Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống thông gió, xử lý khí thải Phân xưởng Đúc – Công ty Mai Động

kg/h B (W) (kcal/h) 1 Gang 631 0,53 0,000197 0,7081 1340 1335 21 98,4 1,05 0,278 800 0,4 91992,64 79304 2 Thép 631 0,46 0,000193 0,6344 1500 1495 21 9673 1,17 0,278 300 0,4 34602,66 29829,88 3 Đồng 559,5 5,41 0,0015 6,6587 1100 1083 21 180 7,44 0,278 100 0,4 82043,57 70727,21 4 Nhôm 346,5 4,8 0,003 6,6585 1100 600 21 399,4 7,6 0,278 100 0,4 88939,76 76672,21 Tổng 256533,3 2.2.3.5.Nhiệt toả từ lò buồng A)Nhiệt toả từ lò buồng về mùa hè Đối với lò có cửa lò bên thành : a)Lượng nhiệt toả từ thành và nóc lò : (W) trong đó: F : diện tích bề mặt thành, nóc lò (m2) tN : nhiệt độ bề mặt ngoài của thành, nóc lò (0C), tN = 50 (0C) txq : nhiệt độ không khí xung quanh (0C), txq = tvlv = 35 (0C) aN : hệ số trao đổi nhiệt giữa mặt ngoài của vách lò với không khí xung quanh (W/m2.0C) a : hệ số kích thước đặc trưng vào vị trí thành lò + đối với vách ngang thì khi dòng nhiệt hướng lên trên a = 3,26 (W/m2.0C) ị ađl = 6,42 (W/m2.0C) + đối với vách đứng thì a = 2,56 (W/m2 0C) ị ađl = 5,04 (W/m2.0C) (W/m2.0C) C : hệ số bức xạ qui diễn của vật trong phòng C = 4,9 (W/m2.0C4) (W/m2.0C) Suy ra : aN của thành lò (W/m2.0C) aN của nóc lò : (W/m2.0C) Bảng 2.9: Lượng nhiệt toả ra từ thành lò TT Tên lò aN (W/m2.0C) F (m2) tN (0C) txq (0C) (W) 1 Lò sấy khuôn 11,2 48,51 50 35 8149,68 2 Lò sấy thao 11,2 23,51 50 35 3949,68 3 Lò ủ vật đúc 11,2 35,51 50 35 5965,68 Bảng 2.10 : Lượng nhiệt toả ra từ nóc lò TT Tên lò aN (W/m2.0C) F (m2) tN (0C) txq (0C) (W) 1 Lò sấy khuôn 12,58 12,25 50 35 2311,58 2 Lò sấy thao 12,58 4 50 35 754,8 3 Lò ủ vật đúc 12,58 9 50 35 1698,3 Bảng 2.11: Lượng nhiệt toả ra từ thành và nóc lò TT Tên lò (W) (W) Qv (W) 1 Lò sấy khuôn 86016 1698,3 10461,26 2 Lò sấy thao 3654 754,8 4704,48 3 Lò ủ vật đúc 9912 3019,2 7663,98 b) Nhiệt truyền qua đáy lò Nhiệt truyền qua đáy lò xác định qua công thức : (W) trong đó: m : hệ số kể đến nhiệt đi vào phòng, nhận m = 0,5 Fđ : diện tích đáy lò (m2) D : đường kính đáy lò tương đương theo diện tích (m2) (m2) l : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu đáy lò (W/m.0C) Đáy lò gồm gạch đỏ và gạch samốt l = 0,837+0,58.10-3.t (W/m.0C) t : nhiệt độ của vật liệu (0C) t = 265 (0C) ị l = 0,837+0,58.10-3.265 = 1 (W/m.0C) f : hệ số phụ thuộc vào hình dáng của đáy lò f = 4,1 đối với đáy tròn f = 4,6 đối với đáy vuông f = 3,9 đối với đáy hình chữ nhật tT : nhiệt độ mặt trong của đáy lò (0C) txq : nhiệt độ môi trường xung quanh (0C) txq = tvlv = 35 (0C) Bảng 2.12 : Lượng nhiệt truyền qua đáy lò TT Tên lò f m Fđ (m) D (m2) l tT (0C) txq (0C) Qđ (W) 1 Lò sấy khuôn 4,6 0,5 12,25 3,96 1 400 35 2739,24 2 Lò sấy thao 4,6 0,5 4 2,26 1 200 35 671,68 3 Lò ủ vật đúc 4,6 0,5 9 3,39 1 400 35 2228,76 c) Lượng nhiệt toả từ cửa lò Lượng nhiệt toả từ cửa lò xác định theo công thức : (W) trong đó: : lượng nhiệt toả từ cửa lò khi đóng (W) : lượng nhiệt toả từ cửa lò khi mở (W) Nhiệt toả từ cửa lò khi đóng : (W) z : thời gian đóng cửa trong 1h (phút), z = 40 (phút) Bảng 2.13 : Lượng nhiệt toả từ cửa lò khi đóng TT Tên lò 0,5 QV (W) z/60 (W) 1 Lò sấy khuôn 0,5 10461,26 0,67 3504,52 2 Lò sấy thao 0,5 4704,48 0,67 1576,0 3 Lò ủ vật đúc 0,5 7663,98 0,67 2567,43 Nhiệt toả từ cửa lò khi mở : (W) trong đó: : nhiệt toả từ bản thân cánh cửa khi mở (W) : nhiệt bức xạ từ cửa lò mở trống (W) z' : thời gian mở cửa trong 1h (phút) z' = 60 - z = 60 - 40 = 20 (phút) Nhiệt toả của bản thân cánh cửa khi mở có thể nhận gần đúng bằng 0,5 nhiệt toả của cánh cửa khi đóng . (W) Bảng 2.14: Lượng nhiệt toả từ bản thân cánh cửa khi mở TT Tên lò 0,5 (W) (W) 1 Lò sấy khuôn 0,5 3504,52 1752,26 2 Lò sấy thao 0,5 1576,0 788 3 Lò ủ vật đúc 0,5 2567,43 1283,72 Nhiệt bức xạ từ cửa lò khi mở trống xác định theo công thức : (W) trong đó: Ctđ : hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối (W/m2.0C4) Ctđ = 5,76 (W/m2.0C4) j : hệ số nhiễu xạ, xác định theo đồ thị 2.3 - trang 44 - Thông gió công nghiệp - Hoàng Thị Hiền j = 0,5 Fc : diện tích cửa lò, m2 Bảng 2.15 : Lượng nhiệt bức xạ từ cửa lò mở trống TT Tên lò Ctđ (W/m2.0C4) tl (0C) j Fc (m2) (W) 1 Lò sấy khuôn 5,76 400 0,5 0,49 18,99 2 Lò sấy thao 5,76 200 0,5 0,49 13,35 3 Lò ủ vật đúc 5,76 400 0,5 0,49 18,99 Bảng 2.16 : Lượng nhiệt toả từ cửa lò khi mở TT Tên lò (W) (W) (W) 1 Lò sấy khuôn 1752,26 18,99 3651,26 2 Lò sấy thao 788 13,35 801,35 3 Lò ủ vật đúc 1283,72 18,99 1302,71 Bảng 2.17: Lượng nhiệt toả ra từ cửa lò TT Tên lò (W) (W) Qc (W) 1 Lò sấy khuôn 3504,52 3651,26 7155,78 2 Lò sấy thao 1576,0 801,35 2377,35 3 Lò ủ vật đúc 2567,43 1302,71 3869,78 Vậy lượng nhiệt toả do các lò sẽ bằng : (W) Bảng 2.18 : Tổng lượng nhiệt toả do lò vào mùa hè TT Tên lò Qv (W) Qđ W) Qc (W) (W) (kcal/h) 1 Lò sấy khuôn 10461,26 2739,24 7155,78 20356,28 17548,52 2 Lò sấy thao 4704,48 671,68 2377,35 7753,51 6684,06 3 Lò ủ vật đúc 7663,98 2228,76 3869,78 13762,52 11864,24 Tổng 36096,82 Đối với các lò có nguồn toả nhiệt bên trên thì lượng nhiệt toả của lò được tính bằng công thức : (kcal/h) trong đó: Qp : nhiệt năng làm việc của nhiên liệu (kcal/kg) Đối với than Q = 700 (kcal/kg nhiên liệu) G : lượng nhiên liệu tiêu thụ (kg/h) j : hệ số tính đến sự cháy không hoàn toàn và nhận bằng 0,9 - 0,97 Bảng 2.19 : Lượng nhiệt toả từ lò có nguồn toả nhiệt bên trên TT Tên lò j G (kg/h) Qp (kcal/kg) QT (kcal/h) 1 Lò gang 0,95 10 700 6650´2 = 13300 2 Lò điện 0,95 10 700 6650 3 Lò nấu hàn the 0,95 10 700 6650 4 Lò nấu đồng 0,95 10 700 6650 5 Lò nấu nhôm 0,95 10 700 6650 Tổng 39900 Như vậy, tổng lượng nhiệt toả từ lò về mùa hè trong phân xướng sẽ bằng: (kcal/h) SQTỏa = 13300 + 17548,52 + 6684,06 + 6650 + 11864,24 + 6650 + 6650 + 6650 = 75996,82 (kcal/h) B/ Nhiệt lượng toả từ lò buồng về mùa đông Đối với lò có cửa lò bên thành : a) Lượng nhiệt toả từ thành và nóc lò : (W) trong đó: F : diện tích bề mặt thành và nóc lò (m2) tN : nhiệt độ bề mặt ngoài của thành, nóc lò (0C) tN = 50 (0C) txq : nhiệt độ không khí xung quanh (0C) txq = tvlv = 21 (0C) aN : hệ số trao đổi nhiệt giữa mặt ngoài của vách lò với không khí xung quanh (W/m2.0C) a : hệ số kích thước đặc trưng vào vị trí thành lò + đối với vách ngang thì khi dòng nhiệt hướng lên trên a = 3,26 (W/m2.0C5/4) ị ađl = 3,26.