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

ào giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường một cách trọn vẹn. Do đó vấn đề bảo vệ môi trường là vấn đề có tính thời sự được sự quan tâm của toàn nhân loại. Mặc dù, Việt Nam mới bước vào thời kì đổi mới, nền kinh tế mới bắt đầu đạt được nhịp độ tăng trưởng nhanh trong những năm gần đây nhưng ô nhiễm môi trường cũng đã trở thành một vấn đề cần được quan tâm hàng đầu. Các nguy cơ ô nhiễm môi trường như : ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí… không còn là nguy cơ tiềm tàng mà đã ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người và các hệ sinh thái. Đặc biệt, môi trường không khí từ lâu đã bị ô nhiễm và tình trạng này ngày càng trở nên trầm trọng. Trong khi đó, không khí lại có ý nghĩa rất hệ trọng đối với con người bởi vì người ta có thể nhịn ăn 7-10 ngày, nhịn uống 2-3 ngày nhưng chỉ sau 2-3 phút không thở thì con người có thể đã có nguy cơ tử vong. Ô nhiễm môi trường không khí là một vấn đề tổng hợp, nó được xác định bằng sự biến đổi theo hướng không tiện nghi, bất lợi đối với cuộc sống của con người, của động vật và thực vật, mà sự ô nhiễm đó lại chính do hoạt động của con người gây ra, với qui mô, phương thức và mức độ khác nhau, trực tiếp hoặc gián tiếp tác động làm thay đổi mô hình, thành phần hoá học, tính chất vật lý và sinh học của môi trường không khí. Đặc biệt, trong thời kì công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước, ô nhiễm nhiễm môi trường không khí do các nguồn thải từ hoạt động công nghiệp đang là một trong những vấn đề bức xúc. Các nguồn thải này khi thải vào không khí không những ảnh hưởng tới sức khoẻ của người dân mà nghiêm trọng hơn nó tác động trực tiếp đến sức khoẻ và năng suất lao động của người công nhân. Môi trường làm việc là nơi người công nhân tiếp xúc với thời gian dài nhất, vì vậy môi trường làm việc bị ô nhiễm có thể là nguyên nhân gây ra các bệnh nghề nghiệp ở công nhân, giảm năng suất lao động, phá hủy máy móc thiết bị…. Ngược lại, môi trường không khí bên trong các nhà xưởng công nghiệp trong sạch, không bị ô nhiễm bởi bụi và khí độc hại hay nhiệt thừa thì sẽ cải thiện đáng kể năng suất lao động và chất lượng sản phẩm, bảo trì thiết bị, máy móc và kết cấu nhà xưởng đồng thời bảo vệ sức khỏe cho người lao động. Để giải quyết được vấn đề này, một trong những biện pháp được áp dụng là thiết kế hệ thống thông gió đảm bảo lưu thông không khí, ấm áp về mùa đông, dễ chịu về mùa hè. Xuất phát từ yêu cầu trên, dựa trên các thông số kĩ thuật, số liệu khí hậu xây dựng của Phân xưởng Đúc – Công ty Mai Động, em tiến hành tính toán tổng lượng nhiệt thừa, tổng lượng nhiệt khử độc hại từ đó thiết kế hệ thống thông gió cho công trình. Đồ án tốt nghiệp của em với tên đề tài “Tính toán thiết kế hệ thống thông gió, xử lý khí thải Phân xưởng Đúc – Công ty Mai Động” được chia làm 4 phần : Chương I: Tổng quan Công ty cơ khí Mai Động. Chương II: Tính toán lượng nhiệt thừa, xác định lưu lượng thông gió và xử lý ô nhiễm bên trong công trình. Chương III: Thiết kế hệ thống thông gió, xử lý ô nhiễm bên trong công trình. Chương IV: Thiết bị xử lý ô nhiễm. Chương I tổng quan công ty cơ khí mai động 1.1. Giới thiệu sơ lược về Công ty cơ khí Mai Động 1.1.1. Quá trình hình thành Công ty cơ khí Mai Động được thành lập năm 1959. Ban đầu, công ty có tên là Liên xưởng cơ khí I gồm một số nhà máy nhỏ hợp thành như : Tống Phát Ly, Tống Tài Phong (do người Trung Quốc thành lập), Mỹ Thịnh... trực thuộc Xí nghiệp công tư hợp doạnh Hà Nội, thuộc Sở Công nghiệp Hà Nội. Ngoài Liên xưởng cơ khí I (sau này là Công ty cơ khí Mai