Đồ án: Thông gió và xử lí khí thải
LỜI MỞ ĐẦU
Không khí là một trong những thành phần quan trọng của sự sống. Nếu không
có không khí thì loài người chúng ta không thể tồn tại được. Với sự phát triển của
khoa học kĩ thuật hiện nay, tốc độ đô thị hoá ngày càng cao làm cho tình hình ô nhiễm
môi trường nói chung và ô nhiễm không khí nói riêng ngày càng trầm trọng.
Môi trường không khí tại nơi làm việc ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ và năng
suất làm việc của công nhân trong các nhà máy, phân xưởng. 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.
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
Trước tình hình đó, vấn đề thông gió và xử lý khí độc hại đã trở thành mối quan
tâm của nhiều quốc gia trên thế giới. Và để hiểu rõ hơn vấn đề này em được giao
nhiệm vụ “ Thiết kế hệ thống thông gió và hệ thống kiểm soát ô nhiễm môi trường
không khí cho phân xưởng cơ khí”.
Trên cơ sở những kiến thức đã được học và được Cô Nguyễn Phước Qúy An
hướng dẫn, em đã hoàn thành đồ án.
Nội dung đồ án gồm các vấn đề: Tính toán thông gió cho nhà công nghiệp. Tính
toán sự khuếch tán ô nhiễm từ các ống khói. Thiết kế hệ thống xử lý bụi đạt yêu cầu
cho phép và các bản vẽ kèm theo.
Do nhiều yếu tố khác nhau nên đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót.
Kính mong thầy, cô giáo hướng dẫn thêm để đồ án này trở nên hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 12 năm 2015
Sinh viên thực hiện
NGUYỄN THỊ HƯƠNG MƠ

SVTH: NGUYỄN THỊ HƯƠNG MƠ
GVHD: NGUYỄN PHƯỚC QUÝ AN


TRONG CÔNG TRÌNH CHO PHÂN XƯỞNG GIA CƠ KHÍ
CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN NHIỆT THỪA
I. Lựa chọn thông số
1.1. Chọn thông số tính toán bên ngoài công trình
Địa điểm : Lào Cai
•

Mùa hè:
- Nhiệt độ ngoài công trình vào mùa hè t

= 32,70C (Bảng 2.3 [1] Nhiệt độ cực đại

trung bình tháng 7).
- Độ ẩm: φ

= 85,8 % (Bảng 2.10 [1] Độ ẩm tương đối trung bình vào tháng7).

- Hướng gió chủ đạo: Đông Nam (Bảng 2.16[1 ]Lấy theo trạm Lào Cai).
- Vận tốc gió mùa hè: V

= 2,2 (m/s) (Bảng 2.16 [1] Vận tốc gió trung bình tháng 7

theo trạm Lào Cai).
•

Mùa đông:
- Nhiệt độ ngoài nhà vào mùa đông: t

= 13,30C (Bảng 2.4[1] Nhiệt độ cực tiểu



Đồ án: Thông gió và xử lí khí thải
•

Mùa đông: Lấy theo điều kiện tiện nghi tT( đông) = 18-24oC. Người làm trong phân
xưởng cơ khí với các công việc như khoan, cưa, hàn, nấu đồng và đúc đồng là lao
động vừa.
Chọn : t =20oC
Bảng 1: Thông số tính toán bên trong phân xưởng cơ khí
Mùa
Mùa hè
Mùa đông

Nhiệt độ tính toán
tt
N

o

Nhiệt độ tính toán
tt

o

bên ngoài nhà t ( C)

bên trong nhà tT ( C)

32,7
13,3


220

15


Đồ án: Thông gió và xử lí khí thải
b. Cửa sổ: Bề mặt cửa sổ và cửa sổ mái là giống nhau, kết cấu là cửa bằng kính có
song chắn bằng thép, có các thông số là:
Dày :
Hệ số dẫn nhiệt:
c.Cửa chính: Cửa thép với các thông số như sau
Dày:

Hệ số dẫn nhiệt:
d. Mái che: Là mái tôn với các thông số kĩ thuật là :
Dày:δ= 2mm

Hệ số dẫn nhiệt:
Mái che cần có lớp cách nhiệt : lớp cách nhiệt làm bằng mút xốp chống nóng
Dày: δ= 30mm
Hệ số dẫn nhiệt: λ=0.028 Kcal/mhoC
(Theo phụ lục 2 – [2])
e. Nền: Lựa chọn là loại nền không cách nhiệt. Ta chia nền ra làm 4 lớp như sau :

Dải 1
Dải 2
Dải 3

24m

1. Hệ số truyền nhiệt K

Trong đó:

αT: hệ số trao đổi nhiệt mặt bên trong, αT = 7,5 kcal/m2.h.0C
αN: hệ số trao đổi nhiệt mặt bên ngoài, αN = 20 kcal/m2.h.0C
δi: độ dày kết cấu thứ i [mm]
λi: hệ số dẫn nhiệt của kết cấu thứ i [kcal/m.h.oC]

Bảng 2: Tính toán xác định hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che
TT

Tên kết cấu

1

Tường

Hệ số truyền nhiệt

Kết quả
K
(kcal/m2h0C)
1,843

Kt =
2

3


Dải 3: K3

0,1

Dải 4: K4

0,06

Trang 9


Đồ án: Thông gió và xử lí khí thải

6

Mái

0,8
Km =

SVTH: NGUYỄN THỊ HƯƠNG MƠ
GVHD: NGUYỄN PHƯỚC QUÝ AN Trang 10


Đồ án: Thông gió và xử lí khí thải
2. Xác định diện tích kết cấu bao che
Bảng 3: Diện tích kết cấu bao che
Kết
Tên kết cấu
Cửa sổ

Fcm = dài .cao

quả

F=4.1,3.9
F=4.1,3.9
F=4.1,3.8

(m2)
46,8
46,8
41,6

F=4.1,3.8

41,6

F=3.3,5
F=3.3,5
F=0
F=3.3,5
F=28,4.0,6
F=28,4.0,6

10,5
10,5
0
10,5
17,04
17,04


140,65

Phía Đông

F=(24+0,3).7,5-41,6-10,5

130,15

F1= 4.2.2+30.2.2 + 20.2.2
F2= 20.26-F3-F4
F3= 16.22-F4
F4=12.18

216
168
136
216

Nền
06

Dải I
Dải II
Dải III
Dải IV

3. Tổn thất nhiệt bổ sung theo phương hướng.

SVTH: NGUYỄN THỊ HƯƠNG MƠ


3

4

5

Loại kết cấu

K

Tên

(kcal/m2h0C) F (m2)

Hướn

kết cấu g
Bắc
Cửa sổ Nam
Tây
Đông
Bắc
Cửa
Nam
chính
Tây
Đông
Cửa Bắc
mái


0,8

ΣQ

∆ ( Q
0
C) (Kcal/h)

(Kcal/h)

46,8

6,7

1641,50

10% 164,15

1805,65

46,8
41,6
41,6

6,7
6,7
6,7

10,5


0% 0
5% 0
10% 38,24
10%
59,77

382,35
0
420,59
657,44

0%
10%

0
209,85

597,67
2308,41

0
86,83
160,71

2098,56
1823,59
1767,82
4085,5



216
6,7
168
6,7
136
6,7
216
6,7
Tổng cộng

0
72,95
145,91
38,24

578,88

-

0

578,88

225,12
91,12
86,83

-


Tên
kết cấu

1

Cửa sổ

2

Cửa
chính

3

Cửa
mái

Hướng
Bắc
Nam
Tây
Đông
Bắc
Nam
Tây
Đông
Bắc
Nam

K

0,4
0,2
0,1
0,06

ΣQ
(Kcal/)

∆ (0
C)

Q
(Kcal/
h)