(50 - 21)0,25 = 7,54 (W/m2.0C) + đối với vách đứng thì a = 2,56 (W/m2. 0C5/4) ị ađl = 2,56.(50 - 21)0,25 = 5,94 (W/m2.0C) (W/m2.0C) C : hệ số bức xạ qui diễn của vật trong phòng C = 4,9 (W/m2.0C) (W/m2.0C) Như vậy : aN của thành lò : (W/m2.0C) aN của nóc lò : (W/m2.0C) Đối với những lò có nguồn toả nhiệt ở bên trên thì ta có công thức tính Qbx do nguồn thải phát ra ở trên như sau : (W) trong đó: Ctđ : hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối (W/m2.0C) Fn : diện tích tiết diện ngang của nguồn thải (m2) tl : nhiệt độ của lò (0C) Bảng 2.20 : Lượng nhiệt toả ra từ thành lò TT Tên lò aN (W/m2.0C) F (m2) tN (0C) txq (0C) (W) 1 Lò sấy khuôn 11,71 48,51 50 21 16473,51 2 Lò sấy thao 11,71 23,51 50 21 7983,76 3 Lò ủ vật đúc 11,71 35,51 50 21 12058,84 Bảng 2.21 : Lượng nhiệt toả ra từ nóc lò TT Tên lò aN (W/m2.0C) F (m2) tN (0C) txq (0C) (W) 1 Lò sấy khuôn 13,34 12,25 50 21 4739,04 2 Lò sấy thao 13,34 4 50 21 1547,44 3 Lò ủ vật đúc 13,34 9 50 21 3481,74 Bảng 2.22 : Lượng nhiệt toả ra từ nóc và thành lò TT Tên lò (W) (W) Qv (W) 1 Lò sấy khuôn 16473,51 4739,04 21212,55 2 Lò sấy thao 7983,76 1547,44 9531,2 3 Lò ủ vật đúc 12058,84 3481,74 15540,58 b) Nhiệt truyền qua đáy lò : Nhiệt truyền qua đáy lò xác định theo công thức : (W) trong đó: m : hệ số kể đến nhiệt đi vào phòng, nhận m = 0,5 Fđ : diện tích đáy lò (m2) D : đường kính đáy lò tương đương theo diện tích (m2) (m2) l : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu đáy lò (W/m.0C) Đáy lò gồm gạch đỏ và gạch samốt l = 0,837+0,58.10-3.t (W/m.0C) t : nhiệt độ của vật liệu (0C) t = 265 (0C) ị l = 0,837+0,58.10-3.265 = 1 (W/m.0C) f : hệ số phụ thuộc vào hình dáng của đáy lò f = 4,1 - đối với đáy tròn f = 4,6 - đối với đáy vuông f = 3,9 - đối với đáy hình chữ nhật tT : nhiệt độ mặt trong của đáy lò (0C) txq : nhiệt độ môi trường xung quanh (0C), txq = tvlv = 21 (0C) Bảng 2.23: Lượng nhiệt truyền qua đáy lò TT Tên lò m f Fđ (m) D (m2) l tT (0C) txq (0C) Qđ (W) 1 Lò sấy khuôn 0,5 4,6 12,25 3,96 1 400 21 2696,55 2 Lò sấy thao 0,5 4,6 4 2,26 1 200 21 728,64 3 Lò ủ vật đúc 0,5 4,6 9 3,39 1 400 21 2314,25 c) Lượng nhiệt toả từ cửa lò Tính toán tương tự như mùa hè ta có : (W) trong đó: : lượng nhiệt toả từ cửa lò khi đóng (W) : lượng nhiệt toả từ cửa lò khi mở (W) Nhiệt toả từ cửa lò khi đóng : (W) z : thời gian đóng cửa trong 1h (phút), lấy z = 40 (phút) Bảng 2.24 : Lượng nhiệt toả từ cửa lò khi đóng TT Tên lò 0,5 QV (W) z/60 (W) 1 Lò sấy khuôn 0,5 21212,55 0,67 7106,2 2 Lò sấy thao 0,5 9531,2 0,67 3192,95 3 Lò ủ vật đúc 0,5 15540,58 0,67 5206,09 Nhiệt toả từ cửa lò khi mở : (W) trong đó: : nhiệt toả từ bản thân cánh cửa khi mở (W) : nhiệt bức xạ từ cửa lò mở trống (W) z' : thời gian mở cửa trong 1h (phút) z' = 60 - z = 60 - 40 = 20 (phút) Nhiệt toả của bản thân cánh cửa khi mở có thể nhận gần đúng bằng 0,5 nhiệt toả của cánh cửa khi đóng . (W) Bảng 2.25 : Lượng nhiệt toả từ bản thân cánh cửa khi mở TT Tên lò 0,5 (W) (W) 1 Lò sấy khuôn 0,5 7106,2 3553,1 2 Lò sấy thao 0,5 3192,95 1596,4 3 Lò ủ vật đúc 0,5 5206,09 2603,05 Nhiệt bức xạ từ cửa lò khi mở trống xác định theo công thức : (W) trong đó: Ctđ : hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối (W/m2.0C4) Ctđ = 5,76 (W/m2.0C4) j : hệ số nhiễu xạ, xác định theo đồ thị 2.3 - trang 44 - Thông gió công nghiệp - Hoàng Thị Hiền , tra được j = 0,5 Fc : diện tích cửa lò, m2 Bảng 2.26: Lượng nhiệt bức xạ từ cửa lò mở trống TT Tên lò Ctđ (W/m2.0C4) tl (0C) j Fc (m2) (W) 1 Lò sấy khuôn 5,76 400 0,5 0,49 18,99 2 Lò sấy thao 5,76 200 0,5 0,49 13,35 3 Lò ủ vật đúc 5,76 400 0,5 0,49 18,99 Bảng 2.27 : Lượng nhiệt toả từ cửa lò khi mở TT Tên lò (W) (W) (W) 1 Lò sấy khuôn 3553,1 18,99 1190,7 2 Lò sấy thao 1596,4 13,35 536,58 3 Lò ủ vật đúc 2603,05 18,99 874,01 Bảng 2.28 : Lượng nhiệt toả ra từ cửa lò TT Tên lò (W) (W) Qc (W) 1 Lò sấy khuôn 7106,2 1190,7 8296,9 2 Lò sấy thao 3192,95 536,58 3729,53 3 Lò ủ vật đúc 5206,09 874,01 6080,1 Vậy lượng nhiệt toả do các lò sẽ bằng : (W) Bảng 2.29 : Tổng lượng nhiệt toả do lò vào mùa đông TT Tên lò Qv (W) Qđ (W) Qc (W) (W) (kcal/h) 1 Lò sấy khuôn 21212,55 2696,55 8296,9 32206 27763,79 2 Lò sấy thao 9531,2 728,67 3729,53 13989,4 12059,83 3 Lò ủ vật đúc 15540,58 2314,25 6080,1 23934,93 20633,56 Tổng 60457,18 Đối với các lò có nguồn tỏa nhiệt bên trên thì lượng nhiệt toả cửa lò được tính bằng công thức : (kcal/h) trong đó: Qp : nhiệt năng làm việc của nhiên liệu (kcal/kg) Đối với than Q = 700 (kcal/kg nhiên liệu) G : lượng nhiên liệu tiêu thụ (kg/h) j : hệ số tính đến sự cháy không hoàn toàn , nhận j = 0,95 Bảng 2.30: Lượng nhiệt toả từ lò có nguồn toả nhiệt bên trên TT Tên lò j G (kg/h) Qp (kcal/kg) QT (kcal/h) 1 Lò gang 0,95 10 700 6650´2 = 13300 2 Lò điện 0,95 10 700 6650 3 Lò nấu hàn the 0,95 10 700 6650 4 Lò nấu đồng 0,95 10 700 6650 5 Lò nấu nhôm 0,95 10 700 6650 Tổng 39900 Như vậy, tổng lượng nhiệt toả từ lò về mùa đông trong phân xướng sẽ bằng: (kcal/h) SQTỏa = 13300 + 27763,79 + 12059,83 + 6650 + 20633,56 + 6650 + 6650 + 6650 = 100357,18 (kcal/h) Tổn thất nhiệt do nguyên vật liệu hấp thụ khi đưa từ ngoài vào phân xưởng xác định bằng công thức : Q = 0,278.Gvl.Cvl.