mùa hè được tính theo công thức sau: Q
= (Q
-
).
(kcal/h) (1.4) Q

(kcal/h) Trong đó: Q
(kcal/h) : Tốn thất nhiệt qua kết cấu về mùa đông.
(kcal/h) : Tốn thất nhiệt qua trần mùa đông. (ttt(Đ) (0C) : Hiệu số nhiệt độ tính toán giữa không khí bên trong và bên ngoài nhà vào mùa đông. Đối với tường, cửa sổ, cửa ra vào, nền (ttt(Đ) = 6,1(0C) tra ở bảng 1.4. (ttt(H) = (
-
).( (0C) (1.5) (ttt(H) = (35,7 – 33,7) x 1 = 2(0C) 1.2.4. Tốn thất nhiệt do rò gió: Tốn thất nhiệt do rò gió được tính theo công thức: Qgió = G.C .(
-
) (kcal/h) (1.6) Trong đó: G (kG/h) : lượng khí rò vào nhà qua các khe cửa, được tính G = (l.a.g (1.7) Với (l (m) : tổng chiều dài của khe cửa mà không khí lọt vào. a : hệ số phụ thuộc vào cấu tạo của cửa. g(kG/mh) : lượng không khí lọt vào nhà qua một mét chiều dài của khe cửa phụ thuộc vào tốc độ gió. C(kcal/kG.0C): Nhiệt dung riêng không khí, C = 0,24 (kcal/kG.0C)
(0C) : Nhiệt độ tính toán trong nhà tùy theo mùa đang tính toán.
(0C) : Nhiệt độ tính toán ngoài nhà tùy theo mùa đang tính toán. Bảng 1.5: Lượng không khí rò vào nhà qua khe cửa tính cho mùa đông và mùa hè. Tên cửa  Mùa đông (V(Đ) = 2,2 m/s)  Mùa hè (V(H) = 2,9 m/s)    (l(m)  a  g (kG/mh)  Kết quả G(Đ)(kG/h)  (l(m)  a  g (kG/mh)  Kết quả G(H) (kG/h)   Cửa sổ  170  0,65  6,3  696,2  204  0,65  8  1060,8   Cửa ra vào  24  2  6,3  302,4  -  -  -  -   Lượng không khí rò vào nhà mùa đông  998,6  Lượng không khí rò vào nhà mùa hè  1060,8   a.Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa đông: Hướng gió chủ đạo vào mùa đông là hướng đông bắc nên tổn thất nhiệt do rò gió được tính như sau:
= 0,65.G(Đ).C.(
-
) = 0,65.998,6.0,24.(22 – 15,9) = 794,5 (kcal/h) b.Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa hè: Hướng gió chủ đạo vào mùa hè là hướng tây nam nên tổn thất nhiệt do rò gió được tính như sau:
= 0,65.G(H).C.(
-
) = 0,65.1060,8 .0,24 .(35,7 – 33,7) = 331(kcal/h) 1.2.5. Tốn thất do vật liệu mang từ ngoài vào: Tốn thất nhiệt được tính theo công thức sau: Qvl = G. C.(tc – td) (kcal/h) (1.8) Trong đó: G (kG/h) : Lượng vật liệu từ ngoài đưa vào trong phân xưởng. C (kcal/kG.0C): Tỷ nhiệt của vật liệu cần nung nóng. Tra bảng 2.2: Những đặc tính của thép và gang (sách Thông gió và kỹ thuật xử lý khí thải của tác giả Nguyễn Duy Động), được C = 0,174 (kcal/kG.0C). tc (0C) : Nhiệt độ cuối cùng của vật liệu đưa vào phân xưởng chính là
. tđ (0C) : Nhiệt độ ban đầu của vật liệu đưa vào phân xưởng chính là
. Ta có : (tc – td) = (
-
) = (ttt. Tùy theo mùa tính toán mà ta sẽ có (ttt(Đ) và (ttt(H) Sau khi tính toán ta có được kết quả ở bảng 1.6.