Động), thuộc Xí nghiệp công tư hợp doanh Hà Nội còn có Liên xưởng cơ khí II (Minh Nam), Liên xưởng cơ khí IV (Đống Đa). Năm 1960, Liên xưởng cơ khí I đổi tên thành Nhà máy cơ khí Mai Động. Lúc đầu, qui mô sản xuất của nhà máy rất nhỏ và tản mạn, mang tính chất sửa chữa là chủ yếu. Ngoài phân xưởng đúc, nhà máy chỉ có phân xưởng sửa chữa ôtô và xe máy. Số công nhân khoảng 100 người. Đến năm 1962 - 1963, sau khi sát nhập với Nhà máy cơ khí Giải Phóng, Nhà máy cơ khí Mai Động bắt đầu mở rộng cả về diện tích và qui mô sản xuất. Các sản phẩm chính của nhà máy là máy bơm thuỷ lực, máy ép thuỷ lực, máy đột dập, máy bơm nước tự động (máy bơm tuốc bin)... Đặc biệt công nghệ đúc gang của Nhà máy cơ khí Mai Động ngày càng phát triển, trở thành nhà máy dẫn đầu trong toàn ngành công nghiệp Hà Nội, cho phép đúc ống nước bằng gang liên tục chiều dài tới 5m, ặ = 100 - 500 trong khi những nhà máy khác chỉ đúc được ống nước gang với chiều dài tối đa 1m. Hiện nay, Công ty cơ khí Mai Động vẫn là đơn vị sản xuất mạnh trong số các đơn vị sản xuất của Thủ đô. Sản lượng đúc gang của Công ty từ 10000-12000 tấn/năm. Ngoài ra, công ty còn sản xuất các loại máy ép thuỷ lực, máy công cụ, gia công các chi tiết máy... 1.1.2. Vị trí địa lý Công ty cơ khí Mai Động nằm trên đường Kim Ngưu, thuộc địa bàn thôn Mai Động (cũ), phường HoàngVăn Thụ, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội. Phía Đông (cổng chính Công ty): nhìn ra Sông Kim Ngưu. Phía Bắc, Tây: giáp nhà dân. Phía Nam: giáp Nhà máy cơ khí Trần Hưng Đạo. 1.1.3.Tổng mặt bằng Công ty Toàn bộ nhà xưởng được thiết kế theo kiểu dáng công nghiệp với kết cấu thép tấm. Mái với kết cấu dầm tôn thép dốc và được thiết kế thông gió tự nhiên. Trong khuôn viên Công ty có bố trí cây cảnh bồn hoa tạo nên vẻ đẹp tự nhiên cho Công ty. Các hạng mục chính của Công ty bao gồm : 1. Tường rào và cổng 2. Nhà thường trực 3. Nhà để xe 4. Nhà hành chính 5. Nhà ăn 6. Nhà vệ sinh 7. Phân xưởng cơ khí 8. Phân xưởng đúc 9. Phân xưởng lắp ráp 10. Phân xưởng rèn dập 11. Phân xưởng nguội 12. Trạm điện 13. Trạm nước 14. Nhà vật tư 15.Bãi vật tư 16.Kho Phân xưởng đúc nằm trong hệ thống 5 phân xưởng của Công ty cơ khí Mai Động. Kết cấu của phân xưởng là tường gạch, tôn và mái tôn, chiều cao 11,75m, diện tích 3206 m2. 1.1.4. Cơ cấu hành chính của Công ty Ban Giám đốc Phòng tổ chức hành chính Phòng Kỹ thuật Phòng Vật tư Phòng Giáo dục đào tạo Phòng Kế hoạch Phòng tài chính Các tổ sản xuất Công đoàn Công Ty Đảng uỷ Đoàn Thanh niên CS Các phân xưởng Hình 1.1. Sơ đồ cơ cấu tổ chức của Công ty Cơ khí Mai Động 1.1.5. Quy trình công nghệ Phân xưởng Đúc Sơ đồ công nghệ: Bản vẽ công nghệ đúc Làm mẫu đúc bằng gỗ mỡ Đổ khuôn Làm sạch và cắt đột vật đúc Nấu luyện gang, đồng, nhôm Nhiệt luyện (gia công nhiệt vật đúc ) Sản phẩm Sàng cát Kho sơ chế Nguyên liệu Chuẩn bị hỗn hợp làm khuôn, gia công khuôn và thao Tháo khuôn Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ sản xuất phân xưởng Đúc Công ty Cơ khí Mai Động Quy trình công nghệ Phân xưởng đúc gang gồm các tổ : 1. Tổ kỹ thuật 2. Tổ sản xuất mẫu đúc 3. Tổ nấu luyện 4. Tổ khuôn 5. Tổ làm sạnh 6. Tổ nhiệt luyện Tổ sản xuất mẫu đúc làm mẫu đúc bằng gỗ mỡ dựa trên bản vẽ công nghệ đúc đưa xuống từ Phòng Kỹ thuật. Dựa trên mẫu đúc này, Tổ khuôn gia công khuôn trên nền cát (hoặc bằng kim loại) và thao (nếu có). Nguyên liệu gang, đồng, nhôm được nấu luyện quá nhiệt độ nóng chảy sau đó kim loại lỏng được rót vào khuôn. Sau khi nguyên liệu đông rắn, tiến hành tháo khuôn, gõ rỉ, làm sạch và cắt đột vật đúc. Nếu yêu cầu kĩ thuật cần thiết sản phẩm có thể được nhiệt luyện tới nhiệt độ nhất định để đạt