My Ha
This document was uploaded by user and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this DMCA report form. Report DMCA
Overview
Download & View My Ha as PDF for free.
More details
- Words: 6,444
- Pages: 19
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
MỤC LỤC 1. CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN VÀ KẾT CẤU BAO CHE.............................3 1.1 Giới thiệu chung ..................................................................3 1.2 Chọn thông số tính toán trong và ngoài công trình..............3 1.2.1 Thông số tính toán ngoài nhà:........................................3 1.2.2 Thông số tính toán trong nhà:........................................3 1.3 Chọn kết cấu tính toán và hệ số truyền nhiệt K....................4 1.3.1 Chọn kết cấu..................................................................4 1.3.2 Hệ số truyền nhiệt (k)....................................................4 2. TÍNH TOÁN TỐN THẤT NHIỆT .......................................................................5 2.1 Tốn thất nhiệt qua kêt cấu...................................................5 2.1.1 Tốn thất nhiệt về mùa Đông .............................5 2.1.2 Tổn thất nhiệt về mùa Hè..............................................7 2.2 Tốn thất nhiệt do rò gió........................................................7 2.2.1 Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa đông..........................7 2.2.2 Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa hè..............................8 2.3 Tốn thất do nung nóng vật liệu đem vào phân xưởng..........8 .2 Tính cho mùa hè Qthép = 0,278x198,72x0,48x(31 – 28,8)x0,4 = 23,4 [W]..............................................................9 Qđồng = 0,278x25,1x0,48x(31 – 28,8)x0,4 = 2,95[W]...........................................9 3. TÍNH TOÁN TOẢ NHIỆT...................................................................................9 3.1 Toả nhiệt do người...............................................................9 3.1.1 Tính toả nhiệt do người vào mùa đông ..........................9 3.1.2. Tính toả nhiệt do người vào mùa hè .............................9 3.2 Toả nhiệt do chiếu sáng.....................................................10 3.3 Toả nhiệt do động cơ và các thiết bị dùng điện..................10 3.4 Toả nhiệt do vật liệu nung nóng để nguội..........................11 Gđồng =50x0,502=25,1[Kg/h]; Gthép=198,72 [Kg/h],................................................................................... 