(tđ - tc) (kcal/h) trong đó: Gvl : khối lượng nguyên vật liệu đưa vào phòng (kg/h) Cvl : tỉ nhiệt trung bình của vật liệu trong khoảng nhiệt độ tđ và tc (kJ/kg.0C) tđ : nhiệt độ ban đầu của vật liệu ( 0C) tc : nhiệt độ cuối của sản phẩm (0C) Bảng 2.31 : Tổn thất nhiệt do quá trình nung nóng nguyên vật liệu TT Nguyên vật liệu 0,278 Gvl (kg/h) Cvl (kcal/h) tđ (0C) tc (0C) Q (kcal/h) 1 Gang 0,278 800 0,17 32,9 35 79,4 2 Thép 0,278 300 0,15 32,9 35 26,27 3 Đồng 0,278 100 1,59 32,9 35 92,82 4 Nhôm 0,278 100 1,59 32,9 35 92,82 Tổng 291,31 2.2.4.Tổng kết lượng nhiệt thừa bên trong công trình Tổng lượng nhiệt toả trong phân xưởng bao gồm : nhiệt toả do người, do thắp sáng, do động cơ và từ lò : Bảng 2.32 : Tổng lượng nhiệt toả TT Nguồn toả nhiệt QTỏa Mùa hè Mùa đông 1 Người 2750 250 2 Thắp sáng 42664,27 42664,27 3 Động cơ 9177,92 9177,92 4 Lò 75996,82 100357,18 5 Nguội dần của sản phẩm 253730,7 256533,36 Tổng 156319,71 408982,73 Như vậy, tổng lượng nhiệt toả vào trong phân xưởng bằng lượng nhiệt từ các nguồn tỏa trừ đi lượng tổn thất nhiệt do sự hấp thụ của nguyên vật liệu đưa vào phân xưởng. (kcal/h) Bảng 2.33 : Lượng nhiệt toả còn thừa trong công trình (kcal/h) (kcal/h) QTỏa (kcal/h) Mùa hè 384319,71 291,31 384028,4 Mùa đông 408982,73 291,31 408691,42 Tổng lượng nhiệt thừa có trong công trình : (kcal/h) Bảng 2.34 : Tổng lượng nhiệt thừa trong công trình QTỏa QThu QTruyền SQThừa Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông 384024,4 408691,42 808463,08 54944,83 188623,51 1137542,65 220067,92 Theo bảng trên ta thấy rằng lượng nhiệt thừa trong phân xưởng về mùa hè lớn hơn rất nhiều so với mùa đông. Do đó để tính toán thông gió ta chỉ cần tính toán thông gió cho mùa hè. 2.3. Tính toán lưu lượng khử độc hại, bụi, nhiệt thừa trong công trình 2.3.1.Tính toán lưu lượng thông gió cục bộ tại các thiết bị 2.3.1.1.Tính toán lưu lượng khử nhiệt thừa tại các máy Các thiết bị có tính chất độc hại như bụi kim loại, bụi đất, cát... thì cần phải thu gom và xử lí chúng tránh sự phát tán ra xung quanh làm ô nhiễm môi trường không khí làm việc của người công nhân. Đối với từng thiết bị thì có công thức tính toán riêng lưu lượng hút để khử lượng độc hại phát sinh ra. Máy mài 2 đá : D = 250 (mm) = 0,25 (m) Công thức xác định lưu lượng hút của máy mài : Lh = (2000á2200)D (m3/h) ta có : Lh = 2200´0,25 = 550 (m3/h) Lưu lượng của 2 máy mài là : Lh = 2´550 = 1100 (m3/h) Tang quay 311: D = 300 (mm) = 0,3 (m) Công thức xác định lưu lượng hút của tang quay : Lh = (1800á2200).D2 (m3/h) ta có : Lh = 2000´0,32 = 180 (m3/h) Lưu lượng của 2 tang quay là : Lh = 2´180 = 360 (m3/h) Máy sàng cát : Ta chọn lưu lượng hút của máy : Lh = 1500 (m3/h) Lưu lượng hút của 2 máy sàng cát : Lh = 1500´2 = 3000 (m3/h) Máy nghiền trộn : Chọn lưu lượng hút : Lh = 2500 (m3/h) Nhưng trong quá trình hút cục bộ tại các thiết bị một phần lượng nhiệt có trong phân xưởng sẽ thoát ra ngoài. Lượng nhiệt do hút cục bộ thoát ra ngoài được tính theo công thức sau: (kcal/h) trong đó: L : lưu lượng hút cục bộ tại các thiết bị (kg/h) c : tỷ nhiệt của không khí (kcal/kg.oC) tR: nhiệt độ ra hút tại các thiết bị (oC) Bảng 2.35: Lượng nhiệt khử do hút cục bộ từ các thiết bị : máy mài, sàng cát, nghiền, trộn, tang quay... TT Tên thiết bị tR (0C) c (kcal/kg.0C) L (kg/h) Qcb (kcal/h) 1 Máy sàng cát 35 0,24 3438 28879,2 2 Tang quay 311 35 0,24 412,56 3465,5 3 Máy mài 2 đá 35 0,24 1260,6 10589,04 4 Máy nghiền trộn 35 0,24 2865 24066 Tổng 66999,74 2.3.1.2 Tính toán lưu lượng khử nhiệt từ các lò a) Các lò dùng chụp hút phía trên nguồn toả nhiệt Đối với các loại lò trên công dụng của chúng khác nhau nhưng cấu tạo và tính chất làm việc gần như nhau, đều toả nhiệt và khí độc. Do nguồn toả nhiệt ở phía trên nên ta sử dụng chụp hút khí đặt trên nguồn toả nhiệt lợi dụng sức đẩy trọng lực. Chụp hút trên nguồn toả nhiệt thường được chế tạo với góc tạo thành giữa thành chụp và mặt phẳng ngang không nhỏ hơn 450, khoảng cách giữa mép nguồn nhiệt và mép miệng chụp là 0,4z (trong đó z là khoảng cách đứng từ nguồn toả nhiệt đến miệng chụp). Hình 2.1: Chụp hút trên nguồn toả nhiệt Lưu lượng hút của chụp : (m3/h) trong đó: Ldl: lưu lượng dòng đối lưu (m3/h) Fc : diện tích tiết diện miệng chụp (m2) Fn : diện tích tiết diện nguồn nhiệt (m2) Lưu lượng dòng đối lưu Ldl tạo thành bên trên nguồn nhiệt tròn xác định theo công thức: (m3/h) trong đó: Qdl : nhiệt đối lưu bên trên nguồn nhiệt (W) z : khoảng cách đứng từ bề mặt nguồn nhiệt đén miệng chụp ( m) Nhiệt đối lưu Qdl xác định theo công thức: (W) trong đó: adl : hệ số trao đổi nhiệt đối lưu (W/m2.oC) (W/m2.oC) tn : nhiệt độ bề mặt nguồn nhiệt (oC) txq : nhiệt độ không khí xung quanh (oC) Bảng 2.36 : Lưu lượng hút của chụp trên nguồn toả nhiệt của lò TT Tên lò tn (0C) txq (0C) adl (W/m2.0C) Qdl (W) Ldl (m3/h) Lh (m3/h) 1 Lò gang 1340 35 16,39 17111,16 1626,91 4067,3´2 = 8134,6 2 Lò điện 1500 35 17,04 19970,88 1712,92 4282,3 3 Lò nầu hàn the 1100 35 15,32 13052,64 1486,52 3716,3 4 Lò nấu đồng 1100 35 15,32 13052,64 1486,52 3716,3 5 Lò nấu nhôm 1100 35 15,32 13052,64 1486,52 3716,3 Nhưng trong quá trình hút cục bộ chụp hút còn hút theo một lượng nhiệt trong môi trường làm việc. Do vậy lượng nhiệt khử được tính như sau : (W) Bảng 2.37: Lượng nhiệt khử do chụp hút hút ra khỏi phân xưởng TT Tên lò 40% Qdl (W) (W) (kcal/h) 1 Lò gang 0,4 34222,32 13688,93 11800,8 2 Lò điện 0,4 19970,88 7988,35 6886,51 3 Lò nầu hàn the 0,4 13052,64 5221,06 4500,91 4 Lò nấu đồng 0,4 13052,64 5221,06 4500,91 5 Lò nấu nhôm 0,4 13052,64 5221,06 4500,91 Tổng 32190,05 b) Các lò dùng chụp hút mái đua : Lò sấy khuôn : kích thước A´B ´ H = 3500´3500´3500 (mm) Lò sấy thao : kích thước A´B ´ H = 2000´2000´3000 (mm) Lò ủ vật đúc : kích thước A´B ´ H = 3000´3000´3000 (mm) Hình 2.2: Chụp hút mái đua tại cửa lò ở đây ta sử dụng chụp hút mái đua tại cửa lò nhằm hút nhiệt và khí nóng toả trong thời gian dỡ và chất vật liệu. Chụp hút mái đua làm việc rất hiệu quả vì thành thiết bị tiếp giáp với mặt chụp làm giảm ảnh hưởng của không khí xung quanh. Tính toán chụp hút mái đua : Lò sấy khuôn : Kích thước của lò sấy : b´l´h = 3,5´3,5´3,5 (m) Nhiệt độ vùng làm việc : tl = 400 (0C) áp suất thừa trung bình trên toàn bộ chiều cao lò : (Pa) trong đó: DPo : áp suấtn thừa tại mặt phẳng đáy lò (Pa), nhận DPo ằ 0 h : chiều cao của cửa