Bảng 1.6: Tổn thất nhiệt do nguyên vật liệu mang từ ngoài vào tính cho cả mùa đông và mùa hè. Mùa đông  Mùa hè   G (kG/h)  C (kcal/kG.0C)  (ttt(Đ) (0C)  Kết quả
(kcal/h)  G(kG/h)  C (kcal/kG.0C)  (ttt(H) (0C)  Kết quả
(kcal/h)   50  0,174  6,1  44,4  50  0,174  2  17,4   1.3. TÍNH TỎA NHIỆT: Qtỏa 1.3.1. Tỏa nhiệt do người: a.Tỏa nhiệt do người vào mùa đông: Được tính theo công thức sau:
= n.q (kcal/h) (1.9) Trong đó: n (người) : Số công nhân lao động trong phân xưởng, n = 30. q (kcal/h.người) : Lượng nhiệt hiện do một người tỏa ra trong một giờ. Tra bảng 2.2 : Lượng nhiệt, hơi nước và khí CO2 do người thải ra (sách Kĩ thuật thông gió của GS.Trần Ngọc Chấn) có được qh = 104 (kcal/h.người) (Dựa vào
= 220C và trạng thái lao động của người công nhân là lao động nặng). Vậy:
= 30.104 = 3120 (kcal/h). b.Tỏa nhiệt do người vào mùa hè: Do
= 35,70C mà khi nhiệt độ lớn hơn 350C 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). (1.10) Trong đó: (N (kw) : tổng công suất của các bóng đèn, N = 100w = 0,1kw trong phân xưởng có 100 bóng đèn nên: (N = 100. 0,1 = 10 kw. Vậy: Qts = 860.10 = 8600 (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.
1.(2 . (3 .(4. (N (kcal/h) (1.11) Trong đó: (1 : hệ số sử dụng công suất lắp đặt máy, chọn (1 = 0,75. (2 : hệ số tải trọng, chọn (2 = 0,6. (3 : hệ số làm việc không đồng thời của các động cơ điện, chọn (3 = 0,75. (4 : hệ số kể đến cường độ nhận nhiệt của môi trường không khí,chọn (4 = 0,8. (N : tổng công suất của các động cơ (kw). Trong phân xưởng gồm có các động cơ: Bể mạ crôm (N = 5KW). Bể mạ đồng (N = 6KW). Bể mạ hóa chất (N = 6KW). Động cơ tời – nén (N = 20KW). (N = 37 kw. Vậy: Qđc = 860. 0,75. 0,6. 0,75. 0,8. 37 = 8591,4(kcal/h). Qua các số liệu tính toán ta có bảng sau: Bảng 1.7: Tỏa nhiệt do động cơ TT  Tên động cơ  Số động cơ  (1  (2  (3  (4  (N (kw)  Kết quả Qđc(kcal/h)   1  Bể mạ crôm  1  0,75  0,6  0,75  0,8  5  1161   2  Bể mạ đồng  1  0,75  0,6  0,75  0,8  6  1393,2   3  Bể mạ hoá chất  1  0,75  0,6  0,75  0,8  6  1393,2   4  Động cơ tời  2  0,75  0,6  0,75  0,8  20  4644   Tổng nhiệt tỏa ra do động cơ  8591,4   1.3.4. Tỏa nhiệt từ lò nung: Gồm năm thành phần: Tỏa nhiệt từ các bề mặt xung quanh của lò nung. Tỏa nhiệt từ cửa lò nung lúc mở trống. Tỏa nhiệt do bản thân cánh cửa lò. Tỏa nhiệt qua nóc lò. Tỏa nhiệt qua đáy lò. Các công thức và đại lượng phục vụ cho tính toán: 1.3.4.1.Tỏa nhiệt từ các bề mặt xung quanh của lò nung: Lượng nhiệt tỏa ra từ các bề mặt xung quanh của lò nung được xác định theo phương trình cân bằng nhiệt như sau: Qbm = q’.F = q’’.F (kcal/h) (1.12) Trong đó : q’ : Lượng nhiệt tỏa ra từ 1m2 bề mặt bên ngoài của lò nung trong 1giờ (kcal/m2h). q’’: Lượng nhiệt xuyên qua 1m2 thành lò trong 1giờ (kcal/m2h). F : Diện tích bề mặt tỏa nhiệt của thành lò nung. F = 2(Rh –(A.B) = 2.3,14.1,5.2,2 – (0,3. 