11 3.4.1 Tính toả nhiệt do vật liệu nung nóng để nguội vào mùa đông.....................................................................................11 3.4.2 Tính toả nhiệt do vật liệu nung nóng để nguội vào mùa hè.........................................................................................11 3.5 Toả nhiệt do lò nung..........................................................11 3.5.1 Toả nhiệt qua thành lò ...............................................11 3.5.2 Toả nhiệt qua nóc lò.................................................... 13 3.5.3 Toả nhiệt qua đáy lò....................................................14 3.5.4 Toả nhiệt qua cửa lò .................................................... 14 3.6 Tỏa nhiệt từ sản phẩm của quá trình cháy.........................16 Nguyễn Mỹ Hà
1
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
4. THU NHIỆT DO BỨC XẠ MẶT TRỜI.............................................................16 4.1 Bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua cửa kính ..................16 4.2 Bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua mái............................17 4.2.1 Bức xạ mặt trời do chênh lệch nhiệt độ :.....................17 4.2.2 Bức xạ mặt trời do dao động nhiệt độ: ....................18 5. TỔNG KẾT NHIỆT THỪA................................................................................19
0
Nguyễn Mỹ Hà
2
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
THUYẾT MINH ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ 1. CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN VÀ KẾT CẤU BAO CHE 1.1 Giới thiệu chung - Phân xưởng rèn, nhiệt luyện và đúc. - Phân xưởng phục vụ cho nhu cầu rèn, nhiệt luyện và đúc các sản phẩm. - Phân xưởng gia công các phôi bằng phương pháp rèn, nhiệt luyện và đúc lên có các lò nấu kim loại, lò rèn, thùng dầu tôi, máy mài, tang đánh bóng,... Có tỏa ra nhiều nhiệt, hơi độc, bụi,... - Địa điểm sản xuất tại NINH BÌNH - Nhà công nghiệp 1 tầng có cầu trục, cửa sổ 2200x1200mm, cửa mái cao 600mm, cửa đi 1200x2200mm, 2000x2200mm và 1200x2500mm. 1.2 Chọn thông số tính toán trong và ngoài công trình 1.2.1 Thông số tính toán ngoài nhà: Thông số tính toán ngoài nhà được chọn theo phụ lục 2 sách thông gió a. Mùa đông: Nhiệt độ tính toán ngoài nhà mùa đông là nhiệt độ tối thấp trung bình của tháng lạnh nhất. Theo phụ lục 2 sách thông gió ta tìm được tại Ninh Bình có tt ( D ) t ng = 17˚Clà nhiệt độ vào tháng 1. Vận tốc gió trung bình vào tháng giêng v=2,2m/s, theo hướng Đông có tần suất 28,5 % tra theo TCXD 49-72. b. Mùa hè: Nhiệt độ tính toán ngoài nhà mùa hè là nhiệt độ tối cao trung bình của tháng nóng nhất. Theo bảng phụ lục 2 sách thông gió ta tìm được tại Ninh Binh tt ( H ) có tng =28,8 0C là nhiệt độ tháng 6. Vận tốc gió trung bình tháng6 là v = 2,8 m/s, theo hướng Đông với tần suất 36,3% tra theo TCXD 49-72. 1.2.2 Thông số tính toán trong nhà: a. Mùa đông: Nhiệt độ tính toán trong nhà của mùa đông được chọn theo tiện nghi nhiệt lấy từ 200C đến 240C ta chọn: t ttt ( D ) = 240C b. Mùa hè: Nhiệt độ tính toán trong nhà của mùa hè được lấy cao hơn nhiệt độ tính toán ngoài nhà của mùa hè từ 2-50C, ta chọn t ttt ( H ) = 310C Thông số tính toán được tóm tắt trong bảng: Bảng 1: Thông số tính toán trong và ngoài nhà Mùa Đông Mùa Hè tntt 0C tttt 0C vg m/s tntt 0C tttt 0C vg m/s 17 24 2,2 28,8 31 2,8