lò, h = 0,7 (m) rkk : mật độ không khí tại vùng làm việc (kg/m3) (kg/m3) rl : mật độ của không khí trong lò (kg/m3) (kg/m3) ị (Pa) Vận tốc trung bình của khí thoát tại cửa lò : (m/s) trong đó: m : hệ số lưu lượng, m = 0,6á0,65 ị (m/s) Chuẩn số acsimet đặc trưng cho luồng khí thoát : trong đó: dtđ : đường kính tương đương (theo diện tích) của cửa lò (m) (m) b : chiều rộng cửa lò (m) h : chiều cao cửa lò (m) Tl : nhiệt độ tuyệt đối của khí trong lò (0K) Tl = 273+tl = 273+400 = 673 (0K) Txq : nhiệt độ tuyệt đối của không khí xung quanh (0K) Txq = 273+tvlv = 273+35 = 308 (0K) ị Khoảng cách ngang từ thành lò đến điểm cắt giao nhau giữa trục luồng (cong lên do trọng lực) và mặt phẳng miệng chụp : (m) trong đó: y : khoảng cách đứng từ tâm cửa lò đến miệng chụp (m) Chụp đặt ở độ cao so với cửa lò : (m) m : hệ số thực nghiệm kể đến sự thay đổi vận tốc n : hệ số thực nghiệm kể đến sự thay đổi nhiệt độ Đối với cửa lò hình chữ nhật thì m = 5, n = 4 khi h/b = 1 ị (m) Kích thước miệng chụp : Độ nhô của chụp (khoảng cách ngang từ thành lò đến mép đối diện của chụp) : (m) dx : đường kính của luồng khí tại khoảng cách X kể từ cửa lò ( m) dx = dtđ +0,44x=0,8+0,44.0,9=1,2 (m) Chiều rộng của chụp thường nhận lớn hơn chiều rộng của cửa lò 150 - 200mm : B = b+(0,15á0,2) (m) b = 0,7 (m) ị B = 0,7+0,2 = 0,9 (m) Lưu lượng khí qua cửa lò : Lk = vTB.(b´h) (m3/h) Lk = 1,7.0,7.0,7 = 0,83 (m3/s) = 2988 (m3/h) Lưu lượng hỗn hợp khí (thoát ra cửa lò) và không khí xung quanh (tại vùng làm việc) đi vào chụp : (m3/h) (m3/h) Lx = 0,85(m3/s) = 3204 (m3/h) Lưu lượng không khí hút từ phòng : Lxq = Lx - Lk (m3/h) Lxq = 0,89-0,83 = 0,06(m3/s) = 216 (m3/h) Lò sấy thao : Kích thước của lò sấy : b´l´h = 2,0´2,0´3,0 (m) Nhiệt độ vùng làm việc : tl = 200 (0C) áp thừa trung bình trên toàn bộ chiều cao lò : (Pa) trong đó: DPo : áp suất thừa tại mặt phẳng đáy lò (Pa), nhận DPo ằ 0 h : chiều cao của cửa lò, h = 0,7 (m) rkk : mật độ không khí tại vùng làm việc (kg/m3) (kg/m3) rl : mật độ của không khí trong lò (kg/m3) (kg/m3) ị (Pa) Vận tốc trung bình của khí thoát ra tại cửa lò : (m/s) trong đó: m : hệ số lưu lượng, m = 0,6á0,65 ị (m/s) Chuẩn số acsimet đặc trưng cho luồng khí thoát : trong đó: dtđ : đường kính tương đương (theo diện tích) của cửa lò (m) (m) b : chiều rộng cửa lò (m) h : chiều cao cửa lò (m) Tl : nhiệt độ tuyệt đối của khí trong lò (0K) Tl = 273+tl = 273+200 = 473 (0K) Txq : nhiệt độ tuyệt đối của không khí xung quanh (0K) Txq = 273+tvlv = 273+35 = 308 (0K) ị Khoảng cách ngang từ thành lò đến điểm cắt giao nhau giữa trục luồng (cong lên do trọng lực) và mặt phẳng miệng chụp : (m) trong đó: y : khoảng cách đứng từ tâm cửa lò đến miệng chụp (m) Chụp đặt ở độ cao so với cửa lò : (m) m : hệ số thực nghiệm kể đến sự thay đổi vận tốc n : hệ số thực nghiệm kể đến sự thay đổi nhiệt độ Đối với cửa lò hình chữ nhật nhận m = 5, n = 4 khi tỷ số cạnh h/b = 1 ị (m) Kích thước miệng chụp : Độ nhô của chụp (khoảng cách ngang từ thành lò đến mép đối diện của chụp) : (m) dx : đường kính của luồng khí tại khoảng cách X kể từ cửa lò (m) dx = dtđ +0,44x=0,8+0,44.0,9=1,2 (m) Chiều rộng của chụp thường nhận lớn hơn chiều rộng của cửa lò 150 – 200 mm: B = b+(0,15á0,2) (m) b = 0,7 (m) ị B = 0,7+0,2 = 0,9 (m) Lưu lượng khí qua cửa lò : Lk = vTB.(b´h) (m3/h) Lk = 1,7.0,7.0,7 = 0,83 (m3/s) = 2988 (m3/h) Lưu lượng hỗn hợp khí (thoát ra cửa lò) và không khí xung quanh ( tại vùng làm việc) đi vào chụp : (m3/h) Lx = 0,61(m3/s) = 2196 (m3/h) Lưu lượng không khí hút từ phòng : Lxq = Lx - Lk (m3/h) Lxq = 0,61-0,54 = 0,07(m3/s) = 252 (m3/h) Lò ủ vật đúc : Kích thước của lò sấy : b´l´h = 4,0´4,0´4,0 (m) Nhiệt độ vùng làm việc : tl = 4000C áp thừa trung bình trên toàn bộ chiều cao lò : (Pa) trong đó: DPo : áp suấtn thừa tại mặt phẳng đáy lò (Pa) DPo ằ 0 h : chiều cao của cửa lò, h = 0,7 (m ) rkk : mật độ không khí tại vùng làm việc (kg/m3) (kg/m3) rl : mật độ của không khí trong lò (kg/m3) (kg/m3) ị (Pa) Vận tốc trung bình của khí thoát tại cửa lò : (m/s) trong đó: m : hệ số lưu lượng, m = 0,6á0,65 ị (m/s) Chuẩn số acsimet đặc trưng cho luồng khí thoát : trong đó: dtđ : đường kính tương đương (theo diện tích) của cửa lò (m) (m) b : chiều rộng cửa lò (m) h : chiều cao cửa lò (m) Tl : nhiệt độ tuyệt đối của khí trong lò (0K) Tl = 273+tl = 273+400 = 673 (0K) Txq : nhiệt độ tuyệt đối của không khí xung quanh (0K) Txq = 273+tvlv = 273+35 = 308 (0K) ị Khoảng cách ngang từ thành lò đến điểm cắt giao nhau giữa trục luồng (cong lên do trọng lực) và mặt phẳng miệng chụp : (m) trong đó: y : khoảng cách đứng từ tâm cửa lò đến miệng chụp (m) Chụp đặt ở độ cao so với cửa lò : (m) m : hệ số thực nghiệm kể đến sự thay đổi vận tốc n : hệ số thực nghiệm kể đến sự thay đổi nhiệt độ Đối với cửa lò hình chữ nhật thì m = 5, n = 4 khi h/b = 1 ị (m) Kích thước miệng chụp : Độ nhô của chụp (khoảng cách ngang từ thành lò đến mép đối diện của chụp) : (m) dx : đường kính của luồng khí tại khoảng cách x kể từ cửa lò ( m) dx = dtđ +0,44x=0,8+0,44.0,9=1,2 (m) Chiều rộng của chụp thường nhận lớn hơn chiều rộng của cửa lò 150 – 200 mm: B = b+(0,15á0,2) (m) b = 0,7(m) ị B = 0,7+0,2 = 0,9 (m) Lưu lượng khí qua cửa lò : Lk = vTB.