ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN PHẦN I. THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ - XỬ LÝ KHÍ THẢI CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐỒ GỖ GIA DỤNG - ĐN 1.1. Điều kiện tự nhiên. Đà Nẵng là 1 trong những thành phố trực thuộc trung ương của Việt Nam, phía Bắc giáp tỉnh Thừa Thiên – Huế, phía Tây và Nam giáp tỉnh Quảng Nam, phía Đông giáp biển Đông. Đây là một thành phố vừa có núi cao, sông sâu, đồi dốc trung du xen kẽ vùng đồng bằng ven biển hẹp. Hình 1.1. Vị trí địa lý thành phố Đà Nẵng Nhiệt độ trung bình hằng năm khoảng 25.1 oC, cao nhất là vào tháng 7 trung bình khoảng 34.4oC, thấp nhất vào tháng 1 trung bình khoảng 19.1 oC. Độ ẩm không khí trung bình: cao nhất là 84.2%, thấp nhất là 75.3%. Chịu ảnh hưởng của 2 hướng gió chính: Mùa hè là hướng Đông với vận tốc gió 1.2 (m/s) và mùa đông là hướng Tây với vận tốc gió 1.5 (m/s) Cường độ trực xạ của bức xạ mặt trời trên mặt đứng 8 hướng lấy theo thời điểm tính toán 13 - 14h của tháng nóng nhất (tháng 7) của địa phương thành phố Đà Nẵng. Hướng Bắc là 79.2 (w/m2), hướng Nam, Đông, Đông Bắc, Đông Nam là 0 w/m 2, hướng Tây là 216.6 (w/m2), hướng Tây Nam là 97.1 (w/m2) và hướng Tây Bắc là 50.9 (w/m2) 1.2. Giới thiệu tổng quan về nhà máy. Nhà máy chế biến gỗ - ĐN chuyên sản xuất chế biến đồ gỗ gia dụng. Bao gồm 3 phân xưởng: GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 1 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN + Phân xưởng cưa: có diện tích 54m × 24m, nguyên liệu được đưa vào phân xưởng sẽ được chế biến thành tấm dày 10 - 100mm, thành ván mỏng 0.15 - 1mm hoặc hình dạng theo yêu cầu sản phẩm. Bột cưa sinh ra được đưa vào máy ép mùn cưa có thể tận dụng làm nguyên liệu đốt. Với số lượng công nhân 42 người, bao gồm các thiết bị: Bảng 1.1. Thiết bị phân xưởng cưa Tên gọi Máy cưa Rirsaw 1 lưỡi Máy cưa Panel Máy ép mùn cưa Máy cưa vanh Máy cưa Rirsaw 1 lưỡi Số lượng 3 5 1 5 Công suất(kw) 2.5 2.0 1.2 1.5 Máy cưa Panel Tính chất độc hại Bụi Bụi Bụi Máy ép mùn cưa Hình 1.2. Một số thiết bị minh họa của phân xưởng cưa + Phân xưởng chế tạo: có diện tích 36 m x 24 m, 12 công nhân, tại đây các sản phẩm đã được sơ chế như sấy. Bao gồm các thiết bị: Bảng 1.2. Thiết bị phân xưởng chế tạo Tên gọi Buồng sấy Máy cắt hai đầu Máy phay Router đứng Máy mài lưỡi cưa Máy cắt hai đầu Số lượng 5 4 4 2 Công suất (kw) 2.5 2.0 2.2 Máy phay Router đứng Tính chất độc hại Nhiệt Bụi Bụi Bụi Máy mài lưỡi cưa Hình 1.3. Một số thiết bị minh họa của phân xưởng chế tạo GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 2 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN + Phân xưởng gia công lắp ráp: có diện tích 54m × 36m, 78 công nhân, tại đậy nguyên liệu sẽ được gia công kết cấu, tạo dáng, gia công bề mặt tạo sản phẩm hoàn chỉnh và lưu tại kho. Bao gồm các thiết bị: Bảng 1.2. Thiết bị phân xưởng gia công lắp ráp Tên gọi Số lượng Công suất (kw) Tính chất độc hại Máy bào ngang M30 4 2.2 Bụi Máy phay đa năng 4 2.2 Máy tiện 2 2.2 Bụi Máy cưa bàn trượt 12 0.5 Bụi Máy mộc đa năng 6 2.0 Bụi Máy ghép 4 1.5 Máy khoan để bàn 4 0.7 Bụi Máy đánh giấy nhám 4 0.5 Bụi Máy chà nhám 4 0.7 Bụi Máy phun PU 10 1 Hơi dung môi Máy mộc đa năng Máy chà nhám Máy khoan Hình 1.4. Một số thiết bị minh họa của phân xưởng gia công lắp ráp Nguyên liệu sử dụng trong quá trình chế biến: gỗ lim, gỗ mít, gỗ thông, sam, lát, mun… sản phẩm tạo ra rất đa dạng bao gồm: tủ, ghế, bàn, kệ, cửa, giường…và gỗ dán sử dụng làm bao bì trong xây dựng, toa xe, đóng tàu thuyền, đồ mộc cao cấp, lót nền… Dây chuyền sản xuất đồ gỗ gia dụng Ép bột cưa Gỗ tươi Cưa Sấy Cắt hai đầu GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT Sản phẩm Phun PU Chà nhám Phay Bào Tạo dáng (tiện, cưa, khoan, ghép) 3 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Hình 1.5. Dây chuyền sản xuất đồ gỗ gia dụng 1.3. Sự cần thiết để xây dựng hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy 1.3.1. Nguồn phát sinh ra khí thải Bụi gỗ là nguồn ô nhiễm nghiêm trọng nhất trong công nghiệp chế biến gỗ. Bụi phát sinh chủ yếu từ các công đoạn và quá trình sau: - Cưa, xẻ gỗ để tạo phôi cho các chi tiết mộc. - Rọc, xẻ gỗ. - Khoan, phay, bào. - Chà nhám, bào nhẵn các chi tiết bề mặt. Tuy nhiên, có sự khác biệt đáng về kích cỡ hạt bụi và tải lượng bụi sinh ra ở các công đoạn khác nhau. Tại các công đoạn gia công thô như cưa cắt, mài, tiện, phay… phần lớn chất thải đều có kích thước lớn có khi tới hàng ngàn mm. Tại các công đoạn gia công tinh như chà nhám, đánh bóng, tải lượng bụi không lớn nhưng kích cỡ hạt bụi rất nhỏ, nằm trong khoảng từ 2 - 20 mm, nên dễ phát tán trong không khí. Nếu không có biện pháp thu hồi và xử lý triệt để, bụi gỗ sẽ gây ra một số tác động đến môi trường và sức khỏe con người. Bụi vào phổi gây kích thích cơ học và phát sinh phản ứng xơ hóa phổi gây nên những bệnh hô hấp: viêm phổi, khí thủng phổi, ung thư phổi… Đối với thực vật, bụi lắng trên lá làm giảm khả năng quang hợp của cây, làm giảm sức sống và cản trở khả năng thụ phấn của cây. Bảng 1.4. Tải lượng ô nhiễm bụi và chất thải rắn Stt 1 2 3 Nguyên liệu sử dụng Hệ số ô nhiễm trong năm (tấn) (kg/tấn gỗ) Cưa, tẩm sấy 4250 0.187 Bụi tinh (gia công) 3400 0.5 Bụi tinh (chà nhám) 122 0.05 Kích thước bụi Tải lượng ô nhiễm trong năm (kg/năm) 794.75 1700 60 1.3.2. Tác hại của các chất ô nhiễm có trong khí thải Bụi gỗ sau khi phát tán ra khỏi nhà máy bám vào quần áo mới giặt xong, khi mặc vào sẽ thấy ngứa ngáy khó chịu, một số trường hợp gây kích ứng da vì trong bụi gỗ có chứa hóa chất trong quá trình tẩm. GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 4 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Bụi gỗ vào phổi gây kích thích cơ học và phát sinh phản ứng xơ hóa phổi gây nên những bệnh hô hấp. Những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 10 µm có thể được giữ lại trong phổi, tuy nhiên nếu các hạt bụi này có đường kính nhỏ hơn 1 µm thì nó được chuyển đi như các khí trong hệ thống hô hấp. Khi có tác động của các hạt bụi tới mô phổi thì xảy ra các tác hại sau: Viêm phổi: làm tắc nghẽn các phế quản, từ đó làm giảm khả năng phân phối khí. Khí thủng phổi: phá hoại các túi phổi, làm giảm khả năng trao đổi khí O2 và CO2. Ung thư phổi: phá hoại các mô phổi, từ đó làm tắc nghẽn sự trao đổi giữa máu và tế bào, làm ảnh hưởng khả năng tuần hoàn của máu trong hệ thống tuần hoàn. Từ đó, kéo theo một số vấn đề đáng lưu ý ở tim, đặc biệt là lớp khí ô nhiễm có nồng độ cao. Các bệnh khác do bụi gỗ gây ra Bệnh ở đường hô hấp: tùy theo nguồn gốc các loại bụi mà gây ra các bệnh viêm mũi, họng khí phế quản khác nhau. Bụi hữu cơ như bông, sợi, gai, lanh dính vào niêm mặc gây viêm phù thủng, tiết nhiều niêm dịch. Bụi vô cơ rắn, cạnh sắc nhọn, ban đầu thường gây viêm mũi, giảm chức năng giữ, lọc bụi, làm bệnh phổi nhiễm bụi dễ phát sinh. Bệnh ngoài da: bụi do tác động đến các tuyến nhờn làm cho khô da, phát sinh các bệnh về da. Bệnh gây tổn thương mắt: do không có kính phòng hộ, bụi bám vào mắt gây kích thích màng tiếp hợp, viêm mi mắt, sinh ra mộng mắt, nhài quạt… Ngoài ra, bụi còn có thể làm giảm thị lực, bỏng giác mạc, thậm chí gây mù mắt và gây ảnh hưởng tới sinh hoạt, gây mất vệ sinh… Ảnh hưởng đến thực vật Bụi gỗ bám quá nhiều trên vỏ hoa quả, cây cú là nguyên nhân làm giảm chất lượng của các loại sản phẩm này, đồng thời cũng làm tăng chi phí để làm sạch chung. Bụi lắng trên lá còn làm giảm khả năng quang hợp của cây. Bụi gỗ lắng đọng làm lấp đầy những lỗ khí khổng bao xung quanh những hạt diệp lục thu ánh sáng cần cho quá trình quang hợp. Bụi có thể làm tăng khả năng nhiễm bệnh của cây cối thông qua việc làm giảm sức sống của cây, có thể còn làm cản trở khả năng thụ phấn của cây. 1.4. Đề xuất các giải pháp kiểm soát môi trường khôngkhí thải cho nhà máy 1.4.1. Bụi gỗ Bụi phát sinh Chụp hút Khí sạch GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT Hệ thống đường ống Quạt hút xiclon TB lọc túi vải 5 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Hình 1.1. Sơ đồ thu hồi và xử lý bụi gỗ Được thu gom ngay tại vị trí phát sinh thông qua các chụp hút bố trí trên các thiết bị. Các chụp hút được nối với hệ thống ống dẫn và được đưa vào xiclon, tiếp tục không khí lẫn bụi đi qua tấm vải lọc. Khí sau khi qua thiết bị lọc túi vải được dẫn ra ống thải và thoát ra ngoài không khí. 1.4.2. Hơi dung môi Hơi dung môi Chụp hút Khí sạch Đường ống Ống thoát khí Tháp hấp thụ Quạt hút khí Hình 1.2. Sơ đồ thu hồi và xử lý hơi dung môi Lắp đặt các chụp hút khí thải ở những nguồn gây ô nhiễm tại khu vực pha chế hóa chất nhằm tăng khả năng thu gom khí thất thoát ở các nguồn này đưa về hệ thống xử lý khí thải. Trang bị hệ thống xử lý khí thải hấp phụ bằng than hoạt tính. Đồng thời, trang bị ống khói có chiều cao hợp lý sau hệ thống xử lý khí thải nhằm khuếch tán và pha loãng nồng độ khí thải vào không khí xung quanh. 1.4.3. Nhiệt Lắp đặt hệ thống thông gió phù hợp, đảm bảo môi trường làm việc tốt nhất cho công nhân. Ngoài ra để đảm bảo môi trường làm việc tốt trồng nhiều cây xanh trong khuôn viên nhà máy, thực hiện sản xuất sạch hơn … GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 6 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN CHƯƠNG 2 TÍNH NHIỆT THỪA, HÚT CỤC BỘ, LƯU LƯỢNG THÔNG GIÓ 2.1. THÔNG SỐ TÍNH TOÁN 2.1.1. Thông số tính toán ngoài nhà Nhiệt độ của không khí bên ngoài nhà luôn thay đổi theo mùa trong năm và theo ngày trong giờ. Mùa đông nhiệt độ thấp hơn mùa hè, nhiệt độ không khí mùa đông hay mùa hè thường có tính đặc trưng cho mùa ở mỗi địa phương. Với địa điểm của công trình là Đà Nẵng, dựa vào QCVN 02:2009/BXD xác định các thông số ngoài nhà vào các tháng nóng nhất và lạnh nhất của hai mùa: Mùa hè Nhiệt độ vào mùa hè của thành phố Đà Nẵng lấy theo nhiệt độ không khí cao nhất trung bình theo bảng 2.3 - [9], so sánh tất cả tháng mùa hè (tháng 4→ tháng 9) thì tt nhiệt độ tháng 7 cao nhất với t N ( hè ) = 34.4˚C. Ứng với nhiệt độ cao nhất chọn độ ẩm tương đối trung bình tháng năm cũng vào tháng 7 theo bảng 2.10 - [9], φhè = 75.3%. Xét theo tất cả các hướng, chọn hướng gió chính nếu hướng gió đó có tần suất xuất hiện cao nhất. Vậy hướng gió chính của Đà Nẵng vào mùa hè là hướng Đông theo bảng 2.16 - [9]. Vận tốc gió chọn theo vận tốc gió trung bình theo 8 hướng và theo hướng gió chính đã xác định, hướng gió Đông vào tháng 7 thì vhè = 1.2 (m/s), (bảng 2.15-[9]) Mùa đông Nhiệt độ mùa đông của Đà Nẵng lấy theo nhiệt độ không khí thấp nhất trung bình tháng năm theo bảng 2.4 - [9], so sánh tất cả tháng mùa đông (tháng 10→ tháng tt 3) thì nhiệt độ tháng 1 thấp nhất với t N ( đ ) =19.1˚C. Ứng với nhiệt độ thấp nhất chọn độ ẩm tương đối trung bình tháng năm cũng vào tháng 1 theo bảng 2.10 - [9], φ đ = 84.2%. Xét tất cả các hướng, chọn hướng gió chính nếu hướng gió đó có tần suất xuất hiện cao nhất. Vậy hướng gió chính của Đà Nẵng vào mùa đông là hướng Tây, (bảng 2.16 - [9]). Vận tốc gió chọn theo vận tốc gió trung bình theo 8 hướng và theo hướng gió chính đã xác định, hướng gió Tây vào tháng 1 thì vđ = 1.5 (m/s), (bảng 2.15-[9]). GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 7 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 2.1.2. Thông số tính toán trong nhà - Theo [1] /trang 74, nhiệt độ tính toán trong nhà vào mùa hè (t T(H)) bằng nhiệt độ tính toán ngoài nhà vào mùa hè cộng thêm (2 ÷ 3)0C, chọn 20C cho cả 3 phân xưởng. - Nhiệt độ tính toán trong nhà vào mùa đông (tT(Đ)): (theo bảng 3-1, trang 73/[1]) + Đối với phân xưởng cưa: được lấy từ (18 ÷ 20) 0C là phân xưởng lao động nặng, chọn 200C. + Đối với phân xưởng chế tạo và gia công lắp ráp: được lấy từ (20 ÷ 22) 0C là 2 phân xưởng với lao động vừa, chọn 220C. Bảng 2.1. Các thông số tính toán bên trong và bên ngoài công trình Mùa hè H Phân xưởng tN t TH 0 0 ( C) Phân xưởng 1 34.4 Phân xưởng 2 34.4 Phân xưởng 3 34.4 H V gio ( C) (m/s) 36. 4 36. 4 36. 4 Mùa đông Hướng gió Độ ẩm (%) D tN t TD 0 0 ( C) D V gio ( C) (m/s) Hướng gió Độ ẩm (%) 1.2 Đông 75.3 19.1 20 1.5 Tây 84.2 1.2 Đông 75.3 19.1 22 1.5 Tây 84.2 1.2 Đông 75.3 19.1 22 1.5 Tây 84.2 2.2. TÍNH NHIỆT THỪA. Nhiệt thừa của các phân xưởng được tính theo công thức: + Mùa hè: Q Hth = ∑ Qt + ∑ QThu - ∑ Q tt (kcal/h) (2.1) + Mùa đông: Q Đth = ∑ Q t − ∑ Qtt (kcal/h) (2.2) Từ nguồn phát sinh trong từng phân xưởng ta sẽ đi vào tính toán nhiệt thừa cho từng phân xưởng: 2.2.1. Nhiệt thừa phân xưởng cưa. Từ mặt bằng nhà máy và đặc điểm của từng thiết bị trong các phân xưởng tìm hiểu các vấn đề phát sinh trong từng phân xưởng đảm bảo vấn đề thông gió đạt yêu cầu. Đối với phân xưởng cưa: có máy Ripsaw 1 lưỡi, máy cưa Panel, máy cưa vanh nấu sẽ phát sinh bụi. GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 8 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 2.2.1.1. Mùa hè a. Tính tỏa nhiệt Lượng nhiệt tỏa ra trong phân xưởng cưa bao gồm các thành phần: + Tỏa nhiệt do thắp sáng: Qts + Tỏa nhiệt do động cơ, máy móc: Qđc a1. Tỏa nhiệt do thắp sáng Lượng nhiệt tỏa ra do thắp sáng được tính theo [4]/tr.25: Qts= 860 × a × F (kcal/h) 1000 (2.3) Trong đó: a: Tiêu chuẩn thắp sáng tính theo m2 của sàn. Đối với nhà công nghiệp a = 18 ÷ 24 (w/m2) sàn, (chọn a = 20 w/m2 sàn) F: Diện tích của xưởng (m2), F = 1296 m2 Lượng nhiệt tỏa ra do thắp sáng của phân xưởng cưa: Qts,(H) = 0.86 × 20 × 1296 = 22291.2 (kcal/h) a2. Tỏa nhiệt do động cơ dùng điện. Trong quá trình làm việc của các máy móc, thiết bị dùng điện, khi các động cơ hoạt động, điện năng chuyển hóa thành nhiệt năng. Lượng nhiệt này được tính theo [5]/ trang 91. Q đc = 860 × η1 × η 2 × η 3 × η 4 × ∑ N (Kcal/h) (2.4) Trong đó: + η1 : Hệ số sử dụng công suất máy η1 = 0.7 - 0.8 + η 2 : Hệ số tải trọng, tỉ số giữa công suất yêu cầu với công suất cực đại η 2 = 0.5 – 0.8. + η 3 : Hệ số làm việc không đồng thời của động cơ điện η 3 = 0.5 – 1.0 + η 4 : Hệ số biến thiên công suất điện thành nhiệt η 4 = 0.85 – 1.0. Thường lấy: η1 ×η 2 ×η 3 ×η 4 = 0.25 + 860 : Hệ số hoán đổi đơn vị điện thành nhiệt + ∑ N : Tổng công suất của động cơ điện (kW) Phân xưởng cưa gồm các thiệt bị với công suất động cơ: + 3 máy cưa Ripsaw 1 lưới, N = 2.5 kW + 1 máy ép mùn cưa, N = 1.2 kW + 9 máy cưa Panel, N = 2.0 kW + 5 máy cưa vanh, N = 1.5 kW GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 9 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN ⇒ ∑ N = 34.2 (kW) Nhiệt tỏa do động cơ, máy móc dùng điện của phân xưởng cưa: Qđc,(H) = 860 × 0.25 × 34.2 = 7353 (kcal/h) Vì phân xưởng cưa không có lò và bể do đó không tính tỏa nhiệt cho lò và bề mặt thoáng của bể. Tổng lượng nhiệt tỏa ra trong phân xưởng cưa vào mùa hè: Qt,1(H) = Qts(H) + Qđc(H) = 29644.2 (kcal/h) b. Tính toán tổn thất nhiệt Tổn thất nhiệt trong phân xưởng cưa bao gồm các thành phần sau: Qtt(H) = Qkc + Qrogio + Qhuong (2.5) Trong đó: Qkc: Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che (kcal/h) Qrogio : Tổn thất nhiệt do rò gió (kcal/h) Qhuong : Tổn thất nhiệt theo phương hướng (kcal/h) b.1. Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che Theo [1]/ trang 75 thì nhiệt truyền qua kết cấu bao che tính theo công thức: Q kc(H) = K × F × ∆t tt (kcal/h) (2.6) Trong đó: + F: Diện tích kết cấu (m2) + Δt: chênh lệch nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài nhà mùa hè ∆t = ( t T − t N ) × Ψ = (36.4 − 34.4) × 1 = 20 C (2.7) + ψ : Số hiệu chỉnh kể đến kết cấu bao che, theo [1]/ trang 75 ta có ψ = 1 + K: hệ số truyền nhiệt của kết cấu (kcal/m2hoC) Hệ số truyền nhiệt tính theo công thức: K= 1 1 = δ 1 1 Ro +Σ i + αT λi α N (2.8) R0 = RT + ∑ Ri + R N : tổng nhiệt trở của kết cấu. RT = 1 : nhiệt trở mặt trong của kết cấu ngăn che. αT RN = 1 : nhiệt trở mặt ngoài của kết cấu ngăn che. αN GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 10 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN + α T : hệ số trao đổi nhiệt mặt trong của kết cấu (kcal/m2h0C). + α N : hệ số trao đổi nhiệt mặt trong của kết cấu (kcal/m2h0C). + ∑ Ri : nhiệt trở của bản thân kết cấu. δi ∑R = ∑λ i . i + δ i : chiều dày của lớp kết cấu thứ i (m). + λi : hệ số dẫn nhiệt của lớp kết cấu thứ i (kcal/m.h.0C). Chọn kết cấu bao che: Dựa vào ở phụ lục II – [1]/trang 377, ta xác định được hệ số dẫn nhiệt λ (kcal/m.h.0C). Cấu tạo tường ngoài: gồm 3 lớp Vữa trát: δ1 = 15 mm, λ1 = 0.7 (kcal/mhoC), (kcal/m2hoC) Gạch chịu lực: δ2 = 220mm, λ2 = 0.65 (kcal/mhoC), Vữa trát: δ3= 15 mm, λ3 = 0.65 kcal/mhoC, kcal/m2hoC Hình 2.1. Cấu tạo tường ngoài - Cửa sổ: Cửa kính trắng Dày: δ = 5 mm o Hệ số dẫn nhiệt: λ = 0.65 kcal/mh C . Hệ số trao đổi nhiệt: α N = 20 (kcal/m2h0C). α T = 7.5 (kcal/m2h0C) Hệ số truyền nhiệt của cửa sổ: K CS = 1 = 5.23 1 0.005 1 + + 7.5 0.65 20 - Cửa chính ra vào: Cửa sắt đẩy Dày: δ = 5 mm o Hệ số dẫn nhiệt: λ = 50 (kcal/mh C) . Hệ số trao đổi nhiệt: α N = 20 (kcal/m2h0C). GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 11 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 2 0 α T = 7.5 (kcal/m h C) Hệ số truyền nhiệt của cửa chính: K CC = 1 = 5.45 1 0.002 1 + + 7 .5 50 20 - Mái che: Mái tôn tráng kẽm Dày: δ = 0.8 mm o Hệ số dẫn nhiệt: λ = 50 (kcal/mh C) . α N = 20 (kcal/m2h0C). Hệ số trao đổi nhiệt: α T = 7.5 (kcal/m2h0C). Hệ số truyền nhiệt của mái che: K M = 1 = 5.45 1 0.008 1 + + 7 .5 50 20 - Cửa mái: Cửa kính trắng Dày: δ = 5 mm o Hệ số dẫn nhiệt: λ = 0.65 (kcal/mh C) . α N = 20 (kcal/m2h 0C). Hệ số trao đổi nhiệt: α T = 7.5 (kcal/m2h 0C). Hệ số truyền nhiệt của cửa mái: K CM = 1 = 5.23 1 0.005 1 + + 7.5 0.65 20 - Nền: Nền không cách nhiệt. Chia dải tính toán: theo [1]/trang 90. Dải 1: Hệ số truyền nhiệt KN1 = 0.4 (kcal/m2h0C) Dải 2: Hệ số truyền nhiệt KN2 = 0.2 (kcal/m2h0C) Dải 3: Hệ số truyền nhiệt KN3 = 0.1 (kcal/m2h0C) Dải 4: Hệ số truyền nhiệt KN4 = 0.06 (kcal/m2h0C) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 12 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 36m 54m K1 K2 K2 K3 K3 K4 K4 24m K1 2m 2m 2m K1 K2 K3 54m K4 Hình 2.2. Chia dải nền Xác định diện tích kết cấu Cửa sổ: Cửa chính: Tường: Cửa sổ B × H = 4 × 2 = 8 (m2) Cửa chính B × H = 4 × 4 = 16(m2) Cửa mái B × H = 2 × 1 (m2) Đông: Fcsđ = 3 × 8 = 24 (m2) Tây: Fcst = 4 × 8 = 32 (m2) Nam: Fcsn = 7 × 8 = 56 (m2) Bắc: Fcsb = 7 × 8 = 56 (m2) Đông: Fccđ = 1 × 16 = 16 (m2) Tây: Fcct = 0 × 16 = 0 (m2) Nam: Fccn = 2 × 16 = 32 (m2) Bắc: Fccb = 2 × 16 = 32 (m2) Đông: Ftđ = 8 × 24 - Fcsđ - Fccđ = 152 (m2) Tây: Ftt = 8 × 24 - Fcst - Fcct = 194 (m2) Nam: Ftn = 8 × 54 - Fcsn - Fccn = 344 (m2) Bắc: Ftb = 8 × 54 - Fcsb - Fccb = 344 (m2) Mái: F = 2 × S hbh + 2 × S ∆deu = 2 × 324 3 + 2 × 36 3 = 1421.88(m 2 ) Nền: - Dải 1: F = 312 (m2) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 13 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN - Dải 2: F = 264 (m2) - Dải 3: F = 232 (m2) - Dải 4: F = 488 (m2) Cửa mái: Bắc: F = 26 × 2 = 52 (m2) Nam: F = 26 × 2 = 52 (m2) Mùa hè hướng dòng nhiệt qua kết cấu mái không phải từ trong ra ngoài mà ngược lại 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. Do đó, khi tính tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che về mùa hè ta không tính lượng nhiệt truyền qua mái. Vậy tổn thất nhiệt qua kết cấu của phân xưởng cưa vào mùa hè: - Hướng Bắc: Cửa sổ: Qkc,cs(B)H = 5.23 × 56 × 2 = 585.76 (kcal/h) Cửa chính: Qkc,cc(B)H = 5.45 × 32 × 2 = 348.8 (kcal/h) Cửa mái: Qkc,cm(B)H = 5.23 × 52 × 2 = 543.92 (kcal/h) Tường: Qkc,t(B)H = 1.77 × 344 × 2 = 1217.76 (kcal/h) Qkc(B)H = Qkc,cs(B)H + Qkc,cc(B)H + Qkc,cm(B)H + Qkc,t(B)H = 2696.24 (kcal/h) - Hướng Nam: Cửa sổ: Qkc,cs(N)H = 5.23 × 56 × 2 = 585.76 (kcal/h) Cửa mái: Qkc,cm(N)H= 5.23 × 52 × 2 = 543.92 (kcal/h) Cửa chính: Qkc,cc(N)H= 5.45 × 32 × 2 = 348.8 (kcal/h) Tường: Qkc,t(N)H = 1.77 × 344 × 2 = 1217.76 (kcal/h) Qkc(N)H = Qkc,cs(N)H +Qkc,cm(N)H + Qkc,cc(N)H +Qkc,t(N)H = 2696.24 (kcal/h) - Hướng Đông: Cửa sổ: Qkc,cs(Đ)H = 5.23 × 24 × 2 = 251.04 (kcal/h) Cửa chính: Qkc,cc(Đ)H = 5.45 × 16 × 2 = 174.4 (kcal/h) Tường: Qkc,t(Đ)H = 1.77 × 152 × 2 = 538.08 (kcal/h) Qkc(Đ)H = Qkc,cs(Đ)H + Qkc,cc(Đ)H + Qkc,t(Đ)H = 963.52 (kcal/h) - Hướng Tây: Cửa sổ: Qkc,cs(T)H = 5.23 × 32 × 2 = 334.72 (kcal/h) Cửa chính: Qkc,cc(T)H = 5.45 × 0 × 2 = 0 (kcal/h) Tường: Qkc,t(T)H = 1.77 × 194 × 2 = 686.76 (kcal/h) Qkc(T)H = Qkc,cs(T)H + Qkc,cc(T)H + Qkc,t(T)H = 1021.48 (kcal/h) - Nền: Dải I: Qkc = 0.4 × 312 × 2 = 249.6 (kcal/h) Dải II: Qkc = 0.2 × 264 × 2 = 105.6 (kcal/h) Dải III: Qkc = 0.1 × 232× 2 = 46.4 (kcal/h) Dải IV: Qkc= 0.06 × 488 × 2 = 58.56 (kcal/h) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 14 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN => Qkc,nềnH = 460.16 (kcal/h) Từ kết quả trên ta tổng hợp tổn thất nhiệt qua kết cấu của phân xưởng cưa: Qkc(H) = Qkc(B)H + Qkc(N)H + Qkc(Đ)H + Qkc(T)H = 7377.48 (kcal/h) b.2. Tổn thất nhiệt do phương hướng. Theo [4]/trang 40, khi tính lượng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che ta chưa kể tới sự ảnh hưởng của hướng nhà. Tùy theo hướng nhà khác nhau ta có lượng nhiệt mất mát bổ sung thêm bằng số phần trăm nào đó của lượng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che đã tính. B 10 % Đ 5% 10% T N 0% Hình 2.3. Phần trăm tổn thất nhiệt theo phương hướng Công thức tính lượng nhiệt tổn thất do phương hướng như sau: Qhuong(H) = a × QKCtt (2.9) Trong đó: + QKCtt: Lượng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che xung quanh (kcal/h). + a: Phần trăm tổn thất theo phương hướng (%). Tổn thất phương hướng của phân xưởng cưa là: + Hướng Bắc: a = 10%, QKC(h) = 2696.24 (kcal/h), Qhuong(B)H = 0.1 × 2696.24 = 269.624 (kcal/h) + Hướng Tây: a = 5%, QKC(h) = 1021.48 (kcal/h) Qhuong(T)H = 0.05 × 1021.48 = 51.074 (kca/h) + Hướng Đông: a = 10%, QKC(h) = 963.52 (kcal/h) Qhuong(Đ)H = 0.1 × 963.52 = 96.352 (kcal/h) + Hướng Nam: a = 0%, QKC(h) = 2696.24 (kcal/h), Qhuong(N)H = 0 × 2696.24 = 0 ( kcal/h) Vậy tổn thất nhiệt theo phương hướng về mùa hè của phân xưởng cưa: Qhuong(H) = Qhuong(B)H + Qhuong(N)H + Qhuong(Đ)H + Qhuong(T)H = 417.05 (kcal/h) b.3. Tổn thất nhiệt do rò gió GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 15 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Gió rò vào nhà qua các khe cửa thuộc phía đón gió và gió sẽ đi ra ở phía khuất gió. Khi gió vào nhà, trong nhà sẽ mất đi một lượng nhiệt để làm nóng lượng không khí lạnh đó từ tngoài tới ttrong. Lượng nhiệt tiêu hao để làm nóng không khí vào nhà được tính theo công thức sau: ([4]/trang 40) Qrogio ( H ) = 0.24 × G × (tTtt − t Ntt ) (kcal/h) (2.10) Trong đó: + G: lưu lượng gió lùa vào nhà qua khe cửa: G = g × l (kg/h) + g: lượng không khí lọt vào trên 1m dài khe cửa cùng loại (kg/mh) + l: tổng chiều dài khe cửa đón gió (m) + 0.24: tỉ nhiệt của không khí (kcal/kg0C) + tTtt, tNtt: nhiệt độ tính toán bên trong và ngoài nhà (oC) Ta chỉ tính tổn thất do rò gió qua cửa sổ và cửa đi còn cửa mái có nhiệm vụ thông gió tự nhiên nên không tính. Tháng nóng nhất ta chọn là tháng 7, với hướng gió là hướng Đông, vận tốc gió trung bình của tháng 7 là vgio= 1.2 (m/s). Dựa vào Bảng 2-10 - [4]/ trang 40 Với Vgio = 1.2 (m/s) g = 2.76 (kg/h.m) (cửa sổ) g = 12.76 (kg/h.m) (cửa chính) g = 2.76 (kg/h.m) (cửa mái) Hướng gió 100% Hình 2.4. Hướng gió chính vào mùa hè Tổng chiều dài của khe cửa chỉ tính cho các cửa ở trong 100% chiều dài nhà xưởng của hướng Đông, gồm 1 cửa chính và 2 cửa sổ. Chiều dài khe đón gió được tính: l = (chiều dài × số khe + chiều rộng × số khe) × số cửa (2.11) + Cửa chính: l = (10 × 2 + 4 ×2) × 1 = 28 m + Cửa sổ : l = (4 × 5 + 1 × 3 ) × 2 = 46 m Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa hè: + Cửa chính:Qrogio,ccH = 0.24 × 12.76 × 28 × 2 = 714.56 (kcal/h) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 16 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN + Cửa sổ:Qrogio,csH = 0.24 × 2.76 × 46 × 2 = 60.94 (kcal/h) Vậy tổng tổn thất do rò gió về mùa hè của phân xưởng cưa: Qrogio(H) = Qrogio,ccH + Qrogio,csH = 775.5 (kcal/h) Tổng nhiệt tổn thất mùa hè phân xưởng cưa: Qtt,1(H) = Qkc(H) + Qrogio(H) + Qhuong(H) = 8570.03 (kcal/h) c. Tính thu nhiệt do bức xạ mặt trời Lượng nhiệt thu trong phân xưởng cưa gồm các thành phần sau: + Lượng nhiệt bức xạ mặt trời truyền qua mái Qbx(m) + Lượng nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính Qbx(k) c.1. Nhiệt bức xạ mặt trời truyền qua mái Nhiệt bức xạ qua mái gồm 2 thành phần: - Nhiệt truyền vào nhà do chênh lệch nhiệt độ. - Nhiệt truyền qua mái do dao động nhiệt độ. Được xác định theo công thức (2.59) - [6]/tr.53. Q bx(m) = Q ∆bxt + Q Abxτ (kcal/h) = K m × Fm × ( t tbtông − t Ttb ) + α Atông T υ Fm (2.12) 1. Nhiệt bức xạ mặt trời truyền vào nhà do chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong và ngoài nhà Q ∆bxt = K m × Fm × ( t tbtông − t tbT ) (kcal/h) (2.13) Trong đó: + Km: hệ số truyền nhiệt của mái, Km = 5.45 + Fm: Diện tích mái (m2), Fm = 1421.88 (m2) + t ttb : nhiệt độ trung bình tổng (0C), được xác định theo công thức 2.60-[6]/trang 53 t ttb = t Ntb + ttdtb + t Ntb : là trị số trung bình của nhiệt độ ngoài tháng nóng nhất, t Ntb = 29.30C (Bảng 2.2 – [9]) + ttđ : nhiệt độ tương đương, t td = tb ρ × q bx ( o C) αN + ρ hệ số hấp thụ nhiệt bức xạ của bề mặt kết cấu bao che. Dựa vào bảng 3-9 - [1]/trang 109 ta chọn ρ = 0.65 đối với mái tôn tráng kẽm. + α N = 20 (kcal/m2 h0C): Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài của kết cấu. GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 17 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN tb + qbx : cường độ bức xạ mặt trời trung bình trong ngày đêm (kcal/m2h). tb q bx = ∑q i 24 + ∑ qi : Tổng cường độ bức xạ các giờ có nắng trong ngày. Dựa vào bảng 2.18 - [9] ta có ∑ qi = 6904 (W/m2/ ngày), lấy tại Đà Nẵng ∑q i = 6904 (W/m2/ ngày) = 5936.37 (kcal/h.m2/ngày) q bxtb = 5936.37 = 247.35 (kcal/h.m2) 24 + t T : nhiệt độ trong nhà, t T = 36.40C t td = tb ρ × q bx 0.65 × 247.35 = = 7.9( o C) αN 20 t ttb = 29.3 + 7.9 = 37.2 0C Vì t ttb > tT có bức xạ mặt trời truyền vào nhà do chênh lệch nhiệt độ tương đương. ⇒ Q ∆bxt = 5.45 ×1421.88 × (37.2 − 36.4) = 6199.4 (kcal/h) 2. Nhiệt bức xạ mặt trời truyền vào nhà do dao động nhiệt độ Q Abxτ = α T × A × τ T × F (kcal/h) (2.14) Trong đó: + α T : Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt trong của kết cấu, α T = 7.5 (kcal/m2h0C) + F: Diện tích mái (m2), F = 1421.88 (m2) + Aτ T : Biên độ dao động của nhiệt độ (0C), được xác định theo [6]/tr.55 Aτ T = At tông ν +υ : hệ số tắt dần của dao động nhiệt độ Dao động của AτN truyền vào nhà, khi đi qua bề dày kết cấu thì nó bị giảm đi ν lần, vì mái tôn có bề dày mỏng nên có thể chọn ν = 1. + At tông : Biên độ dao động nhiệt độ tổng hợp ngoài nhà (0C) Attông = ( At tđ + At N ) ×ψ + At tđ : Biên độ dao động của nhiệt độ tương đương (0C) ρ × (qbxmax − qbxtb ) 0.65 × (510.74 − 247.35) At tđ = = = 8.56 0 C αN 20 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 18 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN + α N : hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài của kết cấu α T = 20 (kcal/m2h0C) max + qbx : Giá trị cực đại của bức xạ mặt trời (kcal/m2.h). max Dựa vào bảng 2.20 - [9] ta có qbx = 594 (W/m2) = 510.74 (kcal/m2.h), lấy tại trạm Đà Nẵng. + At N : biên độ dao động của nhiệt độ ngoài nhà (0C) At N = t Nmax − t Ntb = 36.4 − 29.3 = 7.10 C + α N : hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài của kết cấu α T = 20 (kcal/m2h0C) + ψ : hệ số lệch pha phụ thuộc vào độ lệch pha ΔZ và tỉ số giữa biên độ của dao động nhiệt độ tương đương và nhiệt độ bên ngoài. Dựa vào bảng 2.18-[6]/trang 55 ta chọn ΔZ = 2 và At td 8.56 = = 1.2  ψ = At N 7.1 0.963 ⇒ Aτ T = At tông = (8.56 + 7.1) × 0.963 = 15.7 (0C) ⇒ Q Abxτ = 7.5 ×15.7 ×1421.88 = 167426.37 (kcal/h) Vậy nhiệt bức xạ truyền qua mái của phân xưởng cưa: Q bx(m) = 6199.4 + 167426.37 = 173625.77 (kcal/h) c.2. Nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính Được tính theo [6]/trang 57 Q bx(k) = τ 1 × τ 2 × τ 3 × τ 4 × q bx × F (kcal/h) (2.15) Trong đó: +τ 1 : là hệ số kể đến độ trong suốt của cửa kính. +τ 2 : là hệ số kể đến độ bám bẩn của cửa kính. +τ 3 : là hệ số kể đến mức độ che khuất của khung cửa. +τ 4 : là hệ số kể đến độ che khuất của hệ thống che nắng. Dựa vào [6]/trang.57 ta chọn được: + Chọn kết cấu kính của cửa kính: Cửa kính một lớp τ 1 = 0.9 . + Cửa kính thẳng đứng 1 lớp τ 2 = 0.8 . + Cửa sổ 1 lớp kính thẳng đứng trong khung thép τ 3 = 0.75 . + Ô văng che nắng τ 4 = 0.95 . GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 19 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN + qbx: cường độ bức xạ mặt trời cho 1m 2 mặt phẳng bị bức xạ tại thời điểm tính toán (kcal/m2h). Dựa vào bảng 2.20 - [9] ta có q bx lấy theo 8 hướng lấy tại trạm Đà Nẵng. Phía Bắc q bx = 79.2 (W/m2) = 68.1 (kcal/h.m2). Phía Nam qbx = 0 (W/m2). Phía Đông qbx = 0 (W/m2). Phía Tây qbx = 216.6 (W/m2) = 186.24 (kcal/h.m2). + F: Diện tích cửa kính chịu bức xạ tại thời điểm tính toán (m 2). Thu nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính chủ yếu xảy ra tại cửa sổ và cửa mái và chỉ tính cho mùa hè: + Cửa sổ: Vì hướng Đông có qbx = 0 do đó Qbx(k) = 0 (kcal/h). Hướng Tây: Qbx,T(k) = 0.9 × 0.8 × 0.75 × 0.95 × 186.24 × 32 = 3057.31 (kcal/h). Hướng Bắc: Qbx,B(k) = 0.9 × 0.8 × 0.75 × 0.95 × 68.1 × 56 = 1956.4 (kcal/h). Qbx,cs(k) = Qbx,T(k) + Qbx,B(k) = 3057.31 + 1956.4 = 5013.71 (kcal/h) + Cửa mái: Vì hướng Nam có qbx = 0 do đó Qbx(k) = 0 (kcal/h) Hướng Bắc: Qbx, B(k) = 0.9 × 0.8 × 0.75 × 0.95 × 68.1 × 52 = 1816.63 (kcal/h) Qbx,cm(k) = Qbx,B(k) = 1816.63 (kcal/h) Vậy thu nhiệt bức xạ mặt trời truyền qua cửa kính tại phân xưởng cưa: Qbx(k) = Qbx,cs(k) + Qbx,cm(k) = 6830.34 (kcal/h) Tổng nhiệt thu mùa hè phân xưởng cưa: Qth,1 = Qbx,m + Qbx,k = 180456.11 (kcal/h) Vậy nhiệt thừa phân xưởng cưa mùa hè: Lượng nhiệt thừa trong các phân xưởng cưa được tính dựa vào công thức (2.1) Qth,1(H) = ∑Q t(H ) + ∑ QThu ( H ) - ∑ Q tt(H) = 201530.28 (kcal/h) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 20 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 2.2.1.2. Mùa đông Tính toán tương tự mùa hè và chỉ tính cho tổn thất nhiệt và lượng nhiệt tỏa trong phân xưởng. a. Tính tổn thất nhiệt a.1. Tổn thất nhiệt do kết cấu bao che Theo công thức (2.6) ta tính được nhiệt tổn thất kết cấu về mùa đông của phân xưởng cưa thể hiện qua: Bảng 2.2. Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che vào mùa đông của phân xưởng cưa Qkc(Đ) = 10080.71 (kcal/h), xem chi tiết phụ lục A a.2. Tổn thất nhiệt do phương hướng Theo công thức (2.9) ta tính được tổn thất nhiệt do phương hướng thể hiện qua: Bảng 2.3. Tổn thất nhiệt theo phương hướng vào mùa đông của phân xưởng cưa Qhuong(Đ) = 536.39 (kcal/h), xem chi tiết phụ lục A a.3. Tổn thất nhiệt do rò gió Theo công thức (2.10) ta tính được nhiệt tổn thất do rò gió của phân xưởng cưa vào mùa đông thể hiện qua: Bảng 2.4. Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa đông của phân xưởng cưa Qrogio(Đ) = 120.601 (kcal/h), xem chi tiết phụ lục A Tổng nhiệt tổn thất mùa đông phân xưởng cưa: Theo công thức (2.5) ta tính được: Qtt,1(Đ) = Qkc(Đ) + Qrogio(Đ) + Qhuong(Đ) = 10871.70 (kcal/h) b. Tính tỏa nhiệt Gồm: Tỏa nhiệt do người Tỏa nhiệt do thắp sáng Tỏa nhiệt do động cơ dùng điện b.1. Tỏa nhiệt do người Nhiệt tỏa ra do người chỉ tính cho mùa đông. Về mùa hè với nhiệt độ tính toán là 36.40C, ứng với nhiệt độ này lượng nhiệt hiện tỏa ra của người rất thấp hầu như không có. Do đó người coi như không tỏa nhiệt và được tính theo công thức 3.16[5]/trang 91: Q ng = q h × N (kcal/h) (2.16) Trong đó: GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 21 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN + N: Số người làm việc trong phân xưởng, N = 42 người + qh: Lượng nhiệt hiện tỏa ra của một người, phụ thuộc vào nhiệt độ của không khí và trạng thái lao động. Dựa vào bảng 3.7-[5]/trang 92 ta có: Với trạng thái lao động nặng và nhiệt độ không khí trong phòng: t = 200C thì qh = 130 (kcal/h) Lượng nhiệt tỏa ra cho người của phân xưởng cưa: Qng = 130 × 42 = 5460 (kcal/h) b.2. Tỏa nhiệt do thắp sáng Theo công thức (2.3) ta tính được: Qts(Đ) = 22291.2 (kcal/h) b.3. Tỏa nhiệt do động cơ dùng điện Theo công thức (2.4) ta tính được: Qđc(Đ) = 7353 (kcal/h) Tổng lượng nhiệt tỏa trong phân xưởng cưa vào mùa đông: Qt,1(Đ) = Qng + Qts(Đ) + Qđc(Đ) = 35104.2 (kcal/h) Nhiệt thừa phân xưởng cưa mùa đông: Theo công thức (2.2), ta tính được: Qth,1(Đ) = ∑Q t ( Đ) − ∑Qtt ( Đ ) = 24232.5 (kcal/h) Vậy lượng nhiệt thừa của phân xưởng cưa vào 2 mùa : + Mùa hè: Qth,1(H) = 201530.28 (kcal/h) + Mùa đông: Qth,1(Đ) = 24232.5 (kcal/h) 2.2.2. Nhiệt thừa của phân xưởng chế tạo Tính toán nhiệt thừa cho phân xưởng chế tạo tương tự như phân xưởng cưa, với các thông số đã chọn cho phân xưởng chế tạo và được thể hiện qua các bảng sau: 2.2.2.1. Mùa hè Gồm: Tính toán tỏa nhiệt Tính toán tổn thất nhiệt Tính toán bức xạ nhiệt a. Tính tỏa nhiệt Gồm: Tỏa nhiệt do thắp sáng Tỏa nhiệt do động cơ dùng điện Tỏa nhiệt do lò sấy a.1. Tỏa nhiệt do thắp sáng Theo công thức (2.3) ta tính được lượng nhiệt tỏa do thắp sáng: GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 22 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Qts(H) = 14860.8 (kcal/h) a.2. Tỏa nhiệt do động cơ dùng điện Các loại máy móc, động cơ hoạt động trong phân xưởng chế tạo như đã trình bày ở Chương I. Tổng công suất động cơ của phân xưởng: ∑N = 22.4 W, các hệ số chọn như phân xưởng chế tạo. Lượng nhiệt tỏa do động cơ được tính theo công thức (2.4): Qđc(H) = 4816 (kcal/h) a.3. Tỏa nhiệt do lò sấy gỗ Qlo = Qth + Qn + Qđ + Qc (2.17) Trong đó: q1 t1 = tl q2 t t3 q t1 = tl: nhiệt độ bên trong lò (oC) 0 t4= txq t2 : nhiệt độ bề mặt trong của thành lò ( C) 3 t2 t3: nhiệt độ lớp gạch thủ công đỏ (0C) t4: nhiệt độ lớp vữa xây xi măng - cát (0C) t5: nhiệt độ bề mặt ngoài lớp thép mỏng (0C) = txq:lònhiệt độ không khí xung quanh (0C) Hình 2.5. Kết cấu tthành 6 Tỏa nhiệt qua thành lò Kích thước lò: B × L × H = 4m × 10m × 3m. Trong phân xưởng có 5 lò, nối tiếp nhau, lò này tiếp lò kia, chung tường nên xem như một lò lớn có kích thước: L× B × H = 20 × 10 × 3 Giả thuyết kết cấu lò - Lớp I: vữa xây xi măng - cát: δ1 = 15 mm, λ1 = 1.2 (kcal/m.h.0C) - Lớp II: gạch thủ công đỏ, δ2 = 220 mm, λ2 = 0.81 (kcal/m.h.0C) - Lớp III: vữa xây xi măng - cát: δ1 = 15 mm, λ1 = 1.2 (kcal/m.h.0C) (Theo phụ lục C – [5]) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 23 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Bảng 2.5. Giả thiết nhiệt độ lò Loại lò Lò sấy t1 (oC) 105 Mùa Hè t2 (oC) 100 t (oC) 76.5 t 3(oC) 45.5 t4 (oC) 36.4 Tính toán hệ số truyền nhiệt ⇒k= 1 1 δ i = 0.015 0.22 0.015 = 3.37 (kcal/m2.h.0C) ∑ + + λi 1.2 0.81 1.2 (2.18) Xác định hệ số trao đổi nhiệt α = l × (t3 − t 4 ) 0.25 + Cqd 2 0 T  T  × ( 3 ) 4 − ( 4 ) 4  (kcal/m .h. C) t3 − t 4  100 100  (2.19) Trong đó: α : Hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt ngoài của thành lò l: Hệ số kích thước đặc trưng, phụ thuộc vào vị trí thành lò. - Đối với bề mặt đứng l = 2.2 - Đối với bề mặt ngang l = 2.8 Cqd : Hệ số bức xạ nhiệt quy dẫn, Cqd = 4.2 (kcal/m2.h.0 K4) α 4H = 2.2 × (45.5 − 36.4) 0, 25 + α = 2.8 × (45.5 − 36.4) H 4 0 , 25  273 + 45.5 4  273 + 36.4 4  4.2 ×   −   = 9.02(kcal/m2.h.0C) 45.5 − 36.4  100 100      273 + 45.5 4  273 + 36.4 4  4.2 + ×   −   = 10.06(kcal/m2.h.0C) 45.5 − 36.4  100 100     Tính lượng nhiệt truyền qua 1 m2 thành lò: qkH = k × (t2 − t ) = 3.37 × (100 − 76.5) = 79.195 (kcal/m2h) (2.20) Tính lượng nhiệt toả qua 1m2 thành lò: qαH = α 4H (t3 − t 4 ) = 9.02 × (45.5 − 36.4) = 82.09 (kcal/m2h) (2.21) Tính lượng nhiệt toả qua 1m2 nóc lò: qαH = α 4H (t3 − t4 ) = 10.06 × (45.5 − 36.4) = 91.55 (kcal/m2h) Tính lượng nhiệt toả qua 1m2 đáy lò: qαH = α 4H (t3 − t4 ) = 10.06 × (45.5 − 36.4) = 91.55 (kcal/m2h) So sánh kết quả: qkH − qαH qkH × 100 = 3.7 < 5% thỏa mãn GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 24 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN + Cửa lò : 3.5 × 1.5 = 5.25 m2 + Thành lò : Fth = (20 × 3) + (10 × 3) × 4 = 180 m2 + Nóc lò : Fn = 20 × 10 – 5.25 = 194.75 m2 + Đáy : Fđ = 20 × 10 = 200 m2 - Nhiệt truyền qua thành lò là: H Qth(H) = qα ×Fth (kcal/h) = 82.09 × 180 = 14776.2 (kcal/h) (2.22) - Nhiệt truyền qua nóc lò: H Qn(H) = 1.3× qα ×Fn (kcal/h) = 1.3 × 91.55 × 194.75 = 23178.17 (kcal/h) (2.23) - Nhiệt truyền qua đáy lò: H Qđ(H) = 0.7× qα ×Fđ (kcal/h) = 0.7 × 91.55 × 200 = 12817 (kcal/h) (2.24) - Nhiệt truyền qua cửa lò: Xác định theo [5]/trang 95: QC = Qc,đóng+ Qc,mở (2.25) Trong đó: Qc,đóng, Qc,mở : Lượng nhiệt toả từ cửa lò khi đóng và khi mở. + Nhiệt toả từ cửa lò khi đóng: Qc,đóng = 1.3× qα × Fc × Z 50 = 1.3 × 82.09 × 5.25 × = 466.88 (kcal/h) 60 60 (2.26) Trong đó: + Z: thời gian cửa đóng trong 1h, chọn Z = 50 phút. + FC: diện tích cửa lò, F = 5.25 m2 + qα: Nhiệt truyền qua 1m2 diện tích cửa lò, qα = 82.09 (kcal/h), + Nhiệt bức xạ từ mở cửa lò: Qc,mở = η × qbx× Fc × z (kcal/h) (2.27) Trong đó: qbx : Nhiệt bức xạ q c ,bx  273 + t l  4  273 + t N  4  = C td   −    100    100  (kcal/h.m2) (2.28)  273 + 105  4  273 + 36.4  4  qch,bx = 4.96 ×   −   = 558.1 (kcal/h.m2)    100   100 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 25 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN η : Hệ số nhiễu xạ khi mở cửa lò, được tra từ đồ thị xác định hệ số nhiễu xạ K. K phụ thuộc vào kích thước cửa lò và bề dày của thành lò δ = 475 mm và kiểu lò hình chữ nhật, tra biểu đồ hệ số nhiễu xạ K - [5]/trang 49 Fcửa : Diện tích cửa (m2), F = 5.25 m2 Z : Thời gian mở cửa (giờ), chọn 10 phút Qc,mở = 0.78 × 558.1 × 5.25 × 10 = 380.9 (kcal/h) 60 Tổng lượng nhiệt truyền qua cửa lò vào mùa hè: Qc = 847.78 (kcal/h) Tổng lượng nhiệt tỏa từ lò sấy mùa hè: Từ công thức (2.17) ta có: Qlò sấy = 14776.2 + 23178.17 + 12817 + 847.78 = 51619.15 (kcal/h) Tổng lượng nhiệt tỏa ra trong phân xưởng chế tạo vào mùa hè: Qt,2(H) = Qts(H) + Qđc(H) + Qlo(H) = 71295.95 (kcal/h) b. Tính toán tổn thất nhiệt Gồm: Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che Tổn thất nhiệt do phương hướng Tổn thất nhiệt do rò gió b.1. Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che Tương tự phân xưởng cưa ta tính được: Bảng 2.6. Diện tích kết cấu bao che vào mùa hè của phân xưởng chế tạo Bảng 2.7.Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che vào mùa hè của phân xưởng chế tạo Qkc(H) = 15242.49 (kcal/h), xem chi tiết phụ lục A b.2. Tổn thất nhiệt do phương hướng Bảng 2.8. Tổn thất phương hướng của vào mùa hè của phân xưởng chế tạo Và được tính theo công thức (2.9): Qhuong(H) = 1225.37 (kcal/h), xem chi tiết phụ lục A b.3. Tổn thất nhiệt do rò gió Bảng 2.9. Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa hè của phân xưởng chế tạo Và được tính theo công thức (2.10): Qrogio(H) = 189.408 (kcal/h), xem chi tiết phụ lục A Từ công thức (2.5), ta tính được tổn thất nhiệt của phân xưởng chế tạo vào mùa hè: Qtt,2(H) = 16657.26 (kcal/h) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 26 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN c. Tính thu nhiệt do bức xạ mặt trời c.1. Nhiệt bức xạ mặt trời truyền qua mái Tương tự phân xưởng cưa, nhiệt bức xạ truyền qua mái của phân xưởng chế tạo được tính theo công thức (2.12): Qbx,m(H) = 102988.8 (kcal/h) c.2. Nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính Bảng 2.10. Thu nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính của phân xưởng chế tạo Theo công thức (2.15), ta tính được: Qbx,k(H) = 4734.21 (kcal/h), xem chi tiết phụ lục A Tổng nhiệt thu mùa hè phân xưởng chế tạo: Lượng nhiệt thu của phân xưởng chế tạo: Qth,2(H) = 107723.01 (kcal/h) Lượng nhiệt thừa trong các phân xưởng chế tạo được tính dựa vào công thức (2.1) Qth,2(H) = 162361.7 (kcal/h) 2.2.2.2. Mùa đông a. Tính tổn thất nhiệt a.1. Tổn thất nhiệt do kết cấu bao che Bảng 2.11. Tổn thất nhiệt qua kết cấu vào mùa đông của phân xưởng chế tạo Theo công thức (2.6) ta tính được: Qkc(Đ) = 36160.88 (kcal/h), xem chi tiết phụ lục A a.2. Tổn thất nhiệt do phương hướng Bảng 2.12.Tổn thất nhiệt do phương hướng vào mùa đông của phân xưởng chế tạo Theo công thức (2.9) ta tính được: Qhuong(Đ) = 1912.29 (kcal/h), xem chi tiết phụ lục A a.3. Tổn thất nhiệt do rò gió Bảng 2.13. Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa đông của phân xưởng chế tạo Và được tính theo công thức (2.10): Qrogio(Đ) = 274.642 (kcal/h), xem chi tiết phụ lục A Tổng nhiệt tổn thất mùa đông phân xưởng chế tạo: Theo công thức (2.5) ta tính được: Qtt,2(Đ) = 38347.81 (kcal/h) b. Tính tỏa nhiệt b.1. Tỏa nhiệt do người Theo công thức (2.16), lượng nhiệt tỏa ra cho người của phân xưởng chế tạo: Qng = 1092 (kcal/h) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 27 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN b.2. Tỏa nhiệt do thắp sáng Theo công thức (2.3) ta tính được: Qts(Đ) = 14860.8 (kcal/h) b.3. Tỏa nhiệt do động cơ dùng điện Theo công thức (2.4) ta tính được: Qđc(Đ) = 4816 (kcal/h) b.4. Tỏa nhiệt do lò sấy Tương tự như mùa hè ta có: Bảng 2.14. Giả thiết nhiệt độ lò Loại lò Lò sấy Mùa Đông t1 (oC) 105 t2 (oC) 100 t (oC) 80 t 3(oC) 30 t4 (oC) 22 Tính toán hệ số truyền nhiệt k = 3.37 (kcal/m2.h.0C) (theo công thức 2.18) Xác định hệ số trao đổi nhiệt (theo công thức 2.19) α 4Đ = 8.19(kcal/m2.h.o C) Tính lượng nhiệt truyền qua 1 m2 thành lò: 2 qkĐ = 67.4 (kcal/m h) (theo công thức 2.20) Tính lượng nhiệt toả qua 1m2 thành lò: qαĐ = 65.53 (kcal/m2h) So sánh kết quả: qkĐ − qαĐ qkĐ (theo công thức 2.21) × 100 = 2.8 < 5% (thỏa mãn) - Nhiệt truyền qua thành lò là: Qth(H) = 11795.4 (kcal/h), (theo công thức 2.22) - Nhiệt truyền qua nóc lò: Qn(Đ) = 16590.56 (kcal/h), (theo công thức 2.23) - Nhiệt truyền qua đáy lò:Qđ(Đ) = 9174.2 (kcal/h), (theo công thức 2.24) - Nhiệt truyền qua cửa lò: Qc = 807.44 (kcal/h), (theo công thức 2.25) Tổng lượng nhiệt tỏa từ lò sấy vê mùa đông theo công thức (2.17) ta có: Qlò sấy = 38367.6 (kcal/h) Tổng lượng nhiệt tỏa ra trong phân xưởng chế tạo vào mùa đông: Qt,2(Đ) = 59136.4 (kcal/h) Nhiệt thừa phân xưởng chế tạo mùa đông: Theo công thức (2.2), ta tính được: Qth,2(Đ) = 20788.59 (kcal/h) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 28 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Vậy lượng nhiệt thừa của phân xưởng cưa vào 2 mùa : + Mùa hè: Qth,2(H) = 162361.7 (kcal/h) + Mùa đông: Qth,2(Đ) = 20788.59 (kcal/h) 2.2.3. Nhiệt thừa của phân xưởng gia công lắp ráp 2.2.3.1. Mùa hè a. Tính tỏa nhiệt Gồm: Tỏa nhiệt do thắp sáng Tỏa nhiệt do động cơ dùng điện a.1. Tỏa nhiệt do thắp sáng Theo công thức (2.3) ta tính được lượng nhiệt tỏa do thắp sáng: Qts(H) = 33436.8 (kcal/h) a.2. Tỏa nhiệt do động cơ dùng điện Tổng công suất động cơ của phân xưởng: ∑N = 102.5 W, lượng nhiệt tỏa do động cơ được tính theo công thức (2.4): Qđc(H) = 12470 (kcal/h) Vì phân xưởng gia công lắp ráp không có lò sấy và bể do đó không tính tỏa nhiệt cho lò và bề mặt thoáng của bể. Tổng lượng nhiệt tỏa ra trong phân xưởng gia công lắp ráp vào mùa hè: Qt,3(H) = 45906.8 (kcal/h) b. Tính toán tổn thất nhiệt b.1. Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che Bảng 2.15. Diện tích kết cấu cấu phân xưởng gia công lắp ráp Xem chi tiết phụ lục A Bảng 2.16. Tổn thất nhiệt qua kết cấu mùa hè của phân xưởng gia công lắp ráp Từ công thức (2.6) ta tính được: Qkc(H) = 23088.57 (kcal/h), xem chi tiết phụ lục A b.2. Tổn thất nhiệt do phương hướng Bảng 2.17.Tổn thất nhiệt do phương hướng mùa hè của phân xưởng gia công lắp ráp Và được tính theo công thức (2.9): Qhuong(H) = 1236.93 (kcal/h), xem chi tiết phụ lục A b.3. Tổn thất nhiệt do rò gió GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 29 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Bảng 2.18. Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa hè phân xưởng gia công lắp ráp Theo công thức (2.10): Qrogio(H) = 220.00 (kcal/h), xem chi tiết phụ lục A Tổng nhiệt tổn thất mùa hè phân xưởng gia công lắp ráp theo công thức (2.5) ta có: Qtt,3(H) = 24545.50 (kcal/h) c. Tính thu nhiệt do bức xạ mặt trời c.1. Nhiệt bức xạ mặt trời truyền qua mái Tương tự phân xưởng cưa, nhiệt bức xạ truyền qua mái của phân xưởng gia công lắp ráp: Qbx,m(H) = 237381.84 (kcal/h) c.2. Nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính Bảng 2.19. Thu nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính phân xưởng gia công lắp ráp. Theo công thức (2.15), ta tính được: Qbx,k(H) = 4873.95 (kcal/h), xem chi tiết phụ lục A Tổng nhiệt thu mùa hè phân xưởng gia công lắp ráp: Qth,3(H) = 242255.79 (kcal/h) Nhiệt thừa phân xưởng gia công lắp ráp mùa hè theo công thức (2.1) ta có: Qth,3(H) = 263617.09 (kcal/h) 2.2.3.2. Mùa đông Gồm: Tính toán tỏa nhiệt Tính toán tổn thất nhiệt a. Tính tổn thất nhiệt a.1. Tổn thất nhiệt do kết cấu bao che Bảng 2.20. Tổn thất nhiệt kết cấu vào mùa đông phân xưởng gia công lắp ráp. Theo công thức (2.6) ta tính được: Qkc(Đ) = 33478.43 (kcal/h), xem chi tiết phụ lục A a.2. Tổn thất nhiệt do phương hướng Bảng 2.21. Tổn thất nhiệt do phướng hướng vào mùa đông phân xưởng gia công lắp ráp. Theo công thức (2.9) ta tính được: Qhuong(Đ) = 1793.55 (kcal/h), xem chi tiết phụ lục A a.3. Tổn thất nhiệt do rò gió Bảng 2.22.Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa đông của phân xưởng gia công lắp ráp Và được tính theo công thức (2.10): Qrogio(Đ) = 593.465 (kcal/h), xem chi tiết phụ lục A GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 30 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Tổng nhiệt tổn thất mùa đông phân xưởng gia công lắp ráp theo công thức (2.5) ta tính được: Qtt,3(Đ) = 35865.45 (kcal/h) b. Tính tỏa nhiệt Gồm: Tỏa nhiệt do người Tỏa nhiệt do thắp sáng Tỏa nhiệt do động cơ dùng điện b.1. Tỏa nhiệt do người Theo công thức (2.16), lượng nhiệt tỏa ra do người của phân xưởng gia công lắp ráp: Qng = 7098 (kcal/h) b.2. Tỏa nhiệt do thắp sáng Theo công thức (2.3) ta tính được lượng nhiệt tỏa do thắp sáng: Qts(Đ) = 33436.8 (kcal/h) b.3. Tỏa nhiệt do động cơ dùng điện Tổng công suất động cơ của phân xưởng: ∑N = 102.5 W, lượng nhiệt tỏa do động cơ được tính theo công thức (2.4): Qđc(Đ) = 12470 (kcal/h) Vì phân xưởng gia công lắp ráp không có lò và bể do đó không tính tỏa nhiệt cho lò và bề mặt thoáng của bể. Tổng lượng nhiệt tỏa ra trong phân xưởng gia công lắp ráp vào mùa đông: Qt,3(Đ) = 7098 + 33436.8 + 12470 = 53004.8 (kcal/h) Nhiệt thừa phân xưởng gia công lắp ráp mùa đông theo công thức (2.2), ta tính được: Qth,3(Đ) = 17139.35 (kcal/h) Vậy lượng nhiệt thừa của phân xưởng gia công lắp ráp vào 2 mùa: + Mùa hè: Qth,3(H) = 263617.09 (kcal/h) + Mùa đông: Qth,3(Đ) = 17139.35 (kcal/h) Bảng 2.23: Tổng kết nhiệt thừa của 3 phân xưởng sản xuất Mùa Phân xưởng cưa (kcal/h) Phân xưởng chế tạo (kcal/h) Phân xưởng gia công lắp ráp (kcal/h) Hè Đông 201530.280 24232.5 158642.26 20788.59 263617.09 17139.35 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 31 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 2.3. TÍNH TOÁN HÚT CỤC BỘ 2.3.1. Phân xưởng cưa Tính toán hút bụi từ các thiết bị phát sinh bụi: máy cưa Panel, máy cưa vanh. Trong phân xưởng của nhà máy sự gia công vật liệu trên các loại máy thường kéo theo sự tách ly bụi. Để giới hạn sự lan tỏa của dòng khí có bụi và thu gom chúng lại thì tại những vị trí phát sinh bụi ta lắp các chụp thu bụi (những chụp hút cục bộ). Với vận tốc tại miệng hút v = 1÷1,5 (m/s), chọn v = 1m/s Lưu lượng hút: L = π × D2 × v × 3600 (m 3 / h) 4 (2.29) Trong đó: D: là đường kính của thiết bị. n: số lượng thiết bị + Máy cưa Panel: D = 0.6 m, n = 9, L = 1017.36 × 9 = 9156.24 (m3/h) + Máy cưa vanh: D = 0.5 m, n = 5, L = 706.5 × 5 = 3532.5 (m3/h) Lượng bụi phát sinh trong phân xưởng cưa: Lbui = 9156.24 + 3532.5 = 12688.74 (m3/h) Đối với máy cưa Ripsaw 1 lưỡi sau mỗi ca làm việc sẽ có công nhân đến thu gom và vận chuyển đến máy ép mùn cưa. 2.3.2. Phân xưởng chế tạo Tương tự phân xưởng cưa ta tính hút bụi từ các thiết bị phát sinh bụi: máy cắt hai đầu, máy phay Router đứng, máy mài lưỡi cưa Theo công thức (2.29) ta có: + Máy cắt hai đầu: D = 0.3 m, n = 4, L = 254.34 × 4 = 1017.36 (m3/h) + Máy phay Router đứng: D = 0.5 m, n = 4, L = 706.5 × 4 = 2826 (m3/h) + Máy mài lưỡi cưa: D = 0.4 m, n = 2, L = 452.16 × 2 = 904.32 (m3/h) Lượng bụi phát sinh trong phân xưởng chế tạo: Lbui = 1017.36 + 2826 + 904.32 = 4747.68 (m3/h) 2.3.3. Phân xưởng gia công lắp ráp 2.3.3.1. Hút bụi Tương tự 2 phân xưởng trên tính hút bụi từ các thiết bị phát sinh bụi: máy bào ngang, máy tiện, máy mộc đa năng, máy khoan để bàn, máy cưa bàn trượt, máy đánh giấy nhám, máy chà nhám. GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 32 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Theo công thức (2.29) ta có: + Máy bào ngang: D = 0.5 m, n = 4, L = 706.5 × 4 = 2826 (m3/h) + Máy tiện: D = 0.6 m, n = 2, L = 1017.36 × 2 = 2034.72 (m3/h) + Máy mộc đa năng: D = 0.5 m, n = 6, L = 706.5 × 6 = 4239 (m3/h) + Máy khoan để bàn: D = 0.6 m, n = 4, L = 1017.36 × 4 = 4069.44 (m3/h) + Máy cưa bàn trượt: D = 0.6 m, n = 12, L = 1017.36 × 12 = 12208.32 (m3/h) + Máy đánh giấy nhám: D = 0.7 m, n = 4, L = 1384.74 × 4 = 5538.96 (m3/h) + Máy chà nhám: D = 0.7 m, n = 4, L = 1384.74 × 4 = 5538.96 (m3/h) Lượng bụi phát sinh trong phân xưởng gia công lắp ráp: Lbui = 2826 + 2034.72 + 4239 + 4069.44 +12208.32+5538.96 + 5538.96 = 36455.4 (m3/h) 2.3.3.2. Hút hơi độc Tính lưu lượng: Lượng khí có hại tỏa ra: g = a × A× m × n (g/h) 100 (công thức 7.2/[1]) Trong đó: a: năng suất trung bình của một công nhân, khi sơn bằng máy phun sơn a = 50 (m2/h) A = 180 (g/m2): lượng tiêu thụ chất sơn hoặc dung môi trong 1m 2 bề mặt vật liệu, bảng 7 – 1, trang 219 [1]. m = 75%: Hàm lượng chất bay hơi trong các chất sơn, hoặc chất dung môi bay ra trong quá trình khô của vật liệu, bảng 7 – 1, trang 219 [1]. n: số công nhân trong phân xưởng g= 50 × 180 × 75 × 10 = 67500 (g/h) = 67.5 (kg/h) 100 Khối lượng riêng của xăng: 0.730 (kg/l) = 730 (kg/m3) Lưu lượng hơi dung môi: L = 67.5 ≈ 0.1 (m3/h) 730 Lưu lượng quá thấp để hút không thể lựa chọn miệng hút, nhưng để đảm bảo môi trường làm việc an toàn cho công nhân do đó ta chọn kích thước chụp hút D = 0.5 (m). Theo công thức (2.29): L = 706.5 (m3/h) 2.4. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THÔNG GIÓ VÀ LÀM LẠNH KHÔNG KHÍ Do nhiệt thừa và nhiệt độ (t = 34.4 oC, độ ẩm 75.3%) của 3 phân xưởng nên trước khi thổi vào nhà cần được làm lạnh để giảm nhiệt độ của không khí. Do đó, việc thiết kế buồng phun ẩm là điều cần thiết. GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 33 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Dựa vào bảng 2.4 ta thấy: QthH > QthD nên ta chỉ tính thông gió cho mùa hè cũng sẽ đảm bảo thông gió vào mùa đông. Có nhiều phương pháp làm lạnh không khí nhưng ta chọn phương pháp phun nước tăng ẩm hay còn gọi là phương pháp ướt vì phương pháp này có tính kinh tế và mang lại hiệu quả cao. Để xác định các thông số sau khi phun ẩm ta vẽ đường thẳng I = const đi qua giao điểm của tN và φN, cắt đường φ = 95% và φ =100% như hình 2.6, với điểm đầu (điểm 1, tương ứng với không khí ở ngoài vào buồng phun ẩm) và điểm cuối (điểm 2, tương ứng với không khí sau khi phun ẩm để thổi vào phòng). Từ đó ta có : t1 = 34.400C φ1 = 75.30% t2 = 310C → d1 = 27 (g/kg.kk) φ2 = 95% d2 = 28.5 (g/kg.kk) Ta có lượng nước bốc hơi và làm ẩm để 1 kg không khí tăng độ ẩm từ 75.30% lên 95% là: d = d2 – d1 = 28.5 - 27 = 1.5 (g/kg). Biểu đồ I - d biểu hiện trạng thái của không khí trước và sau phun ẩm như sau: I (kcal/kg) t1 1 φ = 75.30% %2 φ = 95 % φ =100 % I = const t2 d (g/kg.kk) Hình 2.6. Biểu diễn trạng thái của không khí trước và sau khi phun ẩm 2.5. TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG THÔNG GIÓ Trong trường hợp ta đang xét thì thông gió tự nhiên và thông gió cơ khí không có cùng thông số nhiệt độ thổi và thông số nhiệt độ hút. Thông gió tự nhiên cho phân xưởng chính dưới tác dụng của gió và nhiệt thừa. Theo nguyên tắc: Cân bằng nhiệt theo nguyên tắc: “Tổng lượng nhiệt không khí thổi mang vào phân xưởng và lượng nhiệt thừa bằng tổng lượng nhiệt không khí hút mang ra phân xưởng trong đơn vị thời gian”. GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 34 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Cân bằng lưu lượng theo nguyên tắc: “Tổng lưu lượng không khí thổi vào phân xưởng bằng lưu lượng không khí hút ra khỏi phân xưởng trong đơn vị thời gian”. 2.5.1. Phân xưởng cưa 2.5.1.1. Lưu lượng thông gió chung Ta thấy: QthH > QthD nên ta chỉ tính thông gió cho mùa hè Với lượng nhiệt thừa trong phân xưởng Q th = 201530.28 (kcal/h), để tạo điều kiện làm việc tốt cho công nhân làm việc cần phải khử lượng nhiệt thừa này bằng cách đưa gió từ ngoài vào. Lưu lượng gió đưa vào được tính theo công thức: G= Qth C × (t r − t v ) (2.30) Trong đó: tv : nhiệt độ không khí vào C: tỷ nhiệt của không khí khô, C = 0.24 (kcal/kg0C) tr: Nhiệt độ không khí ra .Tính theo công thức của N.V. Akintrev (Liên Bang Nga) (trang 276- [1]) tr = ∆tr + tn với: 2/9 3.14 × q 2/9 × ∆t 2/3 vlv × h vlv ∆tr = H 1/9 (2.31) (2.32) V: Thể tích của phân xưởng, V = 12960 (m3) H : Chiều cao nhà xưởng từ tâm cửa gió vào tới tâm cửa gió ra. H = 10 (m) q: Nhiệt thừa đơn vị thể tích trong phân xưởng. q= Qth 201530.28 = = 15.5 (kcal/m3h) V 12960 (2.33) hvlv - Chiều cao vùng làm việc kể từ mặt nền, hvlv = 1.5÷2 (m) (Trang 276 -[4]) ∆tvlv- Hiệu nhiệt độ vùng làm việc, ∆tvlv = 36.4 – 34.4 = 2˚C → ∆tr = 3.14 × 15.5 2/9 × 2 2/3 × 1.5 2/9 = 7.76˚C 101/9 Vậy tr = 7.76 + 36.4 = 44.16˚C Lưu lượng không khí cần thổi vào phòng. G= Qth 201530.28 = = 86035.81 (kg/h) C × (t R − tV ) 0.24 × ( 44.16 − 34.4) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 35 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Trọng lượng riêng của không khí ứng với nhiệt độ tn γ n = 1.293 × G 3 273 273 = 1.293 × = 1.148 (kg/m ) 273 + t n 273 + 34.4 86035.81 ⇒ L = γ = 1.148 = 74943.38 (m3/h) n (2.34) 2.5.1.2. Thông gió tự nhiên Giả sử lưu lượng thông gió tự nhiên bằng 20% lưu lượng thông gió chung. Ltn = 20% × L = 20% × 74943.38 = 14988.676 (m3/h) 2 gió H 1 3 Hình 2.7. Hình vẽ thể hiện cửa gió vào và gió ra phân xưởng 1, 2 và 3, 4 Chứng minh cửa mở đảm bảo thông gió 30% lưu lượng thông gió chung. - Phân chia đều lưu lượng không khí vào cửa 1, 2 và 3 Giả thiết: tỷ số diện tích cửa β = F2 =1 F1 Xác định lưu lượng không khí trao đổi: Ta có: L1 + L3 = L2 = 14988.676 (m3/h) = 17207 (kg/h) = 4.78 (kg/s) Ta phân đều lưu lượng không khí vào cửa 1 và 3: L1 = L3 = 4.78 = 2.39 (kg/s) 2 => Tỉ số lưu lượng: α = (2.35) L2 =1 L1 Ta nhận các hệ số lưu lượng µ cho tất cả các cửa bằng nhau và bằng 0.6. Áp suất khí quyển Pkq = 760mmHg. Vận tốc gió: vH = 1.2 (m/s). GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 36 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Nhiệt độ không khí ra tại cửa ra 3 t r = 44.16 (oC) => t tTR = 36.4 + 44.16 = 40.28 oC 2 (2.36) Tỷ trọng không khí trong nhà: γ N = λ0 × 273 273 1.293 × = = 1.148 (kg/m3) 273 + t N 273 + 34.4 γ R = λ0 × 273 273 = 1.293 × = 1.113 (kg/m3) 273 + t R 273 + 44.16 => γTTB = 1.148 + 1.113 = 1.13 (kg/m3) 2 (2.37) Theo bảng 8-4, trang 286/[1] ta có hệ số khí động trên mặt cắt nhà công nghiệp tại các cửa 1, 2, 3 lần lượt là: K1 = + 0.6; K2 = - 0.47; K2’ = - 0.28; K3 = - 0.27 Áp suất gió tại các cửa: P = K × v2g γ (kg/m2) 2g Cửa 1: P1 = K1× 2 v2g γ N = + 0.6 × 1.2 × 1.148 = 0.05 (kG/m2) 2g 2 × 9.81 (2.38) Cửa 2: P2 = K2× v2g 1.2 2 2 γ R = - 0.47 × × 1.113 = - 0.04 (kG/m ) 2g 2 × 9.81 (2.39) Cửa 3: P3 = K3× v2g 1.2 2 2 γ N = - 0.27 × × 1.148 = - 0.023 (kG/m ) (2.40) 2g 2 × 9.81 Gọi Px là áp suất thừa bên trong ở mặt phẳng chuẩn. Px = α 2 P1 + β 2 P2qæ 12 × 0.05 + 12 (−0.1867) = = −0.068 (kG/m2) 2 2 2 2 α +β 1 +1 (2.41) Với P2qu : là áp suất quy ước ở cửa 2 TB 2 × × P qu 2 = P2 - H ( γ N − γ T ) = - 0.04 – 8.15 (1.148 – 1.13) = - 0.1867 (kG/m ) (2.42) ∆P1, ∆P2, ∆P3 (kg/m2) lần lượt là hiệu số áp suất tại các cửa 1, 2, 3. ∆P1 = P1 – Px = 0.05 – (- 0.068) = 0.118 (kG/m2) (2.43) ∆P2 = P2 – P2qư = - 0.04 – (-0.1867) = 0.1467 (kG/m2) (2.44) ∆P3 = P3 – Px = - 0.023 – (- 0.0805) = 0.0575 (kG/m2) (2.45) Vận tốc gió ở cửa vào và ở cửa ra là: GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 37 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN v1 = 2 × g × ∆P1 = γN 2 × 9.81× 0.118 = 1.42 (m/s) 1.148 (2.46) v2 = 2 × g × ∆P2 = γR 2 × 9.81× 0.1467 = 1.608 (m/s) 1.113 (2.47) v3 = 2 × g × ∆P3 = γN 2 × 9.81 × 0.0575 = 1 (m/s) 1.148 (2.48) Diện tích cửa vào 1 là: F1 = L1 µ1 2 g × γ N × ∆P1 = 2.39 = 2.44 (m2) 0.6 × 2 × 9.81 × 1.148 × 0.118 (2.49) = 2.39 = 2.225 (m2) 0.6 × 2 × 9.81× 1.113 × 0.1467 (2.50) Diện tích cửa ra 2 là: F2 = L2 µ 2 2 g × γ R × ∆P2 Khi đó: β = F2 3.4 = = 1.04 F1 3.26 L1 = L3 = µ1× F1× v1× γ N = 0.6 × 2.44 × 1.42 × 1.148 = 2.38 (kg/s) (2.51) Tổng lưu lượng không khí thông gió: ∑ L = 2.38 + 2.38 = 4.76 (kg/s) Sai số: ∆L = 4.78 − 4.76 × 100 = 0.42 < 5%. 4.78 Vậy giả thiết thỏa mãn, phần trăm lưu lượng thông gió tự nhiên là 30%, lưu lượng thông gió tự nhiên phân xưởng cưa: LTN = 14988.676 (m3/h) 2.5.1.3. Thông gió cơ khí - Lưu lượng không khí thực tế cần thổi khi chưa phun ẩm, tại phân xưởng cưa không có lưu lượng thông gió cục bộ nên: Lck = L –Ltn – Lcb = 74943.38 - 14988.676 - 0 = 59954.704 (m3/h) (2.52) → Gck (kpa) = Lck× γn = 59954.704 × 1.148 = 68828 (kg/h) (2.53) → Qck(kpa) = Gcktg(kpa)× C × (tR – tv) (2.54) = 68828 × 0.24 × (44.16 – 34.4) = 161222.707 (kg/h) Để giảm lưu lượng thông gió  giảm số miệng thổi, tiết kiệm chi phí, ta dùng buồng phun ẩm. Tra biểu đồ I - d: với tN = 34.4 oC và φ = 75.3%  tV = 31oC Trọng lượng riêng của không khí ở nhiệt độ 31oC GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 38 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN γ = 273 × γ o = 273 × 1.293 = 1.16 273 + t 273 + 31 →Gck(pa) = (kg/m3) Q ck (kpa) 161222.707 = = 51045.69 (kg/h) C × (t r − t v ) 0.24 × (44.16 − 31) (2.55) →Lưu lượng thông gió cơ khí khi đã phun ẩm Ltg(pa) = G ck tg(pa) γ = 51045.69 = 44004.905 (m 3 / h) 1.16 (2.56) 2.5.2. Phân xưởng chế tạo 2.5.2.1. Lưu lượng thông gió chung Tương tự phân xưởng cưa QthH > QthD nên ta chỉ tính thông gió cho mùa hè Qth = 162361.7 (kcal/h) q = 12.24 (kcal/m3h) (theo công thức 2.33) ∆tr = = 7.37˚C (theo công thức 2.32) => tr = 43.77˚C (theo công thức 2.31) G = 70545.3 (kg/h) (theo công thức 2.30) ⇒ L = 65370.47 (m3/h) (theo công thức 2.34) 2.5.2.2. Thông gió tự nhiên Tương thự trình bày như phân xưởng cưa, giả sử lưu lượng thông gió tự nhiên bằng 20% lưu lượng thông gió chung. Ltn = 20% × L = 20% × 65370.47 = 13074.094 (m3/h) Chứng minh cửa mở đảm bảo thông gió 30% lưu lượng thông gió chung. Giả thiết: tỷ số diện tích cửa β = F2 =1 F1 Ta có: L1 + L3 = L2 + L4 = 13074.094 (m3/h) = 15009.06 (kg/h) = 4.17 (kg/s) Ta phân đều lưu lượng không khí vào cửa 1 và 3: L1 = L3 = 2.085(kg/s) (theo công thức 2.35) => t tTR = 40.085 oC (theo công thức 2.36) γ R = 1.114 (kg/m3) (theo công thức 2.37) => γTTB = 1.131 (kg/m3) Áp suất gió tại các cửa: Cửa 1: P1 = 0.05 (kG/m2) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT (theo công thức 2.39) 39 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Cửa 2: P2 = - 0.04 (kG/m2) (theo công thức 2.40) Cửa 3: P3 = - 0.023 (kG/m2) (theo công thức 2.40) Px = - 0.06425 (kG/m2) (theo công thức 2.41) 2 P qu 2 = - 0.1785 (kG/m ) (theo công thức 2.42) ∆P1 = 0.1425 (kG/m2) (theo công thức 2.43) ∆P2 = 0.1385 (kG/m2) (theo công thức 2.44) ∆P3 = 0.04125 (kG/m2) (theo công thức 2.45) Vận tốc gió ở cửa vào và ở cửa ra là: v1 = 1.56 (m/s) (theo công thức 2.46) v2 = 1.562 (m/s) (theo công thức v3 = 0.8396 (m/s) (theo công thức 2.47) 2.48) Diện tích cửa vào 1 là: F1 = 1.94 (m2) (theo công thức 2.49) Diện tích cửa ra 2 là: F2 = 1.99 (m2) (theo công thức 2.50) Khi đó: β = F2 1.99 = =1 F1 1.94 L1 = L3 = 2.08 (kg/s) (theo công thức 2.51) Tổng lưu lượng không khí thông gió: ∑ L = 2.08 + 2.08 = 4.16 (kg/s) Sai số: ∆L = 4.17 − 4.16 × 100 = 0.24 < 5%. 4.17 Vậy giả thiết thỏa mãn, phần trăm lưu lượng thông gió tự nhiên là 30%, lưu lượng thông gió tự nhiên phân xưởng cưa: LTN = 13074.094 (m3/h) 2.5.2.3. Thông gió cơ khí - Lưu lượng không khí thực tế cần thổi khi chưa phun ẩm Lck = 52296.376 (m3/h) (theo công thức 2.52) Gck (kpa) = 60036.24 (kg/h) (theo công thức 2.53) Qck(kpa) = 135009.5 (kg/h) (theo công thức 2.54) Để giảm lưu lượng thông gió  giảm số miệng thổi, tiết kiệm chi phí, ta dùng buồng phun ẩm. Tra biểu đồ I - d: với tN = 34.4 oC và φ = 75.3%  tV = 31oC GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 40 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Gck(pa) = 44051.651 (kg/h) (theo công thức 2.55) Lưu lượng thông gió cơ khí khi đã phun ẩm L tg(pa) = 39975.56 (m 3 / h) (theo công thức 2.56) 2.5.3. Phân xưởng gia công lắp ráp 2.5.3.1. Lưu lượng thông gió chung Tương tự hai phân xưởng trên QthH > QthD nên ta chỉ tính thông gió cho mùa hè Qth = 263617.09 (kcal/h) tr = 44.65 (theo công thức 2.31) ∆tr = 8.25oC (theo công thức 2.32) q = 20.34 (kcal/m3h) (theo công thức 2.33) G = 107161.42 (kg/h) (theo công thức 2.30) ⇒ L = 93364.2 (m3/h) (theo công thức 2.34) 2.5.3.2. Thông gió tự nhiên Tương tự trình bày như hai phân xưởng trên, giả sử lưu lượng thông gió tự nhiên bằng 20% lưu lượng thông gió chung. Ltn = 20% × L = 20% × 93364.2 = 18672.84 (m3/h) Chứng minh cửa mở đảm bảo thông gió 30% lưu lượng thông gió chung. F 2 Giả thiết: tỷ số diện tích cửa β = F = 1 1 Ta có: L1 + L3 = L2 + L4 = 18672.84 (m3/h) = 21436.42 (kg/h) = 5.95 (kg/s) L1 = L3 = 2.975 (kg/s) (theo công thức 2.35) t tTR = 40.525 oC (theo công thức 2.36) γ R = 1.111 (kg/m3) (theo công thức 2.37) => γTTB = = 1.13 (kg/m3) Áp suất gió tại các cửa: Cửa 1: P1 = 0.05 (kG/m2) (theo công thức 2.38) Cửa 2: P2 = - 0.04 (kG/m2) (theo công thức 2.39) Cửa 3: P3 = - 0.023 (kG/m2) (theo công thức 2.40) Px = − 0.068 (kG/m2) (theo công thức 2.41) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 41 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 2 P qu 2 = - 0.1867 (kG/m ) (theo công thức 2.42) ∆P1 = 0.118 (kG/m2) (theo công thức 2.43) ∆P2 = 0.1467 (kG/m2) (theo công thức 2.44) ∆P3 = 0.0575 (kG/m2) (theo công thức 2.45) Vận tốc gió ở cửa vào và ở cửa ra là: v1 = 1.42 (m/s) (theo công thức 2.46) v2 = 1.609 (m/s) (theo công thức 2.47) v3 = 1 (m/s) (theo công thức 2.48) Diện tích cửa vào 1 là: F1 = 3.04 (m2) (theo công thức 2.49) Diện tích cửa ra 2 là: F2 = 2.97 (m2) Khi đó: β = (theo công thức 2.50) F2 3.04 = = 1.09 F1 2.97 L1 = L3 = 2.97 (kg/s) (theo công thức 2.51) Tổng lưu lượng không khí thông gió: ∑ L = 2.97 + 2.97 = 5.94 (kg/s) Sai số: ∆L = 5.95 − 5.94 × 100 = 0.16 < 5%. 