Nguyễn Mỹ Hà
3
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
1.3 Chọn kết cấu tính toán và hệ số truyền nhiệt K 1.3.1 Chọn kết cấu - Với tường gạch 220 mm: bao gồm 3 lớp + Lớp 1 : Vữa trát mặt ngoài chiều dày 15mm ,hệ số dẫn nhiệt 0,93 W/mK + Lớp 2: Gạch chịu lực chiều dày 220 mm , hệ số dẫn nhiệt 0,81 W/mK + Lớp 3: Vữa trát bên trong chiều dày 15 mm , hệ số dẫn nhiệt 0,93 W/mK - Cửa đi: Vật liệu là tôn, chiều dày 1,5 mm ,hệ số dẫn nhiệt 58 W/mK - Cửa sổ: Kính xây dựng chiều dày 5 mm ,hệ số dẫn nhiệt 0,76 W/mK - Mái: làm bằng tôn , chiều dài 0,8 mm ,hệ số dẫn nhiệt 58 W/mK 1.3.2 Hệ số truyền nhiệt (k). Hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che, [W/m 2 0C]. Được xác định theo công thức: k
=
1 1 = n δ 1 1 , [W/m 2 0C] Ro +∑ i + αT i =1 λi α N
Trong đó: α T : hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt trong của kết cấu bao che, W/m 2 0C ( bề mặt trong của tường, sàn, trần với bề mặt nhẵn→ α T = 8,7 W/m 2 0C) α N : hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt ngoài của kết cấu bao che, W/m 2 0C ( bề mặt tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài→ α N = 23,2 W/m 2 0C) δ i : bề dày của lớp vật liệu thứ i, m λ i : hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/mK Ro : tổng nhiệt trở của kết cấu bao che, m 2 0C/W Hệ số truyền nhiệt K của kết cấu được tính toán kết quả ở bảng 1: Bảng 2: Hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che Công thức tính TT
Kết cấu bao che
1
Tường chịu lực: 3 lớp Lớp 1(vữa trát): δ 1= 15 mm, λ = 0,93 W/mK lớp 2 (tường gạch): δ 2 = 220mm, λ = 0,81 W/mK lớp 3( vữa trát): δ 3 = 15 mm, λ =0,93 W/mK
Nguyễn Mỹ Hà
1 δ 1 1 +∑ i + αt λi α n
1 1 0,015 0,22 1 +2 + + 8,7 0,93 0,81 23,2
4
MSSV:443.51HK
Kết quả [W/m2 0C]
2,165
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ 1 1 0,0015 1 + + 8,7 58 23,2
2
Cửa ra vào: tôn δ = 1,5 mm; λ = 58 W/mK
3
Cửa sổ: kính xây dựng: δ = 5mm ; λ = 0,76 W/mK
1 8,7
4
Cửa mái: kính xây dựng: δ = 5mm ; λ = 0,76 W/mK
1 8,7
5
Mái: tôn δ = 0,8 mm;λ = 58 W/mK
1 8,7
6
6,326
1 0,005 1 + + 0,76 23,2 1 0,005 1 + + 0,76 23,2 1 0,0008 1 + + 58 23,2
6,074 6,074 6,327
D¶i 1 D¶i 2 D¶i 3
0,4 0,2 0,1
2. TÍNH TOÁN TỐN THẤT NHIỆT 2.1 Tốn thất nhiệt qua kêt cấu. Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che được xác định theo công thức. tt Qkc = k.F.∆t (W) Trong đó: k: hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che,W/m 2 0C F: diện tích truyền nhiệt của kết cấu ngăn che, m 2 ∆t: hiệu số nhiệt độ tính toán giữa bên trong và bên ngoài nhà, 0C. Công thức tính ∆t = tT tt - tN tt, 0C: tt tt, nhiệt độ tính toán bên trong nhà, 0C, tN tt, nhiệt độ tính toán bên ngoài nhà, 0C 2.1.1 Tốn thất nhiệt về mùa Đông Bảng 3: Tổn thất nhiết qua kết cấu bao che về mùa Đông STT