(b´h) (m3/h) Lk = 1,7.0,7.0,7 = 0,83 (m3/s) = 2988 (m3/h) Lưu lượng hỗn hợp khí (thoát ra cửa lò) và không khí xung quanh ( tại vùng làm việc) đi vào chụp : (m3/h) Lx = 0,85(m3/s) = 3204 (m3/h) Lưu lượng không khí hút từ phòng : Lxq = Lx - Lk (m3/h) Lxq = 0,89-0,83 = 0,06(m3/s) = 216 (m3/h) Nhưng trong quá trình hút cục bộ tại lò, chụp hút còn hút theo một lượng nhiệt trong môi trường làm việc. Do vậy, lượng nhiệt khử được tính như sau : Bảng 2.38: Lượng nhiệt khử do chụp hút mái đua hút ra khỏi phân xưởng TT Tên lò 30% (W) (W) (kcal/h) 1 Lò sấy khuôn 0,3 7155,78 6168,78 1850,63 2 Lò sấy thao 0,3 2377,35 2049,44 614,83 3 Lò ủ vật đúc 0,3 3869,78 3336,02 1000,81 Tổng 3466,27 2.3.1.3.Tính toán tổng lượng nhiệt thừa cần khử Tổng lượng nhiệt khử do thông gió cục bộ là : (kcal/h) = 66999,74 + (3466,27 + 32190,05) = 102656,06 (kcal/h) Tính toán tổng lượng nhiệt thừa cần khử : (kcal/h) trong đó: SQthừa : tổng lượng nhiệt thừa (kcal/h) SQK : tổng lượng nhiệt khử được do thông hút gió cục bộ (kcal/h) SQcầnkhử = 1137542,65 - 102656,06 = 1034886,59 (kcal/h) 2.3.1.4.Thông gió cục bộ bằng hoa sen không khí tại vị trí các lò Nhiệt độ không khí ngoài trời tN = 32,90C Nhiệt độ không khí trong phân xưởng tT = 350C Ta chọn kích thước miệng thổi Baturin ( chữ nhật), khoảng cách từ miệng thổi đến vị trí làm việc x = 1,0m. Nhiệt độ và vận tốc trung bình cần được là tx = 34 (0C) và Cx = 3 (m/s.) Nhận nhiệt độ tại miệng thổi cao hơn nhiệt độ không khí ngoài trời là 10C do ma sát và sự truyền nhiệt trên đường ống, ta có : t0 = 32,9 + 1 = 33,9 (0C) Tỷ số vận tốc trung bình va chênh lệch nhiệt độ trung bình : Từ đó ta có vân tốc trung bình tại miệng thổi : (m/s) Từ biểu đồ hình 7.23b - Kĩ thuật thông gió - Trần Ngọc Chấn - ứng với Cx/C0 = 0,9 ta tra được x/Dtđ = 2,2 và do đó : (m) Với đường kính tương đương này ta có thể xác định kích thước của miệng thổi A´B = 380´585 (mm). Đồng thời ứng với ta cũng tra được . Từ các số liệu vừa xác định ở trên ta có : Dx = 1,8.Dtđ = 1,8.0,455 = 0,819 (m) dx = 1.Dtđ = 1.0,455 ằ 0,5 (m) Kích thước tiết diện luồng tại vị trí vừa tính được có thể xem là hoàn toàn đạt yêu cầu. Lưu lượng của miệng thổi xác định như sau : L0 = C0.A.B .3600 = 3,3.0,38.0,585.3600 = 2640 (m3/h) II.4.Tính toán thông gió chung cho toàn bộ phân xưởng Sau khi thông hút gió cục bộ tại các điểm phát thải độc hại và nhiệt thì vẫn còn một lượng nhiệt thừa vì vậy cần phải có biện pháp thông gió chung nhằm đảm bảo các điều kiện vi khí hâụ cho người công nhân làm việc được thuận tiện. Để tính toán thông gió chung cho toàn bộ phân xưởng ta sử dụng phương trình cân bằng nhiệt và phương trình cân bằng lưu lượng : Phương trình cân bằng lưu lượng : hay (1) trong đó: SLv : tổng lưu lượng không khí đi vào (kg/h) SLR : tổng lượng không khí đi ra (kg/h) : lưu lượng không khí đi vào tự nhiên theo cửa sổ (kg/h) : lưu lượng không khí đi vào cơ khí chung (kg/h) : lưu lượng không khí đi ra tự nhiên theo cửa mái (kg/h) : tổng lưu lượng không khí đi ra (hút) cục bộ (kg/h) Trọng lượng đơn vị của không khí, với giả thiết ở độ cao tính toán áp suất khí quyển không thay đổi theo độ cao và tương đương với áp suất khí quyển ở điều kiện tiêu chuẩn. Trọng lượng đơn vị của dòng không khí đi vào : (kg/m3) Trọng lượng đơn vị của dòng không khí đi ra : tR = tvlv + b(H - 2) (0C) tvlv : nhiệt độ vùng làm việc, 0C tvlv = tT = 35 (0C) b : hệ số kể đến sự tăng nhiệt độ không khí theo độ cao Trong nhà công nghiệp : b = 0,3 - 1,5 (0C/m) Đối với phân xưởng nóng : b = 1,5 (0C/m) H : độ cao trung bình của dòng không khí đi ra H = 10,5 (m) ị tR = 35+1,5.(10,5 - 2) = 47,8 (0C) ị (kg/m3) Trọng lượng không khí trung bình của không khí trong nhà : (kg/m3) Bảng 2.39 : Tổng lưu lượng do hút cục bộ TT Tên thiết bị t (0C) (kg/m3) Lh (m3/h) Lh (kg/h) 1 Máy mái 2 đá 35 1,146 1100 1260,6 2 Tang quay 311 35 1,146 360 412,56 3 Máy nghiền trộn 35 1,146 2500 2865 4 Máy sàng cát 35 1,146 3000 3438 5 Lò gang 1340 0,368 8134,6 2993,53 6 Lò sấy khuôn 400 0,719 216 155,3 7 Lò sấy thao 200 0,904 252 227,81 8 Lò điện 1500 0,339 4282,3 1451,7 9 Lò ủ vật đúc 400 0,719 216 155,3 10 Lò nấu hàn the 1100 0,419 3716,3 1557,13 11 Lò nấu đồng 1100 0,419 3716,3 1557,13 12 Lò nấu nhôm 1100 0,419 3716,3 1557,13 Tổng 17631,19 Phương trình (1) viết lại : (kg/h) (2) Đặt : Phương trình (2) viết lại : (kg/h) (3) Phương trình cân bằng nhiệt lượng : Công thức : (kg/h) (4) hay (kg/h) (5) SQth : tổng lượng nhiệt thừa có trong phân xưởng, kcal/h Phương trình (5) được viết lại như sau : Giải hệ 2 phương trình (3) và (6) ta được : (kg/h) ị (m3/h) (kg/h) ị (kg/h) ị (m3/h) (kg/h) ị (m3/h) Tính toán kiểm tra lại diện tích cửa sổ, cửa mái xem có phù hợp với lưu lượng thông gió vào và r a : Ta có : tvlv = 350C ị gvlv = 1,146 (kg/m3) tR = 47,80C ị gR = 1,1 (kg/m3) tN = 32,90C ị gN = 1,154 (kg/m3) (0C) ị gT = 1,123 (kg/m3) Dg = gN - = 1,154 - 1,123 = 0,031 (kg/m3) Tổng diện tích cửa sổ : F1 = 42 (m2) Tổng diện tích cửa mái : F2 = 165,2 (m2) Chiều cao tính từ tâm cửa sổ đến tâm của cửa mái : H = 8,8 (m2) Xác định vị trí của mặt phẳng trung hoà : (m) H1 = H - H2 = 8,8 - 0,6 = 8,2 (m) Xác định áp suất thừa ở tâm cửa sổ Pth(1) = 0 - H1(gN - ) = -8,2.0,031 = -0,254 (kg/m3) Vì áp suất thừa âm nên không khí ngoài sẽ đi vào nhà theo cửa sổ với vận tốc : (m/s) Lưu lượng gió vào qua cửa sổ : L1 = m.v1.F1..gN = 0,65.2,078.42.1,154 = 65,47 (kg/s) = 271989 (m3/h) Xác định áp suất thừa ở tâm cửa mái : Pth(2) = 0 + H2.Dg = 0,6.0,031 = 0,019 (kg/m3) Vận tốc gió tại cửa mái thoát ra là : (m/s) Lưu lượng khí thoát ra khỏi cửa mái : L2 = m.v2.F2.gR = 0,65.165,2.0,582.1,1 = 68,75(kg/s) = 272250(m3/h) Kiểm tra cân bằng nhiệt : = 3600.L.cP.(tR - tv ) = 3600.65,47.0,24.(47,8 - 32,9) = 8428325 (kcal/h) (kcal/h) Lưu lượng không khí vào và ra tự nhiên thực tế : (m3/h) (m3/h) Lưu lượng không khí vào và ra theo tính toán : 199861 (m3/h) 298480 (m3/h) So sánh giữa ,thực tế và , tính toán thì lưu lượng vào đảm bảo thông gió còn lưu lượng ra tính toán lớn hơn lưu lượng ra thực tế nên ta phải tăng diện tích cửa mái. chương III thiết kế hệ thống thông gió xử lý ô nhiễm bên trong công trình 3.1.Tính toán thuỷ lực hệ thống hút cục bộ Tính toán thuỷ lực theo phương pháp tổn thất áp suất đơn vị. Ta chọn tuyến bất lợi nhất để tính toán và đó là tuyến ống chính. Số thứ tự được đánh từ nơi có lưu lượng nhỏ nhất đến nơi có lưu lượng lớn nhất. Từ lưu lượng mỗi đoạn tính được, ta tra trong bảng Phụ Lục 3 - Kĩ thuật thông gió - Trần Ngọc Chấn xác định được đường kính cho mỗi đoạn ống với lưu lượng đó sao cho vận tốc chuyển động của dòng không khí trong ống là hợp lý, xuất phát từ điều kiện kinh tế - kĩ thuật. Đối