5.95 Vậy giả thiết thỏa mãn, phần trăm lưu lượng thông gió tự nhiên là 30%, lưu lượng thông gió tự nhiên phân xưởng cưa: LTN = 18672.84 (m3/h) 2.5.3.3. Thông gió cơ khí - Lưu lượng không khí thực tế cần thổi khi chưa phun ẩm Lck = 74691.36 (m3/h) (theo công thức 2.52) Gck (kpa) = 85745.7 (kg/h) (theo công thức 2.53) Qck(kpa) = 210934.422 (kg/h) (theo công thức 2.54) Để giảm lưu lượng thông gió  giảm số miệng thổi, tiết kiệm chi phí, ta dùng buồng phun ẩm. Tra biểu đồ I - d: với tN = 34.4 oC và φ = 75.3%  tV = 31oC Gck(pa) = 64387.8 (kg/h) (theo công thức 2.55) Lưu lượng thông gió cơ khí khi đã phun ẩm: GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 42 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN L tg(pa) = 55506.72 (m3/h) (theo công thức 2.56) Bảng 2.24. Lưu lượng thông gió cơ khí khi đã phun ẩm của 3 phân xưởng Phân xưởng 3 L ck(pa) (m /h) Phân xưởng Phân xưởng Phân xưởng cưa 44004.905 chế tạo 39975.56 gia công lắp ráp 55506.72 2.6. Tính toán chiều cao miệng thổi cho phân xưởng 2.6.1. Tính toán chiều cao miệng thổi cho phân xưởng cưa: Miệng thổi được chọn là miệng thổi loa ba tầng (chọn loại hình chữ nhật) với lá hướng dòng điều chỉnh được. Vận tốc trung bình tại vị trí làm việc của công nhân C x = (0.50 ÷ 0.80 m/s). - Chiều cao làm việc của công nhân, người công nhân làm việc ở tư thế ngồi, chọn h1 = 1.20 m (quy phạm h1 = 1.20 ÷ 1.50 m) - Chọn chiều cao đặt miệng thổi h2 = 2.50 m - Vận tốc trung bình tại miệng thổi C0 xác định theo công thức: C0 = L 0.51 = 1.64 (m/s) = F 0.31 (2.57) Trong đó: + L: Lưu lượng miểng thổi: L = 1850 (m3/h) = 0.51 (m3/s) + F: Diện tích miệng thổi (dống = 315mm => Dmiệng loa = 2d = 630mm). π × D 2 3.14 × 0.63 2 = = 0.31 ; m2 F= 4 4 (2.58) - Vận tốc trung bình tại vị trí làm việc của công nhân xác định theo công thức: Cx = C0 × 0.226 a× x + 0.145 d (2.59) Trong đó: + a: hệ số chảy rối, đối với ống có hình trụ có loa ngắn a = 0.08 + x: khoảng cách tính từ miệng thổi đến chiều cao làm việc của công nhân x = h2 – h1 = 2.50 -1.2 = 1.30 (m) => Cx = = 1.64 × 0.226 = 0.78 0.08 × 1.30 (m/s) + 0.145 0.315 Ta thấy (0.50 ≤ Cx ≤ 0.80 m/s), vậy chọn chiều cao đặt ống h2 = 2.50 là hợp lí. 2.6.2. Tính toán chiều cao miệng thổi cho phân xưởng chế tạo: - Tính toán tương tự như trên với L = 2500 m3/h, h1 = 1.20 m, h2 = 2.50 m. GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 43 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN - Vận tốc trung bình tại miệng thổi: C0 = L 0.694 = 1.735 m/s = F 0.40 Trong đó: + L: Lưu lượng miệng thổi ; L = 2500 m3/h = 0.694 m3/s + F: Diện tích miệng thổi (dống = 355mm => Dmiệng loa = 2d = 710mm). F= π × D 2 3.14 × 0.712 = = 0.40 , (m2) 4 4 - Vận tốc trung bình tại vị trí làm việc của công nhân: Cx = = 1.735 × 0.226 = 0.8 0.08 ×1.30 (m/s). + 0.145 0.355 Ta thấy (0.50 ≤ Cx ≤ 0.80 m/s), vậy chọn chiều cao đặt ống h2 = 2.50 là hợp lí. 2.6.3. Tính toán chiều cao miệng thổi cho phân xưởng gia công lắp ráp: - Tính toán tương tự như trên với L = 1550 m3/h, h1 = 1.20 m, h2 = 2.50 m. - Vận tốc trung bình tại miệng thổi: C0 = L 0.43 = 1.38 m/s = F 0.31 Trong đó: + L: Lưu lượng miệng thổi ; L = 1550 m3/h = 0.43 m3/s + F: Diện tích miệng thổi (dống = 315mm => Dmiệng loa = 2d = 630mm). π × D 2 3.14 × 0.632 = = 0.31 , (m2) F= 4 4 - Vận tốc trung bình tại vị trí làm việc của công nhân: Cx = = 1.38 × 0.226 = 0.65 0.08 ×1.30 (m/s). + 0.145 0.315 Ta thấy (0.50 ≤ Cx ≤ 0.80 m/s), vậy chọn chiều cao đặt ống h2 = 2.50 là hợp lí. GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 44 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN CHƯƠNG 3 TÍNH THỦY LỰC VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 3.1. TÍNH THỦY LỰC HỆ THỐNG THỔI VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ Tính toán thủy lực hệ thống thông gió được tiến hành sau khi tính toán lưu lượng không khí trao đổi trong phòng và phân chia lưu lượng đó cho các miệng thổi khi đặt ở trong mỗi phòng. Phương pháp tính thủy lực Công thức tính toán: ∆P = ∆Pms + ∆Pcb = ∑ ξ × v2 ×γ 2g + R × l (kg / m 2 ) (công thức 5.5-5.6 /[1]) Trong đó: ∆Pcb : Tốn thấp áp lực cục bộ. ∆Pcb = ∑ ξ × v2 ×γ 2g (kg / m 2 ) ∆Pms : Tốn thất áp suất ma sát, ∆P = R × l (kg / m 2 ) ms (3.1) (3.2) l: chiều dài đoạn ống (m) ∑ξ: trở lực trên đoạn ống R: trở lực áp suất ma sát trên 1m chiều dài của ống (phụ lục 3 – [1]) v 2 × γ : áp suất động ứng với vận tốc tại chỗ có chướng ngại vật cục Pd = 2g bộ (kg/m2) (phụ lục 3 - [1]) Phương pháp tính thủy lực: Đầu tiên chọn tuyến ống bất lợi nhất, gọi là tuyến chính và đánh số từ ngọn tới gốc. Mỗi đoạn có lưu lượng, từ lưu lượng tra phụ lục 3 - [1]; chọn được đường kính ống sao cho vận tốc trong ống dẫn nằm trong khoảng 5 ÷ 12 (m/s) (bảng 5.4 - [1]); tiếp tục tra được trở lực áp suất ma sát, áp suất động. Tra ξ của mỗi thiết bị có trên đoạn ống: - Miệng hút: ξ = 1 - Ngoặc vuông: ξ = 0.4 (phụ lục 4 - [1]) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 45 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN - Chạc 3: Tính Fv L và v và tra theo phụ lục 4 - trang 404 - [1], với α = 30˚. Với Fr Lr Fv, Fr là đường kính của đoạn ống vào và đoạn ống ra tại chạc 3; L v, Lr: là lưu lượng tại ống vào và ra tại chạc 3. - Trở lực của van: tra theo phụ lục 4 - trang 402 - [1]. Tính trở lực áp suất ma sát theo công thức 3.2 Tính trở lực cục bộ theo công thức 3.1 Tiếp tục tính cho tuyến phụ và tuyến nhánh: theo nguyên tắc từ một điểm nút trở lực áp suất trên các tuyến nhánh quy về đó hoặc từ đó xuất phát đi đều bằng nhau, hoặc có thể lệch nhau không quá 5%. 3.1.1. Phân xương cưa 3.1.1.1. Số miệng thổi Lưu lượng thông gió cơ khí khi đã phun ẩm: Lck(pa) = 44004.905 (m3/h) Chọn các miệng thổi sao cho vận tốc thổi v = 5 ÷ 12 (m/s). Miệng thổi có lưu lượng từ 1500 - 2500 (m3/h). Chọn lưu lượng mỗi miệng thổi 1850 (m 3/h). Vậy số miệng thổi là: n = 44004.905 = 24 (miệng) 1850 Chọn 1 quạt bố trí thành một hệ thống cấp gió cho cả phân xưởng. GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 46 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 3.1.1.2. Sơ đồ không gian Ø315;l=8.5m L=1850m³/h Ø315;l=8.5m L=1850m³/h Ø315;l=2.5m L=1850m³/h 1 2' Ø400;l=6m L=3700m³/h 13 Ø315;l=2.5m L=1850m³/h 13' 12 Ø400;l=6m L=3700m³/h Ø315;l=8.5m L=1850m³/h 21 20 Ø315;l=2.5m L=1850m³/h 21' Ø400;l=6m L=3700m³/h 2 Ø315;l=2.5m L=1850m³/h 21' Ø450;l=6m L=5500m³/h 3 Ø315;l=2.5m L=1850m³/h 3' Ø450;l=6m L=5500m³/h 14 Ø315;l=2.5m L=1850m³/h 14' Ø450;l=6m L=5500m³/h 22 Ø315;l=2.5m L=1850m³/h 23' Ø315;l=2.5m L=1850m³/h 4' Ø500;l=6m L=7400m³/h 15 Ø315;l=2.5m L=1850m³/h 15' Ø500;l=6m L=7400m³/h 23 Ø315;l=2.5m L=1850m³/h 24' 1. Quạt 2. Buồng phun ẩm 3. Cửa lấy gió Ø500;l=6m L=7400m³/h 4 Ø315;l=2.5m L=1850m³/h 16' Ø560;l=6m L=9250m³/h 24 Ø315;l=2.5m L=1850m³/h 25' Ø315;l=2.5m L=1850m³/h 5' Ø560;l=6m L=9250m³/h 16 Ø560;l=6m L=9250m³/h 5 Ø315;l=2.5m L=1850m³/h 6' Ø630;l=6m L=11100m³/h 17 Ø315;l=2.5m L=1850m³/h 17' Ø630;l=6m L=11100m³/h 25 Ø315;l=2.5m L=1850m³/h 26' Ø315;l=2.5m L=1850m³/h 27' 3 1 2.5m 1 Ø710;l=6m L=12950m³/h 7 Ø315;l=2.5m L=1850m³/h 7' Ø710;l=6m L=12950m³/h 18 Ø315;l=2.5m L=1850m³/h 18' Ø710;l=6m L=12950m³/h 26 Hình 3.1. Sơ đồ không gian hệ thổng thổi phân xưởng cưa GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT Ø630;l=6m L=11100m³/h 6 Ø315;l=2.5m L=1850m³/h 19' Ø710;l=6m L=14800m³/h 27 8 Ø315;l=2.5m L=1850m³/h 8' Ø710;l=6m L=14800m³/h 19 Ø710;l=8m L=14800m³/h 9 Ø1000;l=7m L=29600m³/h 10 5.5m Ø1250;l=8m L=44000m³/h 11 1 1 1 2 1 1 47 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 3.1.1.3. Tính thủy lực Tuyến chính của hệ thống từ (1- 10) Bảng 3.1. Tính thủy lực cho hệ thống thổi của phân xưởng cưa TT L (m3/h) V (m/s) D (mm) 1 2 3 4 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 1850 3700 5500 7400 9250 11100 12950 14800 29600 44000 6.60 8.20 9.60 10.50 10.40 9.90 10.00 10.40 10.50 11.00 315 400 450 500 560 630 710 710 1000 1250 12--13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-9 1850 3700 5500 7400 9250 11100 12950 14800 6.60 8.20 9.60 10.50 10.40 9.90 10.00 10.40 315 400 450 500 560 630 710 710 R (kg/m2 ) 5 ΔPms Pđ ΔPcb ΔP Σζ (kg/m2 (kg/m2 (kg/m2 (kg/m2 Ghi chú ) ) ) ) 6 7 8 9 10 11 12 Tuyến chính (1-11) 0.157 8.5 2.05 1.335 2.66 5.453 6.788 ζmt = 1.05; ζn = 0.4; ζv = 0.1; ζchạc3 = 0.5 0.174 6 0.7 1.044 4.11 2.877 3.921 ζchạc 3 = 0.7 0.202 6 0.8 1.212 5.65 4.520 5.732 ζchạc 3 = 0.8 0.209 6 0.9 1.254 6.74 6.066 7.320 ζchạc 3 = 0.9 0.179 6 0.9 1.074 6.65 5.985 7.059 ζchạc 3 = 0.9 0.14 6 0.8 0.840 5.99 4.792 5.632 ζchạc 3 = 0.8 0.103 6 0.8 0.618 5.07 4.056 4.674 ζchạc 3 = 0.8 0.132 6 0.8 0.792 6.62 5.296 6.088 ζchạc 3 = 0.8 0.088 7 0.7 0.616 6.74 4.718 5.334 ζchạc 3 = 0.7 0.061 8 1.25 0.488 6.12 7.650 8.138 ζloa = 0.1, ζclg = 0.75, ζn = 0.4 Tổng 60.69 Tuyến phụ 1 (12-9) => ΔP(12-9) = ΔP(1-9) = 47.214 (kg/m2) 0.157 8.5 3.6 1.335 2.66 9.576 10.911 ζmt = 1.05; ζn = 0.4; ζv = 0.85; ζchạc 3 = 0.5 0.174 6 0.9 1.044 4.11 3.699 4.743 ζchạc 3 = 0.9 0.202 6 0.7 1.212 5.65 3.955 5.167 ζchạc 3 = 0.7 0.209 6 0.6 1.254 6.74 4.044 5.298 ζchạc 3 = 0.6 0.179 6 0.6 1.074 6.65 3.990 5.064 ζchạc 3 = 0.6 0.14 6 0.7 0.840 5.99 4.193 5.033 ζchạc 3 = 0.7 0.103 6 0.6 0.618 5.07 3.042 3.660 ζchạc 3 = 0.6 0.132 6 1 0.792 6.62 6.620 7.412 ζchạc 3 = 1 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT l (m) 48 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 20-21 21-22 22-23 23-24 24-25 25-26 26-27 27-10 1850 3700 5500 7400 9250 11100 12950 14800 6.60 8.20 9.60 10.50 10.40 9.90 10.00 10.40 315 400 450 500 560 630 710 710 2-2’ 3-3’ 4-4’ 5-5’ 1850 1850 1850 1850 6.60 6.60 6.60 6.60 315 315 315 315 6-6’ 1850 6.60 315 7-7’ 8-8’ 1850 1850 6.60 6.60 315 315 13-13’ 14-14’ 15-15’ 16-16’ 1850 1850 1850 1850 6.60 6.60 6.60 6.60 315 315 315 315 17-17’ 1850 6.60 315 18-18’ 1850 6.60 315 19-19’ 1850 6.60 315 Tổng 47.288 Tuyến phụ 2 (20-10) => ΔP(20-10) = ΔP(1-10) = 52.548 (kg/m2) 0.157 8.5 4.83 1.335 2.66 12.848 14.182 ζmt = 1.05; ζn = 0.4; ζv = 2.08; ζchạc 3 = 1.3 0.174 6 0.9 1.044 4.11 3.699 4.743 ζchạc 3 = 0.9 0.202 6 0.7 1.212 5.65 3.955 5.167 ζchạc 3 = 0.7 0.209 6 0.6 1.254 6.74 4.044 5.298 ζchạc 3 = 0.6 0.179 6 0.6 1.074 6.65 3.990 5.064 ζchạc 3 = 0.6 0.14 6 0.7 0.840 5.99 4.193 5.033 ζchạc 3 = 0.7 0.103 6 0.6 0.618 5.07 3.042 3.660 ζchạc 3 = 0.6 0.132 6 1.3 0.792 6.62 8.606 9.398 ζchạc 3 = 1.3 Tổng 52.545 Tuyến nhánh của tuyến chính (1-11) 0.157 2.5 2.85 0.393 2.66 7.581 7.974 ζmt = 1.05; ζv = 0.5; ζchạc3 = 1.3 0.157 2.5 3.95 0.393 2.66 10.507 10.900 ζmt = 1.05; ζv = 0.1; ζchạc3 = 2.8 0.157 2.5 6.05 0.393 2.66 16.093 16.486 ζmt = 1.05; ζv = 0.8; ζchạc3 = 4.2 0.157 2.5 8.75 0.393 2.66 23.275 23.668 ζmt = 1.05; ζv = 3.6; ζchạc3 = 4.1 11.4 0.157 2.5 0.393 2.66 30.457 30.850 ζmt = 1.05; ζv = 6.6; ζchạc3 = 3.8 5 0.157 2.5 13.55 0.393 2.66 36.043 36.436 ζmt = 1.05; ζv = 4.5; ζchạc3 = 8 0.157 2.5 15.3 0.393 2.66 40.698 41.091 ζmt = 1.05; ζv = 7.25; ζchạc3 = 7 Tuyến nhánh của tuyến phụ 1 (12-9) 0.157 2.5 3.93 0.393 2.66 10.454 10.846 ζmt = 1.05; ζv = 1.58; ζchạc3 = 1.3 0.157 2.5 5.75 0.393 2.66 15.295 15.688 ζmt = 1.05; ζv = 1.9; ζchạc3 = 2.8 0.157 2.5 7.65 0.393 2.66 20.349 20.742 ζmt = 1.05; ζv = 2.4; ζchạc3 = 4.2 0.157 2.5 9.67 0.393 2.66 25.722 26.115 ζmt = 1.05; ζv = 4.52; ζchạc3 = 4.1 11.5 0.157 2.5 0.393 2.66 30.776 31.169 ζmt = 1.05; ζv = 6.72; ζchạc3 = 3.8 7 13.4 0.157 2.5 0.393 2.66 35.777 36.170 ζmt = 1.05; ζv = 4.4; ζchạc3 = 8 5 0.157 2.5 14.85 0.393 2.66 39.501 39.894 ζmt = 1.05; ζv = 6.8; ζchạc3 = 7 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 49 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 21-21’ 22-22’ 23-23’ 1850 1850 1850 6.60 6.60 6.60 315 315 315 0.157 0.157 0.157 2.5 2.5 2.5 24-24’ 1850 6.60 315 0.157 2.5 25-25’ 1850 6.60 315 0.157 2.5 26-26’ 1850 6.60 315 0.157 2.5 27-27’ 1850 6.60 315 0.157 2.5 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT Tuyến nhánh của tuyến phụ 2 (20-10) 5.17 0.393 2.66 13.752 14.145 6.96 0.393 2.66 18.514 18.906 8.87 0.393 2.66 23.594 23.987 10.8 0.393 2.66 28.914 29.307 7 12.8 0.393 2.66 34.048 34.441 14.6 0.393 2.66 39.022 39.415 7 16.0 0.393 2.66 42.746 43.139 7 ζmt = 1.05; ζv = 2.82; ζchạc3 = 1.3 ζmt = 1.05; ζv = 3.11; ζchạc3 = 2.8 ζmt = 1.05; ζv = 3.62; ζchạc3 = 4.2 ζmt = 1.05; ζv = 5.72; ζchạc3 = 4.1 ζmt = 1.05; ζv = 7.95; ζchạc3 = 3.8 ζmt = 1.05; ζv = 5.62; ζchạc3 = 8 ζmt = 1.05; ζv = 8.02; ζchạc3 = 7 50 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng-ĐN 3.1.1.4. Chọn quạt và động cơ Lưu lượng: L = 44000 (m3/h) Trở lực gồm: + Trở lực trên đoạn ống ΔPo = 60.69 (kg/m2) + Trở lực cửa lấy gió: ∆Pcửa lấy gió = 2 (kg/m2) + Trở lực buồng phun ẩm: ∆Pbuồng phun ẩm = 12 (kg/m2) Tổng trở lực: ∆P = 60.69 + 2 + 12 = 74.69 (kG/m2) Để đảm bảo an toàn thì ta cần chọn quạt với lưu lượng và tổng cột tăng lên với hệ số an toàn α lần. Với α = 1.15 ÷ 1.2 L = 44000 × 1.2 = 52800 (m3/h) (3.3) ∆P = 74.69 × 1.2 = 89.62 (kg/m2) (3.4) Chọn quạt ly tâm 4-70 N◦ 12; (tra phụ lục 5 – [1]) + Số vòng quay: n = 750 (vòng/phút) + Hiệu suất quạt: η = 0.7% + Vận tốc quay: v = 47.1 (m/s) 780 1029 918 730 600 1225 1837 1200 759 150 369 1400 1470 1261 1561 Hình 3.1. Cấu tạo quạt ly tâm Công suất động cơ của quạt: (11.26/Trang 358 [1]) Nđc = K × L × ∆P 1.15 × 52800 × 89.62 = = 24.50( kw) (3.5) 102 × η × ηtruc × ηtrd × 3600 102 × 0.7 × 0.96 × 0.9 × 3600 Trong đó K : Hệ số dự trữ, K = 1.1 ÷ 1.15, chọn K = 1.15 η : Hiệu suất của quạt, η = 72% ηtrục : Hiệu suất kể đến trở lực trong ổ trục, ổ bi, ηtrục = 0.95÷0.97, chọn ηtruc =0.96 ηtrd : Hệ số truyền động giữa động cơ và quạt, ηtrd = 0.9 ÷ 0.95, chọn ηm = 0.9 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 51 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng-ĐN 3.1.1.5. Tính toán buồng phun ẩm a. Tính toán lượng nước bốc hơi vào không khí khi phun ẩm Căn cứ vào các thông số đã biết kết hợp với biểu đồ I - d ta có thể xác định được lượng nước bốc hơi theo công thức: Gbh = ∆d × G pa 1000 (3.6) Trong đó: - ∆d : Lượng nước bốc hơi Ta có lượng nước bốc hơi và làm ẩm để 1 kg không khí tăng độ ẩm từ 75.3% lên 95% là: ∆d = d2 – d1 = 28.5 - 27 = 2 (g/kg) - Gpa : Lưu lượng khối lượng không khí cần phun ẩm (kg/h) Gpa= Lpa × ρ (3.7) - ρ : Tỉ trọng không khí ở 310C ( kg/m3), ρ = 1.16 (kg/m3) - Lpa: Lưu lượng thể tích không khí thực tế cần phun ẩm (m3/h), Gpa = 44000 × 1.16 = 51040 (kg/h) Gbh = 2 × 51040 = 102.08 (kg/h) 1000 b. Tính toán ngăn phun ẩm. - Diện tích tiết diện ngang của ngăn phun: F= G pa υρ × 3600 (m2) (3.8) Trong đó: + vρ : Vận tốc khối lượng của không khí trong thiết bị làm lạnh, vρ = 1.5 ÷ 3 (kg/m2.s), chọn vρ = 2.5 (kg/m2.s) F= 51040 = 5.76 (m2) ≈ 6 (m2) 2.5 × 3600 - Chọn kích thước của ngăn phun ẩm là: rộng × cao = B × H = 3 × 2.5 m - Chọn chiều dài buồng phun ẩm: L = 5.5 m GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 52 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng-ĐN 5 8 1. Cửa lấy gió 2. Tấm chắn nước trước 3. Mũi phun nước 4. Tấm chắn nước sau 5. Ống dẫn khí 6. Ống cấp nước 7. Máy bơm nước 8. Ống nước bổ sung 1250 2 3 4 1 6 7 Hình 3.3. Cấu tạo buồng phun ẩm - Vận tốc khối lượng thực tế của không khí là: vρ = G pa 3600 Ftke = 51040 = 2.36 (kg/m2.s) 3600 × 6 (3.9) Chọn ngăn phun có hai dãy mũi phun (Z = 2), mật độ mũi phun 13 cái/m 2 dãy, đường kính của mũi phun là 3 mm, phun nước thuận ngịch (một dãy phun cùng chiều, một dãy phun ngược chiều dòng không khí). - Hiệu quả trao đổi nhiệt của quá trình: E = 1- t2 - tu 31 - 30.5 = 1= 0.74 t1 - t u 34.4 - 30.5 (3.10) Từ nhiệt độ t = 34.4oC, φ = 75.3 %, dựa vào biểu dồ I - d ta tìm được nhiệt hàm I = 25 (kcal/kg), với I = const, φ = 95 %, ta tìm được tư = 30.5oC 1 1 E  0.29 = 0.59 n 0.74 - Hệ số phun nước: µ = ( =  ) m  0.75 × (2.5) 0.15  A.(v ρ )   (3.11) Trong đó: E - Hiệu quả trao đổi nhiệt của quá trình vρ - Vận tốc khối lượng thực tế của không khí, (kg/m2.s) A, m, n - Các hằng số thực nghiệm cho từng quá trình xử lý nhiệt ẩm và từng loại ngăn phun có yếu tố cấu tạo xác định. Với quá trình làm ẩm đoạn nhiệt, ngăn phun nằm ngang với mũi phun góc Y-1, mật độ mũi phun trên mỗi dãy n = 13 cái/m 2, đường kính mũi phun dp = 3mm, phun thuận ngịch ta có: A = 0.75, m = 0.15, n = 0.29 - Lượng nước phun: GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 53 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng-ĐN Gn = µ × Gpa = 0.59 × 51040 = 3113.6 (kg/h) (3.12) - Năng suất phun của mỗi mũi phun: g= Gn (kg/h) n× Z × F (3.13) Trong đó: + n - mật độ mũi phun trên mỗi dãy, n = 13 cái/m2 + Z - Số dãy mũi phun, Z = 2 + F - Diện tích tiết diện ngang của ngăn phun, F (m2) g= 30113.6 = 193.036 (kg/h) 13 × 2 × 6 - Áp suất nước trước mũi phun: 1   0.478 g   P=  38.5 × d 1.38  p   (kG/cm2) (3.14) Trong đó: - g: Năng suất phun, kg/h - dp: Đường kính mũi phun, mm 1 2  193.036  0.478 P= = 1.22 (kG/cm ) 1.38   38.5 × 3  - Số lượng mũi phun: N = F × n × z = 6 × 13 × 2 = 156 (cái) (3.15) Trong đó: F: Tiết diện ngang buồng phun (m2) n: Mật độ mũi phun trên tiết diện ngang buồng phun, n = 13 cái/m2 Chọn thiết bị * Chọn lưới lọc bụi: Lưới lọc được đặt ở cửa lấy gió vào của buồng phun ẩm, kích thước của cửa lấy gió chọn bằng 1.5m × 2.5m. Lưới lọc bụi loại khung phẳng ghép từ nhiều tấm lọc REKK có: - Hiệu suất lọc bụi là 80% - Tổn thất áp lực P = 4 ÷ 5 (kG/m2) (tối đa 10 kG/m2) Chọn lưới lọc bụi kiểu tấm thông thường lắp đặt trên khung phẳng ngay tại cửa lấy gió. *Chọn tấm chắn nước: Dựa vào bảng 7.3 [2], ta chọn: GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 54 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng-ĐN - Tấm chắn nước đặt trước ngăn phun: Chọn kiểu có số hiệu I có ξC = 4.4 ; Ftôn / Fngang = 7.9 - Tấm chắn nước đặt sau ngăn phun: ξC = 10.4; Ftôn / Fngang = 8.2 *Chọn lưới lọc nước: Chọn lưới lọc nước để tránh cho mũi phun khỏi bị tắc, phần nước tuần hoàn từ khay đi ra cần được lọc sạch cặn bẩn trước khi bơm lên dàn phun. Với đường kính mũi phun dp = 3 mm thuộc loại mũi phun tinh, ta chọn lưới lọc có kích thước mắt lưới 0.9mm × 0.9mm, năng suất lọc 10 (m3/m2.h) 3.1.2. Phân xưởng chế tạo 3.1.2.1. Số miệng thổi Lưu lượng thông gió cơ khí khi đã phun ẩm: Lck(pa) = 39975.56 (m3/h) Chọn các miệng thổi sao cho vận tốc thổi v = 5 ÷ 12 (m/s). Miệng thổi có lưu lượng từ 1500 - 2500 (m3/h). Chọn lưu lượng mỗi miệng thổi 2500 (m 3/h). Vậy số miệng thổi là: n = 39975.56 = 16 (miệng) 2500 Chọn 1 quạt bố trí thành một hệ thống cấp gió cho cả phân xưởng. GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 55 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng-ĐN 3.1.2.2. Sơ đồ không gian Ø450;l=4m L=5000m³/h Ø355;l=6.5m L=2500m³/h 2 Ø560;l=4m L=10000m³/h 3 Ø630;l=4m L=12500m³/h 4 Ø710;l=4m L=15000m³/h Ø800;l=4m L=17500m³/h 6 5 7 8 Ø355;l=2.5m L=2500m³/h Ø355;l=2.5m L=2500m³/h Ø355;l=2.5m L=2500m³/h Ø355;l=2.5m L=2500m³/h Ø355;l=2.5m L=2500m³/h Ø355;l=2.5m L=2500m³/h Ø355;l=2.5m L=2500m³/h 2' 3' 4' 5' 6' 7' 8' 1 Ø450;l=4m L=5000m³/h 12 Ø355;l=6.5m L=2500m³/h Ø500;l=4m L=7500m³/h Ø500;l=4m L=7500m³/h 13 Ø560;l=4m L=10000m³/h 14 Ø630;l=4m L=12500m³/h 15 Ø710;l=4m L=15000m³/h 16 Ø800;l=4m L=17500m³/h 17 Ø800;l=8m L=20000m³/h Ø800;l=3.5m L=20000m³/h 18 9 11 Ø355;l=2.5m L=2500m³/h Ø355;l=2.5m L=2500m³/h Ø355;l=2.5m L=2500m³/h Ø355;l=2.5m L=2500m³/h Ø355;l=2.5m L=2500m³/h Ø355;l=2.5m L=2500m³/h Ø355;l=2.5m L=2500m³/h 12' 13' 14' 15' 16' 17' 18' 1. Quạt 2. Buồng phun ẩm 3. Cửa lấy gió 5.5m Ø1120;l=7.5m L=40000m³/h 10 3 1 1 1 1 1 2.5m 211 Hình 3.4. Sơ đồ không gian hệ thống thổi phân xưởng chế tạo GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 56 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng-ĐN 3.1.2.3. Tính thủy lực Tuyến chính của hệ thống từ (1 - 9) Bảng 3.2. Tính thủy lực cho hệ thống thổi của phân xưởng chế tạo Xem chi tiết phụ lục B 