0,4)= 20,58(m2) Với R : Bán kính ngoài của lò, R = 1,5 (m) h : Chiều cao lò, h =2,2(m) (A.B): Kích thước của lò nung, (A.B) = (0,3 m.0,4m) Từ (1.12) : q’ = q’’ Lượng nhiệt tỏa ra từ 1 m2 bề mặt bên ngoài của lò nung phải được xác định theo công thức: q’ = (4(t3 – t4) (kcal/m2h). (1.13) Trong đó: (4: hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt ngoài của lò, (4 xác định bằng công thức: (4 = l(t3 – t4)0,25 +
(kcal/m2h 0C) (1.14) l : Hệ số kích thước đặc trưng, phụ thuộc vào vị trí của thành lò. Đối với bề mặt đứng l = 2,2. t3 : Nhiệt độ trên bề mặt ngoài của lò nung, 0C. t4 : Nhiệt độ không khí xung quanh, tùy thuộc vào mùa ta tính toán, 0C. T3 : Nhiệt độ tuyệt đối trên bề mặt ngoài của lò nung, T3 = (t3 + 273)0K. T4 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí xung quanh, T4 = (t4 +273)0K. Cqd :Hệ số bức xạ nhiệt quy diễn, Cqd = 4,2 (kcal/m2h 0K4) Lượng nhiệt xuyên qua 1m2 thành lò xác định bởi công thức: q’’= k1(t2 – t3) (kcal/m2h) (1.15) Trong đó: k1 : Hệ số truyền nhiệt của thành lò, kcal/m2h 0C. k1 =
=
=
= 2,28 (kcal/m2h 0C) (1.16) Với (i ,(i : Chiều dày (m) và hệ số dẫn nhiệt (W/m.K) các lớp vật liệu tường lò. Bề dày của lớp chịu lực (1 = 0,3 (m), tra phụ lục 2: Bảng thông số vật lý của vật liệu xây dựng (sách “Kĩ thuật thông gió” của GS.Trần Ngọc Chấn) được (1 = 1,33 ứng với vật liệu là bê tông cốt thép. Bề dày của lớp cách nhiệt (2 = 0,017(m) tương tự trên tra phụ lục 2 có được (2 = 0,08 ứng với vật liệu là Amiăng. t1: nhiệt độ bên trong lò, t1 = 9000C. t2 : nhiệt độ trên bề mặt trong của thành lò, t2 = t1 – 5 = 900 – 5 = 8950C. t3: Nhiệt độ trên bề mặt ngoài của lò nung, giá trị t3 chưa xác định được nên ta giả thiết chọn t3 sao cho: Lượng nhiệt tỏa ra từ 1m2 bề mặt bên ngoài của lò nung trong 1 giờ tỏa ra trên bề phải bằng lượng nhiệt xuyên qua 1m2 thành lò trong 1giờ : q’ = q’’ = q (1.17) (4(t3 – t4) = k1(t2 – t3) Vậy lượng nhiệt tỏa ra do tất cả bề mặt thành lò là: Qbm = q.F (kcal/h) (1.18) Hình 1.6 a.Tỏa nhiệt từ các bề mặt xung quanh của lò nung ở mùa đông: Giả thiết chọn nhiệt độ trên bề mặt ngoài của lò nung là: t3 = 1380C. Nhiệt độ tuyệt đối trên bề mặt ngoài của lò:T3=(t3+273)=(138+273)=4110K. Nhiệt độ không khí xung quanh vào mùa đông là: t4 =