với hệ thống thổi vào cơ khí chung ta thiết kế 2 hệ thống với các miệng thổi tương ứng với lưu lượng thổi vào phân xưởng. Đối với máy mài, tang quay, máy sàng cát, máy nghiền trộn có tính chất giống nhau là bụi nên ta thu bằng 2 tuyến ống có hệ thống quạt và thiết bị xử lí lọc bụi trước khi thải ra bên ngoài. Đối với các lò : lò gang, lò sấy khuôn, lò sấy thao, lò ủ vật đúc, lò nấu hàn the, lò nấu đồng, lò nấu nhôm, lò điện ta sử dụng chụp hút trên nguồn toả nhiệt và chụp hút mái đua cho thải tự nhiên ra bên ngoài. Các kí hiệu liên quan đến tính toán thuỷ lực đường ống : L : lưu lượng không khí đi qua đoạn ống (m3/h) l : chiều dài đọc ống (m) v : vận tốc dòng khí đi trong đọan ống (m/s) d : đường kính đoạn ống (mm) R : tổn thất áp suất ma sát đơn vị (kG/m2) : hệ số sức cản cục bộ của các chướng ngại vật sử dụng trên đoạn ống (kG/m2) Pđ : áp suất động trong đoạn ống, (kG/m2) : tổn thất áp suất cục bộ, (kG/m2) : tổn thất áp suất ma sát, (kG/m2) : tổn thất áp suất toàn phần của đoạn ống, (kG/m2) 3.1.1.Tính toán thuỷ lựu hệ thống hút cục bộ tại máy sàng cát, máy nghiền trộn Hệ số sức cản cục bộ : Đoạn 1 : - Miệng hút : x = 0,15 - Ngoặt 900 : 2 cái R/đ = 2 x= 0,15´2 = 0,3 Tổng Sx = 0,45 Đoạn 2 : - Chạc 3 nhánh thẳng x = 0,15 Đoạn 3 : - Chạc 3 nhánh thẳng x = 0,15 - Loa nối quạt : x = 0,1 Tổng Sx = 0,25 Đoạn 4 : - Ngoặt 900 : 2 cái x = 0,35´2 = 0,7 - ống thải có nón che x = 1,3 Tổng Sx = 2 Đoạn 5,6 : - Miệng hút x = 0,15 - Ngoặt 450 : R/đ = 2 x = 0,09 - Ngoặt 900 : R/đ = 2 x = 0,15 Tổng Sx = 0,39 Hình 3.1: Sơ đồ không gian hệ thống hút cục bộ tại máy sàng cát, máy nghiền trộnBảng 3.1 : Hệ thống thuỷ lực cho hệ thống hút cục bộ tại máy sàng cát và máy nghiền trộn STT L (m3/h) l (m) v (m/s) d (mm) R (kG/m2) (kG/m2) (kG/m2) (kG/m2) (kG/m2) Nhánh chính Đoạn 1 2500 7 17,5 225 1,49 10,43 0,45 18,73 8,429 18,859 Đoạn 2 4000 6 18,1 280 1,21 7,26 0,15 20,04 3,006 10,266 Đoạn 3 5500 5 19,6 315 1,22 6,1 0,25 23,5 5,875 11,975 Đoạn 4 5500 5 19,6 315 1,22 6,1 2 23,5 47 53,1 S 94,2 Nhánh phụ Đoạn 5 1500 1 180 180 1,74 1,74 0,39 16,45 6,4155 8,1556 Đoạn 6 1500 1 180 180 1,74 1,74 0,39 16,45 6,4155 8,1556 Chọn quạt hút và động cơ điện: Dựa vào hệ số lưu lượng hút Lh = 5500(m3/h) và tổn thất áp suất toàn phần DPTP =SDPống + DPt.bị = 94,2 + 22 = 116,2 (Pa) để chọn quạt và động cơ quạt . Chọn quạt li tâm P U 7 – 40 N05 Số vòng quay, n = 1600 (vòng/phút) Hiệu suất quạt, hq = 0,45 Vận tốc quay, vq = 41,9 (m/s) Công suất của quạt: (kW) Công suất của động cơ điện: (kW) 3.1.2.Tính toán thuỷ lực cho hệ thống hút cục bộ tại tang quay, máy mài : Hệ số cản cục bộ : Đoạn 1 : - Miệng hút x = 0,15 -ngoặt 900 : 2 cái R/đ = 2 x = 0,15.2 = 0,3 Tổng Sx = 0,45 Đoạn 2 : - Chạc 3 nhánh thẳng x = 0,18 Đoạn 3 : - Chạc 3 nhánh thẳng x = 0,21 Đoạn 4 : - Chạc 3 nhánh thẳng x = 0,17 - Loa nối quạt x = 0,1 Tổng Sx = 0,27 Đoạn 5 : - Ngoặt 900 : 2 cái x = 0,35´2 = 0,7 - ống thải có nón che x = 1,3 Tổng x = 2 Đoạn 6,7,8 : - Miệng hút x = 0,15 - Ngoặt 900 : R/d = 2 x = 0,15 - Ngoặt 450 R/d = 2 x = 0,09 Tổng Sx = 0,39 Hình 3.2: Sơ đồ không gian hệ thống hút cục bộ tại tang quay, máy màiBảng 3.2 : Hệ thống thuỷ lực hút cục bộ tại tang quay, máy mài STT L (m3/h) l (m) v (m/s) d (mm) R (kG/m2) (kG/m2) (kG/m2) (kG/m2) (kG/m2) Nhánh chính Đoạn 1 550 7 19,5 100 5,05 35,35 0,45 23,26 4,0821 39,432 Đoạn 2 1100 6 19,5 140 3,45 20,7 0,18 24,22 4,36 25,06 Đoạn 3 1280 6 23,1 140 4,59 27,54 0,21 32,64 6,854 34,394 Đoạn 4 1460 5 20,2 160 3 15 0,27 24,96 6,739 21,739 Đoạn 5 1460 5 10,2 200 0,966 4,83 2 10,18 20,36 25,19 S 138,69 Nhánh phụ Đoạn 6 550 19,5 19,5 100 5,05 5,05 0,39 23,26 9,0714 14,121 Đoạn 7 180 6,4 6,4 100 0,622 0,622 0,39 2,51 0,9789 1,601 Đoạn 8 180 6,4 6,4 100 0,622 0,622 0,39 2,51 0,9789 1,601 Chọn quạt hút và động cơ điện: Dựa vào hệ số lưu lượng hút Lh = 1460 (m3/h) và tổn thất áp suất toàn phần DPTP =SDPống + DPt.bị = 138,69 + 22 = 160,69 (Pa) để chọn quạt và động cơ quạt . Chọn quạt li tâm P7 - N05 Số vòng quay n = 1650 (vòng/phút) Hiệu suất quạt hq = 0,44 Vận tốc quay vq = 43 (m/s) Công suất của quạt: (kW) Công suất của động cơ điện: (kW) 3.1.3. Hệ thống thuỷ lực cục bộ hút tại vị trí các lò DP = DPms + DPcb trong đó: DPms : tổn thất áp suất ma sát (kG/h) DPms = R.l.h.n (kG/m2) R : tổn thất áp suất đơn vị phụ thuộc vào đường kính ốngvà vận tốc dòng không khíđi qua trong đó. l : chiều dài của đoạn ống tính toán (m) h : hệ số hiệu chỉnh kể đén độ chênh lệch nhiệt độ. n : hệ số hiệu chỉnh kể đến độ nhám của đường ống. DPcb : tổn thất áp suất cục bộ DPcb =Sx.Pđ (kG/m2) Sx : tổng hệ số sức cản cục bộ trên đoạn ống tính toán Pđ : áp suất động của dòng khí tại thời điểm tính toán (kG/m2 ) Ta có áp suất do sự chênh lệch nhiệt độ: DP1 = H.(gN - gchụp ) (kG/m2) trong đó: ị DP1 = 11.(1,146 - 1,339) = 8,877 (kg/m2) Mặt khác độ chênh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài nhà được xác định theo công thức: DP = DP'ms - DPcb (kg/m2) Dựa vào L = 4282,3 (m3/h) ta tra ở bảng Phụ Lục được : v = 4,8 (m/s) R = 6,043 Pđ = 1,41 (kg/m2) ị DPms = R.l.h.n = 0,043.11.0,67.1 = 0,3169 (kg/m2) Hệ số sức cản cục bộ : - Miệng vào 1 cái x = 1 - Cân thu 1 cái x = 0,22 - Miệng ra 1 cái x = 1 Tổng Sx = 2,22 ị DPcb = 2,22.1,41 = 3,1302 (kg/m2)ị DP = 0,3169 + 3,1302 = 3,4471 (kg/m2) Ta có : DP1 = 8,877( kg/m2) > DPtính.toán = 3,4471 (kg/m2) ị Đảm bảo điều kiện hút tự nhiên. Do các lò có lưu lượng nhỏ hơn nên cũng đảm bảo được thông gió tự nhiên cho chụp hút. Bảng 3.3 : Hệ thống thuỷ lực hút cục bộ tại vị trí các lò TT Tên lò L (m3/h) l (m) v (m/s) d (mm) R (kg/m2.m) DPms (kg/m2) Sx Pđ (kg/m2) DPcb (kg/m2) DP (kG/m2) 1 Lò gang 4067 11 4,6 560 0,039 0,429 1,6 1,29 2,064 2,493 2 Lò nấu hàn the 3716,3 11 4,2 560 0,033 0,363 1,6 1,08 1,728 2,091 3 Lò nấu đồng 3716,3 11 4,2 560 0,033 0,363 1,6 1,08 1,728 2,091 4 Lò nấu nhôm 3716,3 11 4,2 560 0,033 0,363 1,6 1,08 1,728 2,091 5 Lò điện 4282,3 11 4,8 560 0,043 