được độ ổn định của kết cấu và làm bền sản phẩm. Cụ thể các khâu trong quá trình đúc như sau : Chuẩn bị làm khuôn, gia công khuôn và sấy thao : Các bước gia công nhiều nhất nằm trong khâu chuẩn bị khuôn và thao. Thành phần hỗn hợp làm khuôn và thao có: cát, đất hồi liệu (đất cháy), than và chất dính. Các thành phần này được chuẩn bị như sau : + Cát mới, sạch lấy từ kho đem sấy trên bếp lò và trong các thiết bị sấy kiểu tang quay, sàng trên dây và cho vào bunke cát mới. + Đất hồi liệu (đất cháy) được giải phóng từ khuôn phá, theo hệ thống băng tải và băng nâng đưa vào sàng kiểu tang quay để sàng lọc các cục to và các vụn kim loại. Đất sau khi sàng được đưa vào bunke đất hồi liệu. + Đất sét chịu lửa cũng được sấy trong thiết bị sấy, nghiền trong máy nghiền hay máy tán và đưa vào két hay bể riêng để chuẩn bị bột nhão đất sét. + Than được nghiền sơ bộ thành bột trong các máy nghiền kiểu tang quay loại nhỏ. Hỗn hợp khuôn đúc từ đất hồi liệu, cát mới, đất sét cho thêm nước để đạt độ ẩm 5-6% được chuẩn bị trong các máy nghiền, trộn hay nghiền lắc đặt trực tiếp bên cạnh các máy nghiền. Sau đó được cầu trục đưa đến vị trí chuẩn bị khuôn. Khâu tiếp theo là làm khuôn và sấy khuôn thực hiện trên máy làm khuôn kiểu rung và lò sấy khuôn. Thao cũng được sản xuất trên máy làm khuôn kích thước bé hay bằng thủ công, sau đó sấy trong lò sấy thao kiểu buồng hoạt động chu kì hay liên tục. Khuôn đúc thép cần sấy kĩ. Thao và khuôn sau khi sấy được tập trung trên sàn (nền) phân xưởng để rót kim loại đúc. Các quá trình chuẩn bị vật liệu rời và khô đều toả bụi. Sau khi nghiền, hỗn hợp có độ ẩm 5-6% không toả bụi. Ngoài bụi còn có hơi nước (ẩm) từ đất nóng hồi liệu. Quá trình sấy toả nhiệt đối lưu và bức xạ các loại khí – là sản phẩm phân tích hay chưng khô chất kết dính có trong thành phần của vật liệu làm thao. Quá trình lắp khuôn không toả độc hại, loại trừ lượng bụi nhỏ do thổi khuôn bằng không khí nén. Rót kim loại lỏng : Kim loại lỏng được lấy từ công đoạn nấu chảy nhờ các lò đứng. Nếu nguyên liệu là gang thì được nấu trong lò gang, phối liệu là hỗn hợp kim loại (thỏi gang, sắt vụn), than cốc (12% trọng lượng kim loại) và chất trợ dung (vôi, đôlômit CaCO3, MgCO3) tạo thành xỉ nhẹ có các chất bẩn và các chất ngoại lai có trong phối liệu. Thép nấu chảy trong các lò điện hồ quang. Kim loại lỏng đổ vào gầu và từ gầu rót vào khuôn. Quá trình nấu chảy kim loại toả nhiệt đối lưu và nhiệt bức xạ, khí độc và bụi. Tháo khuôn : Tức là giải phóng vật đúc. Thực hiện trên các loại sàng (lưới) tháo bằng phương pháp rung khí nén, rung cơ học hay rung lắc bằng tay. Đất hồi liệu được giải phóng từ khuôn đúc được đưa vào gia công và sử dụng lại. Tháo thao từ vật đúc tiến hành bằng các máy đầm rung hay tháo thủ công bằng búa hay đục khí nén. Quá trình tháo toả nhiều bụi, nhiệt - từ đất cháy và từ vật đúc còn nóng. Làm sạch và cắt đột vật đúc : Để đẩy cát đính, rìa và đất khuôn bám ra khỏi vật đúc. Làm sạch bằng cơ học trong các tang quay, trong các máy mài sắc, mài phá cố định. Quá trình này toả bụi. Gia công nhiệt vật đúc : Tiến hành trong các lò ủ. Quá trình ủ toả nhiệt, sản phẩm cháy nhiên liệu, đặc biệt trong các lò đốt than. 1.1.6. Bảo hộ lao động cho công nhân Do tính chất độc hại như trên, công nhân đúc phải tuân thủ các qui định bảo hộ lao động rất nghiêm ngặt. Ngoài việc mặc quần áo bảo hộ lao động , đội mũ, đeo khẩu trang, găng tay, đi giầy da, đeo kính đối với công nhân trong tất cả các công đoạn, công nhân nấu trực tiếp còn phải mặc quần áo bằng chất liệu bạc để chống nóng. Công nhân đúc rất dễ mắc các bệnh nghề nghiệp như bệnh bụi phổi, bệnh nhiễm chì nên ngoài chế độ tiền lương đặc biệt (tiền lương cộng tiền nóng, tiền độc hại... ) còn được hưởng chế độ bảo hiểm ưu đãi (khám bệnh định kì, nghỉ phép dài ngày...) và được nghỉ hưu trước 5 năm so với chế độ nghỉ hưu thông thường. 