46,8
46,8
41,6
41,6
10,5
10,5
0
10,5
17,04

1
1
1
1
1

0,00
0,00
5,73
8,92

17,04

1

89,2

0%

0,00

169,95

1

313,22

10%

31,32

169,95

1

313,22

12,96
24

F (m2)

SVTH: NGUYỄN THỊ HƯƠNG MƠ
GVHD: NGUYỄN PHƯỚC QUÝ AN Trang 14

(%)

269,5
245
228,67
239,56
62,99
57,26
0
62,99
98,12
89,2

344,54
313,22
272,18
263,87
84,6
33,6
13,6
12,96
2691,86


: Nhiệt độ tính toán của không khí trong nhà tùy mùa đang tính toán (oC)
: Nhiệt độ tính toán của không khí ngoài nhà tùy mùa đang tính toán (oC)

SVTH: NGUYỄN THỊ HƯƠNG MƠ
GVHD: NGUYỄN PHƯỚC QUÝ AN Trang 15


Đồ án: Thông gió và xử lí khí thải

Hình 3: Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa hè, mùa đông
Bảng 6: Tính toán chiều dài khe cửa mà gió lọt qua
Loại cửa

Chiều dài khe cửa mà gió lọt qua (m)
Hướng Đông Nam

Cửa mái
Cửa sổ

18,6.2 + 0,6.18 = 48
(5.3.4 + 2.3.0,545) + (5.5.1,3 + 2.1,3) = 98,37
(3.4.4+3.2.2,645)+(4.5.1,3+3.2.1,3)=97,67
=> 98,37+97,67=196,04
(0,842+3)+(3.5+3)=10,34

Cửa chính

Bảng 7: Tính toán tổn thất nhiệt do rò gió
Mùa

196,04

(kcal/h)
357,2
1458,9

7,12

2

10,34

236,8

48
196,04
10,34

2052,9
47,02
192,06
31,17
270,25

6,7

Chính
Tổng cộng
Đông



SVTH: NGUYỄN THỊ HƯƠNG MƠ
GVHD: NGUYỄN PHƯỚC QUÝ AN Trang 16


Đồ án: Thông gió và xử lí khí thải

Công thức tính:

(Kcal/h)

Với: G: là lượng vật liệu đưa vào nhà trong một giờ.
G =360 kg/h
tC : là nhiệt độ của vật liệu sau khi đưa vào phòng. tC = tTtt
tD : là nhiệt độ của vật liệu trước khi đưa vào phòng. tD= tNtt
= 0,5 – hệ số kể đến khả năng nhận nhiệt của vật liệu (Theo mục
3.2.1.3/trang 90 – [4])
C: tỉ nhiệt (nhiệt dung riêng của vật liệu cần làm nóng). Đối với đồng ta có
C = 0,39 KJ/Kg0k = 0,092(kcal/kg.0C) (Tra bảng phụ lục 5 -[4])
Bảng 8: Tổn thất nhiệt do làm nóng vật liệu
TT

Mùa

G (Kg/h)

C

1


2.4. Tính tổng tổn thất nhiệt.
Bảng 9: Tổng tổn thất nhiệt
Mùa

ΣQ

= Q + Q (Kcal/h)

Đông

22128,68

Hè

2691,86

110,95
16,56

2052,9

24292,53

270,25

2978,67

III. TÍNH TOÁN TỎA NHIỆT
3.1. Tỏa nhiệt do thắp sáng
Tính cho cả mùa đông và mùa hè

•

ϕ1: Hệ số sử dụng công suất máy, ϕ1 = (0,70 ÷ 0,9). Chọn ϕ1 = 0,8

•

ϕ2: Hệ số tải trọng, ϕ2 =(0,5 ÷ 0,8). Chọn ϕ2 = 0,65

•

ϕ3: Hệ số đồng thời hoạt động nhiều máy, ϕ3 = (0,5 – 1,0). Chọn ϕ3 =
0,75

•

ϕ4: Hệ số biến thiên công suất điện thành nhiệt, ϕ4 = (0,65 – 1,0). Chọn
ϕ4 = 0,8

•

860: Đương lượng chuyển hóa điện thành nhiệt, 1KW = 860 Kcal/h

•

N: Công suất máy (KW)
Bảng 10: Công suất điện của các động cơ.