0,473 1,6 1,41 2,256 2,729 6 Lò ủ vật đúc 3204 9,5 4,5 500 0,044 2,736 2,22 1,24 2,753 5,513 7 Lò sấy khuôn 3204 9 4,5 500 0,044 2,59 2,22 1,24 2,753 5,343 8 Lò sấy thao 2196 9,5 4,9 400 0,067 3,61 2,22 1,47 4,418 8,028 3.2.Tính toán hệ thống thổi chung cho phân xưởng Hệ thống thổi chung vào phân xưởng ta chia làm 2 hệ thống. Mỗi hệ thống chia làm 2 nhánh có số miệng thổi như nhau. Ta tính toán thuỷ lực thổi cho 1 nhánh, nhánh còn lại tính tương tự. Hệ thống 1: Lưu lượng thổi, L = 52800 (m3/h) Lưu lượng 1 miệng thổi, L = 2640 (m3/h) Hệ số sức cản cục bộ: Đoạn 1: - Miệng thổi x = 0,12 - Ngoặt 900 x = 0,35 Tổng Sx = 0,47 Đoạn 2: - Chạc 3 nhánh thẳng x = 0 Đoạn 3: - Chạc 3 nhánh thẳng x = 0,5 Đoạn 4: - Chạc 3 nhánh thẳng x = 0,7 Đoạn 5: - Chạc 3 nhánh thẳng x = 1,6 Đoạn 6: - Chạc 3 nhánh thẳng x = 2,5 Đoạn 7: - Chạc 3 nhánh thẳng x = 2,5 Đoạn 8: - Chạc 3 nhánh thẳng x = 1,6 Đoạn 9: Chạc 3 nhánh thẳng x = 1,6 Đoạn 10: - Ngoặt 900 x = 0,35 - Chạc 3 nhánh thẳng x = 2,5 Tổng Sx = 2,85 Đoạn 11: - Ngoặt 900 2 cái x = 0,7 - Chạc 3 nhánh thẳng x = 0,1 - Loa nối quạt 0,1 Tổng Sx = 0,9 Nhánh phụ từ 12 á 20: - Miệng thổi x = 0,12 - Ngoặt 450 x = 0,23 - Chạc 3 nhánh rẽ x = 2 Tổng Sx = 2,35 Hình 3.3: Sơ đồ không gian hệ thống thổi 1 Bảng 3.4 : Hệ thống 1 thổi chung vào phân xưởng STT L (m3/h) l (m) v (m/s) d (mm) R (kG/m2) (kG/m2) (kG/m2) (kG/m2) (kG/m2) Đoạn 1 2640 6 4,6 450 0,052 0,416 0,47 1,29 0,606 1,022 Đoạn 2 5280 6 7,5 500 0,112 0,672 0,1 3,44 0,344 1,016 Đoạn 3 7920 6 8,9 560 0,133 0,798 0,5 4,84 2,42 3,218 Đoạn 4 10560 6 9,4 630 0,127 0,762 0,7 5,4 3,78 4,542 Đoạn 5 13200 6 9,3 710 0,107 0,642 1,6 5,29 8,464 9,106 Đoạn 6 15840 6 11,1 710 0,15 0,9 2,5 7,54 18,85 19,75 Đoạn 7 18480 6 13 710 0,202 1,212 2,5 10,34 25,85 27,062 Đoạn 8 21120 6 11,7 800 0,142 0,852 1,6 8,37 13,392 14,244 Đoạn 9 23760 6 10,4 900 0,098 0,588 1,6 6,26 10,592 11,18 Đoạn 10 26400 7 11,5 900 0,119 0,833 2,85 8,09 23,057 23,89 Đoạn 11 52800 10 14,9 1120 0,148 1,48 0,9 13,58 12,222 13,702 S 128,73 Chọn cửa lấy gió: Vận tốc ngoài, v = 2,3 (m/s) Lưu lượng gió cần thổi, L = 52800 (m3/h) Chọn cửa lấy gió loại: -Lưu lượng gió 1 cửa, L = 65000 (m3/h) -Vận tốc gió đi qua cửa, v = 3 (m/s) -Tổn thất áp suất qua cửa, P = 4,2 (kG/h) Chọn lưới lọc bụi dạng tấm: Hiệu quả lọc của lưới là 99% Năng suất lọc 4000 – 5000 (m3/h.m) Tổn thất áp suất 8 – 10 (kG/m2 ) Ta chọn 42 tấm lọc bụi có kích thước: a x b x c = 510 x 510 x 80mm Chọn quạt thổi chung và động cơ điện: Trở lực toàn hệ thống 1: DP = SDPống + DPlọc bụi + DPcửa gió = 128,73 + 9 + 4,2 = 141,93 (kG/m2) Hệ số dự trữ khi chọn quạt là 1,15 Vậy cột áp cần thiết để chọn quạt là H = DP ´ 1,15 = 141,93 ´ 1,15 = 163,2 (kG/m2) Chọn quạt: Từ lưu lượng gió cần thổi, L = 52800 (m3/h) Cột áp quạt cần thổi, H = 163,2 (kG/m2) Ta chọn quạt ly tâm: U 4 – 70 N0 12 Số vòng quay, n = 870 (v/ph) Hiệu suất, h = 0,78 Vận tốc quay, v = 54,5 (m/s) Chọn động cơ điện : Công suất tiêu thụ trên trục quạt khi tổn thất trên trục ổ bi là : h = 0,95 (kW/s) Hệ thống 2: Lưu lượng thổi vào phân xưởng, L = 47130 (m3/h) Lưu lượng 1 miệng thổi, L = 2640 (m3/h) Hệ số sức cản cục bộ: Đoạn 1: - Mỉệng thổi x = 0,12 - Ngoặt 900 x = 0,35 Tổng Sx = 0,47 Đoạn 2: - chạc 3 nhánh thẳng x = 0,1 Đoạn 3: - Chạc 3 nhánh thẳng x = 0,7 Đoạn 4: - Chạc 3 nhánh thẳng x = 1,6 Đoạn 5: Chạc 3 nhánh thẳng x = 1,6 Đoạn 6: - Chạc 3 nhánh thẳng x = 1,6 Đoạn 7: - Chạc 3 nhánh thẳng x = 2,5 Đoạn 8: - Chạc 3 nhánh thẳng x = 2,5 Đoạn 9: - Chạc 3 nhánh thẳng x = 2 Đoạn 10: - Chạc 3 nhánh thẳng x = 0,2 - Ngoặt 900 : 2 cái x = 0,35´2 = 0,7 - Loa nối quạt x = 0,1 Tổng Sx = 1 Nhánh phụ từ 11á18: - Miệng thổi x = 0,12 - Ngoặt 450 x = 0,23 - Chạc 3 nhánh rẽ x = 2 Tổng Sx = 2,35 Hình 3.4: Sơ đồ không gian hệ thống thổi 2Bảng 3.6 : Hệ thống 2 thổi vào phân xưởng STT L (m3/h) l (m) v (m/s) d (mm) R (kG/m2) (kG/m2) (kG/m2) (kG/m2) (kG/m2) Đoạn 1 2445 8 5,4 400 0,08 0,64 0,47 1,78 0,837 1,477 Đoạn 2 5085 6 8,9 450 0,175 1,05 0,1 4,84 0,484 1,534 Đoạn 3 7725 6 10,9 500 0,224 1,344 0,7 7,27 5,089 6,433 Đoạn 4 10365 6 11,7 560 0,222 1,332 1,6 8,37 13,392 14,724 Đoạn 5 13005 6 11,6 630 0,189 1,134 1,6 8,23 13,168 14,302 Đoạn 6 15645 6 11 710 0,147 0,882 1,6 7,4 11,84 12,722 Đoạn 7 18285 6 12,8 710 0,196 1,176 2,5 10,02 25,05 26,226 Đoạn 8 20925 6 14,7 710 0,254 1,524 2,5 13,22 33,05 34,574 Đoạn 9 23565 7 13 800 0,174 1,218 2 10,34 20,67 21,898 Đoạn 10 47130 9,5 16,7 1000 0,212 2,014 1 17,06 17,06 19,074 Tổng 152,96 Chọn cửa lấy gió: Vận tốc ngoài, v = 3 `(m/s) Lưu lượng gió cần thổi, L = 47130 (m3/h) Chọn cửa lấy gió loại: -Lưu lượng gió 1 cửa, L = 65000 (m3/h) -Vận tốc gió đi qua cửa, v = 6 (m/s) -Tổn thất áp suất qua cửa, P = 4,2 (kG/h) Chọn lưới lọc bụi dạng tấm: Hiệu quả lọc của lưới là 99% Năng suất lọc 4000 – 5000 (m3/h.m) Tổn thất áp suất 8 – 10 (kG/m2 ) Ta chọn 36 tấm lọc bụi có kích thước: a x b x c = 510 x 510 x 80mm Chọn quạt thổi chung và động cơ điện: Trở lực toàn hệ thống 2: DP = SDPống + DPlọc bụi + DPcửa gió = 152,96 + 9 + 4,2 = 166,16 (kG/m2) Hệ số dự trữ khi chọn quạt là 1,15 Vậy cột áp cần thiết để chọn quạt là H =DP ´ 1,15 = 166,16 ´ 1,15 = 191,1 (kG/m2 ) Chọn quạt: Từ lưu lượng gió cần thổi, L = 47130 (m3/h) Cột áp quạt cần thổi, H = 191,1 (kG/m2 ) Ta chọn quạt ly tâm: U 4 – 70 N0 12 Số vòng quay, n = 900 (v/ph) Hiệu suất, h = 0,78 Vận tốc quay, v = 56,5 (m/s) sChọn động cơ điện : Công suất tiêu thụ trên trục quạt khi trên trục ổ bi là h = 0,95 (kW/s) chương IV thiết bị xử lý ô nhiễm 4.1. Xiclon lọc bụi Cấu tạo và nguyên lý làm việc Xiclon là thiết bị lọc bụi trong đó hình thành lực ly tâm để tách bụi ra khỏi không khí. Không khí mang bụi được đưa vào phần trên của xiclon bằng ống (1) lắp theo phương tiếp tuyến với vỏ ngoài hình trụ (2) của xiclon. Nhờ thế luồng không khí sẽ có chuyển động xoắc ốc bên trong vỏ hình trụ và hạ dần về phía dưới. Khi gặp phần đáy hình phễu (3) dòng không khí bị đảy ngược