Công thức tính diện tích
Diện tích k F(m2) (W/mK)
tT tt 0 C
tN tt 0 C
Qkctt (W)
- Cửa sổ
7x2,2x1,2
16.8
6.074
24
17
714.4
- Cửa đi
0
0
0
24
17
0
- Tường
54x5-7x,2x2,2
376,6
2.165
24
17
3737.2
6x1,2x2 2x2,5x1,2+2x1,2x3+2x1, 2x2 54x,5-6x1.2x2(2x2x1,2+2x1,2x2.5+2x3 x1.2)
15.84
6.074
24
17
701.5
22
6.326
24
17
1796.1
483.2
2.165
24
17
7322.7
Tên kết cấu Hướng Bắc
1
Hướng Nam - Cửa sổ 2
- Cửa đi - Tường
Nguyễn Mỹ Hà
5
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
Hướng Đông 3
- Cửa đi
1.2x1.2
2.24
6.326
24
701.5
24
17 17
- Tường
9x5+(4.5x2,6)-1.2x1.2
54.6
2.165
- Cửa mái
0.8x54
43.2
6,074
24
17
1836.9
- Cửa đi
3x2,5
7.5
6.326
24
17
701.5
- Tường
9x5+(4.5x2,6)-1.2x1.2
54.6
2.165
24
17
827.4
- Cửa mái
0.8x54
43.2
6,074
24
17
1836.9
Mái
54x5,2x2+(5,4x2x2)
302.4
6.327
24
17
13393
- Dải 1
54x2x2+20
236
0,4
24
766.5
- Dải 2
50x2x2+4
204
0,2
24
- Dải 3
46x1
46
-- Dải 4
0
0
17 17 17 17
827.4
Hướng Tây 4
5 6
Nền
0,1 0.06
24 24
Tổng tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che về mùa Đông
6
37.4 0 36996
+ ph©n d¶i nÒn :
Nguyễn Mỹ Hà
1796.1
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
4 2
222
222 6 222
222
2.1.2 Tổn thất nhiệt về mùa Hè. ( D) Qt(/Hth) = Qt(/Dth) − Qmai
∆t H ∆t D
=(36996 – 13393)x((31-28.8)/(24-17))=7418,1 [W]
2.2 Tốn thất nhiệt do rò gió. 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 tng tới tt. Lượng nhiệt tiêu hao để làm nóng không khí vào nhà được tính theo công thức sau: tt Qrogio = 0,278.L.(t Ttt − t Ng ) , [W] Trong đó: L: Lưu lượng gió lùa vào nhà qua khe cửa: L=g.l.a [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] a: hệ số phụ thuộc vào các loại cửa: + Cửa sổ 1 lớp khung thép: a = 0,65 + Cửa đi: a = 2 0,24: tỉ nhiệt của không khí, [kcal/kg0C] 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. 2.2.1 Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa đông Tháng lạnh nhất ta chọn là tháng 1, vận tốc gió trung bình của tháng 1 là v=2,6[m/s] hướng gió theo hướng Đông như vậy sẽ có tổn thất nhiệt do rò gió qua các khe cửa của tường phía Đông Tra bảng ta có: v = 2 m/s có g = 6 kg/mh v = 3 m/s có g = 7,4 kg/mh tính nội suy với v = 2,6 m/s → g = 7,12 kg/mh Nguyễn Mỹ Hà
7
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