1.2. Điều kiện tự nhiên của khu vực Khí hậu khu vực Công ty nằm trong vùng khí hậu chung của đồng bằng Bắc Bộ mang đặc điểm nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm. Tổng giờ nắng trung bình trong năm rất cao. trung bình 1700 giờ. Nhiệt độ trung bình năm là 23 - 23,50C, trung bình tháng nóng nhất 290C, tháng lạnh nhất 100C. Nhiệt độ cao tuyệt đối là 420C, nhiệt độ thấp tuyệt đối là 2,50C. Nhiệt độ chênh lệch giữa các tháng trong năm trung bình là 12,60C. Nhiệt độ chênh lệch trong ngày trung bình 6,10C. Lượng mưa trung bình năm là 1676-1800mm. Lượng mưa trung bình tháng mưa nhiều là 318mm, nhỏ nhất là 19mm. Lượng mưa lớn nhất trong 24h đạt 556mm. Số ngày mưa khá cao kể cả về mùa khô. Về mùa đông, mưa phùn đạt 30-40 ngày (trung bình 10-15ngày/tháng). Độ ẩm không khí trung bình 84%, lượng bay hơi trung bình năm 930-989mm. Gió thịnh hành nhất là về mùa hè gió Đông Nam, về mùa đông là gió Đông Bắc. Ngoài ra còn có giông bão, trung bình có tới 60 ngày trong năm, bão có tốc độ gío đến 34m/s và kèm theo mưa to. Vận tốc gió trung bình năm là 2,4m/s. Vận tốc gió trung bình 3 tháng mùa nóng là 2,4m/s, vận tốc gió trung bình 3 tháng mùa lạnh là 2,5m/s. Bảng1.1 : Tần suất và vận tốc trung bình của gió theo các hướng khác nhau Tháng Hướng Bắc Đông Bắc Đông Đông Nam Tần suất lặng gió (%) Tần suất (%) Vận tốc (m/s) Tần suất (%) Vận tốc (m/s) Tần suất (%) Vận tốc (m/s) Tần suất (%) Vận tốc (m/s) Tháng 7 Tháng 1 11,9 13,8 5,5 16,0 1,8 3,0 7,4 28,6 2,7 3,5 14,1 8,3 2,9 2,1 45,3 28,3 3,2 3,3 Tháng Hướng Nam Tây Nam Tây Tây Bắc Tần suất lặng gió (%) Tần suất (%) Vận tốc (m/s) Tần suất (%) Vận tốc (m/s) Tần suất (%) Vận tốc (m/s) Tần suất (%) Vận tốc (m/s) Tháng 7 Tháng 1 11,9 13,8 11,9 13,8 12,9 2,4 4,0 2,1 2,1 1,2 4,1 2,1 2,7 1,3 6,7 10,7 3,0 1,8 1.3. Thiết kế hệ thống thông gió phân xưởng đúc Để đảm bảo điều kiện vi khí hậu và độ trong sạch của không khí theo yêu cầu vệ sinh, biện pháp tổ chức thông gió trong phân xưởng sản xuất là : thổi cơ khí kết hợp với tự nhiên, hút cơ khí kết hợp với tự nhiên. Thông gió được thực hiện bằng cả hai biện pháp hút cục bộ và chung : Hút cục bộ (bằng các chụp hút) ngay tại nguồn phát sinh nhằm hạn chế sự lan toả độc hại trong phòng và giảm lượng độc hại trao đổi với không khí thổi. Thổi cục bộ dạng hoa sen không khí tạo môi trường không khí thích hợp cho công nhân tại những vị trí làm việc nguy hiểm. Thông gió chung để khử lượng nhiệt thừa còn lại sau khi đã thông gió cục bộ. chương II Tính toán lượng nhiệt thừa, xác định lưu lượng thông gió và xử lý ô nhiễm bên trong công trình 2.1_ Chọn thông số tính toán bên trong và bên ngoài phân xưởng Công trình là phân xưởng Đúc của Công ty Mai Động được xây dựng tại phường Mai Động - Quận Hai Bà Trưng - Thành phố Hà Nội. 2.1.1.Thông số tính toán bên ngoài công trình Thông số tính toán bên ngoài công trình lấy theo Tiêu chuẩn Việt Nam “Số liệu khí hậu dùng trong thiết kế xây dựng” TCVN 4088 – 85. Về mùa đông : +Hướng gió : Hướng gió chủ đạo về mùa đông là hướng Đông Bắc, vận tốc gió : vgió = 2,3 (m/s) +Nhiệt độ : : nhiệt độ tối thấp trung bình của tháng lạnh nhất (tháng 1) (oC) suy ra : (oC) _ nhiệt độ tính toán bên trong phân xưởng về mùa đông. Về mùa hè : +Hướng gió : Hướng gió chủ đạo về mùa hè là hướng Đông Nam, vận tốc gió : vgió = 2,8 (m/s) +Nhiệt độ : : nhiệt độ tối cao trung bình của tháng nóng nhất (tháng 7) (oC) suy ra: (oC) (oC) – nhiệt độ tính toán bên trong công trình. 