trở lên, trong khi đó nó vẫn giữ nguyên chuyển động xoắn ốc và thoát ra ngoài ống (4). Trong quá trình chuyển động xoắn ốc, các hạt bụi chịu tác dụng của lực ly tâm làm cho chúng có xu hướng tiến dần về phía vỏ hình trụ hoặc đáy hình phễu rồi chạm vào thành thiết bị và rơi xuống dưới. ở đáy phễu của xiclon người ta có lắp van (5) để xả bụi vào thùng chứa. Thông thường ở đáy phễu có áp suất âm (áp suất tương đối), do đó khi mở van (5) không khí bên ngoài sẽ bị hút vào xiclon từ dưới lên trên và có thể làm cho bụi đã lắng đọng ở đáy phễu bay ngược lên và theo không khí thoát ra ngoài ống (4) làm mất tác dụng của việc lọc bụi. Để tránh tình trạng trên người ta dùng van kép, trước khi xả bụi ta đóng kín van (5a) rồi mới mở van (5b). Sơ đồ xiclon thể hiện trong Hình 4.1 Hình 4.1: Sơ đồ cấu tạo Xiclon lọc bụi 4.2. lưới lọc bụi Lưới lọc bụi là thiết bị lọc bụi được chế tạo dưới dạng tấm từ một loại vật liệu hoặc nhiều loại vật liệu khác nhau để tạo ra lỗ rỗng và lối đi dích dắc bên trong độ dày của nó. Lưới lọc bụi có cấu tạo đơn giản và phổ biến nhất là loại tấm lọc gồm có khung làm bằng kim loại xung quanh, hai mặt được căng lưới kép và giữa hai lớp lưới thép là vật liệu bằng khâu kim loại. ích thước vật liệu đệm càng bé thì lỗ rỗng của tấm lọc càng bé và lọc được bụi mịn, nhưng lúc đó sức cản thuỷ lực của tấm lọc sẽ cao. Kích thước thông thường của tấm lọc là 510´510´80 mm, khâu kim loại kích thước 13´13´1 mm. Do lưu lượng không khí cần lọc lớn, các tấm lọc được ghép lại với nhau trên khung phẳng thành ba tầng theo đường dích dắc. Để tăng cao hiệu quả đối với bụi kích thước bé người ta dùng dầu công nghiệp để tẩm các lưới lọc trước khi sử dụng. Khi không khí mang bụi đi qua tấm lưới lọc chiều hướng chuyển động của nó thay đổi liên tục theo vô số lỗ rỗng dích dắc bên trong bề dày của tấm lọc, nhờ đó các hạt bụi sẽ bám lại trên thành của các khâu sứ hoặc khâu kim loại. Sau một thời gian sử dụng, bụi bám nhiều làm cho sức cản thuỷ lực tăng và năng suất lọc giảm. Lúc đó người ta cần rửa tấm lọc cho sạch bụi bằng dung dich xút nóng, phơi khô rồi tẩm lại dầu để sử dụng tiếp. Hiệu quả của lưới lọc với vật liệu đệm là khâu kim loại đạt 99% năng suất lọc từ 4000-5000 m3/h.m2 và sức cản tương ứng là 8-10 kg/m2. Cấu tạo lưới lọc bụi thể hiện Hình 4.2 Hình 4.2: Sơ đồ cấu tạo lưới lọc bụi Kết luận Từ những phân tích, tính toán, đánh giá đã trình bày ở trên có thể rút ra những kết luận sau : Hệ thống thông gío của công trình đảm bảo điều kiện vi khí hậu và độ trong sạch của không khí theo yêu cầu vệ sinh. Hoạt động của Công ty đã góp phần tạo công ăn việc làm cho hơn 500 lao động, đồng thời thúc đẩy quá trình đô thị hoá của khu vực Hà Nội nói riêng và cả nước nói chung. Kiến nghị Mặc dù, hệ thống thông gió của Phân xưởng Đúc - Công ty Cơ khí Mai Động đã được thiết kế đảm bảo điều kiện vi khí hậu thông thoáng trong môi trường làm việc của người công nhân, nhưng để hệ thống này hoạt động có hiệu quả thì công ty cần thực hiện các biện pháp: Thường xuyên tiến hành duy tu, sửa chữa, bảo dưỡng hệ thống dẫn khí. Nâng cấp hệ thống thông gió phù hợp với tốc độ phát triển công nghệ của công ty. Tài liệu tham khảo 1.Kỹ thật thông gió – G.S Trần Ngọc Chấn – NXB Xây Dựng (1998). 2.Môi trường không khí – G.S T.S Phạm Ngọc Đăng – NVB Khoa học Kĩ thuật (1995) 3.Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải – Tập 1,2,3 G.S T.S Trần Ngọc Chấn – NXB Khoa học Kĩ thuật (2001) 4.Thiết kế thông gió công nghiệp – Hoàng Thị Hiền – NXB Xây Dựng (2000). 5.Tài liệu tổng quan về Công ty Cơ khí Mai Động. Mục lục Trang Mở đầu 1 Chương I : Tổng quan Công ty cơ khí Mai Động 3 1.1.Giới thiệu về công ty 3 1.1.1.Quá trình hình thành 3 1.1.2.Vị trí địa lý 4 1.1.3.Tổng mặt bằng công ty 4 1.1.4.Cơ cấu hành chính công ty 5 1.1.5.Quy trình công nghệ phân xưởng đúc 6 1.1.6.Bảo hộ lao động cho công nhân đúc 9 1.2.Điều kiện tự nhiên của khu vực 9 1.3.Thiết kế hệ thống thông gió phân xưởng đúc 10 Chương II : Tính toán lượng nhiệt thừa, xác định lưu lượng thông gió và xử lý ô nhiễm bên trong công trình 12 2.1.Chọn thông số tính toán bên trong và bên ngoài phân xưởng 12 2.1.1.Thông số tính toán bên ngoài công trình 12 2.1.2.Thông số tính toán bên trong công trình 13 2.2.Tính toán lượng nhiệt thừa trong công trình 13 2.2.1.Tính toán lượng nhiệt truyền qua kết cấu bao che 14 2.2.1.1.Tính hệ số truyền nhiệt K qua kết cấu bao che 14 2.2.1.2.Tính toán diện tích truyền nhiệt qua kết cấu bao che 16 2.2.2.Tính toán thu nhiệt do bức xạ mặt trời truyền vào phân xưởng 19 2.2.2.1.Tính toán thu nhiệt qua mái 20 2.2.2.2.Tính toán thu nhiệt qua cửa kính 23 2.2.3Tính toán lượng nhiệt toả bên trong công trình 24 2.2.3.1.Nhiệt toả do người 24 2.2.3.2.Nhiệt toả do chiếu sáng 25 2.2.3.3.Nhiệt toả do thiết bị động cơ 25 2.2.3.4.Nhiệt toả do quá trình nguội dần của sản phẩm 26 2.2.3.5.Nhiệt toả do lò buồng 29 2.2.4.Tổng kết lượng nhiệt thừa bên trong công trình 42 2.3.Tính toán lưu lượng khử độc hại, bụi, nhiệt thừa bên trong công trình 43 2.3.1.Tính toán lưu lượng thông gió cục bộ tại các thiết bị 43 2.3.1.1.Tính toán lưu lượng khử nhiệt thừa tại các máy 43 2.3.1.2.Tính toán lưu lượng khử nhiệt thừa tại các lò 45 2.3.1.3.Tính toán tổng lượng nhiệt thừa cần khử 58 2.3.1.4.Thông gió cục bộ bằng hoa sen không khí tại vị trí các lò 58 2.4.Tính toán thông gió chung cho toàn bộ công trình 59 Chương III : Thiết kế hệ thống thông gió xử lý ô nhiễm bên trong công trình 65 3.1.Tính toán thuỷ lực hệ thống hút cục bộ 65 3.1.1.Tính toán thuỷ lực hệ thống hút cục bộ tại máy sàng cát, máy nghiền trộn. 66 3.1.2.Tính toán thuỷ lực hệ thống hút cục bộ tại tang quay, máy mài 69 3.1.3.Tính toán thuỷ lực hệ thống hút cục bộ tại tang quay, máy mài 73 3.2.Tính toán thuỷ lực hệ thống thổi chung cho công trình 76 Chương IV : Thiết bị xử lý ô nhiễm 87 4.1.Xiclon lọc bụi 87 4.2.Lưới lọc bụi 89 Kết luận 91 Tài liệu tham khảo 92 Phụ lục 93