3.1.2.4. Chọn quạt và động cơ Lưu lượng: L = 40000 (m3/h) Trở lực gồm: + Trở lực trên đoạn ống ΔPo = 52.71 (kg/m2) + Trở lực cửa lấy gió: ∆Pcửa lấy gió = 2 (kg/m2) + Trở lực buồng phun ẩm: ∆Pbuồng phun ẩm = 12 (kg/m2) Tổng trở lực: ∆P = 52.71 + 2 + 12 = 66.71 (kg/m2) Để đảm bảo an toàn thì: L = 48000 (m3/h); ∆P = 80.06 (kg/m2) (theo CT 3.3; 3.4) Chọn quạt ly tâm 4-70 N◦ 12 + Số vòng quay: n = 700 (vòng/ph) + Hiệu suất quạt: η = 0.71% + Vận tốc quay: v = 44 (m/s) (tra phụ lục 5 – [1]) Thông số cấu tạo của quạt: (theo bảng cấu tao quạt của phân xưởng cưa) Công suất động cơ: Nđc = 19.62 (kW) (theo công thức 3.5) 3.1.2.5. Tính toán buồng phun ẩm a. Tính toán lượng nước bốc hơi vào không khí khi phun ẩm Vì cấu tạo giống nhau, do đó cách tính toán cũng tương tự như tính toán ở phân xưởng cưa + Lưu lượng khối lượng không khí cần phun ẩm: (theo công thức 3.7) Với lượng thể tích không khí thực tế cần phun ẩm của phân xưởng: Lpa = 40000 (m3/h); Gpa = 46400 (kg/h) + Lượng nước bốc hơi khi phun ẩm: Ghn = 92.8 (kg/h) (theo công thức 3.6) b. Tính toán ngăn phun + Diện tích tiết diện ngang của ngăn phun: F = 5.15 m2 (theo công thức 3.8) Chọn kích thước B × H = 2.6 × 2 m, chiều dài: L = 5 m + Vận tốc khối lượng thực tế của không khí: υρ = 2.15 (kg/m2.s) (theo công thức 3.9) + Hiệu quả trao đổi nhiệt của quá trình: E = 0.74 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT (theo công thức 3.10) 57 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng-ĐN + Hệ số phun nước, μ = 0.59 (theo công thức 3.11) + Lượng nước cần phun: Gn = 27376 (kg/h) (theo công thức 3.12) + Năng suất phun của mỗi mũi phun: g = 202.48 (kg/h) (theo công thức 3.13) + Áp suất của mũi phun: P = 1.35 (kG/m2) (theo công thức 3.14) + Số lượng mũi phun: N = 136 (theo công thức 3.15) * Chọn thiết bị: tương tự như phân xưởng I 3.1.3. Phân xương gia công lắp ráp 3.1.3.1. Số miệng thổi Lưu lượng thông gió cơ khí khi đã phun ẩm: Lck(pa) = 55506.72 (m3/h) Chọn các miệng thổi sao cho vận tốc thổi v = 5 ÷ 12 (m/s). Miệng thổi có lưu lượng từ 1500 - 2500 (m3/h). Chọn lưu lượng mỗi miệng thổi 1550 (m 3/h). Vậy số miệng thổi là: n = 55506.72 = 36 (miệng) 1550 Chọn 2 quạt bố trí thành một hệ thống cấp gió cho cả phân xưởng. GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 58 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 3.1.3.2. Sơ đồ không gian không gian L=1550m³/h Ø355;l=8.5m 1 2 L=3100m³/h Ø400;l=3m L=1550m³/h Ø355;l=5.5m L=6200m³/h Ø500;l=3m 14' L=7700m³/h Ø560;l=3m 6 6' L=1550m³/h Ø355;l=5.5m 13 13' 15 15' L=9250m³/h Ø630;l=12m L=1550m³/h Ø355;l=5.5m 6' 5 L=6200m³/h Ø500;;l=3m L=1550m³/h Ø355;l=5.5m 3 L=3100m³/h Ø400;l=3m L=1550m³/h Ø355;l=5.5m 5' 2 12 L=1550m³/h Ø355;l=8.5m 1 L=4650m³/h Ø450;l=3m L=1550m³/h Ø355;l=5.5m 19' 18 12' 17 17' L=1550m³/h Ø355;l=2.5m 10 L=1550m³/h Ø355;l=2.5m 21' L=1550m³/h Ø355;l=5.5m 5.5m L=6200m³/h Ø500;l=3m L=1550m³/h Ø355;l=5.5m 2.0m 9 9 1 1 1 20' L=4650m³/h Ø450;l=3m L=1550m³/h Ø355;l=5.5m 2 1 1 18' L=3100m³/h Ø400;l=3m L=1550m³/h Ø355;l=5.5m 11 20 19 L=1550m³/h Ø355;l=5.5m L=7700m³/h Ø560;l=3m 21' 14 13 11' 2' 14 L=27750m³/h Ø1000;l=6.5m 21 L=1550m³/h Ø355;l=5.5m L=7700m³/h Ø560;l=3m L=1550m³/h Ø355;l=5.5m L=6200m³/h Ø500;l=3m 13' L=4650m³/h Ø450;l=3m L=1550m³/h Ø355;l=5.5m L=3100m³/h 3' Ø400;l=3m L=1550m³/h Ø355;l=5.5m 15' 8 L=9250m³/h Ø630;l=12m 15 L=1550m³/h Ø355;l=2.5m L=7700m³/h Ø560;l=3m L=1550m³/h Ø355;l=5.5m L=1550m³/h Ø355;l=5.5m 4 4' L=9250m³/h Ø630;l=12m 6 L=9250m³/h Ø630;l=3m L=27750m³/h Ø1000;l=6.5m L=18500m³/h Ø800;l=9m L=1550m³/h Ø355;l=5.5m L=7700m³/h Ø560;l=3m 21 8 7 19' L=6200m³/h Ø500;l=3m 20 20' L=18500m³/h Ø800;l=9m L=1550m³/h Ø355;l=5.5m L=4650m³/h Ø450;l=3m 19 L=1550m³/h Ø355;l=5.5m 7 L=9250m³/h Ø630;l=12m 17' 18' L=1550m³/h Ø355;l=5.5m L=1550m³/h Ø355;l=5.5m L=3100m³/h Ø400;l=3m 18 L=1550m³/h Ø355;l=5.5m L=7700m³/h Ø560;l=3m L=9250m³/h Ø630;l=3m L=1550m³/h Ø355;l=5.5m 11' L=4650m³/h Ø450;l=3m 14 L=1550m³/h Ø355;l=5.5m 5 5' L=6200m³/h Ø500;l=3m L=1550m³/h Ø355;l=5.5m 4' 11 12 12' L=1550m³/h Ø355;l=8.5m 17 L=3100m³/h Ø400;l=3m L=1550m³/h Ø355;l=5.5m L=4650m³/h Ø450;l=3m 4 L=1550m³/h Ø355;l=5.5m 2' 3 3' L=1550m³/h Ø355;l=5.5m 16 L=1550m³/h Ø355;l=8.5m 10 1. Cửa lấy gió 2. Buồng phun ẩm 16 Hình 3.5. Sơ đồ không gian hệ thống thổi phân xưởng gia công lắp ráp GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 59 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 3.1.3.3. Tính thủy lực Tuyến chính của hệ thống thổi 1 (quạt 1) là tuyến từ 1 - 8 Tuyến chính của hệ thống thổi 2 (quạt 2) là tuyến từ 1 - 8 Bảng 3.3. Tính thủy lực cho hệ thống thổi của phân xưởng gia công lắp ráp Bảng 3.4. Tính thủy lực cho hệ thống thổi 2 của phân xưởng gia công lắp ráp Xem chi tiết phụ lục B 3.1.3.4. Chọn quạt và động cơ a. Hệ thống thổi 1 Lưu lượng: L = 27750 (m3/h) Tính được trở lực trên đoạn ống: ∆Po = 39.60 (kg/m2), trở lực tại cửa lấy gió và buồng phun ẩm tương tự như phân xưởng cưa. Vậy tổng trở lực ΔP = 53.6 (kg/m 2) Lưu lượng và trở lực sau khi nhân với hệ số α. L = 33300 (m3/h); ∆P = 64.32 (kg/m2) (theo công thức 3.3; 3.4) Chọn quạt ly tâm 4-70 N◦ 12 + Số vòng quay: n = 550 vòng/ph + Hiệu suất quạt: η = 0.8% + Vận tốc quay: v = 34.55 (m/s) Thông số cấu tạo của quạt: (theo bảng thông số cấu tạo quạt phân xưởng cưa) Công suất động cơ: Nđc = 9.70 (kW) (theo công thức 3.5) b. Hệ thống thổi 2 Lưu lượng: L = 27750 (m3/h) Tính được trở lực trên đoạn ống: ∆Po = 39.60 (kg/m2), trở lực tại cửa lấy gió và buồng phun ẩm tương tự như phân xưởng cưa. Vậy tổng trở lực ΔP = 53.6 (kg/m 2) Lưu lượng và trở lực sau khi nhân với hệ số α. L = 33300 (m3/h); ∆P = 64.32 (kg/m2) (theo công thức 3.3; 3.4) Chọn quạt ly tâm 4-70 N◦ 12 + Số vòng quay: n = 550 vòng/ph + Hiệu suất quạt: η = 0.8% + Vận tốc quay: v = 34.55 (m/s) Thông số cấu tạo của quạt: (theo bảng thông số cấu tạo quạt phân xưởng cưa) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 60 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Công suất động cơ: Nđc = 9.70 (kW) (theo công thức 3.5) 3.1.3.5. Tính toán buồng phun ẩm a. Tính toán lượng nước bốc hơi vào không khí khi phun ẩm Vì cấu tạo giống nhau, do đó cách tính toán cũng tương tự như tính toán ở phân xưởng cưa + Lưu lượng khối lượng không khí cần phun ẩm: (theo công thức 3.7) Với lượng thể tích không khí thực tế cần phun ẩm của phân xưởng: Lpa = 55500 (m3/h); Gpa = 64380 (kg/h) + Lượng nước bốc hơi khi phun ẩm: Ghn = 128.76 (kg/h) (theo công thức 3.6) b. Tính toán ngăn phun + Diện tích tiết diện ngang của ngăn phun: F = 6.17 m2 (theo công thức 3.8) Chọn kích thước B × H = 3.1 × 2 m, chiều dài: L = 5.2 m + Vận tốc khối lượng thực tế của không khí: υρ = 2.48 (kg/m2.s) (theo công thức 3.9) + Hiệu quả trao đổi nhiệt của quá trình: E = 0.74 (theo công thức 3.10) + Hệ số phun nước, μ = 0.59 (theo công thức (3.11) + Lượng nước cần phun: Gn = 32745 (kg/h) (theo công thức 3.12) + Năng suất phun của mỗi mũi phun: g = 203.13 (kg/h) (theo công thức 3.13) + Áp suất của mũi phun: P = 1.36 (kG/m2) (theo công thức 3.14) + Số lượng mũi phun: N = 162 (theo công thức 3.15) * Chọn thiết bị: tương tự như phân xưởng I 3.2. TÍNH THỦY LỰC HỆ THỐNG HÚT BỤI VÀ CHỌN THIẾT BỊ Đối với hệ thống hút này, do các thiết bị có chiều cao thấp và không gian làm việc đặc biệt nên bố trí đường ống ngầm là hợp lý nhất. Cách tính toán và tra thủy lực giống như hệ thống thổi, tuy nhiên ở mương hút này ta phải tìm tiết diện của mương rồi mới tìm được kích thước chiều dài, chiều cao, từ đó tìm đường kính tương đương của mương. Đơn giản và tiện lợi nhất là tính đường kính tương đương theo vận tốc, chọn vận tốc trong mương hợp lý (v = 16 ÷ 23 m/s) (bảng 10.1-[1]), từ vận tốc và lưu lượng ta tìm được kích thước a x b của ống tiết diện hình chữ nhật, sau đó tính đường kính tương đương theo công thức: Dtd = GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 2.a.b a+b 61 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Công thức tính trở lực áp suất: (công thức 5.5-5.6 /[1]) ∆P = ∆Pms + ∆Pcb = ∑ ξ × v2 × γ 2g + R × l (kg / m 2 ) 3.2.1. Phân xưởng cưa 3.2.1.1. Sơ đồ không gian - Tổng lưu lượng bụi phân xưởng cưa: 12688.74 (m3/h). 5.0m 4.5m A. Quạt B. Thiết bị lọc bụi túi vải C. Xyclon MÔI TRU? NG B C A 11 15' 16' 16 10 15 12 13' 14' 13 14 1.0m 5' 7' 9' 6 8 9 4 5 7 8' 6' 1 3' 2 0.0m 3 4' 2' Hình 3.6. Sơ đồ không gian hệ thống hút bụi 1 của phân xưởng cưa GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 62 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 3.2.1.2. Tính toán thủy lực Bảng 3.5. Tính thủy lực hệ thống hút bụi của phân xưởng cưa Đoạn L l a b F v D R ∆Pms ống (m3/h) (m) (mm) (mm) (m2) (m/s) (mm) (kg/m2) (kg/m2) Σζ Pđ (kg/m2) ∆Pcb ∆Ptp Ghi chú Tuyến kênh chính ζmh = 0.22, ζn = 0.8, 1--2 706.50 4.5 0.20 0.10 0.02 16.0 130 2.10 9.45 1.72 15.66 26.94 36.39 2--3 3--4 4--5 5--6 6--7 7--8 8--9 9--10 1723.86 2430.36 3447.72 4154.22 5171.58 5878.08 6895.44 7601.94 12688.7 3.8 1.8 3.8 1.8 3.8 1.8 3.8 11.5 0.20 0.20 0.20 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.16 0.26 0.32 0.33 0.42 0.42 0.61 0.61 0.03 0.05 0.06 0.08 0.11 0.11 0.15 0.15 19.2 17.0 19.5 18.7 18.40 20.9 19.3 21.3 180 225 250 280 315 315 355 355 2.40 1.41 1.61 1.30 1.08 1.38 1.02 1.23 9.12 2.54 6.12 2.34 4.10 2.48 3.88 14.15 1.2 1.2 1.3 1.2 1.2 1.3 1.0 1.2 18.86 17.68 19.20 21.40 20.81 20.21 19.34 21.00 22.63 21.22 24.96 25.68 24.97 26.27 19.34 25.20 31.75 23.75 31.08 28.02 29.08 28.76 23.22 39.35 ζchạc 3 = 0.7 ζchạc 3 = 1.2 ζchạc 3 = 1.2 ζchạc 3 = 1.3 ζchạc 3 = 1.2 ζchạc 3 = 1.2 ζchạc 3 = 1.3 ζchạc 3 = 1.0 ζchạc 3 = 1.2 9.2 0.35 0.64 0.22 22.1 450 0.981 9.03 0.90 22.21 19.99 29.01 ζn = 0.8; ζl = 0.1 Tổng 300.40 10--11 4 Tuyến kênh phụ 12--13 1017.36 10 0.20 0.11 0.02 18.40 140 2.97 29.70 1.72 20.71 35.62 65.32 13--14 14--15 2034.72 3052.08 5.5 5.5 0.20 0.20 0.16 0.25 0.03 0.05 22.20 21.30 180 225 3.11 2.17 17.11 11.94 1.30 1.20 30.14 27.75 39.18 33.30 56.29 45.24 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT ζmh = 0.22; ζn = 0.8; ζchạc 3 = 0.7 ζchạc 3 = 1.3 ζchạc 3 = 1.2 63 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 15--16 16--10 4069.44 5086.80 5.5 1.6 0.20 0.20 0.32 0.48 0.06 0.10 23.00 22.90 250 280 2.21 1.90 12.16 3.04 1.30 1.20 32.35 32.07 42.06 38.48 54.21 41.52 2-2' 1017.36 3.4 0.20 0.11 0.02 18.40 140 2.97 10.10 2.42 20.71 50.12 60.22 3-3' 1017.36 3.4 0.20 0.10 0.02 18.40 140 2.97 10.10 1.42 20.71 29.41 39.51 4-4' 1017.36 3.4 0.20 0.11 0.02 18.40 140 2.97 10.10 1.22 20.71 25.27 35.36 5-5' 1017.36 3.4 0.20 0.11 0.02 18.40 140 2.97 10.10 1.02 20.71 21.12 31.22 6-6' 706.50 2.5 0.20 0.10 0.02 16.00 130 2.10 5.25 0.82 15.66 12.84 18.09 7-7' 706.50 2.5 0.20 0.10 0.02 16.00 130 2.10 5.25 0.82 15.66 12.84 18.09 8-8' 706.50 2.5 0.20 0.10 0.02 16.00 130 2.10 5.25 0.82 15.66 12.84 18.09 9-9' 706.50 2.5 0.20 0.10 0.02 16.00 130 2.10 5.25 0.82 15.66 12.84 18.09 13-13' 1017.36 4.4 0.20 0.11 0.02 18.40 140 2.97 13.07 1.72 20.71 35.62 48.69 14-14' 1017.36 4.4 0.20 0.11 0.02 18.40 140 2.97 13.07 1.22 20.71 25.27 38.33 15-15' 1017.36 4.4 0.20 0.11 0.02 18.40 140 2.97 13.07 1.22 20.71 25.27 38.33 16-16' 1017.36 4.4 0.20 0.11 0.02 18.40 140 2.97 13.07 0.82 20.71 16.98 30.05 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT ζchạc 3 = 1.3 ζchạc 3 = 1.2 ζmh = 0.22; ζn = 0.4; ζchạc 3 = 1.8 ζmh = 0.22; ζn = 0.4; ζchạc 3 = 0.8 ζmh = 0.22; ζn = 0.4; ζchạc 3 = 0.6 ζmh = 0.22; ζn = 0.4; ζchạc 3 = 0.4 ζmh = 0.22; ζn = 0.4; ζchạc 3 = 0.2 ζmh = 0.22; ζn = 0.4; ζchạc 3 = 0.2 ζmh = 0.22; ζn = 0.4; ζchạc 3 = 0.2 ζmh = 0.22; ζn = 0.4; ζchạc 3 = 0.2 ζmh = 0.22; ζn = 0.4; ζchạc 3 = 0.7 ζmh = 0.22; ζn = 0.4; ζchạc 3 = 0.6 ζmh = 0.22; ζn = 0.4; ζchạc 3 = 0.6 ζmh = 0.22; ζn = 0.4; 64 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN ζchạc 3 = 0.2 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 65 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 3.2.2. Phân xưởng chế tạo 3.2.2.1. Sơ đồ không gian 4.0m 3.5m A. Quạt B. Thiết bị lọc bụi túi vải C. Xyclon MÔI TRU? NG B C A 7 1.0m 6'' 4'' 5'' 6 4 5 6' 5' 1 3'' 3' 4' 0.0m 2 3 2' Hình 3.7. Sơ đồ không gian hệ thống hút bụi của phân xưởng chê tạo 3.2.2.2. Tính thủy lực quạt – Phụ lục C Bảng 3.6. Tính thủy lực hệ thống hút bụi của phân xưởng chế tạo 3.2.3. Phân xưởng gia công lắp ráp 3.2.3.1. Sơ đồ không gian và tính toán thủy lực quạt 1 B. Lọc bụi bằng túi vải C. Xyclon 15' 14' 15 13' 14 12 5' 1 13 5.8m 5.0m B 11 C 8' 9' 0.0m 10 8 9 23 1.0m 22 20 21 18 6 7 18 19' 21' 23' 6' 7' 17' 19 17 2' 4' 5 4 4'' 3 2 3' 16 Hình 3.8. Sơ đồ không gian hệ thống hút bụi 1 của phân xưởng gia công lắp ráp b. Tính thủy lực quạt 1 – Phụ lục D Bảng 3.7. Tính thủy lực hệ thống hút bụi 1 của phân xưởng gia công lắp ráp GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 66 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 3.2.3.1. Sơ đồ không gian và tính toán thủy lực quạt 2 a. Sơ đồ không gian 15 13 5.8m 5.0m B C B. Lọc bụi bằng túi vải C. xyclon 1.0m 14' 16' 8'' 9'' 12 16 0.0m 11 6'' 7'' 5'' 3'' 4'' 14 9 10 8 7 6 5 4 3 2 11' 10' 9' 8' 7' 6' 5' 4' 3' 2' Hình 3.9. Sơ đồ không gian hệ thống hút bụi 2 của phân xưởng gia công lắp ráp b. Tính thủy lực quạt 2 – Phụ lục D Bảng 3.8. Tính thủy lực hệ thống hút bụi 2 của phân xưởng gia công lắp ráp 3.2.4. Phương pháp xử lý bụi 3.2.4.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ Bụi phát sinh Chụp hút Hệ thống đường ống Xyclon Khí sạch Quạt hút TB lọc túi vải Hình 3.10. Sơ đồ dây chuyền công nghệ lọc bụi Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Được thu gom ngay tại vị trí phát sinh thông qua các chụp hút bố trí trên các thiết bị. Các chụp hút được nối với hệ thống ống dẫn, dưới tác dụng của lực hút ly tâm bụi theo hệ thống đường ống dẫn vào xiclon. Hạt bụi trong dòng không khí chuyển động chảy xoáy sẽ bị cuốn theo dòng khí vào chuyển động xoáy. Lực ly tâm gây tác động làm hạt bụi sẽ rời xa tâm quay và tiến về vỏ ngoài xiclon. Đồng thời, hạt bụi sẽ chịu tác động của sức cản không khí theo chiều ngược với hướng chuyển động, kết quả là hạt bụi dịch chuyển dần về vỏ ngoài của xiclon, va chạm với nó, sẽ mất động năng và rơi xuống phễu, lượng bụi tinh còn lại sẽ theo dòng khí qua thiết bị lọc túi vải. Không khí lẫn bụi đi qua tấm vải lọc, ban đầu các hạt bụi lớn hơn khe giữa các sợi vải sẽ giữ lại trên bề mặt vải theo nguyên lý này, các hạt nhỏ hơn bám dính trên bề mặt sợi vải lọc do va chạm, lực hấp dẫn và lực hút tĩnh điện, dần dần lớp bụi thu được dày lên tạo thành lớp màng trợ lọc, lớp màng này giữ được tất cả các hạt bụi có kích thước rất GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 67 1 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN nhỏ. Sau 1 khoảng thời gian lớp bụi sẽ rất dày làm sức cản của màng lọc quá lớn, ta phải ngưng cho khí thải đi qua và tiến hành loại bỏ lớp bụi bám trên mặt vải. Thao tác này được gọi là hoàn nguyên khả năng lọc. 3.2.4.2. Tính toán và lựa chọn thiết bị a. Phân xưởng cưa a.1. Xiclon Hình 3.11. Cấu tạo thiết bị xiclon. a.1.1. Tính toán xyclon [theo [12] trang 519) - Lưu lượng khí đi vào xiclon L = 12700 (m3/h) = 3.53 (m3/s) - Độ nhớt động học ở điều kiện tiêu chuẩn µ 0 C = 17.17 × 10-6 o - Nhiệt độ khói thải t = 36.4oC - Khối lượng riêng của hạt bụi: ρ b = 2000 (kg/m3) L - Diện tích tiết diện ngang của xiclon: F = w (m2) q (3.16) Trong đó: F: tiết diện ngang của xiclon (m2) L: lưu lượng dòng khí (m3/s) wq: tốc độ quy ước, thường chọn wq = 2.2 ÷ 2.5 (m/s), chọn wq = 2.5 (m/s) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 68 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN => F = 3.53 = 1.41 (m2) 2. 5 - Đường kính xiclon: D= L = 0.785 × wq 12700 = 1.34 m 0.785 × 2.5 × 3600 (3.17) - Tốc độ thực tế của khí trong xiclon: Tốc độ thực tế: vtt = L 3.53 = = 2.5 (m/s) 2 0.785 × N × D 0.785 × 1 × 1.34 2 (3.18) Với N là số xiclon nguyên đơn chọn N = 1 a.1.2. Các kích thước chi tiết của xiclon (theo [12] trang 522) * Đường kính xiclon: D = 1.34m * Đường kính của ống thoát ra: d = 0.41m * Ống dẫn khí vào đặt tiếp tuyến với thành thiết bị và mặt cắt có dạng hình chữ nhật chiều cao h và chiều rộng b, tỉ số thường lấy là k, k = h/b = (2 ÷ 4), chọn k = 2 * Chiều cao cửa vào: h = L = k × wv 12700 = 0.1m 2 × 18 × 3600 (3.19) Với wv (m/s): vận tốc khí vào xiclon, thường lấy wv = 18 ÷ 20 (m/s) * Chiều rộng cửa vào: b = h 0.1 = = 0.05m k 2 (3.20) - Tính toán xiclon theo phương pháp chọn, dựa vào đường kính thân xiclon ta có: * Chiều dài ống dẫn khí vào: l = 0.66 × D = 884 mm * Chiều cao ống tâm có mặt bích: h1 = 1.74 × D = 2331 mm * Chiều cao phần hình trụ: h2 = 2.26 × D = 3028 mm *Chiều cao phần thân hình nón: h3 = 2 × D = 2680 mm * Chiều cao phần bên ngoài ống tâm: h4 = 0.3 × D = 402 mm * Chiều cao thiết bị xiclon H = 11.67 × d = 4784 mm * Đường kính trong của cửa tháo bụi: d 2 = 0.3 ÷ 0.4 × D = 402 ÷ 536 mm, chọn d2 = 450 mm * Khoảng cách từ tận cùng xiclon đến mặt bích: h5 = 0.24 ÷ 0.32 × D = 321 ÷ 428 mm, chọn h5 = 350 mm * Góc nghiêng giữa nắp và ống vào: α = 150 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 69 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN * Hệ số trở lực: ξ = 105 a.1.3. Xác định đường kính giới hạn của hạt bụi (theo [3] tập 2, trang 94) - Đường kính giới hạn của hạt bụi được xác định theo công thức: δo = 4. 5 × µ × L π × ρ b × (r22 − r12 ) × n 2 × l 3 δ o : đường kính của hạt bụi (m) Trong đó: µ : hệ số nhớt động học của bụi l = H: chiều cao thiết bị 387  273 + t  × ×  387 + t  273  µ = µ 0o C 3/ 2 387  273 + 36.4  = 17.17 × 10 − 6 × ×  387 + 36.4  273  (3.21) 3/ 2 = 18.94 × 10 − 6 Pa.s r2: bán kính thân xiclon, r2 = D/2 = 1.34/2 = 0.67 m r1: bán kính ống thoát khí sạch, r1 = d/2 = 0.41/2 = 0.205 m ρ b : khối lượng riêng của bụi, ρ b = 2000 (kg/m3) vE: vận tốc của khí ở ống dẫn vào xiclon vE = L 12700 = = 18.5 (m/s) ' 3600 × 0.41 × 0.465 a×b (3.22) Trong đó: a = d = 0.41m: đường kính của ống thoát b' = r2 – r1 = 0.465 n: số vòng quay của dòng khí bên trong xiclon n= 0.7 × v E 0.7 × 18.5 = = 4.7 (vòng/s) π × ( r1 + r2 ) 3.14 × (0.205 + 0.67) (3.23) Thay các số liệu vào ta có: δo = = r  4.5 × µ × L ln 2  2 2 2 π × ρ b × (r2 − r1 ) × n × l  r1  3 4.5 × 18.94 × 10 −6 × 12700  0.67  ln  3 2 2 2 3.14 × 2000 × (0.67 − 0.205 ) × 4.7 × 4.7 × 3600  0.205  (3.24) = 11.68 × 10 − 6 (m) = 11.68µm a.1.4. Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của xiclon (theo [3] tập 2, trang 94) η (δ ) = 1 − exp(αδ 2 ) × 100% 1 − exp(αδ 02 ) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 70 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Với: ρ r2 − r2 4 α = − ×π 3 × b × n2 × l × 2 1 9 µ L 4 2000 (0.67 2 − 0.205 2 ) × 3600 2 = − × 3.14 3 × × 4 . 7 × 4 . 