2.1.2.Thông số tính toán bên trong công trình Thông số tính toán bên trong công trình lấy theo Tiêu chuẩn Việt Nam “Thông gió - Điều tiết không khí – Sưởi ấm” TCVN 5687 – 1992. 2.1.2.1.Kết cấu xung quanh: -Tường: +Vữa trát mặt ngoài: l =0,75 (kcal/ m2.h.oC) , d = 15 (mm ) = 0,015 (m) +Gạch phổ thông xây với vữa nặng: l = 0,7 (kcal/ m2.h.oC) , d = 200 (mm) = 0,2 (m) +Vữa trát mặt trong: l = 0,6 (kcal/ m2.h.oC) , d = 15 (mm) = 0,015 (m) -Vách tôn: l = 50 (kcal/ m2.h.oC) , d = 1 (mm) = 0,001 (m) 2.1.2.2.Cửa đi bằng tôn: l = 50 (kcal/ m2.h.oC) , d = 1 (mm) = 0,001 (m) 2.1.2.3.Mái lợp bằng tôn: l = 50 (kcal/ m2.h.oC) , d = 1 (mm) = 0,001 (m) 2.1.2.4.Nền nhà cách nhiệt được chia làm 4 dải: - Nền bao gồm các lớp sau: + Vữa xi măng: l = 0,8 (Kcal/ m2.h.oC) , d = 20 (mm) = 0,02 (m) + Bê tông nhẹ: l = 0,6 (Kcal/ m2.h.oC) , d = 100 (mm) = 0,1 (m) + Bê tông gạch vỡ: l = 0,75 (Kcal/m2.h.oC), d = 300 (mm) = 0,3 (m) 2.2.Tính toán lượng nhiệt thừa trong công trình Lượng nhiệt thừa được xác định theo công thức sau: (kcal/h) trong đó: : tổng lượng nhiệt toả vào trong phân xưởng (kcal/h) : tổng lượng nhiệt thu bức xạ vào trong phân xưởng (kcal/h) : tổng lượng nhiệt tổn thất truyền qua kết cấu bao che ra khỏi phân xưởng (kcal/h) 2.2.1.Tính toán lượng nhiệt truyền qua kết cấu bao che Xác định theo công thức: (kcal/h) trong đó: k: hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che (kcal/ m2.h.oC) F: diện tích của kết cấu bao che (m2 ) : hiệu số nhiệt độ tính toán (oC) y: hệ số kể đến vị trí tương đối của kết cấu bao che so với không khí bên ngoài. 2.2.1.1.Tính hệ số truyền nhiệt K qua kết cấu bao che (kcal/m2.h.0C) trong đó: aT : hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt bên trong của kết cấu bao che, (kcal/m2h0C) aN: hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt bên ngoài của kết cấu bao che, (kcal/m2h0C) di: bề dày của mỗi lớp vật liệu trong kết cấu bao che (m) li : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu trong mỗi lớp (kcal/m2.h.0C) Bảng 2.1 : Tính hệ số truyền nhiệt K TT Kết cấu aT aN K 1 Tường ngoài: -Lớp vữa trát ngoài: l = 0,75 ; d = 0,015 -Lớp gạch xây giữa: l = 0,7 ; d = 0,2 -Lớp vữa trát trong: l = 0,65 ; d = 0,015 Đón gió 7,5 20 1,95 Khuất gió 7,5 15 1,89 Vách tôn: l = 50 ; d = 0,001 Đón gió 7,5 20 5,55 Khuất gió 7,5 15 5,00 2 Cửa đi bằng tôn: l = 0,001; d = 50 Đón gió 7,5 20 5,55 Khuất gió 7,5 15 5,00 3 Mái 10 25 7,14 4 Nền cách nhiệt gồm lớp : -Vữa xi măng: l = 0,8 ; d = 0,02 -Bê tông nhẹ: l = 0,6 ; d = 0,1 -Bê tông gạch vỡ: l = 0,75 ; d = 0,3 Dải I (R1=2,5) 0,32 Dải II (R2=5) 0,18 Dải III (R3=10) 0,09 Dải IV (R4=16,7) 0,06 Chú thích : Nền nhà cách nhiệt gồm những lớp vật liệu có l < 1 (kcal/m2.h.0C) thì nhiệt trở các lớp dải nền được tính theo công thức : trong đó: Ri : nhiệt trở các dải nền không cách nhiệt (m2.h.0C/kcal) d', l' : bề dày và hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt tức lớp có l < 1 (kcal/m2.h.0C) 2.2.1.2. Tính toán diện tích ( F ) kết cấu bao che Diện tích kết cấu bao che được tính trong bảng dưới: Bảng 2.2 : Diện tích phân xưởng đúc TT Kết cấu bao che Vị trí Tính toán F (m2) 1 Tường Đ 286,23+66,8+22,92+14,92 390,87 B (11,85´8,7)+(29,3´1,8)+224,4 380,24 T (8,7´32,9)+(0,5´1,7)´2+14,92+66,8 385,12 N (57,3´1,8)+(11,85´8,7) 206,24 Vách tôn B (2,2´29,3)+(1,8´4).2+(0,87´37,3) 111,31 N (65,3´0,87)+(2,2´57,3)+(1,8´4).2 197,27 2 Cửa đi Đ (4´3,2)´3 38,4 N (4´3,2)´2 25,6 T (4´3,2) 12,8 B (4´3,2)´3 38,4 3 Cửa sổ B (1´2)´7 14 N (1´2)´14 28 4 Cửa lấy sáng B (4´1,25)´9 45 N (1,25´65,3) 81,63 5 Cửa mái B (1,18´4)´17 + (1,18´4)´18 165,2 6 Mái 