Tổng chiều dài các khe cửa của mặt tường hướng Đông và Bắc với 1 cửa đi (chú ý ta không tính rò gió cho cửa kính bên trên vì cửu là cửa kính kín) là: l = 1,2 [m] _Tổng chiều dài cửa sổ hướng bắc:15,4(m) D Q rogio = 0,278x 7,12x15.6x(24 – 17) = 216,2[W] 2.2.2 Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa hè Tháng nóng nhất ta chọn là tháng 6, tần suất gió lớn nhất ở tháng 6 tại Nĩnh Bình với hướng gió là hướng ĐôngNam, vận tốc gió trung bình của tháng 6 là v = 2,2m/s. Tra bảng ta có: v = 2 m/s có g = 6 kg/mh v = 3 m/s có g = 7,4 kg/mh tính nội suy với v = 2,8 m/s → g = 6,48 kg/mh Tổng chiều dài các khe cửa của mặt tường hướng Đông và hướng Nam là: Cửa đi: l = 2x(2+3+2,5)+1,2 = 16.2 [m] Chiều dài cửa sổ hướng Đông và Nam:12[m] QHrogio= 0,278x6,48x40,2x(31 –28,8) =159,3[W] 2.3 Tốn thất do nung nóng vật liệu đem vào phân xưởng. Lượng nhiệt do nung nóng vật liệu Qvl = 0,278.G.c.( tc - tđ).β [W] Trong đó: G: khối lượng ngyên vật liệu đưa vào phòng, [Kg/h],lấy khối lượng của thép=300 , [Kg/h], c: tỉ nhiệt của vật liệu, [KJ/kg0C] cgang = 0,48 [KJ/kg0C] = cnhôm = cđồng tc,tđ : nhiệt độ cuối cùng và nhiệt độ ban đầu của vật liệu, [0C] β : hệ số kể đến sự nhận nhiệt không đều theo thời gian của vật liệu vật liệu dạng rời ta chọn: β = 0,4 Diện tích của đáy lò Gồm lò nấu gang, lò nấu đồng =0,502[ m2 ] , lò nấu nhôm:1,13[m2 ] Tính cho mùa đông: Lò nấu thép là l;ò buồng và đứng=1.38[ m2 ] Khối lượng vật liệu mang vào phòng: Ggang =300x0,502=150[Kg/h] , Gnhôm=33,12[Kg/h], Gđồng =50x0,502=25,1[Kg/h]; Gthép=198,72 [Kg/h], Qthép = 0,278 x 198,72 x0,48x(24 – 17)x0,4 = 74,04 [W] Qđồng=0,278 x 25,01 x0,48x(24 – 17)x0,4 =379, [W] Qnhôm =0,278 x 33,12 x0,48x(24 – 17)x0,4 =12,37[W] Qgang = 0,278 x 150 x0,48x(24 – 17)x0,4 = 56,8 [W]
Nguyễn Mỹ Hà
8
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
.2 Tính cho mùa hè Qthép = 0,278x198,72x0,48x(31 – 28,8)x0,4 = 23,4 [W] Qđồng = 0,278x25,1x0,48x(31 – 28,8)x0,4 = 2,95[W] Qgang = 0,278x150x0,48x(31 – 28,8)x0,4 = 17,6 [W] Qnhôm = 0,278x33,12x0,48x(31 – 28,8)x0,4 = 3,9 [W] BẢNG TỔN THẤT NHIỆT Tổnthất Qtt(D) Qtt(H) 36996 Kết cấu 7418, Rò gió 216,2 159,3 Dưa vật liệu mung nóng 152,58 47,85 vào ∑=37364,58 7625,15 3. TÍNH TOÁN TOẢ NHIỆT. 3.1 Toả nhiệt do người. Q = n.qn [W/h] Trong đó: q= qh: lượng nhiệt do một người toả ra, [W/h.người] n: số người trong phòng n=1,7m=1,7x13=22,1(người).Chọn n = 23 (người) m: số vị trí công nhân làm việc, trong phân xưởng có 13 vị trí m = 13 3.1.1 Tính toả nhiệt do người vào mùa đông Nhiệt độ trong phân xưởng là t0= 240C. Lao động trong phân xưởng là lao động nặng. Tra bảng 3.7 (Giáo trình Thông Gió) ta có: t0= 200C → q=130 [W/người] t0= 250C → q=95 [W/người] tính nội suy →tvlv = 24 0C → q = 102 [W/người] D → Q nguoi = 23 x 72 = 2346 (W). B¶ng 5: thèng kª tæn thÊt nhiÖt Mïa §«ng NhiÖt lîng tæn thÊt Qt / th ,(kcal/h)
KÕt cÊu Rß giã Nung nãng sp Tæng
36996
216,2 152,58 37364,8
Mïa HÌ 7418,1 159,3 47.85 7924,3
3.1.2. Tính toả nhiệt do người vào mùa hè Nhiệt độ trong phân xưởng là t0= 310C. Lao động trong phân xưởng là lao động nặng. Tra bảng 3.7 (Giáo trình Thông Gió) ta có: t0= 310C → q = 26 [W/người] H → Q nguoi = 38 x 26 = 576 (W).