7 × = −1.7 × 1010 9 12700 18.94 × 10 −6 (3.25) Trong đó: l: chiều cao làm việc của xiclon, l = H = 6.1m L: lưu lượng làm việc của xiclon, L = 12700 (m3/h) Kết quả tính toán hiệu quả lọc cỡ hạt η (δ ) thể hiện trong bảng sau: Bảng 3.9: Hiệu quả lọc theo cỡ hạt η (δ ) Đường kính hạt bụi δ , m 1 − exp(αδ 2 ) 5.10-6 10.10-6 15.10-6 20.10-6 0.346 0.817 0.978 0.999 >20.10-6 - 98.01 100 100 1 − exp(αδ ) 2 0 0.90 η (δ ) , % 38.4 88.42 a.1.5. Tổn thất áp suất trong xiclon (theo [12] trang 522) - Trở lực của xiclon được xác định theo công thức: ∆P = ξ × wq2 × ρ hh 2 2.5 2 × 1.2 = 105 × = 375( N / m 2 ) = 38.22( KG / m 2 ) 2 (3.26) Trong đó: wq: tốc độ quy ước, thường chọn wq = 2.2 ÷ 2.5(m/s), chọn wq = 2.5(m/s) a.2. Thiết bị lọc bụi túi vải Hình 3.12. Cấu tạo thiết bị lọc bụi túi vải. GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 71 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN a.2.1. Tính toán thiết bị lọc bụi túi vải - Lưu lượng khí cần lọc Q = 12700 (m3/h) = 3.53 (m3/s) - Độ nhớt động học ở điều kiện tiêu chuẩn µ 0 C = 17.17 × 10-6 o - Nhiệt độ khí thải t = 36.4oC - Khối lượng riêng của hạt bụi: ρ b = 2000 (kg/m3) - Nồng độ bụi vào bộ lọc túi vải Cv = 1.6 (g/m3) = 1600 (mg/m3) - Hiệu suất làm việc của túi lọc vải: η = 90% (Trang 162-[9]) Nồng độ bụi còn lại sau khi đi qua túi lọc vải: Cr = C – C × η = 1.6 – 1.6 × 90% = 0.16 (g/m 3) < 0.2 (g/m3) → Đạt tiêu chuẩn 19.2009/BTNMT a.2.2. Lựa chọn loại vải Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại vải: vải bông, vải len, vải tổng hợp, vải thủy tinh. Mỗi loại phù hợp với điều kiên thực tế khác nhau với phân xưởng gỗ, bụi có nhiều kích thước khác nhau, nhiệt độ khí vào túi lọc vải thấp, chọn loại vải làm thiết bị là vải len; vải len có khả năng cho khí xuyên qua lớn, đảm bảo độ sạch ổn định và dễ phục hồi, làm việc với môi trường nhiệt độ < 90˚C. a.2.3. Kích thước túi vải Đường kính D = 125 – 300 mm, chọn D = 300 mm = 0.3 m (Trang 162-[9]) Chiều cao l = 2 – 3.5 m, chọn l = 3.5 m (Trang 162-[9]) Diện tích một ống tay áo: S1 túi vải = π × D × l = 3.14 × 0.3 × 3.5 = 3.3 (m 2 ) (3.27) Trong đó: v: cường độ lọc, thường lấy 15 ÷ 200 (m3/m2.h), chọn v = 150 (m3/m2.h) Q: Lưu lượng cần lọc (m3/h) η: hiệu suất của bề mặt lọc, η = 85% (bảng 7.6, trang 178/[6]) Vậy: S = 12700 = 100 (m 2 ) 150 × 0.85 Số ống tay áo cần: n = S 100 = = 30 (ống) S1túi 3.3 (3.28) (3.29) Thiết bị gồm: 6 hàng, mỗi hàng 5 ống - Khoảng cách giữa các ống (ngang dọc như nhau): 8 – 10 cm, chọn 8 cm GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 72 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN - Khoảng cách từ ống tay áo ngoài đến thành thiết bị: 8 – 10 cm, chọn 8 cm a.2.4. Kích thước thiết bị - Chiều rộng: B = 5 × 0.3 + 6 × 0.08 = 1.98 m (3.30) - Chiều dài: L = 6 × 0.3 + 7× 0.08 = 2.06 m (3.31) - Chiều cao thiết bị = chiều cao ống tay áo + chiều cao phía trên ống tay áo + chiều cao phía dưới ống tay áo + chiều cao thùng lấy bụi. ⇒ Chiều cao thiết bị: H = 3.5 + 0.5 + 0.5 + 0.5 = 5 m (3.32) Vậy kích thước thiết bị: B × L × H = 1.98 × 2.06 × 5 m a.2.5. Thời gian rung giũ bụi Thời gian rung giũ bụi khôi phục bề mặt lọc τ= H A − n +1 −4 2.2 × 10 × C × V 2.2 × 10 × C × V −4 (3.33) Trong đó: C: nồng độ bụi vào thiết bị lọc, (g/m3). C = 1.6 g/m3 V: cường độ lọc, V = 100 (m3/m2.h) A: hệ số thực nghiệm kể đến độ ăn mòn, độ bẩn. A = 0.25 ÷ 2.5; chọn A = 0.25 n: hệ số thực nghiệm, n = 1.25 ÷ 1.3. Chọn n = 1.3 H: trở lực khi vải bị bám bụi, H = 25 - 150 (mmH2O). Chọn H = 150 mmH2O τ= 150 0.25 − = 3.6(h) = 216( phút ) 2 .3 −4 2.2.10 ×1.6 ×100 2.2.10 ×1.6 ×100 −4 a.2.6. Khối lượng bụi thu trong 1 ngày (trang 517/[12]) - Khối lượng riêng của khí thải ở 36.4oC ρ k = 1.293 × 273 = 1.14 (kg/m3) 273 + 36.4 - Chọn hiệu suất lọc η = 90% - Khối lượng riêng của hỗn hợp khí thải ở 36.4oC ρ hh = ρ b × y1 + (1 − y1 ) × ρ k Với: - y v = Cv [%] ρ hh - Cv = 1.6 (g/m3) = 1600 (mg/m3) = 1.6 × 10-3 (kg/m3) - ρ b = 2000 (kg/m3) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 73 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN ρ hh = 2000 × 1.6 × 10 −3 1.6 × 10 −3 + (1 − ) × 1.14 ρ hh ρ hh 2 Thay vào ta được: ⇔ ρ hh − ρ hh × Cv − ρ hh × ρ k + Cv × ρ k = 0 ⇔ ρ hh2 − 1.14 × ρ hh − 1.92 = 0 ⇔ ρ hh = 2.068(kg / m 3 ) - Lượng hệ khí vào thiết bị lọc bụi túi vải: Gv = ρ hh × Qv = 2.068 × 12700 = 26263.6 (kg/h) (3.34) ρ hh : khối lượng riêng của hỗn hợp khí thải (kg/m 3) Trong đó: Qv: lưu lượng khí vào thiết bị lọc bụi túi vải (m3/h) - Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào thiết bị lọc bụi túi vải (% khối lượng) C v 1.6 × 10 −3 = × 100% = 0.077% yv = ρ hh 2.068 - Nồng độ bụi trong hệ khí ra khỏi thiết bị lọc bụi túi vải (% khối lượng) yr = yv × (1 - η ) = 0.077× (1 – 0.9) = 0.0077% - Lượng hệ khí ra khỏi thiết bị lọc bụi túi vải Gr = G v × 100 − yv 100 − 0.077 = 26263.6 × = 26245.4 (kg/h) 100 − y r 100 − 0.0077 (3.35) - Lượng khí sạch hoàn toàn: Gs = G v × 100 − y v 100 − 0.077 = 26263.6 × = 26243.4 (kg/h) (3.36) 100 100 - Lượng bụi thu được: Gb = Gv - Gr = 26263.6 - 26245.4 = 18.2 (kg/h) (3.37) - Lưu lượng hệ khí đi ra thiết bị lọc bụi túi vải: Qr = Gr 26245.4 = = 12691.2 (m3/h) ρ kk 2.068 (3.38) - Năng suất của thiết bị lọc bụi túi vải theo lượng khí sạch hoàn toàn: Qs = Gs 26243.4 = = 12690.23 (m3/h) ρ kk 2.068 (3.39) - Khối lượng bụi thu được trong một ngày: m = 18.2 × 8 = 145.6 (kg/ngày) (3.37) - Thể tích bụi thu được ở thiết bị lọc bụi túi vải trong một ngày: V= m 145.6 = = 0.073 (m3/ngày) ρ b 2000 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT (3.40) 74 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Chọn chiều cao thùng chứa bụi: h = 0.12 (m) Ta có: L × B = 1 × 1 Chọn vận tốc khí trong ống khói: v = 18 (m/s) Đường kính ống khói: Dok = Q 12700 = = 0.5 (m) 0.785 × v 0.785 × 18 × 3600 (3.41) a.2.7. Chọn máy nén khí dùng để rung rũ bụi Rung rũ bụi bằng khí nén, thời gian rũ bụi: 5s (theo Luận văn Xử lý bụi nhà máy ximăng), thời gian giữa 2 lần rũ: 216 phút. Lưu lượng khí nén cần để rung rũ bằng 0.2%. Lưu lượng khí cần làm sạch Q = 0.2% × 12700 = 25.4(m 3 / h) (3.42) Vì thời gian để rũ bụi chỉ có 5s, vì vậy chỉ cần đặt một đơn nguyên trong hệ thống xử lý thiết bị gỗ a.3. Chọn quạt Ta có: + Lưu lượng khí thải Lt = 3.53 (m3/s) = 12700 (m3/h) + Áp suất toàn phần 300.40 (kg/m2) Tra bảng ta chọn được quạt ly tâm có ký hiệu Ц 4-70N ̊8 có các thông số: - Lưu lượng L: 12700 (m3/h) - Hiệu suất: 55.5% - Số vòng quay: 1450 vòng/ph - Vận tốc quay: 58.8 m/s Công suất động cơ của quạt: Nđc = 24.91 (kW) (theo công thức 3.5) b. Phân xưởng chế tạo b.1. Xiclon: tương tự cách trình bày phân xưởng cưa b.1.1. Tính toán xyclon [theo [12] trang 519) - Lưu lượng khí đi vào xiclon L = 4747.68 (m3/h) 4750 (m3/h) = 1.32 (m3/s) - Độ nhớt động học ở điều kiện tiêu chuẩn µ 0 C = 17.17 × 10-6 o - Nhiệt độ khói thải t = 36.4oC - Khối lượng riêng của hạt bụi: ρ b = 2000 (kg/m3) - Diện tích tiết diện ngang của xiclon: F = 0.53 (m2) (theo công thức 3.16) - Đường kính xiclon: D = 0.76 m (theo công thức 3.17) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 75 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN - Tốc độ thực tế của khí trong xiclon: vtt = 2.9 (m/s) (theo công thức 3.18) Với N là số xiclon nguyên đơn chọn N = 1 b.1.2. Các kích thước chi tiết của xiclon (theo [12] trang 522) * Đường kính xiclon: D = 0.76m * Đường kính của ống thoát ra: d = 0.234m * Ống dẫn khí vào đặt tiếp tuyến với thành thiết bị và mặt cắt có dạng hình chữ nhật chiều cao h và chiều rông b, tỉ số thường lấy là k, k = h/b = (2 ÷ 4), chọn k = 2 * Chiều cao cửa vào: h = 0.19m (theo công thức 3.19) * Chiều rộng cửa vào: b = 0.095m (theo công thức 3.20) - Tính toán xiclon theo phương pháp chọn, dựa vào đường kính thân xiclon ta có: * Chiều dài ống dẫn khí vào: l = 0.66 × D = 501 mm * Chiều cao ống tâm có mặt bích: h1 = 1.74 × D = 1322 mm * Chiều cao phần hình trụ: h2 = 2.26 × D = 1717 mm *Chiều cao phần thân hình nón: h3 = 2 × D = 1520 mm * Chiều cao phần bên ngoài ống tâm: h4 = 0.3 × D = 228 mm * Chiều cao thiết bị xiclon H = 4.56 × D = 3465 mm * Đường kính trong của cửa tháo bụi: d 2 = 0.3 ÷ 0.4 × D = 228 ÷ 304 mm, chọn d2 = 250 mm * Khoảng cách từ tận cùng xiclon đến mặt bích: h 5 = 0.24 ÷ 0.32 × D = 182 ÷ 243mm, chọn h5 = 200 mm * Góc nghiêng giữa nắp và ống vào: α = 150 * Hệ số trở lực: ξ = 105 b.1.3. Xác định đường kính giới hạn của hạt bụi (theo [3] tập 2, trang 94) - Đường kính giới hạn của hạt bụi được xác định: µ = 18.94 × 10 −6 Pa.s (theo công thức 3.21) r2: bán kính thân xiclon, r2 = D/2 = 0.76/2 = 0.38 m r1: bán kính ống thoát khí sạch, r1 = d/2 = 0.234/2 = 0.117 m vE: vận tốc của khí ở ống dẫn vào xiclon: v E = 19.08 (m/s) (theo công thức 3.22) Trong đó: a = d = 0.234m: đường kính của ống thoát GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 76 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN b' = r2 – r1 = 0.263 n: số vòng quay của dòng khí bên trong xiclon n = 8.5 (vòng/s) (theo công thức 3.23) Thay các số liệu vào ta có: δ o = 10.63 ×10 −6 (m) = 10.63µm (theo công thức 3.24) b.1.4. Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của xiclon (theo [3] tập 2, trang 94) η (δ ) = 1 − exp(αδ 2 ) × 100% ; Với: α = −1.9 × 1010 1 − exp(αδ 02 ) (theo công thức 3.25) Kết quả tính toán hiệu quả lọc cỡ hạt η (δ ) thể hiện trong bảng sau: Bảng 3.10: Hiệu quả lọc theo cỡ hạt η (δ ) Đường kính hạt bụi δ , m 1 − exp(αδ 2 ) 5.10-6 10.10-6 15.10-6 20.10-6 >20.10-6 0.221 0.632 0.895 0.982 - 98.80 100 100 1 − exp(αδ ) 2 0 η (δ ) , % 0.88 25.05 71.57 b.1.5. Tổn thất áp suất trong xiclon (theo [12] trang 522) - Trở lực của xiclon được xác định theo công thức: ∆P = 375( N / m 2 ) = 38.22( KG / m 2 ) (theo công thức 3.26) b.2. Thiết bị lọc bụi túi vải Tính toán tương tự phân xưởng cưa b.2.1. Tính toán thiết bị lọc bụi túi vải - Lưu lượng khí cần lọc Q = 4747.68 (m3/h) = 1.31 (m3/s) - Độ nhớt động học ở điều kiện tiêu chuẩn µ 0 C = 17.17 × 10-6 o - Nhiệt độ khí thải t = 36.4oC - Khối lượng riêng của hạt bụi: ρ k = 2000 (kg/m3) - Nồng độ bụi vào bộ lọc túi vải Cv = 1.6 (g/m3) = 1600 (mg/m3) - Hiệu suất làm việc của túi lọc vải: η = 90% (Trang 162-[9]) Nồng độ bụi còn lại sau khi đi qua túi lọc vải: Cr = C – C × η = 1.6 – 1.6 × 90% = 0.16 (g/m 3) < 0.2 (g/m3) → Đạt tiêu chuẩn 19.2009/BTNMT GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 77 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN b.2.2. Lựa chọn loại vải: Tương tự phân xưởng cưa b.2.3. Kích thước túi vải: Tương tự phân xưởng cưa Đường kính D = 125 – 300 mm, chọn D = 300 mm = 0.3 m Chiều cao l = 2 – 3.5 m, chọn l = 3.5 m (Trang 162-[ 9]) (Trang 162-[ 9]) Diện tích một ống tay áo: S1 túi vải = 3.3 m2 (theo công thức 3.27) Vậy: S = 37.23 m2 (theo công thức 3.28) Số ống tay áo cần: n = 12 (ống) (theo công thức 3.29) Thiết bị gồm: 4 hàng, mỗi hàng 3 ống - Khoảng cách giữa các ống (ngang dọc như nhau): 8 – 10 cm, chọn 8 cm - Khoảng cách từ ống tay áo ngoài đến thành thiết bị: 8 – 10 cm, chọn 8 cm b.2.4. Kích thước thiết bị - Chiều rộng: B = 1.22 m (theo công thức 3.30) - Chiều dài: L = 1.6 m (theo công thức 3.31) - Chiều cao thiết bị = chiều cao ống tay áo + chiều cao phía trên ống tay áo + Chiều cao phía dưới ống tay áo + chiều cao thùng lấy bụi. ⇒ Chiều cao thiết bị: H = 4 m (theo công thức 3.32) Vậy kích thước thiết bị: B × L × H = 1.22 × 1.6 × 4 m b.2.5. Thời gian rung giũ bụi Thời gian rung giũ bụi khôi phục bề mặt lọc: τ = 3.6 h = 216 (phút) (theo công thức 3.33) b.2.6. Khối lượng bụi thu trong 1 ngày (trang 517/[12]) - Lượng hệ khí vào thiết bị lọc bụi túi vải: Gv = 9818.2 (kg/h) (theo công thức 3.34) - Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào thiết bị lọc bụi túi vải (% khối lượng): yv = 0.077% - Nồng độ bụi trong hệ khí ra khỏi thiết bị lọc bụi túi vải (% khối lượng): yr = 0.0077% - Lượng hệ khí ra khỏi thiết bị lọc bụi túi vải: Gr = 9811.4 (kg/h) - Lượng khí sạch hoàn toàn: Gs = 9810.64 (kg/h) - Lượng bụi thu được: Gb = 6.8 (kg/h) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT (theo công thức 3.36) (theo công thức 3.35) (theo công thức 3.36) 78 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN - Lưu lượng hệ khí đi ra thiết bị lọc bụi túi vải: Qr = 4744.4 (m3/h) (theo công thức 3.37) - Năng suất của thiết bị lọc bụi túi vải theo lượng khí sạch hoàn toàn: Qs = 4744.02 (m3/h) (theo công thức 3.38) - Khối lượng bụi thu được trong một ngày: m = 54.4 (kg/ngày) (theo công thức 3.41) - Thể tích bụi thu được ở thiết bị lọc bụi túi vải trong một ngày: V = 0.045 (m3/ngày) (theo công thức 3.39) Chọn chiều cao thùng chứa bụi: h = 0.12 (m) Ta có: L × B = 1 × 1 Chọn vận tốc khí trong ống khói: v = 18 (m/s) Đường kính ống khói: D = 0.5 (m) (theo công thức 3.40) b.2.7. Chọn máy nén khí dùng để rung rũ bụi Rung rũ bụi bằng khí nén, thời gian rũ bụi: 5s (theo Luận văn Xử lý bụi nhà máy ximăng), thời gian giữa 2 lần rũ: 216 phút. Lưu lượng khí nén cần để rung rũ bằng 0.2%. Lưu lượng khí cần làm sạch Q = 25400 (m3/h) (theo công thức 3.41) Vì thời gian để rủ bụi chỉ có 5s, vì vậy chỉ cần đặt một đơn nguyên trong hệ thống xử lý thiết bị gỗ b.3. Chọn quạt Ta có: + Lưu lượng khí thải Lt = 4747.68 (m3/h) + Áp suất toàn phần 108.0 (kg/m2) Tra bảng ta chọn được quạt ly tâm có ký hiệu Ц 4-70N ̊8 có các thông số: - Lưu lượng L: 4747.68 (m3/h) - Hiệu suất: 52% - Số vòng quay: 900 (vòng/ph) - Vận tốc quay: 33.6 (m/s) Công suất động cơ của quạt: Nđc = 3.57 (kW) (theo công thức 3.5) c. Xưởng gia công lắp ráp Vì lưu lượng hút mỗi quạt gần bằng nhau, chọn giá trị lưu lượng lớn nhất để tính toán; L = 18227.7 (m3/h), đảm bảo an toàn chọn L = 18500 (m3/h) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 79 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN c.1. Xiclon: tương tự 2 phân xưởng trên c.1.1. Tính toán xyclon [theo [12] trang 519) - Lưu lượng khí đi vào xiclon L = 18500 (m3/h) = 5.14 (m3/s) - Độ nhớt động học ở điều kiện tiêu chuẩn µ 0 C = 17.17 × 10-6 o - Nhiệt độ khói thải t = 36.4oC - Khối lượng riêng của hạt bụi: ρ b = 2000 (kg/m3) - Diện tích tiết diện ngang của xiclon: F = 2.056 (m2) (theo công thức 3.16) - Đường kính xiclon: D = 1.62 m (theo công thức 3.17) - Tốc độ thực tế của khí trong xiclon: vtt = 2.5 (m/s) (theo công thức 3.18) Với N là số xiclon nguyên đơn chọn N = 1 c.1.2. Các kích thước chi tiết của xiclon (theo [12] trang 522) * Đường kính xiclon: D = 1.62m * Đường kính của ống thoát ra: d = 0.5m * Ống dẫn khí vào đặt tiếp tuyến với thành thiết bị và mặt cắt có dạng hình chữ nhật chiều cao h và chiều rông b, tỉ số thường lấy là k, k = h/b = (2 ÷ 4), chọn k = 2 * Chiều cao cửa vào: h = 0.14m (theo công thức 3.19) Với wv (m/s): vận tốc khí vào xiclon, thường lấy wv = 18 ÷ 20 (m/s) * Chiều rộng cửa vào: b = 0.07m (theo công thức 3.20) - Tính toán xiclon theo phương pháp chọn, dựa vào đường kính thân xiclon ta có: * Chiều dài ống dẫn khí vào: l = 0.66 × D = 1069 mm * Chiều cao ống tâm có mặt bích: h1 = 1.74 × D = 2818 mm * Chiều cao phần hình trụ: h2 = 2.26 × D = 3661 mm *Chiều cao phần thân hình nón: h3 = 2 × D = 3240 mm * Chiều cao phần bên ngoài ống tâm: h4 = 0.3 × D = 486 mm * Chiều cao thiết bị xiclon H = 11.67 × d = 5835 mm * Đường kính trong của cửa tháo bụi: d 2 = 0.3 ÷ 0.4 × D = 486 ÷ 648 mm, chọn d2 = 500 mm * Khoảng cách từ tận cùng xiclon đến mặt bích: h 5 = 0.24 ÷ 0.32 × D = 389 ÷ 518 mm, chọn h5 = 400 mm GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 80 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN * Góc nghiêng giữa nắp và ống vào: α = 150 * Hệ số trở lực: ξ = 105 c.1.3. Xác định đường kính giới hạn của hạt bụi (theo [3] tập 2, trang 94) - Đường kính giới hạn của hạt bụi được xác định: µ = 18.94 × 10 −6 Pa.s (theo công thức 3.21) r2: bán kính thân xiclon, r2 = D/2 = 1.62/2 = 0.81m r1: bán kính ống thoát khí sạch, r1 = d/2 = 0.5/2 = 0.25 m vE: vận tốc của khí ở ống dẫn vào xiclon: v E = 18.35 (m/s) (theo công thức 3.22) Trong đó: a = d = 0.5m: đường kính của ống thoát b' = r2 – r1 = 0.56 n: số vòng quay của dòng khí bên trong xiclon n = 3.9 (vòng/s) (theo công thức 3.23) Thay các số liệu vào ta có: (theo công thức 3.24) δ o = 12.60 × 10 −6 (m) = 12.60µm c.1.4. Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của xiclon (theo [3] tập 2, trang 94) η (δ ) = 1 − exp(αδ 2 ) × 100% ; với: α = −1.4 × 1010 1 − exp(αδ 02 ) (theo công thức 3.25) Kết quả tính toán hiệu quả lọc cỡ hạt η (δ ) thể hiện trong bảng sau: Bảng 3.11: Hiệu quả lọc theo cỡ hạt η (δ ) Đường kính hạt bụi δ ,m 1 − exp(αδ 2 ) 5.10-6 10.10-6 15.10-6 20.10-6 0.221 0.632 0.895 0.982 98.80 100 1 − exp(αδ 02 ) η (δ ) , % >20.10-6 - 0.90 24.80 70.89 100 c.1.5. Tổn thất áp suất trong xiclon (theo [12] trang 522) - Trở lực của xiclon được xác định theo công thức: ∆P = 375( N / m 2 ) = 38.22( KG / m 2 ) (theo công thức 3.26) c.2. Thiết bị lọc bụi túi vải c.2.1. Tính toán thiết bị lọc bụi túi vải GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 81 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN - Lưu lượng khí cần lọc Q = 18500 (m3/h) = 5.14 (m3/s) - Độ nhớt động học ở điều kiện tiêu chuẩn µ 0 C = 17.17 × 10-6 o - Nhiệt độ khí thải t = 36.4oC - Khối lượng riêng của hạt bụi: ρ k = 1200 (kg/m3) - Nồng độ bụi vào bộ lọc túi vải Cv = 1.6 (g/m3) = 1600 (mg/m3) - Hiệu suất làm việc của túi lọc vải: η = 90% (Trang 162-[9]) Nồng độ bụi còn lại sau khi đi qua túi lọc vải: Cr = C – C × η = 1.6 – 1.6 × 90% = 0.16 (g/m 3) < 0.2 (g/m3) → Đạt tiêu chuẩn 19.2009/BTNMT c.2.2. Lựa chọn loại vải: Tương tự 2 phân xưởng trên c.2.3. Kích thước túi vải Đường kính D = 125 – 300 mm, chọn D = 300 mm = 0.3 m (Trang 162-[ 9]) Chiều cao l = 2 – 3.5 m, chọn l = 2.5 m (Trang 162-[ 9]) Diện tích một ống tay áo: S1 túi vải = 3.3 (m2) (theo công thức 3.27) Vậy: S = 146 (m2) (theo công thức 3.28) Số ống tay áo cần: 45 (ống) (theo công thức 3.29) Thiết bị gồm: 9 hàng, mỗi hàng 5 ống - Khoảng cách giữa các ống (ngang dọc như nhau): 8 – 10 cm, chọn 8 cm - Khoảng cách từ ống tay áo ngoài đến thành thiết bị: 8 – 10 cm, chọn 8 cm c.2.4. Kích thước thiết bị - Chiều rộng: B = 3.1 m - Chiều dài: L = 3.5 m (theo công thức 3.30) (theo công thức 3.31) - Chiều cao thiết bị = chiều cao ống tay áo + chiều cao phía trên ống tay áo + Chiều cao phía dưới ống tay áo + chiều cao thùng lấy bụi. ⇒ Chiều cao thiết bị: H = 3.5 + 0.5 + 0.5 + 0.5 = 5 m (theo công thức 3.32) Vậy kích thước thiết bị: B × L × H = 3.1 × 3.5 × 5 m c.2.5. Thời gian rung giũ bụi Thời gian rung giũ bụi khôi phục bề mặt lọc: τ = 3.6(h) = 216( phút ) (theo công thức 3.33) c.2.6. Khối lượng bụi thu trong 1 ngày (trang 517/[12]) - Lượng hệ khí vào thiết bị lọc bụi túi vải: GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 82 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Gv = ρ hh × Qv = 2.068 × 18500 = 38258 (kg/h) (theo công thức 3.34) - Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào thiết bị lọc bụi túi vải (% khối lượng): yv = 0.077% - Nồng độ bụi trong hệ khí ra khỏi thiết bị lọc bụi túi vải (% khối lượng): yr = 0.0077% - Lượng hệ khí ra khỏi thiết bị lọc bụi túi vải: Gr = 38231.48 (kg/h) - Lượng khí sạch hoàn toàn: Gs = 38228.54 (kg/h) - Lượng bụi thu được: Gb = 26.52 (kg/h) (theo công thức 3.35) (theo công thức 3.36) (theo công thức 3.37) - Lưu lượng hệ khí đi ra thiết bị lọc bụi túi vải: Qr = 18487.17 (m3/h) (theo công thức 3.38) - Năng suất của thiết bị lọc bụi túi vải theo lượng khí sạch hoàn toàn: Qs = 18485.75 (m3/h) (theo công thức 3.39) - Khối lượng bụi thu được trong một ngày: m = 212.16 (kg/ngày) (theo công thức 3.40) - Thể tích bụi thu được ở thiết bị lọc bụi túi vải trong một ngày: V = 0.17 (m3/ngày) (theo công thức 3.41) Chọn chiều cao thùng chứa bụi: h = 0.12 (m) Chọn vận tốc khí trong ống khói: v = 18 (m/s), Dok = 0.5(m) (theo công thức 3.42) c.2.7. Chọn máy nén khí dùng để rung rũ bụi Rung rũ bụi bằng khí nén, thời gian rũ bụi: 5s (theo Luận văn Xử lý bụi nhà máy ximăng), thời gian giữa 2 lần rũ: 216 phút. Lưu lượng khí nén cần để rung rũ bằng 0.2%. Lưu lượng khí cần làm sạch: Q = 37 (m3/h) (theo công thức 3.43) Vì thời gian để rủ bụi chỉ có 5s, vì vậy chỉ cần đặt một đơn nguyên trong hệ thống xử lý thiết bị gỗ d. Chọn quạt d.1. Trở lực trên đường ống dẫn khí vào thiết bị, chọn vật liệu bằng tôn Gồm: Đoạn ống dẫn từ chụp hút tới xiclon (đoạn 1) Đoạn ống từ xiclon tới thiết bị lọc túi vải (đoạn 2) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 83 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Đoạn ống từ thiết bị túi vải đến quạt (đoạn 3) Trở lực đường ống: ΔPod = ΔPms + ΔPcb Trong đó: ΔPms = R × l: trở lực của đường ống do ma sát trước xiclon ΔPcb1 = ∑ξcb1 Pđ: trở lực cục bộ đường ống trước xiclon Đoạn 1: ΔP = 299.5 (kg/m2) – chọn trở lực hệ thống quạt có trở lực cao nhất Đoạn 2: 2 ngoặc vuông: ξ = 2 × 0.4 = 0.7; 1 van ξ = 0.05→∑ξ = 0.45 Đoạn 3: 1 ngoặc vuông: ξ = 0.4 Bảng 3.12. Tính trở lực các đoạn ống Đ.