Kí hiệu

Tên động cơ

3,2
2,5
6,7
3
2.5
1.5
10
2.8
2.0
2.5
10
0.6

QtỏaĐC = 0,8.0,65.0,75.0,8.860.97 = 26027,04 (Kcal/h) .

SVTH: NGUYỄN THỊ HƯƠNG MƠ
GVHD: NGUYỄN PHƯỚC QUÝ AN Trang 18

Số lượng
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2

Cl : tỉ nhiệt trung bình của sản phẩm ở thể lỏng (Cl= 0,118), Kcal/kg.0C
tnc: nhiệt độ nóng chảy của vật (tnc= 1080 0C )
tđ: nhiệt độ ban đầu của sản phẩm bằng nhiệt độ bên trong của lò tđ =1250 oC
tc: nhiệt độ cuối cùng của sản phẩm bằng nhiệt độ của trong nhà của phân

-

xưởng
I: nhiệt nóng chảy (Inc = 180kJ/kg = 43 Kcal/kg).
Bảng 11: Tính toán toả nhiệt do quá trình làm nguội sản phẩm
Gsp

Mùa
Đông
Hè

Cl

Cr

tđ

Tnc

Tc

(kg/h)

(kcal/ (kcal/


Qsp
(kcal/h)
58190,4
57731,72

Tỏa nhiệt do người

Lượng nhiệt tỏa ra của người trong phòng bao gồm hai thành phần là nhiệt hiện Q h
và nhiệt ẩn QÂ .
Lượng nhiệt toàn phần tỏa ra của người phụ thuộc phần lớn vào mức độ nặng
nhọc của công việc, vào nhiệt độ của phòng và một phần tính chất quần áo mặc. Phần
nhiệt hiện tỏa ra phụ thuộc vào nhiệt độ của phòng, vận tốc gió trong phòng, cường độ
làm việc và tính chất quần áo mặc. Khi nhiệt độ môi trường thấp thì người tỏa nhiệt
hiện lớn, nhiệt ẩn nhỏ. Khi nhiệt độ trong phòng cao lượng nhiệt hiện tỏa ra giảm đi,
người tỏa mồ hôi nhiều.
Lượng nhiệt tỏa ra do người chỉ tính phần nhiệt hiện bởi phần nhiệt hiện tỏa ra
làm tăng nhiệt độ không khí trong phòng còn nhiệt ẩn làm tăng quá trình bốc mồ hôi
và tính theo công thức:
SVTH: NGUYỄN THỊ HƯƠNG MƠ
GVHD: NGUYỄN PHƯỚC QUÝ AN Trang 19


Đồ án: Thông gió và xử lí khí thải
Qtnguoi = q.n (Kcal/h)
Trong đó:
•

n - là số người trong phân xưởng, n = 38 người

•

3420
486,4

Toả nhiệt do lò:

3.5.

Tính toán tỏa nhiệt qua lò là rất phức tạp bởi vì tường lò có cấu tạo có nhiều
lớp vật liệu có sức kháng nhiệt đáng kể. Lượng nhiệt tỏa vào phòng qua thành lò, nóc
lò, đáy lò qua của cửa lò lúc đóng và mở . Giả thiết cấu tạo của thành lò, nóc lò và đáy
lò là như nhau. Cửa lò để dễ dàng mở ra nên cấu tạo gồm 2 lớp khác với thành lò.
a) Lò nấu đồng :
Lò nấu đồng có:
- Diện tích nóc lò: Fđỉnh = 1,5.1,5 – 0,5.0,5= 2 (m2)
- Diện tích đáy lò: Fđáy = 1,5.1,5 = 2,25 (m2)
- Diện tích thành lò: Fthành = 4.1,5.2 = 12 (m2)
Tỏa nhiệt qua thành lò
QTL = q . FT (kcal/h)
FT diện tích thành lò (m2), F = 1.5.4.2 =12 (m2)
q cường độ dòng nhiệt truyền qua 1 m2 thành lò (kcal/m2.h)
Cấu tạo của lò:

SVTH: NGUYỄN THỊ HƯƠNG MƠ
GVHD: NGUYỄN PHƯỚC QUÝ AN Trang 20


Đồ án: Thông gió và xử lí khí thải

(kcal/m.hoC)



tĐN =20 oC (nhiệt độ trong nhà vào mùa đông)

SVTH: NGUYỄN THỊ HƯƠNG MƠ
GVHD: NGUYỄN PHƯỚC QUÝ AN Trang 21


Đồ án: Thông gió và xử lí khí thải

K=

 Mùa hè

= 79 oC , : tHN = 33,7 oC

Chọn :
-

Xác định hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài :

– tHN )0,25 +

= L .(

-

L: Hệ số kích thước đặc trưng phụ thuộc vào kích thước lò, L = 2,2 đối với bề mặt
đứng
Cqd: hệ số bức xạ qui diễn của vật trong phòng, Cqd =4,2 (Kcal/m2.hoK)
(theo mục 2.2.6 sách [3] )


Đồ án: Thông gió và xử lí khí thải
 Mùa đông

= 68 oC, tĐN = 20 oC

Chọn
-

Xác định hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài

αĐ3 = L .(

– tĐN )0,25 +

L: Hệ số kích thước đặc trưng phụ thuộc vào kích thước lò, L = 2,2 đối với bề mặt
đứng
Cqd: hệ số bức xạ qui diễn của vật trong phòng, Cqd =4,2 (Kcal/m2.hoK)
(Theo mục 2.2.6 – [3] )

= αĐ3 =2,2.(68-20)0,25+

= 11.17 (Kcal/m2.hoC)

- Tính QN : lượng nhiệt tỏa ra từ bề mặt ngoài ra bên ngoài :
QN =

– tĐN )

.F .(



Đồ án: Thông gió và xử lí khí thải
•

Fđáy lò : diện tích đáy lò , Fđáy lò =1,5.1,5 = 2,25m2

•

K: hệ số truyền nhiệt của thành lò (kcal/m2.h. oC)

Cấu tạo của lò:
(kcal/m.hoC)

Lớp 1: chịu lửa :
Lớp 2: cách nhiệt:

(kcal/m.hoC)

Lớp 3: bảo vệ ,

(kcal/m.hoC)

( Theo trang 39- [3] )
 Giả thiết : nhiệt độ bề mặt trong của lò nhỏ hơn nhiệt độ trong lò 5oC :

= tT – 5 oC = 1300 - 5 = 1295 oC
: nhiệt độ bề mặt bên trong lò
t T : nhiệt độ bên trong lò
 Giả thiết :


L: Hệ số kích thước đặc trưng phụ thuộc vào kích thước lò, L =

=

=1,5

Cqd: hệ số bức xạ qui diễn của vật trong phòng, Cqd =4,2 (Kcal/m2.hoK)
(theo mục 2.2.6 – [3] )

= 1,5.(84-33,7)0,25+

=10,17(Kcal/m2.hoC)

- Tính QN : lượng nhiệt tỏa ra từ bề mặt ngoài ra bên ngoài :
QN =

– tHN )

.FTL .(

QN = 10,17.2,25.(84 – 33,7) =1151(kcal/m2h)
- Tính Q :lượng nhiệt đi qua 1m2 bề dày thành lò
Q= K .F (

–

) = 0,44.2,25.(1295 –84) = 1198,89(kcal/m2h)

= 0,04=4% < 5% (giả thiết thoả mãn)

=1,5