1080,74 + 1962,87 3043,61 7 Nền Dải I (13,85+6,45+64,85+41,8+64,8+6,45+13,85+32,9)´2 490 Dải II [28,9+37,8+(13,85+60,85+6,45)´2]´2 458 Dải III [24,9+33,8+(13,85+6,45+56,85)´2]´2 426 Dải VI (20,9´6,45) + (52,85´29,8) 1709,74 Lượng nhiệt truyền qua kết cấu bao che được thể hiện ở bảng 2.3 và 2.4 Bảng 2.3 : Lượng nhiệt truyền qua kết cấu về mùa hè TT Kết cấu Vị trí K F y Qtruyền 1 Tường Đ 1,89 390,87 35 32,9 1 1551,36 B 1,89 380,24 35 32,9 1 1509,17 T 1,89 385,12 35 32,9 1 1168,76 N 1,95 206,24 35 32,9 1 1528,54 Vách tôn B 5 111,31 35 32,9 1 844,55 N 5,55 197,27 35 32,9 1 2299,18 2 Cửa đi Đ 5 38,4 35 32,9 1 282,24 B 5 38,4 35 32,9 1 403,2 T 5 12,8 35 32,9 1 134,4 N 5,55 25,6 35 32,9 1 298,37 3 Mái 7,14 3043,61 35 32,9 1 45635,89 4 Nền Dải I 0,32 490 35 32,9 1 329,28 Dải II 0,18 458 35 32,9 1 173,12 Dải III 0,09 426 35 32,9 1 80,51 Dải VI 0,06 1709,74 35 32,9 1 215,43 54944,83 Bảng2.4 : Lượng nhiệt truyền qua kết cấu về mùa đông TT Kết cấu Vị trí K F y Qtruyền 1 Tường Đ 1,89 390,87 21 13,7 1 5392,83 B 1,89 380,24 21 13,7 1 5412,72 T 1,89 385,12 21 13,7 1 1584,5 N 1,95 206,24 21 13,7 1 5313,5 Vách tôn B 5 111,31 21 13,7 1 2845,49 N 5,55 197,27 21 13,7 1 2721,73 2 Cửa đi Đ 5 38,4 21 13,7 1 981,12 B 5 38,4 21 13,7 1 1555,78 T 5 12,8 21 13,7 1 467,2 N 5,55 25,6 21 13,7 1 934,4 3 Mái 7,14 3043,61 21 13,7 1 158639,04 4 Nền Dải I 0,32 490 21 13,7 1 1144,64 Dải II 0,18 458 21 13,7 1 601,81 Dải II 0,09 426 21 13,7 1 279,88 Dải VI 0,06 1709,74 21 13,7 1 748,87 Tổng 13,7 188623,51 2.2.2.Tính toán thu nhiệt do bức xạ mặt trời truyền vào công trình Lượng nhiệt truyền vào phân xưởng do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che phụ thuộc vào : - Cường độ bức xạ mặt trời chiếu lên bề mặt kết cấu bao che. - Khả năng hấp thụ nhiệt của kết cấu bao che. Cường độ bức xạ mặt trời chiếu trên bề măt của kết cấu bao che do tia bức xạ phát ra gồm 2 phần: - Bức xạ mặt trời trực xạ: tức là tia nắng chiếu trực tiếp vào bề mặt kết cấu. - Bức xạ mặt trời tán xạ: là kết quả phản chiếu ánh sáng từ mặt đất. 2.2.2.1.Tính toán thu nhiệt qua mái : Lượng nhiệt truyền vào phân xưởng gồm 2 phần: - Lượng nhiệt truyền vào nhà do sự chênh lệch nhiệt độ giữa 2 lớp không khí tiếp giáp với bề mặt ngoài của mái và lớp bề mặt không khí trong phân xưởng. - Lượng nhiệt truyền vào phân xưởng do sự chênh lệch nhiệt độ. (kcal/h) trong đó: : lượng nhiệt truyền vào nhà do chênh lệch nhiệt độ (kcal/h) (kcal/h) trong đó: k : hệ số truyền nhiệt qua mái, k = 7,14 (kcal/m2h0C) F : diện tích của mái, F = 3043,61 (m2) : trị số trung bình của nhiệt độ tổng (0C) (0C) với : (0C) : cường độ bức xạ trung bình trên mặt phẳng kết cấu (kcal/m2h) : tổng cường độ bức xạ mặt trời của các giờ có nắng trong ngày , kcal/m2 (kcal/m2) ị (kcal/m2.h.0C) aN ; hệ số trao đổi nhiệt bên ngoài kết cấu mái đón gió aN = 25 (kcal/m2.h.0C) r : hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời của bề mặt kết cấu bao che, đối với tôn r = 0,81 ị (0C) : nhiệt độ trung bình vào tháng 7, (0C) ị (0C) (kcal/h) : lượng nhiệt bức xạ truyền vào nhà kể đến sự không ổn định của nhiệt (kcal/h) (kcal/h) aT : hệ số trao đổi nhiệt bên trong, aT = 10 (kcal/m2.h.0C) : biên độ dao động tổng của nhiệt độ,9 (0C) AtN : biên độ dao động nhiệt độ của không khí bên ngoài với chu kì 24h. (0C) : nhiệt độ trung bình cao nhất của tháng nóng nhất (0C) (0C) : nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất, (0C) (0C) ịAtN = 32,9 - 28,9 = 4 (0C) (0C) aN = 25 (kcal/m2.h.0C) Aq : biên độ dao động cường độ bức xạ 0C) (0C) qmax : cường độ bức xạ mặt trời trên mặt bằng cao nhất vào tháng 7 (kcal/m2.h) qmax = 928 (W/m2) = 798,08 (kcal/m2) (kcal/m2.h) Aq = 798,08 - 241,23 = 556,85 (oC) (oC) y : hệ số phụ thuộc vào độ lệch pha DZ và Attd /AtN trong đó: DZ = 12 - 11 = 1 h Attd /AtN = 18,04 / 4 = 4,15 tra bảng 3 - 10 _ Kĩ thuật thông gió_ được Y = 0,99 Attổng = (4 + 18,04)´0,99 = 21,8 Dao động của nhiệt độ tổng cộng truyền vào nhà khi qau bề dầy của mái nó sẽ tắt dần. trong đó: SD: tổng hệ số nhiệt quán tính của kêt cấu bao che SR: tổng nhiệt trở của lớp vật liệu. Ri : nhiệt trở của lớp vật liệu thứ i (m2.h.oC/kcal) Si : hệ số hàm nhiệt của lớp vật liệu thứ i suy ra : (kcal/h) Vậy lượng nhiệt thu qua cửa mái là: (kcal/h) = 36943,34 + 771519,74 = 808463,08 (kcal/h) Lượng nhiệt bức xạ qua tường: lượng nhiệt truyền qua tường là tương đối nhỏ vì bức xạ chiếu chủ yếu theo mặt phẳng nằm ngang nên lượng nhiệt truyền qua tường xem như bỏ qua. 2.2.2.2.Lượng nhiệt do bức xạ truyền mặt trời truyền vào qua cửa kính Xác định theo công thức: (kcal/h) trong đó: qbx: cường độ bức xạ mặt trời trên mặt đứng của từng hướng, t1: hệ số kể đến độ trong suốt của cửa kính Đối với kính 1 lớp t1 = 0,9 t2 : hệ số kể đến độ bẩn của cửa kính Đối với kính 1 lớp t2 = 0,8 t3 : hệ số kể đến độ che khuất của cánh cửa Đối với cửa sổ và cửa mái mặt kính nghiêng 1 lớp khung thép t3 = 0,82 t4 : hệ số kể đến mức độ che khuất của các biện pháp che nắng Đối với ô che nắng t4 = 0,95 qbx : cường độ bức xạ mặt trời trên mặt phẳng chiụ bức xạ ứng với thời điểm tính toán (kcal/m2h) Fk : diện tích của cửa kính chịu bức xạ (m2) - Đối với hướng Bắc : Ta có của tháng nóng nhất. Tra bảng ta tìm được (kcal/m2.h) Vậy ta có : + Đối với cửa sổ kính : Fc.sổ = (1´2).7 = 14 (m2) (kcal/h) + Đối với cửa lấy sáng : Fc.lấysáng = 9.(1,25´4) = 45 (m2) (kcal/h) + Đối với cửa mái : Fc.mái = (1,18´4).17 +9.(1,18´4) = 165,2 (m2) (kcal/h) - Đối với hướng Nam vào tháng 7 không có bức xạ mặt trời : Do đó nhiệt thu bức xạ qua kính sẽ bằng : (kcal/h) 2.2.3. Tính toán lượng nhiệt toả bên trong công trình 2.2.3.1.Nhiệt toả do người Nhiệt toả do người xác định theo công thức : (kcal/h) trong đó: N : số người có trong phân xưởng, N = 25 (người) qh : lượng nhiệt hiện toả ra trong 1h và nó phụ thuộc vào trạng thái lao động và nhiệt độ môi trường xung quanh (đối với trường hợp lao động nặng), (kcal/h). Với trạng thái lao động nặng và nhiệt độ môi trường làm việc : Về mùa đông : nhiệt độ môi trường làm việc t = 21 oC, suy ra qh = 110 Về mùa hè : nhiệt độ môi trường làm việc t = 35 oC, suy ra qh = 10 Bảng2.5: Lượng nhiệt toả do người TT Phân xưởng N (người) q (kcal/h) (kcal/h) Mùa đông Mùa hè Mùa đông Mùa hè 1 Đúc 25 110 10 2750 250 2.2.3.2. Nhiệt toả do thắp sáng Lượng nhiệt do chiếu sáng được xác định theo công thức : (kcal/h) trong đó: a : tiêu chuẩn chiếu sáng (W/m2.h) a = 12á16 (W/m2.h), ta lấy a = 16 (W/m2.h) = 0,016 (kW/m2.h) F : diện tích mặt sàn (m2) 860 : hệ số đổi đơn vị từ kW sang kcal/h, 1kW = 860 (kcal/h) Như vậy : (kcal/h) 2.2.3.3.Nhiệt toả do thiết bị động cơ Lượng nhiệt toả do thiết bị động cơ xác định theo công thức : (kcal/h) trong đó: j1 : hệ số sử dụng công suất điện đặt maý, j1 = 0,7á0,9 j2 : hệ số phụ tải ( là tỷ số giữa công suất điện tiêu thụ trung bình với công suất điện tiêu thụ cực đại), j2 = 0,5 á 0,8 j3 : hệ số kể đến làm việc đồng thời của động cơ điện, j3 = 0,5 á 1 j4 : hệ số kể đến chuyển biến cơ năng thành điện năng và toả vào không khí xung quanh, j4 = 0,1 á 1 N : công suất tiêu chuẩn của các động cơ điện tiêu thụ (kW) Bảng 2.6 : Lượng nhiệt toả do động cơ TT Tên thiết bị Số lượng j1 j2 j3 j4 N 860 (kcal/h) 1 Máy sàng cát 2 0,9 0,5 1 0,1 10 860 774 2 Máy nghiền trộn 1 0,9 0,5 1 0,1 30 860 1161 3 Lò gang 2 0,8 