ống L l v D (m3/h) (m) (m/s) (mm) Đoạn 2 18500 3 20.9 560 Đoạn 18500 2 20.9 560 3 R ∆Pms Pd kg/m2 0.67 kg/m2 2.01 kg/m3 26.72 0.67 1.34 26.72 ∆Pcb ∆Ptp 0.45 =Pd×∑ξ 12 kg/m2 14 0.4 11 12 ∑ξ Tổng trở lực trên ống dẫn: ΔPod = 325.5 (kg/m2) d.2. Trở lực của thiết bị Gồm: Trở lực của xiclon Trở lực của thiết bị túi lọc vải Trở lực của xiclon: ΔPxiclon = 38.22 (kg/m2) Trở lực của thiết bị lọc túi vải: ∆Ptv = A × v n , N/m2 Trong đó: A: hệ số thực nghiệm kể đến độ ăn mòn, độ bẩn. A = 0.25 ÷ 2.5. Chọn A = 0.3 n: hệ số thực nghiệm, n = 1.25 ÷ 1 3. Chọn n = 1.3 v: cường độ lọc, v = 100 (m3/m2.h) 1.3 2 2 Vậy ∆Ptv = 0.3 × 100 = 119.43( N / m ) = 12.2( Kg / m ) Trở lực áp suất của toàn hệ thống: ∆PHT = ∆Pod + ∆Pxiclon + ∆Ptv = 325.5 + 38.22 + 12.2 = 375.92 (kg/m2) e. Tính toán quạt hút Ta có: + Lưu lượng khí thải Lt = 18500 (m3/h) + Áp suất toàn phần 246.0 (kg/m2) Tra bảng ta chọn được quạt ly tâm có ký hiệu Ц 4-70N ̊8 có các thông số: GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 84 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN - Lưu lượng L: 18500 (m3/h) - Hiệu suất: 48% - Số vòng quay: 1420 (vòng/ph) - Vận tốc quay: 58.7 (m/s) Công suất động cơ của quạt: Nđc = 34.36 (kW) (theo công thức 3.5) 3.3. TÍNH THỦY LỰC HỆ THỐNG HÚT HƠI ĐỘC VÀ CHỌN THIẾT BỊ 3.3.1. Phân xưởng gia công lắp ráp 3.3.1.1. Sơ đồ không gian và tính toán thủy lực của quạt 1 a. Sơ đồ không gian (sử dụng đường ống dẫn khí) 3.2m 3.5m D 6 E 5 5' 4' 2 3 4 3' 2' 2.5m D. Quạt E. Tháp hấp thụ Hình 3.13. Sơ đồ không gian hệ thống hút khí độc phân xưởng gia công lắp ráp quạt 1 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 85 1 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN b. Tính thủy lực: Tuyến chính từ 1 – 5 Bảng 3.13. Tính thủy lực hệ thống hút độc phân xưởng gia công lắp ráp quạt 1 Đoạn L l v D R ∆Pms ống (m3/h) (m) (m/s) (mm) (kG/m2) (kG/m2) Σζ Pđ (kG/m2) ∆Pcb ∆Ptp Ghi chú Tuyến chính 1--2 1017 4 9 200 1.96 4.95 1.92 9.504 11.464 ζmh = 0.22; ζn = 0.4; ζchạc 3 = 1.3 2--3 3--4 4--5 5--6 2034 3051 4068 5085 3 3 3 2 9.3 10.9 11.4 11.3 280 315 315 400 0.344 1.032 0.4 1.2 0.3 0.9 0.317 0.634 Tổng Tuyến nhánh 5.29 6.5 7.95 7.81 1.3 1.3 1.3 0.9 6.877 8.45 10.335 7.029 7.909 9.65 11.235 7.663 47.92 ζ chạc 3 = 1.3 ζ chạc 3 = 1.3 ζ chạc 3 = 1.3 ζn = 0.8; ζl = 0.1 2-2’ 1017 1 9 200 0.49 0.49 4.95 1.92 9.504 9.994 ζmh = 0.22; ζn = 0.4; ζchạc 3 = 1.3 3-3’ 1017 1 9 200 0.49 0.49 4.95 1.92 9.504 9.994 ζmh = 0.22; ζn = 0.4; ζchạc 3 = 1.3 4-4’ 1017 1 9 200 0.49 0.49 4.95 1.92 9.504 9.994 ζmh = 0.22; ζn = 0.4; ζchạc 3 = 1.3 5-5’ 1017 1 9 200 0.49 0.49 4.95 1.92 9.504 9.994 ζmh = 0.22; ζn = 0.4; ζchạc 3 = 1.3 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 0.49 86 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 3.3.1.2. Sơ đồ không gian và tính toán thủy lực của quạt 2 a. Sơ đồ không gian 2 3 4 3.2m 5 3.5m D 1 2.5m 2' 4' 3' 5' D. Quạt E. Tháp hấp thụ 6 E Hình 3.14. Sơ đồ không gian hệ thống hút khí độc phân xưởng gia công lắp ráp quạt 2 b. Tính thủy lực - Phụ lục E Bảng 3.14. Tính thủy lực hệ thống hút độc phân xưởng gia công lắp ráp quạt 2 3.3.2. Đề xuất phương pháp xử lý cho phân xưởng gia công lắp ráp 3.3.2.1. Dây chuyền công nghệ Dùng than hoạt tính để hấp phụ sơn hoặc hơi keo, than hoạt tính được đặt trong tháp hấp phụ. Hơi dung môi Chụp hút Hệ thống đường ống Khí sạch Quạt hút Tháp hấp phụ Hình 3.25. Dây chuyền công nghệ xử lý khí độc Thuyết minh: Hơi dung môi được thu hồi bằng chụp hút, sau đó theo đường ống đến tháp hấp phụ, tại đây hơi dung môi được giữ lại trên bề mặt của than hoạt tính, khí sạch qua quạt và được đưa ra ngoài. Hệ thống làm việc liên tục với hai thiết bị hấp phụ luôn phiên nhau, 1 cái làm việc theo chu kỳ hấp phụ, 1 cái làm việc theo chu kỳ hoàn nguyên. 3.3.2.2. Tính toán và lựa chọn thiết bị - Sử dụng than hoạt tính để hấp phụ, chọn cỡ hạt 1 - 3.5mm (bảng 13.5 – tập 3/trang 67/[3]) Lưu lượng hơi độc của phân xưởng: L = 3532.5 (m3/h) = 0.98 (m3/s) - Thể tích của tháp: V = L × T Trong đó: + T: Thời gian khí lưu lại trong thiết bị, T = 13 s, chọn T = 1.5 s + L: Lưu lượng dòng khí thải chứa chất ô nhiễm nhiều nhất Thay vào ta được: V = 0.98 × 1.5 = 1.5 (m3) - Chiều cao công tác của thiết bị: HCT = 1.5 × 1.5 = 2.25 (m) + ω : Vận tốc dòng khí qua thiết bị ω = 13 (m/s). Chọn ω = 1.5 (m/s) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 87 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN + T: Thời gian khí lưu trong thiết bị T = 1.5 (s) - Diện tích tiết diện ngang của thiết bị: F = V 1.5 = = 0.66 (m2) H 2.25 4× F 4 × 0.66 = = 1 (m) 3.14 π - Đường kính của thiết bị: D = D−d   × tgα ; (m)  2  - Chiều cao phần hình nón: Hnón =  Trong đó: D: đường kính thiết bị, D = 1 (m) d: chiều rộng hố thu cặn ở đáy lấy bằng d = 0.3 (m) α : góc hợp bởi hai cạnh phần hình nón so với mặt phẳng ngang ( α = 60 - 700, chọn α = 600)  1 − 0.3  0  × tg 60 = 0.6 (m)  2  Hnón =  => Chiều cao xây dựng của thiết bị: Hxd = H +hnón + hbv = 2.25+0.6 + 0.5 = 3.35(m) 3.3.2.3. Chọn quạt Lưu lượng cần xử lý: L = 5085 (m3/h) Trở lực trên đường ống: ΔP = 33.84 (kg/m2) Trở lực qua thiết bị: ΔP = 20(kg/m2) Lưu lượng và trở lực sau khi nhân với hệ số α. L = 6102 (m3/h); ΔP = 65 (kg/m2) (theo công thức 3.3; 3.4) Chọn quạt ly tâm 4-70 N◦ 5 + Số vòng quay: n = 1400 vòng/ph + Hiệu suất quạt: µ = 0.75 + Vận tốc quay: v = 36.7 (m/s) Công suất động cơ: Nđc = 1.9 (kW) (theo công thức 3.5) PHẦN II THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM SOÁT Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 1. Nhiệm vụ thiết kế Tính khuếch tán, xác định tình trạng ô nhiễm không khí đối với môi trường xung quanh các lò đốt nhiên liệu là than cám, với các số liệu thiết kế như sau: GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 88 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN * Các thông số tính toán: Địa điểm tính toán: Đà Nẵng 1.1. Thành phần nhiên liệu. Bảng 1: Nhiên liệu sử dụng là than có thành phần Cp % 70 Hp % 2.05 Op % 2.49 Np % 0.88 Sp % 0.9 Ap % 15.3 Wp % 8.38 1.2. Nhiệt độ khói thải: tkhói = 2000C. 1.3. Lượng nhiên liệu tiêu thụ. Ống khói 1: B1 = 900 kg/h Ống khói 2: B2 = 1250 kg/h 1.4. Kích thước nguồn thải. a. Chiều cao nguồn: Ống khói 1: h1 = 22 m Ống khói 2: h1 = 28 m b. Đường kính ống. Ống khói 1: D1 = 700 mm Ống khói 2: D2 = 850 mm 1.5. Vận tốc gió: Tra bảng 2.16,/[9] Mùa hè (lấy vào tháng 7) : V = 1.2 m/s Mùa đông (lấy vào tháng 1): V = 1.5 m/s 2. Tính toán sản phẩm cháy 2.1. Mùa đông Bảng 2: Tính toán sản phẩm cháy mùa đông STT 1 Đại lượng tính toán (m3/kg) Lượng không khí khô lý thuyết cần cho quá trình cháy Kí hiệu Công thức tính toán, kết quả VO = 0.089C p + 0.264 H p − 0.0333(O p − S p ) Vo GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT = 0.089 × 70 + 0.264 × 2.05 − 0.0333 × (2.49 − 0.9) = 6.718 89 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 2 Lượng không khí ẩm lý thuyết cần cho quá trình cháy ở t0 = 19.1 oC, ϕ = 84.2%, d = 12 (g/kg) Va V d a = (1 + 0.0016d ) ×V0 = (1 + 0.0016 × 12) × 6.718 = 6.847 3 Lượng không khí ẩm thực tế với hệ số thừa không khí α = 1.2 ÷ 1.6, Chọn α = 1.4 Vt V d t = α × V d a = 1.4 × 6.847 = 9.586 4 5 Lượng khí SO2 trong sản phẩm cháy Lượng khí CO trong sản phẩm cháy với hệ số cháy không hoàn toàn về hoá học và cơ học η = 0.01÷ 0.05 6 Lượng khí CO2 trong sản phẩm cháy 7 Lượng hơi nước trong sản phẩm cháy 8 9 10 Lượng khí N2 trong sản phẩm cháy Lượng khí O2 trong không khí thừa Lượng sản phẩm cháy tổng cộng (hay lượng khói thải bằng tổng số các mục từ 4 ÷ 9) VSO2 VCO VSO2 = 0.683 ×10 −2 S p = 0.683 ×10 −2 × 0.70 = 0.006 VCO = 1.865 ×10 −2η.C p = 1.865 ×10 −2 × 0.03 × 70 = 0.039 VCO2 = 1.853 × 10 −2 (1 − η )C p VCO2 = 1.853 × 10 −2 × (1 − 0.03) × 70 = 1.258 V d H 2O = 0.111H p + 0.0124W p + 0.0016d d V d t VH2O = 0.111 × 2.05 + 0.0124 × 8.38 + 0.0016 × 12 × 9.586 = 0.516 V VN2 VO2 VSPC V d O2 d N2 = 0.8.10 −2 N p + 0.79V d t = 0.8.10 −2 × 0.88 + 0.79 × 9.586 = 7.580 = 0.21(α − 1)V d a = 0.21× (1.4 − 1) × 6.847 = 0.575 V d SPC = V d SO2 + V d CO + V d CO2 + V d H 2O + V d N 2 + V d O2 = 0.006 + 0.039 + 1.258 + 0.516 + 7.580 + 0.757 = 9.973 2.2. Mùa hè Bảng 3: Tính toán sản phẩm cháy mùa hè STT Đại lượng tính toán (m3/kg) 1 Lượng không khí khô lý thuyết cần cho quá trình cháy 2 Lượng không khí ẩm lý thuyết cần cho quá trình cháy ở o o t = 34.4 C, ϕ = 75.3%, d = 27 g/kg Kí hiệu Công thức tính toán, kết quả VO = 0.089C p + 0.264 H p − 0.0333(O p − S p ) Vo Va GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT = 0.089 × 70 + 0.264 × 2.05 − 0.0333 × (2.49 − 0.70) = 6.718 V h a = (1 + 0.0016d ) ×V0 = (1 + 0.0016 × 27) × 6.718 = 7.008 90 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 3 4 5 Lượng không khí ẩm thực tế với hệ số thừa không khí α = 1.2 ÷ 1.6, Chọn α = 1.4 Lượng khí SO2 trong sản phẩm cháy Lượng khí CO trong sản phẩm cháy với hệ số cháy không hoàn toàn về hoá học và cơ học η = 0.01÷ 0.05, chọn η = 0.03 V h t = α × V h a = 1.4 × 7.008 = 9.812 Vt VSO2 = 0.683 ×10 −2 S p = 0.683 ×10 −2 × 0.70 VSO2 = 0.006 VCO = 1.865 ×10 −2η × C p VCO = 1.865 ×10 −2 × 0.03 × 70 = 0.039 VCO2 = 1.853 × 10 −2 (1 − η )C p 6 Lượng khí CO2 trong sản phẩm cháy 7 Lượng hơi nước trong sản phẩm cháy 8 Lượng khí N2 trong sản phẩm cháy VN2 9 Lượng khí O2 trong không khí thừa VO2 10 Lượng sản phẩm cháy tổng cộng (hay lượng khói thải bằng tổng số các mục từ 4 ÷ 9) VCO2 = 1.853 × 10 −2 × (1 − 0.04) × 70 = 1.258 V h H 2O = 0.111H p + 0.0124W p + 0.0016d hV h t VH2O = 0.111 × 2.05 + 0.0124 × 8.38 + 0.0016 × 27 × 9.812 = 0.758 h V N = 0.8.10 −2 N p + 0.79V h t 2 = 0.8.10 −2 × 0.88 + 0.79 × 9.812 = 7.758 V h O2 = 0.21(α − 1)V h a = 0.21× (1.4 − 1) × 7.008 = 0.589 V h SPC = V h SO2 + V h CO + V h CO2 + V h H 2O + V h N 2 + V h O2 = 0.006 + 0.039 + 1.258 + 0.758 + 7.758 + 0.589 = 10.405 VSPC 3. Tính lượng khói thải, tải lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong khói Bảng 4: Tính toán lượng khói thải, tải lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong khói Ống khói 1 2 Tải lượng Đơn vị LKhói (ĐKTC) LKhói (ĐKTT) MSO2 MCO Giá trị Nồng độ C Đơn vị Hè Đông CSO2 SCO g/m3 g/m3 1.041 2.833 m3/s m3/s g/s g/s Hè 2.601 4.507 4.497 12.239 Đông 2.493 4.320 4.497 12.239 MCO2 g/s 621.859 621.859 SCO2 g/m3 Bụi Lkhói (ĐKTC) Lkhói (ĐKTT) MSO2 MCO MCO2 g/s m3/s m3/s g/s g/s g/s 45.156 3.613 6.260 6.245 16.999 863.693 45.156 3.463 6.000 6.245 16.999 863.693 Bụi g/m3 0.998 2.716 137.97 8 10.019 SSO2 SCO SCO2 g/m3 g/m3 g/m3 0.998 2.716 137.97 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 143.949 10.453 1.041 2.833 143.955 91 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Bụi g/s 45.156 45.156 8 7.214 g/m3 Bụi 7.526 So sánh với tiêu chuẩn khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ TCVN 19:2009 thì nồng độ bụi vượt giới hạn cho phép (so sánh cả loại A và loại B). Bảng 5: So sánh nồng độ khí thải của khu công nghiệp Nồng độ Cmax (mg/Nm3) = C *Kp*Kv Nồng độ C (mg/Nm3) TT 1 2 3 4 5 Thông số A B Mùa hè Mùa đông 400 200 144 144 1000 1000 720 720 1500 500 360 360 1000 850 612 612 Không quy định Không quy định Bụi tổng Cacbon oxit, CO Lưu huỳnh đioxit, SO2 Nitơ oxit, NOx (tính theo NO2) Cacbon đioxit, CO2 So sánh với QC 19-2009 Mùa hè Mùa đông Ống Ống Ống Ống khói khói khói khói số 1 số 2 số 1 số 2 Không Không Không Không đạt đạt đạt đạt Không Không Không Không đạt đạt đạt đạt Không Không Không Không đạt đạt đạt đạt Đạt Đạt Đạt Đạt 4. Xác định nồng độ cực đại, nồng độ trên mặt đất Cx, Cxy, Chh giữa 2 nguồn Để xác định nồng độ của các chất ô nhiễm phát thải trong không gian tại một điểm có toạ độ x, y, z nào đó thì có rất nhiều mô hình. Ở đây, ta xét mô hình khuếch tán Gauss:  − y2 M Cx,y,z = 2π .uσ σ EXP  2 y z  2σ y      − ( z − H )2   − ( z + H ) 2    EXP   + EXP    (g/m3) 2 2 2 σ 2 σ  z z      Nồng độ chất ô nhiễm trên mặt đất (z = 0): M  − y2  −H2   (g/m3)     Cx,y,0= π .uσ σ EXP  2 2  EXP  y z  2σ z  2σ y  Nồng độ chất ô nhiễm trên mặt đất dọc theo trục gió đi qua chân của ống khói tại toạ độ bất kì trên mặt đất theo chiều gió thổi qua chân nguồn thải (y = 0, z = 0) Cx,0,0 Trong đó: −H2 M = π .uσ σ EXP  2 y z  2σ z   (g/m3)   M: tải lượng ô nhiễm, g/m3 u: vận tốc gió, m/s. Chọn vận tốc gió ở độ cao 10 m GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 92 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN x: khoảng cách từ nguồn thải (ống khói) cho tới điểm tính toán theo phương gió thổi, m y: khoảng cách từ điểm tính trên mặt ngang theo chiều vuông góc với trục x, lấy y = 100 (m) z: chiều cao điểm tính toán σy: hệ số khuếch tán của khí quyển theo phương ngang y σz: hệ số khuếch tán của khí quyển theo phương ngang z 4.1. Xác định chiều cao hiệu quả của ống khói Chiều cao hiệu quả của ống khói được xác định theo công thức: H = h + ∆h h: Chiều cao thực của ống khói, m ∆h: Độ nâng của trục vệt khói, được xác định theo công thức : ∆h = ∆hv + ∆ht - ∆hv: độ nâng cao vệt khói dưới tác dụng của vận tốc phụt ra khỏi miệng ống khói ω ω ∆hv = D   u 1.4 (m) - ∆ht: độ nâng cao vệt khói dưới tác dụng của lực nổi (do sự chênh lệch nhiệt độ) ω ∆ht = D   u 1.4 ∆T Tkhói (m) D: đường kính của miệng ống khói, m ω : vận tốc phụt ra khỏi miệng ống khói, m/s ω = 4 LT LTt = F π ×D2 (m/s) LT: lưu lượng khói thải ở điều kiện thực tế, m3/s F: diện tích tiết diện ở miệng ống khói, m2 F= π × D2 4 u: vận tốc gió ở chiều cao miệng ống khói, m/s h   u = u10  10  GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT n 93 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN u10: vận tốc gió ở độ cao 10 m được lấy cho Đà Nẵng theo bảng 2.16/[9]. Ở đây ta chọn như sau: + Mùa hè : lấy vào tháng 6 được u10 = 1.2 m/s (hướng Đông) + Mùa đông: lấy vào tháng 1 được u10 = 1.5 m/s (hướng Tây) n: hệ số phụ thuộc vào độ ghồ ghề của mặt đất và cấp ổn định của khí quyển. Ứng với cấp ổn định là cấp C và chọn độ ghồ ghề của mặt đất là Z0 = 1m thì ta có n = 0.25 Tkhói: nhiệt độ khói thải (0K) Tkhói = tkhói + 273 = 200 + 273 = 4730K ∆Tkhói: độ chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ khói thải T khói và nhiệt độ môi trường xung quanh Txq ∆Tkhói = Tkhói - Txq = tkhói - txq txq: nhiệt độ không khí của môi trường (lấy theo[9]). + Mùa hè : lấy vào tháng 7 ta được txq = 34.40C + Mùa đông: lấy vào tháng 1 ta được txq = 19.10C * Kết quả tính toán được thể hiện ở các bảng sau: Bảng 6: Tính toán chiều cao hiệu quả của ống khói Mùa Mùa hè Mùa đông Ống khói Ống khói số 1 Ống khói số 2 Ống khói số 1 Ống khói số 2 LT D ω u10 3 (m /s) (mm) (m/s) (m/s) 4.507 6.26 4.32 6.00 700 850 700 850 11.72 11.04 11.23 10.58 1.2 1.2 1.5 1.5 ΔT = Tkhói - Txung quanh = tkhói - txung quanh 166 166 181 181 Δh (m) h (m) H (m) 34.87 45.29 22.27 28.52 22 28 22 28 56.87 73.29 44.27 56.52 4.2. Xác định nồng độ cực đại trên mặt đất Cmax tại khoảng cách x theo trục gió thổi Nồng độ cực đại được xác định theo phương pháp gần đúng của Gauss như sau: −H2  M 3  Cmax = π × u × σ × σ EXP  2  (g/m ) y z  2σ z  Tính hệ số khuếch tán σy, σz ứng với Cmax * Tính hệ số khuếch tán σz: σz = H 2 H: chiều cao hiệu quả của ống khói (m) GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 94 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN * Từ σz đã có ở trên ta xác định được khoảng cách x (km) xuôi theo chiều gió kể từ nguồn và tại đó nồng độ đạt cực đại theo công thức. σz = bxc + d σ z − d 1c xmax = ( ) b * Từ x ta xác định đuợc hệ số khuếch tán σy theo công thức σy = a.x0.894 Trong đó: a, b, c, d là các hệ số phụ thuộc vào cấp khí quyển. Với cấp ổn định loại C ta có a = 104, b = 61, c = 0.911, d = 0. (Bảng 3.3/85/[3], tập 1) Sau khi có σy, σz, đưa vào phương trình Gauss tính được Cmax. Bảng 7: Tính nồng độ cực đại Cmax Mù a Ống khói ỐK Mùa 1 hè ỐK 2 ỐK Mùa 1 đông ỐK 2 h (m ) 22 28 22 28 H (m) σz (m) xmax (m) σy (m) uz (m/s) = u10(h/10) n (với n = 0.11) 56.8 40.2 0.6 69.0 7 1 3 9 73.2 51.8 0.8 88.6 9 2 4 2 44.2 31.3 0.4 54.0 7 0 8 4 56.5 39.9 0.6 68.6 2 7 3 8 1.31 1.34 1.64 1.68 Tải lượng chất ô nhiễm M (g/s) Nồng độ cực đại Cmax (mg/m3) Bụi CO SO2 CO2 Bụi CO SO2 19.1 12.2 4.5 621.8 0.6 0.3 0.1 3 4 0 6 2 9 4 45.1 17.0 6.2 863.6 0.8 0.3 0.1 6 0 5 9 6 2 2 19.1 12.2 4.5 621.8 0.8 0.5 0.1 3 4 0 6 1 2 9 45.1 17.0 6.2 863.6 1.1 0.4 0.1 6 0 5 9 5 3 6 4.3. Xác định nồng độ trên mặt đất Cx, Cx,y của nguồn thải Tính hệ số khuếch tán σz, σy theo công thức: σz = bxc + d σy = ax0.894 x (km): là khoảng cách xuôi theo chiều gió kể từ nguồn GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 95 CO2 20.03 16.39 26.31 21.93 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN a, b, c, d: là các hệ số lấy theo cấp ổn định của khí quyển .Vòi cấp ổn định loại C ta có a = 104, b = 61, c = 0.911, d = 0 (Bảng 3.3/85/[1]/tập 1) Bảng 8: Tính hệ số khuếch tán σ z, σ y Khoảng cách x (km) σy (m) σz (m) 0.06 8.41 4.70 0.08 10.87 6.11 0.10 13.27 7.49 0.12 15.63 8.84 0.14 17.93 10.17 0.16 20.21 11.49 0.18 22.45 12.79 0.20 24.67 14.08 0.22 26.86 15.36 0.24 29.04 16.62 0.26 31.19 17.88 0.28 33.33 19.13 0.30 35.45 20.37 0.35 40.68 23.44 0.40 45.84 26.47 0.45 50.93 29.47 0.50 55.96 32.44 0.60 65.87 38.30 0.70 75.61 44.08 0.80 85.19 49.78 0.90 94.65 55.42 1.00 104.00 61.00 1.10 113.25 66.53 1.20 122.41 72.02 1.30 131.49 77.47 1.40 140.50 82.88 1.50 149.44 88.26 1.65 162.73 96.26 1.80 175.89 104.20 1.90 184.60 109.46 2.00 193.27 114.70 2.10 201.88 119.91 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 96 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Khoảng cách x (km) σy (m) σz (m) 2.20 210.45 125.11 2.30 218.99 130.28 2.40 227.48 135.43 2.5 235.93 140.56 2.6 244.35 145.67 2.7 252.74 150.77 2.8 261.09 155.84 * Nồng độ tổng hợp của cả hai nguồn trên từng trục được thể hiện bởi công thức sau: Chh(1) = Cx(1) + Cx,y(2) Chh(2) = Cx(2) + Cx,y(1) Trong đó: Cx,y(1) , Cx,y(2) : Lần lượt là nồng độ chất ô nhiễm của nguồn 1, 2 tại điểm có tọa độ (x,y) trên trục theo chiều gió thổi. Kết quả tính toán của Cx, Cxy, Chh được thể hiện ở các bảng và biểu đồ dưới đây. 4.4. Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa nồng độ chất thải theo chiều cao ống khói (h) và theo khoảng cách tính toán 4.4.1. Nồng độ chất ô nhiễm Cx, Cx,y, Chh a. Bụi: Ống khói 1 Bảng 9: Nồng độ bụi từ ống khói 1 Ống khói 1 QCVN 05:2009 Khoảng cách x (km) Tải lượng chất ô nhiễm M = 19.13 g/s Mùa hè Mùa đông Cx (mg/m3) Cx,y (mg/m3) Chh (mg/m3) Cx (mg/m3) Cx,y (mg/m3) Chh (mg/m3) h = 22 h = 22 h = 22 h = 22 h = 22 h = 22 0.3 0.06 1.99E-30 3.83E-61 1.99E-30 5.25E-18 1.01E-48 5.25E-18 0.3 0.08 1.08E-17 4.68E-36 1.08E-17 2.24E-10 9.67E-29 2.24E-10 0.3 0.10 1.39E-11 6.63E-24 1.39E-11 9.61E-07 4.57E-19 9.61E-07 0.3 0.12 3.48E-08 4.44E-17 3.48E-08 9.67E-05 1.23E-13 9.67E-05 0.3 0.14 4.18E-06 7.40E-13 4.18E-06 0.002 2.79E-10 0.002 0.3 0.16 9.59E-05 4.61E-10 9.59E-05 0.010 4.61E-08 0.010 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 97 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 0.3 0.18 0.001 4.06E-08 0.001 0.032 1.60E-06 0.032 0.3 0.20 0.004 1.04E-06 0.004 0.076 2.07E-05 0.076 0.3 0.22 0.012 1.16E-05 0.012 0.142 1.39E-04 0.142 0.3 0.24 0.028 7.36E-05 0.028 0.222 0.001 0.223 0.3 0.26 0.053 3.11E-04 0.053 0.311 0.002 0.313 0.3 0.28 0.088 0.001 0.088 0.401 0.004 0.406 0.3 0.30 0.131 0.002 0.132 0.486 0.009 0.497 0.3 0.35 0.257 0.013 0.266 0.656 0.032 0.700 0.3 0.40 0.382 0.035 0.415 0.758 0.070 0.867 0.3 0.45 0.482 0.070 0.560 0.803 0.117 0.999 0.3 0.50 0.551 0.112 0.694 0.808 0.164 1.100 0.3 0.60 0.613 0.194 0.907 0.757 0.239 1.218 0.3 0.70 0.608 0.253 1.036 0.675 0.281 1.245 0.3 0.80 0.571 0.287 1.093 0.591 0.297 1.213 0.3 0.90 0.524 0.300 1.098 0.516 0.295 1.149 0.3 1.00 0.475 0.299 1.069 0.451 0.284 1.070 0.3 1.10 0.429 0.290 1.021 0.396 0.268 0.988 0.3 1.20 0.387 0.277 0.964 0.350 0.250 0.908 0.3 1.30 0.349 0.261 0.903 0.310 0.232 0.833 0.3 1.40 0.316 0.245 0.843 0.277 0.215 0.764 0.3 1.50 0.287 0.229 0.785 0.249 0.199 0.701 0.3 1.65 0.250 0.207 0.704 0.214 0.177 0.619 0.3 1.80 0.219 0.186 0.633 0.186 0.158 0.548 0.3 1.90 0.201 0.174 0.590 0.170 0.147 0.507 0.3 2.00 0.186 0.162 0.551 0.156 0.136 0.471 0.3 2.10 0.172 0.152 0.515 0.144 0.127 0.438 0.3 2.20 0.159 0.142 0.482 0.133 0.119 0.408 0.3 2.30 0.148 0.134 0.452 0.123 0.111 0.381 0.3 2.40 0.138 0.126 0.425 0.115 0.104 0.356 0.3 2.5 0.129 0.118 0.399 0.107 0.098 0.334 0.3 2.6 0.121 0.111 0.376 0.100 0.092 0.314 0.3 2.7 0.114 0.105 0.355 0.094 0.087 0.295 0.3 2.8 0.107 0.099 0.336 0.088 0.082 0.278 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 98 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 99 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Chú thích: nồng độ dọc trục ống khói 1 về mùa hè xuôi theo chiều hướng gió QCVN 05:2009: Quy chuẩn về chất lượng không khí xung quanh Ống khói 2: Bảng 10: Nồng độ bụi từ ống khói 2 QCVN 05:2009 Khoảng cách x (km) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 Cx (mg/m3) h = 28 4.62E-51 9.24E-30 1.69E-19 9.22E-14 3.15E-10 6.72E-08 2.77E-06 4.02E-05 2.94E-04 0.001 0.004 0.011 0.023 0.085 0.191 0.324 0.459 0.680 0.806 0.854 0.851 Ống khói 2 Tải lượng chất ô nhiễm M = 45.16 g/s Mùa hè Mùa đông Cx,y Chh Cx Cx,y 3 3 3 (mg/m ) (mg/m ) (mg/m ) (mg/m3) h = 28 h = 28 h = 28 h = 28 8.90E-82 4.62E-51 8.93E-30 1.72E-60 4.00E-48 9.24E-30 3.38E-17 1.46E-35 8.04E-32 1.69E-19 3.64E-11 1.73E-23 1.18E-22 9.22E-14 8.24E-08 1.05E-16 5.58E-17 3.15E-10 9.30E-06 1.65E-12 3.24E-13 6.73E-08 2.05E-04 9.85E-10 1.36E-10 2.77E-06 0.002 8.44E-08 1.09E-08 4.04E-05 0.008 2.11E-06 2.88E-07 2.96E-04 0.024 2.32E-05 3.54E-06 0.001 0.055 1.45E-04 2.53E-05 0.004 0.104 0.001 1.21E-04 0.011 0.171 0.002 4.28E-04 0.024 0.252 0.005 0.004 0.091 0.490 0.024 0.018 0.212 0.722 0.067 0.047 0.369 0.907 0.132 0.093 0.537 1.034 0.209 0.215 0.828 1.142 0.361 0.336 1.011 1.129 0.471 0.429 1.095 1.060 0.532 0.487 1.111 0.970 0.555 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT Chh (mg/m3) h = 28 8.93E-30 3.38E-17 3.64E-11 8.24E-08 9.30E-06 2.05E-04 0.002 0.008 0.024 0.055 0.105 0.173 0.257 0.509 0.768 0.989 1.155 1.334 1.366 1.317 1.232 100 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN QCVN 05:2009 Khoảng cách x (km) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.65 