= 220C. Nhiệt độ tuyệt đối của không khí xung quanh:T4 = (t4 + 273) = (22 + 273) T4 = 2950K. Lúc này hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt ngoài của lò sẽ là: (4 = 2,2(138 – 22)0,25 +
= 14,62 (kcal/m2h 0C). Ta có được lượng nhiệt tỏa ra từ 1 m2 bề mặt bên ngoài của lò nung: q’ = (4(t3 – t4) = 14,62(138 – 22) = 1705 (kcal/m2h). Lượng nhiệt xuyên qua 1m2 thành lò: q’’= k1(t2 – t3) = 2,28(895 – 138) = 1715(kcal/m2h) Ta thấy: q’( q’’sai số chỉ có 0,8% nên ta chọn t3 = 1380C. q =
=
(kcal/h). Vậy lượng nhiệt tỏa ra do tất cả bề mặt thành lò vào mùa đông là: Qbm = q.F = 1710.20,58 = 24590 (kcal/h). b.Tỏa nhiệt từ các bề mặt xung quanh của lò nung ở mùa hè: Giả thiết chọn nhiệt độ trên bề mặt ngoài của lò nung là: t3 = 1460C. Nhiệt độ tuyệt đối trên bề mặt ngoài của lò nung: T3 = (t3 + 273) = (146 + 273) = 4190K. Nhiệt độ không khí xung quanh vào mùa hè là: t4 =
= 35,70C Nhiệt độ tuyệt đối của không khí xung quanh: T4 = (t4 +273) = (35,7 + 273) = 308,70K. Lúc này hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt ngoài của lò sẽ là: (4=2,2(146–35,7)0,25 +
=15,41(kcal/m2h 0C). Ta có được lượng nhiệt tỏa ra từ 1 m2 bề mặt bên ngoài của lò nung: q’ = (4(t3 – t4) = 15,41(146 – 35,7) = 1700 (kcal/m2h). Lượng nhiệt xuyên qua 1m2 thành lò: q’’= k1(t2 – t3) = 2,28(895 – 146) = 1707(kcal/m2h) Ta thấy: q’( q’’sai số chỉ có 0,4% nên ta chọn t3 = 1460C. q =
=
(kcal/h). Vậy lượng nhiệt tỏa ra do tất cả bề mặt thành lò vào mùa hè là: Qbm = q.F = 1703,5.20,58 = 24520 (kcal/h). Bảng 1.8: Bảng tổng kết tính toán lượng nhiệt tỏa ra do tất cả bề mặt thành lò. Mùa đông  Mùa hè   q(kcal/h)  F(m2)  Kết quả Qbm (kcal/h)  q(kcal/h)  F (m2)  Kết quả Qbm (kcal/h)   1710  20,58  24590  1703,5  20,58  24520   1.3.4.2.Tỏa nhiệt từ cửa lò nung lúc mở trống tính chung cho cả mùa đông và mùa hè: Lượng nhiệt tỏa ra từ cửa lò nung tính đều trong một giờ: Qcl mở = q.K.A.B.x (kcal/h). (1.19) Trong đó: Tra q thông qua đồ thị hình 3.16 trang 101 sách Kĩ thuật thông gió của G.S Trần Ngọc Chấn và dựa vào t1 = 9000C có được q = 790 (kcal/m2h). (A . B) : Kích thước của cửa lò, (A . B) = (300mm .400mm) = (0,3m .0,4m) Bề dày của thành lò: ( = (1 + (2 = 0,3 + 0,017 = 0,317(m). K: Hệ số nhiễu xạ của cửa lò nung. Ứng với:
=
= 0,95 và cửa lò hình chữ nhật, tra biểu đồ hệ số nhiễu xạ K hình 3.17 sách Kĩ thuật thông gió của G.S Trần Ngọc Chấn có được K1 = 0,58
=
= 1,26 và cửa lò hình chữ nhật, tra được K2 = 0,64 K =
=
= 0,61 x : Tỷ số giữa thời gian mở cửa lò trong 1giờ: 12 phút, tức là x =
Vậy Qcl mở = 790.0,61.0,3.0,4.