0,5 1 0,1 500 860 34400 4 Lò nấu hàn the 1 0,7 0,5 1 0,1 1,7 860 51,17 5 Lò nấu đồng 1 0,7 0,5 1 0,1 1,7 860 51,17 6 Lò nấu nhôm 1 0,7 0,5 1 0,1 1,7 860 51,17 7 Máy làm khuôn 2 0,8 0,5 1 0,1 20 860 1376 8 Lò điện IIC – 05 1 0,8 0,7 1 0,1 650 860 31304 9 Lò ủ vật đúc 1 0,8 0,8 1 0,1 200 860 12384 10 Lò sấy khuôn 1 0,8 0,6 1 0,1 100 860 4128 11 Lò sấy thao 1 0,8 0,6 1 0,1 100 860 4128 12 Máy mài 2 đá 3M – 634 2 0,9 0,5 1 0,1 2,3 860 1780,2 13 Tang quay 311 2 0,9 0,5 1 0,1 8 860 619,2 14 Cầu trục Q = 3T, Lk = 9500 2 0,9 0,7 0,8 0,1 10 860 866,88 15 Cầu trục Q = 5T, Lk = 11 [C0] 4 0,9 0,7 0,8 0,1 15 860 2600,64 95675,43 2.2.3.4.Nhiệt toả do quá trình nguội dần của sản phẩm : Đối với sản phẩm để nguội mà trạng thái vật lí ban đầu của nó bị thay đổi từ lỏng sang rắn và được xác định bằng công thức sau : (W) trong đó: Gsp : lượng sản phẩm cần để nguội trong 1h (kg/h) B : hệ số kể đến cường độ toả nmhiệt theo thời gian, B phụ thuộc vào trọng lượng và hình dạng sản phẩm. Lấy B = 0,4 cl : tỉ nhiệt của sản phẩm ở trạng thái lỏng (kcal/kg.0C) cr : tỉ nhiệt của sản phẩm ở trạng thái rắn (kcal/kg.0C) td, tc : nhiệt độ đầu và cuối của sản phẩm (0C) tnc : nhiệt độ nóng chảy của sản phẩm (0C) i : nhiệt hàm nóng chảy của sản phẩm (kJ/kg.0C) cr được xác định bởi công thức : cr = a + b.(273 + t) (kJ/kg.0C) trong đó : a, b : tỉ nhiệt ở nhiệt độ 00C (kJ/kg.0C) t : nhiệt độ trung bình giữa nhiệt độ của lò và nhiệt độ xung quanh (0C) Bảng 2.7 : Lượng nhiệt toả do quá trình nguội dần của sản phẩm của sản phẩm về mùa hè TT Tên vật liệu t (0C) a b cr (kJ/kg.0C) tđ (0C) tnc (0C) tc (0C) i (kJ/kg) cl (kJ/kg.0C) 0,278 Gsp (kg/h) B (W) (kcal/h) 1 Gang 631 0,53 0,000197 0,7081 1340 1335 35 98,4 1,05 0,278 800 0,4 91111,05 78544,01 2 Thép 631 0,46 0,000193 0,6344 1500 1495 35 9673 1,17 0,278 300 0,4 34306,55 29574,61 3 Đồng 559,5 5,41 0,0015 6,6587 1100 1083 35 180 7,44 0,278 100 0,4 81006,86 69833,5 4 Nhôm 346,5 4,8 0,003 6,6585 1100 600 35 399,4 7,6 0,278 100 0,4 87903,15 75778,58 Tổng 253730,7 Bảng 2.8 : Lượng nhiệt toả do quá trình nguội dần của sản phẩm của sản phẩm về mùa đông TT Tên vật liệu t (0C) a b cr (kJ/kg.0C) tđ (0C) tnc (0C) tc (0C) i (kJ/kg) cl (kJ/ kg.0C) 0,278 Gsp kg/h B (W) (kcal/h) 1 Gang 631 0,53 0,000197 0,7081 1340 1335 21 98,4 1,05 0,278 800 0,4 91992,64 79304 2 Thép 631 0,46 0,000193 0,6344 1500 1495 21 9673 1,17 0,278 300 0,4 34602,66 29829,88 3 Đồng 559,5 5,41 0,0015 6,6587 1100 1083 21 180 7,44 0,278 100 0,4 82043,57 70727,21 4 Nhôm 346,5 4,8 0,003 6,6585 1100 600 21 399,4 7,6 0,278 100 0,4 88939,76 76672,21 Tổng 256533,3 2.2.3.5.Nhiệt toả từ lò buồng A)Nhiệt toả từ lò buồng về mùa hè Đối với lò có cửa lò bên thành : a)Lượng nhiệt toả từ thành và nóc lò : (W) trong đó: F : diện tích bề mặt thành, nóc lò (m2) tN : nhiệt độ bề mặt ngoài của thành, nóc lò (0C), tN = 50 (0C) txq : nhiệt độ không khí xung quanh (0C), txq = tvlv = 35 (0C) aN : hệ số trao đổi nhiệt giữa mặt ngoài của vách lò với không khí xung quanh (W/m2.0C) a : hệ số kích thước đặc trưng vào vị trí thành lò + đối với vách ngang thì khi dòng nhiệt hướng lên trên a = 3,26 (W/m2.0C) ị ađl = 6,42 (W/m2.0C) + đối với vách đứng thì a = 2,56 (W/m2 0C) ị ađl = 5,04 (W/m2.0C) (W/m2.0C) C : hệ số bức xạ qui diễn của vật trong phòng C = 4,9 (W/m2.0C4) (W/m2.0C) Suy ra : aN của thành lò (W/m2.0C) aN của nóc lò : (W/m2.0C) Bảng 2.9: Lượng nhiệt toả ra từ thành lò TT Tên lò aN (W/m2.0C) F (m2) tN (0C) txq (0C) (W) 1 Lò sấy khuôn 11,2 48,51 50 35 8149,68 2 Lò sấy thao 11,2 23,51 50 35 3949,68 3 Lò ủ vật đúc 11,2 35,51 50 35 5965,68 Bảng 2.10 : Lượng nhiệt toả ra từ nóc lò TT Tên lò aN ._.