1.80 1.90 2.00 2.10 2.20 2.30 2.40 2.5 2.6 2.7 2.8 Cx (mg/m3) h = 28 0.820 0.774 0.723 0.672 0.622 0.575 0.511 0.456 0.423 0.394 0.367 0.342 0.320 0.300 0.282 0.265 0.250 0.235 Ống khói 2 Tải lượng chất ô nhiễm M = 45.16 g/s Mùa hè Mùa đông Cx,y Chh Cx Cx,y (mg/m3) (mg/m3) (mg/m3) (mg/m3) h = 28 h = 28 h = 28 h = 28 0.516 1.084 0.878 0.553 0.524 1.035 0.792 0.536 0.518 0.975 0.714 0.511 0.503 0.911 0.644 0.482 0.483 0.848 0.583 0.452 0.459 0.788 0.529 0.423 0.423 0.705 0.460 0.381 0.388 0.631 0.403 0.343 0.365 0.587 0.371 0.320 0.344 0.547 0.342 0.299 0.324 0.511 0.316 0.280 0.306 0.478 0.294 0.262 0.288 0.448 0.273 0.246 0.272 0.420 0.255 0.231 0.257 0.395 0.238 0.218 0.244 0.372 0.223 0.205 0.231 0.350 0.209 0.194 0.219 0.331 0.197 0.183 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT Chh (mg/m3) h = 28 1.135 1.037 0.945 0.860 0.784 0.716 0.627 0.553 0.510 0.472 0.438 0.407 0.379 0.354 0.332 0.311 0.293 0.276 101 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Chú thích: nồng độ dọc trục ống khói 2 về mùa hè xuôi theo chiều hướng gió QCVN 05:2009: Quy chuẩn về chất lượng không khí xung quanh b. CO – Phụ lục F GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 102 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Bảng 11: Nồng độ CO từ ống khói 1 Bảng 12: Nồng độ CO từ ống khói 2 c. SO2 – Phụ lục G Bảng 13: Nồng độ SO2 từ ống khói 1 Bảng 14: Nồng độ SO2 từ ống khói 2 d. CO2 – Phụ lục H Bảng 15: Nồng độ CO2 từ ống khói 1 Bảng 16: Nồng độ CO2 từ ống khói 2 4.5. Hiệu suất xử lý và thiết kế hệ thống xử lý khí thải 4.5.1. Hiệu suất xử lý - So sánh với tiêu chuẩn khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ QCVN 19:2009 chất gây ô nhiễm chủ yếu là CO và bụi.Việc xử lý khí CO rất khó khăn nên giảm thiểu CO thường là cải tiến thiết bị hoặc thay đổi công nghệ. Vì vậy, trong đồ án này chỉ tập trung xử lý bụi. - Chọn ống khói số 2 để lựa chọn các thông số tính toán. - Các thông số của ống khói 2: + Lưu lượng: L = 6.260 (m3/s) = 22536 (m3/h) + Nồng độ bụi: Cbụi = 7.214 (g/m3). * Hiệu suất xử lý: - Nồng độ phát thải bụi của ống khói là 7.214 (g/m3). - Nồng độ SO2 cho phép thải ra theo QCVN 19:2009 là 0.2 (g/m 3). E= C bui2 − CC P Cbui × 100 = 7.214 − 0.2 × 100 = 97.2% 7.214 Vì hiệu suất xử lý cao E = 97.2 % và không cần tái sử dụng bụi (bụi than), ta chọn thiết bị là xiclon chùm. Ưu điểm của thiết bị: - Hiệu suất xử lý cao, η ≥ 93% đối với bụi có kích thước lớn như bụi than. - Cấu tạo gọn nhẹ - Chế tạo đơn giản. - Lọc được các hạt bụi có kích thước nhỏ ≥10 (μm) Sơ đồ khối dây chuyền công nghệ của quá trình xử lý: GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 103 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Xiclon chùm Mương dẫn Ống khói Quạt Ra môi trường ngoài Khói thải từ buồng đốt * Nguyên lý hoạt động của hệ thống xử lý: Khi mở van trên đường ống hút khói thải từ các lò đốt được dẫn theo hệ thống mương dẫn và đường ống hút vào xiclon đi qua tổ hợp xiclon con, dưới tác động của cánh tạo lực ly tâm trong xiclon con, hạt bụi bị va đập mất động năng rơi xuống phễu chứa bụi và được xả ra phía dưới, còn không khí sạch khi đi xuống chạm côn chuyển của xiclon con đổi hướng nhưng vẫn giữ lực ly tâm bay ngược lên trên và thoát ra đường ống đi qua quạt và được đẩy ra ống khói thải vào môi trường. Đường ống xả sự cố cũng có van điều chỉnh khi hệ thống làm việc bình thường van đó được đóng lại chỉ khi có sự cố xảy ra thì van mới được mở đồng thời van trên đường ống hút đóng lại khói thải chưa được xử lý được xả trực tiếp ra môi trường. Sự cố có thể xảy ra khi vận hành hệ thống có thể do nhiều nguyên nhân như: xiclon, quạt, đường ống bị hỏng cần thay thế, sửa chữa hoặc do công suất làm việc tăng lên làm cho lưu lượng phát thải vượt quá công suất của thiết bị gây quá tải. 4.5.2. Tính toán thiết bị 4.5.2.1. Tính chọn xiclon chùm Với lưu lượng cần xử lý L = 6.260 (m 3/s) = 22536 (m3/h), chọn thiết bị là xiclon chùm. Chọn xiclon con bằng gang, đường kính qui ước D qu = 150 (mm) với cánh hướng dòng loại chân vịt 8 cánh α = 25 0, lưu lượng cực đại của một xiclon con L = 250 (m3/h) theo bảng 7.9/trang 128/[3]/tập 2. - Số lượng xiclon con: n = 22536 = 100 chiếc. Bố trí các xiclon thành 10 hàng, 225.36 mỗi hàng có 10 chiếc. Vậy số xiclon con = 10 × 10 = 100 (xiclon con) - Kích thước mỗi cạnh tiết diện ngang hình vuông của xiclon chùm là: GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 104 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN K = 1860 mm, M = 180 mm, N = 120 mm, theo bảng 7.10/trang 128/[3]/tập 2. - Bề cao của ống dẫn khí vào xyclon chùm: I= L 6.260 = = 0.610m vvao × [( M − d1 )n + 0.06] 10 × [ ( 0.18 − 0.083) × 10 + 0.06] Trong đó: vvào: vận tốc của dòng khí trên tiết diện sống của dãy xyclon con đầu tiên. vvào= 10÷14 (m/s) (trang 108-[7]), chọn vvào= 10 (m/s) M, d1: kích thước của xyclon (m) n: số lượng xyclon trong 1 dãy ngang so với chiều chuyển động của dòng khí - Sức cản khí động của xiclon chùm (không kể ống dẫn khí vào và ra): + Nhận áp suất dư trong xiclon chùm khoảng 5mmHg tương đương với ≈ 70mmH2O (khi xiclon chùm làm việc trên đường ổng đẩy của quạt), ta có thể xác định khối lượng đơn vị của khí thải ở t = 200oC theo công thức: ρ t C = 0.464 × o P 760 + 5 = 0.464 × = 0.75 (kg/m3) 273 + t 273 + 200 + Vận tốc quy ước của khí đi qua 100 xiclon con đường kính d = 150 mm V= 22536 × 4 = 3.54 (m/s) ≈ 4 (m/s) 3600 × 100 × 3.14 × 0.15 2 - Vậy sức cản khí động của riêng bản thân xiclon chùm theo công thức 7.65/trang 130/[3] sẽ là: ∆P = ζ × ρ 2 × v (Pa) = 90 42 = 540 (Pa) = 55 (mmH2O) 2 Trong đó: ζ: Hệ số sức cản cục bộ. Đối với loại chân vịt hướng dòng: chân vịt α = 250 ζ = 90, (trang 129/[3],tập 2) ρ: Khối lượng đơn vị của khí đi vào bộ lọc ứng với nhiệt độ và áp suất trong bộ lọc (kg/m3). 4.5.2.2. Tính hiệu suất xử lý của xiclon con - Lưu lượng khí đi vào xiclon con L = 22536 = 225.36 (m3/h) = 0.0626 (m3/s) 100 - Độ nhớt động học ở điều kiện tiêu chuẩn µ 0 C = 17.17 × 10-6 o - Nhiệt độ khói thải t = 200oC GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 105 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN - Khối lượng riêng của hạt bụi: ρ b = 2000 (kg/m3) Theo bảng 7.8/trang 126/[3]/tập 2 ta có các kích thước chi tiết của xiclon con như sau: D = 150mm, d1 = 83mm, H = 625 mm, A = 100mm, B = 190mm, C = 325mm, d2 = 55mm, E = 200mm, F = 175mm * Xác định đường kính giới hạn của hạt bụi (theo [3] tập 2, trang 94) - Đường kính giới hạn của hạt bụi được xác định theo công thức: δo = r  4.5 × µ × L ln 2  2 2 2 π × ρ b × (r2 − r1 ) × n × l  r1  3 δ o : đường kính của hạt bụi (m) Trong đó: l : chiều dài thiết bị, l = B = 0.325m µ : hệ số nhớt động học của bụi: µ = µ 0o C × 387  273 + t  ×  387 + t  273  3/ 2 387  273 + 200  = 17.17 × 10 × ×  387 + 200  273  3/ 2 −6 = 29.43 × 10 − 6 Pa.s r2: bán kính thân xiclon, r2 = D/2 = 0.15/2 = 0.075m r1: bán kính ống thoát khí sạch, r1 = d1/2 = 0.083/2 = 0.0415m vE: vận tốc của khí ở ống dẫn vào xiclon vE = L 225.36 = = 5.314 (m/s) F 3600 × 0.01178 Trong đó: F là diện tích tiết diện của xiclon con: F= π × D 2 3.14 × 0.148 2 3.14 × 0.0832 = − = 0.01178m 2 4 4 4 n: số vòng quay của dòng khí bên trong xiclon n= 0. 7 × v E 0.7 × 5.314 = = 10.168 (m/s) π × ( r1 + r2 ) 3.14 × (0.075 + 0.0415) Thay các số liệu vào ta có: δo = = r  4.5 × µ × L ln 2  2 2 2 π × ρ b × ( r2 − r1 ) × n × l  r1  3 4.5 × 29.43 × 10 −6 × 225.36  0.075  ln  3 2 2 2 3.14 × 2000 × (0.075 − 0.0415 ) × 10.168 × 0.325 × 3600  0.0415  = 24.58 × 10 −6 (m) = 24.58µm GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 106 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN a1.4. Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của xiclon (theo [3] tập 2, tr.94) η (δ ) Với: 1 − exp(αδ 2 ) = × 100% 1 − exp(αδ 02 ) ρ r2 − r2 4 α = − ×π 3 × b × n2 × l × 2 1 9 µ L 4 2000 0.0752 − 0.0415 2 2 = − × 3.14 3 × × 10 . 168 × 0 . 325 × = −2 ×10 9 −6 9 29.43 ×10 225.36 Trong đó: l: chiều cao làm việc của xiclon, l = B = 0.325m L: lưu lượng làm việc của xiclon, L = 225.36 (m3/h) Kết quả tính toán hiệu quả lọc cỡ hạt η (δ ) thể hiện trong bảng sau: Bảng 17: Hiệu quả lọc theo cỡ hạt η (δ ) Đường kính hạt bụi δ ,m 1 − exp(αδ 2 ) 5.10-6 10.10-6 15.10-6 20.10-6 >20.10-6 0.049 0.181 0.362 0.551 - 51.67 100 100 1 − exp(αδ 02 ) 0.85 η (δ ) , % 6.95 25.85 a1.5. Tổn thất áp suất trong xiclon (theo [12] tr.522) - Trở lực của xiclon được xác định theo công thức: ∆P = 375( N / m 2 ) = 38.22( KG / m 2 ) (theo công thức 3.26) 4.5.2.2. Tính toán đường ống Lưu lượng khí thải trong ống L = 6.26 (m3/s) = 22536 (m3/h) Chọn vận tốc trong ống dẫn chính v = 20 (m/s) Tra bảng tính thủy lực chọn đường kính ống dẫn chính là 630 mm. Kiểm tra lại: d1 = 4× L = π ×v 4 × 6.26 = 0.63 (m) = 630 (mm). π × 20 4.5.2.3. Tính toán tổn thất Tổn thất qua hệ thống gồm tổn thất dọc đường, tổn thất cục bộ và tổn thất qua thiết bị. a. Tổn thất dọc đường Tổn thất dọc đường gồm tổn thất ma sát qua đường ống hút và đường ống đẩy được xác định qua công thức: ∆Pms = R × l ×η × n GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 107 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Trong đó: + R: Tổn thất áp suất ma sát trên 1 m dài của đường ống ứng với đường kính hình tròn ở điều kiện tiêu chuẩn được xác định bằng cách tra bảng (Phụ lục 3) (kg/m3). + l: Chiều dài đoạn ống tính toán (m) + η: Hệ số hiệu chỉnh tổn thất áp suất ma sát phụ thuộc vào nhiệt độ. Với nhiệt độ khói thải t = 200oC. Ta tra bảng 5 – 1/trang151/[1]) ta được: η = 0.75 + n: Hệ số hiệu chỉnh độ sai lấy n = 1 - Đối với đường ống hút: + Đường kính ống: D = 630 mm + Tổng chiều dài: l = 10 m + Tổn thất ma sát đơn vị R ứng với vận tốc khí trong ống v = 20 m/s là R = 0.535 (kg/m2.m) Suy ra ∆ Pms(h) = 0.535 × 10 × 0.75 × 1 = 4.012 (kg/m2) Đối với ống đẩy: + Đường kính ống D = 630 mm + Tổng chiều dài l = 6 m + Tổn thất ma sát đơn vị R ứng với vận tốc khí trong ống v = 20 m/s là R = 0.535 (kg/m2.m) ∆ Pms(đ)= 0.535 × 6 × 0.75 × 1 = 2.407 (kg/m2) Vậy tổng tổn thất ma sát của hệ thống: ∆ Pms= ∆ Pms(h) + ∆ Pms(đ) = 4.012 + 2.407 = 6.419 (kg/m2) Tổn thất cục bộ được xác định theo công thức ΔPcb =Σξ × Trong đó : ∑ξ v2 × γ 2g : Tổng hệ số sức cản cục bộ của đoạn ống tính toán v2 γ : Áp suất động của dòng chảy trong ống 2g + Đối với đường ống hút: - Hệ số cục bộ trên đường ống gồm: . Van điều chỉnh (5 cánh, góc mở 200) - 1 cái: ξ = 0.7 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 108 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN . Cút 90° (R/D = 1) - 2 cái: ξ = 2 × 0.4 = 0.8 . Cút 45°, 1 cái: ξ = 0.3 . Chạc 3: ξ = 0.72 Vậy tổng hệ số sức cản cục bộ trên đường ống hút là: ∑ξ = 0.7 + 0.8 + 0.3 + 0.72 = 2.52 v2 - Áp suất động pđ = × γ ứng với v = 20 (m/s) pđ = 24.46 (kg/m3) 2g Vậy tổn thất cục bộ trên đường ống hút: ∆pcb(h) = ∑ξ × pđ = 2.52 × 24.46 = 61.64 (kg/m2) + Đối với đường ống đẩy: - Hệ số cục bộ trên đường ống gồm: Côn mở rộng tiết diện sau quạt ly tâm - 1 cái: ξ = 0.25 Vậy tổng hệ số sức cản cục bộ trên đường ống đẩy là: ∑ξ = 0.25 Vậy tổn thất cục bộ trên đường ống đẩy: ∆pcb(đ) = ∑ξ × pđ = 0.25 × 24.46 = 6.115 (kg/m2) Vậy tổn thất cục bộ của toàn hệ thống: ∆pcb = ∆pcb(h) + ∆pcb(đ) = 61.64 + 6.115 = 67.755 (kg/m2) b. Tổn thất qua thiết bị Tổn thất qua thiết bị xử lý là: ∆ptb = 58.29 (kg/m2) Tổn thất áp suất toàn phần của hệ thống: ∆PHT = ∆Pms + ∆Pcb + ∆Ptb = 6.419 + 67.755 + 58.29 = 132.46 (kg/m2) 5. Chọn quạt Trên cơ sở tính toán lưu lượng (L) và tổn thất áp suất toàn phần trên toàn hệ thống ΔPtp, ta chọn loại quạt li tâm Ц 4-70 N08 Dựa vào biểu đồ đặc tính của quạt, ta xác định được các thông số như sau: + Số vòng quay: n = 1200 (v/ph) + Hiệu suất : η = 0.4 + Vận tốc quay: v = 50.3 (m/s) N0 quạt 8 c H 1236 c1 b 890 b1 518 c2 b2 616 c3 GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT b3 870 c4 b4 365 l b5 926 b6 L 1455 d 109 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 520 1040 1255 350 74 776 110 400 Miệng thổi A = 460[mm], A1 = 636[mm], A2 = 600[mm] Miệng hút D = 520[mm], D1 = 760[mm], D2 = 800[mm] + Số lỗ n = 16. 5.1. Tính toán công suất và chọn động cơ điện Qk × ∆Pk N = m × 102 ×η ×η ×η (kW) q d m Trong đó: M : hệ số dự trữ, m = 1.05 ÷ 1.15. Chọn m = 1.1 ηq: hiệu suất của quạt, 0.4 ηđ: hiệu suất của đai truyền, 0.85 ÷ 0.95. Chọn 0.9. ηm: hiệu suất cơ khí kể đến ma sát ở ổ trục, 0.96 ÷ 0.98. Chọn 0.97. Qk: lưu lượng quạt, 22536 (m3/h) = 6.260 (m3/s) ∆Pk: áp lực của quạt, 132.46 (kg/m2) Vậy N = 1.1× 22536 × 132.46 = 25.6 (kW) 102 × 0.9 × 0.4 × 0.97 × 3600 Dựa vào công suất động cơ, chọn loại động cơ có kí hiệu AO 62 - 4 (trang 411/[1]) Các thông số kỹ thuật: Công suất 10(kW) Số vòng quay1460 (vòng/phút) Kích thước H = 805[mm]; h = 200[mm]; b = 613[mm] Quạt và động cơ truyền động được nối đồng trục. 5.2. Xử lý bùn cặn Hỗn hợp bụi và nước (bùn cặn) được lắng xuống đáy xiclon, qua ống thoát bùn vào bể chứa được xây ngầm dưới mặt đất. Sau đó, cặn bùn được dẫn ra ngoài qua ống xả bố trí dưới đáy và được thải bỏ ra bên ngoài. 6. Vận hành hệ thống 6.1. Kiểm tra hệ thống chuẩn bị khởi động Làm vệ sinh khu vực xung quanh hệ thống xử lý Kiểm tra tính trạng các van, thiết bị hỗ trợ Bật công tắc quạt hút bụi cho hệ thống hoạt động GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 110 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Bật công tắc môtơ lấy bụi ra khỏi hệ thống lọc 6.2. Ngừng hệ thống Lần lượt tắt quạt hút bụi, môtơ thu bụi, máy nén khí Cảnh báo bằng còi trước khi ngừng hệ thống 6.3. Một số sự cố thường gặp Vỏ thiết bị bị nứt, nguyên nhân cho sự cố này do áp lực tác dụng quá mạnh, để hạn chế nên thường xuyên áp kế đặt trong hệ thống KẾT LUẬN Với sự hướng dẫn tận tình của giảng viên hướng dẫn, sau hơn 3 tháng thực hiện làm đồ án, tôi đã hoàn thành nội dung đồ án tốt nghiệp của mình với nội dung gồm 2 phần gồm: “Thiết kế hệ thống thông gió, xử lí khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng – ĐN”. Trong quá trình tính toán và thiết kế các nội dung của đồ án, tôi đã thu được một số kết quả và đã rút ra những kết luận như sau: 1. Đã từng bước nắm bắt được kỹ hơn lý thuyết và quy trình tính toán đã học, lựa chọn các thông số, và cuối cùng là thiết kế được hệ thống thông gió phù hợp cho nhà công nghiệp. 2. Đã tìm hiểu hệ thống thông gió: hệ thống đường ống cấp khí, các chi tiết và phụ kiện trong hệ thống thông gió, xử lý bụi và hơi độc…và quy trình tính toán để thiết kế đảm bảo cấp thoát đủ lưu lượng để khử nhiệt thừa và đảm bảo vệ sinh môi trường. GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 111 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 3. Đã tìm hiểu được công nghệ xử lí khí thải…và quy trình tính toán thiết kế hệ thống xử lí khí thải để đảm bảo tiêu chuẩn về môi trường không khí xung quanh. Qua quá trình làm đồ án tôi đã nhận thấy được những mặt hạn chế và ưu điểm giữa phần tôi thiết kế và thực tế công trình đang làm. Từ đó, rút ra kinh nghiệm cho bản thân, góp phần hoàn thiện kỹ năng thiết kế công trình thông gió cho nhà công nghiệp của một kỹ sư công nghệ môi trường. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. GS.TS. Trần Ngọc Chấn (1998), “Kỹ Thuật Thông Gió”, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội. [2]. GS.TS. Trần Ngọc Chấn, “Điều Hòa Không Khí”, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội. [3]. GS.TS. Trần Ngọc Chấn, “Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải” Tập 1, 2, 3, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. [4]. TS. Nguyễn Duy Động (2000). “Thông gió và kỹ thuật xử lý khí thải”, Nhà xuất bản Giáo dục. [5]. Hoàng Thị Hiền, Bùi Sỹ Lý (2004), “Thông gió”, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội. [6]. Hoàng Thị Hiền (2000), “Thiết kế thông gió công nghiệp”, Nhà xuất bản xây dựng Hà Nội. [7]. Hoàng Thị Yến (2002). “Hướng dẫn thiết kế đồ á môn học và đồ án tốt nghiệp Thông GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 112 ĐATN:Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN [8]. PGS.TS Võ Chí Chính, “Giáo trình điều hòa không khí”, Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật. [9]. Quy chuẩn Việt Nam về khí hậu xâu dựng QCVN 02 – 2009/BXD. [10]. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ QCVN 19-2009/BTNMT. [11]. Quy chuẩn về chất lượng không khí xung quanh QCVN 05:2009/BTNMT. [12]. Sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hóa chất – Tập 1, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội. [13]. Sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hóa chất – Tập 2, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội – 2004. GVHD: KS. Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 113 [...]... rò gió GVHD: KS Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 15 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Gió rò vào nhà qua các khe cửa thuộc phía đón gió và gió sẽ đi ra ở phía khuất gió Khi gió vào nhà, trong nhà sẽ mất đi một lượng nhiệt để làm nóng lượng không khí lạnh đó từ tngoài tới ttrong Lượng nhiệt tiêu hao để làm nóng không khí vào nhà. .. Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN + α T : hệ số trao đổi nhiệt mặt trong của kết cấu (kcal/m2h0C) + α N : hệ số trao đổi nhiệt mặt trong của kết cấu (kcal/m2h0C) + ∑ Ri : nhiệt trở của bản thân kết cấu δi ∑R = ∑λ i i + δ i : chiều dày của lớp kết cấu thứ i (m) + λi : hệ số dẫn nhiệt của lớp kết cấu thứ i (kcal/m.h.0C) Chọn kết cấu bao che: Dựa vào... bụi từ các thiết bị phát sinh bụi: máy bào ngang, máy tiện, máy mộc đa năng, máy khoan để bàn, máy cưa bàn trượt, máy đánh giấy nhám, máy chà nhám GVHD: KS Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 32 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Theo công thức (2.29) ta có: + Máy bào ngang: D = 0.5 m, n = 4, L = 706.5 × 4 = 2826 (m3/h) + Máy tiện: D... ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Dựa vào bảng 2.4 ta thấy: QthH > QthD nên ta chỉ tính thông gió cho mùa hè cũng sẽ đảm bảo thông gió vào mùa đông Có nhiều phương pháp làm lạnh không khí nhưng ta chọn phương pháp phun nước tăng ẩm hay còn gọi là phương pháp ướt vì phương pháp này có tính kinh tế và mang lại hiệu quả cao Để xác định các thông. .. 100 GVHD: KS Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 25 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN η : Hệ số nhiễu xạ khi mở cửa lò, được tra từ đồ thị xác định hệ số nhiễu xạ K K phụ thuộc vào kích thước cửa lò và bề dày của thành lò δ = 475 mm và kiểu lò hình chữ nhật, tra biểu đồ hệ số nhiễu xạ K - [5]/trang 49 Fcửa : Diện tích cửa (m2), F = 5.25... nhiên cho phân xưởng chính dưới tác dụng của gió và nhiệt thừa Theo nguyên tắc: Cân bằng nhiệt theo nguyên tắc: “Tổng lượng nhiệt không khí thổi mang vào phân xưởng và lượng nhiệt thừa bằng tổng lượng nhiệt không khí hút mang ra phân xưởng trong đơn vị thời gian” GVHD: KS Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 34 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia... Hồng_Lớp: 11MTLT 35 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Trọng lượng riêng của không khí ứng với nhiệt độ tn γ n = 1.293 × G 3 273 273 = 1.293 × = 1.148 (kg/m ) 273 + t n 273 + 34.4 86035.81 ⇒ L = γ = 1.148 = 74943.38 (m3/h) n (2.34) 2.5.1.2 Thông gió tự nhiên Giả sử lưu lượng thông gió tự nhiên bằng 20% lưu lượng thông gió chung Ltn = 20% × L =... dựa vào công thức (2.1) Qth,1(H) = ∑Q t(H ) + ∑ QThu ( H ) - ∑ Q tt(H) = 201530.28 (kcal/h) GVHD: KS Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 20 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN 2.2.1.2 Mùa đông Tính toán tương tự mùa hè và chỉ tính cho tổn thất nhiệt và lượng nhiệt tỏa trong phân xưởng a Tính tổn thất nhiệt a.1 Tổn thất nhiệt do kết cấu... t td = tb ρ × q bx ( o C) αN + ρ hệ số hấp thụ nhiệt bức xạ của bề mặt kết cấu bao che Dựa vào bảng 3-9 - [1]/trang 109 ta chọn ρ = 0.65 đối với mái tôn tráng kẽm + α N = 20 (kcal/m2 h0C): Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài của kết cấu GVHD: KS Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 17 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN tb + qbx : cường... xem chi tiết phụ lục A a.3 Tổn thất nhiệt do rò gió Bảng 2.22.Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa đông của phân xưởng gia công lắp ráp Và được tính theo công thức (2.10): Qrogio(Đ) = 593.465 (kcal/h), xem chi tiết phụ lục A GVHD: KS Lê Hoàng Sơn SVTH: Mông Thị Hồng_Lớp: 11MTLT 30 ĐATN: Thiết kế hệ thống thông gió và xử lý khí thải cho nhà máy sản xuất đồ gỗ gia dụng - ĐN Tổng nhiệt tổn thất mùa đông phân