= 11,5 (kcal/h) Bảng 1.9: Lượng nhiệt tỏa ra từ cửa lò nung lúc mở trống tính chung cho cả mùa đông và mùa hè. Đại lượng tính toán  Kết quả   q(kcal/m2h)  K  A(m)  B(m)  x (h)  Q(kcal/h)   790  0,61  0,3  0,4 
 11,5   1.3.4.3.Lượng nhiệt tỏa ra do bản thân cánh cửa lò: Qcl Theo lý thuyết: Lượng nhiệt tỏa ra do bản thân cánh cửa lò nếu không tính cho cho trường hợp mở cửa lò (Q) sẽ bằng lượng nhiệt xuyên qua cánh cửa lò (Q’) cũng phải bằng lượng nhiệt tỏa ra từ mặt ngoài cửa lò (Q’’) , tức là: Q = Q’ = Q’’. Nhưng thực tế thì cần phải mở cửa lò và thời gian mở cửa lò là: 12 phút trong 1 giờ và theo thực nghiệm thì thấy rằng lượng nhiệt tỏa ra do cánh cửa lò khi mở bằng ½ lúc đóng nên: Qcl = Qcl mở + Qcl đóng =
+ Q
(kcal/h) (1.20) Lượng nhiệt xuyên qua cánh cửa lò: Q’ = (t1 – tg).A.B.k (kcal/h) (1.21) Trong đó: t1 : Nhiệt độ bên trong lò, t1 = 9000C. tg : Nhiệt độ trên bề mặt lớp gạch chịu lửa sát với lớp gang, giả thiết t3 = 3000C (A.B): Kích thước cửa lò, (A.B) = (0,3m .0,4m) k : Hệ số truyền nhiệt của bản thân cánh cửa lò, kcal/m2h 0C. k =
=
=
= 9,8(kcal/m2h 0C) Với (i ,(i : Chiều dày (m) và hệ số dẫn nhiệt (W/m.K) các lớp vật liệu ở cửa lò. Bề dày của lớp gạch chịu lửa (1 = 0,1(m). Bề dày của lớp gang (2 = 0,017(m). (1 : Hệ số dẫn nhiệt của lớp gạch chịu lửa, phụ thuộc vào nhiệt độ: ( = 0,8 + 0,0003t Khi t = 9000C : (900 = 0,8 + 0,0003(900 – 5) = 1,07(kcal/mh 0C) Khi t = 3000C : (300 = 0,8 + 0,0003.300 = 0,89(kcal/mh 0C) (1 =
= 0,98(kcal/mh 0C) (2 : Hệ số dẫn nhiệt của gang, (2 = 34(kcal/mh 0C) (sách “Kĩ thuật thông gió” của GS.Trần Ngọc Chấn) Vậy thay các giá trị vào công thức (2.21) ta tính được: Q’ = 9,8.(900 – 300).0,3.0,4 = 706(kcal/h) (1.22) Lượng nhiệt tỏa ra từ mặt ngoài cửa lò: Q’’=
(kcal/h) (1.23) Trong đó: L : Hệ số kích thước đặc trưng, l = 2,2. tg : Nhiệt độ trên bề mặt lớp gạch chịu lửa sát với lớp gang, tg = 3000C. Tg : Nhiệt độ tuyệt đối trên bề mặt lớp gạch chịu lửa sát với lớp gang. Tg = 273 + 300 = 5730K Cqd : Hệ số bức xạ nhiệt quy diễn từ bề mặt cửa lò bằng gang đến bề mặt trong của tường nhà, Cqd = 3,5 (kcal/m2h 0K4) (sách “Kĩ thuật thông gió” của GS.Trần Ngọc Chấn). t4 : Nhiệt độ không khí xung quanh, tuỳ thuộc vào mùa ta tính toán. T4 : Nhiệt độ tuyệt đối của không khí xung quanh, tuỳ thuộc vào mùa ta tính toán a.Vào mùa đông: t4 =
= 220C T4 = (273 + 22) = 2950K Thay các giá trị vào công thức(2.23) ta xác định được: Q’’ =
Q’’ = 722 (kcal/h) (1.24) Từ (1.22) và (1.24) ta thấy: Q’( Q’’ nên ta lấy trị số trung bình của hai giá trị đó. Q =
Vậy lượng nhiệt tỏa ra do bản thân cánh cửa lò vào mùa đông là:
Theo công thức (1.20) ta có:
=
+ Q
=
+ 714
= 642,6 (kcal/h) b.Vào mùa hè: t4 =
= 35,70C T4 = (273 + 35,7) = 308,70C Thay các giá trị vào công thức (1.23) ta xác định được: Q’’=
Q’’ = 689 (kcal/h) (1.25) Từ công thức(1.22) và (1.25) ta thấy: Q’( Q’’ nên ta lấy trị số trung bình của hai giá trị đó. Q =
Vậy lượng nhiệt tỏa ra do bản thân cánh cửa lò vào mùa hè là: Theo (1.20) ta có:
=
+ Q
=
+ 697,5
= 627,8(kcal/h) Mùa đông  Mùa hè   Q (kcal/h)  Qcl mở (kcal/h)  Qcl đóng (kcal/h)  Kết quả
(kcal/h)  Q (kcal/h)  Qclmở (kcal/h)  Qcl đóng (kcal/h)  Kết quả
(kcal/h)   714  71,4  571,2  642,6  697,5  69,75  558  627,8   Bảng 1.10: Bảng tổng kết lượng nhiệt tỏa ra do bản thân cánh cửa lò.