Nguyễn Mỹ Hà
9
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
3.2 Toả nhiệt do chiếu sáng. Khi thắp sáng thì hầu hết năng lượng điện biến thành nhiệt toả ra môi trường và lượng nhiệt đó được tính theo công thức: Qts = 1000 Nts η1 η2 [W]. Trong đó: 1000: Đương lượng nhiệt của công suất điện: 1 kW = 1000 W Nts : Tổng công suất các thiết bị chiếu sáng lấy 24W/m2sàn F: diện tích sàn nhà m2. F= 9 x 54 = 486 [m2] η1 : Hệ số kể đến nhiệt tỏa vào phòng, η 1 = 0,4 ÷ 0,7 đối với đèn huỳnh quang, η1 = 0,8 ÷ 0,9 đối với đèn dây tóc. Chọn η1 = 0,5 η2 :Hệ số sử dụng đèn η2 =0,92 ÷ 0,97: Chọn η2 = 0,95 → Qch/s= 1000x486x0,024x0,5x0,95 = 5540,4 (W). 3.3 Toả nhiệt do động cơ và các thiết bị dùng điện. Q = 1000.N.μ1.μ2.μ3.μ4 [W] Trong đó: µ 1: Hệ số sử dụng công suất lắp đặt máy (0,7 ÷ 0,9). µ 2: Hệ số tải trọng-tỉ số công suất yêu cầu và công suất cực đại (0,5 ÷ 0,8). µ 3: hệ số kể đến sự làm việc không đồng thời của các thiết bị (0,5 ÷ 1). µ 4: hệ số kể đến sự nhận nhiệt của môi trường không khí (0,65 ÷ 1). Với phân xưởng thông thường ta lấy: µ 1.µ 2.µ 3.µ 4 = 0,25. N : Tổng công suất điện của các động cơ trong phân xưởng (kW) Bảng các thiết bị điện trong phân xưởng Tên động cơ Số lượng Tổng công suất[KW] Máy búa 2 32 Máy mài hai đá 1 4,5 Máy cưa cẩu 1 20 Máy ép 1 20 Máy cắt đột liên hiệp 1 8,5 Quạt gió lò rèn 1 4,5 Quạt mái di động 5 1,7 Máy hàn một chiều 2 14 Lò điện trở kiểu đứng 1 36 Lò điện trở kiểu buồng 1 30 Máy nén khí di động 1 4 Quạt làm mát 2 4 Quạt gió lò nấu gang 1 4 đồng Quạt gió lò nấu gang 2 9,5 Máy đúc ly tâm đồng 1 2 Do đó ta có tổng công suất của các thiết bị điện trong phân xưởng là: Nguyễn Mỹ Hà
10
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
∑N = 299[KW] Lượng nhiệt do thiết bị điện toả ra là: Qđ/c =1000x299x0,25 = 74750 [W] 3.4 Toả nhiệt do vật liệu nung nóng để nguội. Do không có sự thay đổi trạng thái của vật liệu Qsf = 0,278.csp ( tđ – tc).G.β [W] Trong đó : csp: Tỉ nhiệt trung bình của vật liệu, KJ/kg0C i : Entanpi nóng chảy của vật liệu, KJ/kg tđ : Nhiệt độ ban đầu của vật liệu trước khi bắt đầu nguội, 0C tc : Nhiệt độ sau khi nguội (lấy bằng nhiệt độ không khí trong nhà), 0C G: Trọng lượng vật liệu chuyển đến trong 1 giờ,kg/h β : Hệ số kể đến cường độ toả nhiệt theo thời gian (β = 0,5) crthép = 0,46 + 0,000193(273+1300)= 0,764 kJ/kg crnhôm = 4,8+0,003x(273+900)=8,36 kJ/kg crđồng = 5,41+ 0,0015(273+1300)= 7,764 kJ/kg crgang = 0,46 + 0,000193(273+1300)= 0,789 kJ/kg Ggang =300x0,502=150[Kg/h] , Gnhôm=33,12[Kg/h], Gđồng =50x0,502=25,1[Kg/h]; Gthép=198,72 [Kg/h], 3.4.1 Tính toả nhiệt do vật liệu nung nóng để nguội vào mùa đông. Do lò nấu thép. Q = 205328 (W) 3.4.2 Tính toả nhiệt do vật liệu nung nóng để nguội vào mùa hè Do lò nấu thép. Q = 187500 (W) 3.5 Toả nhiệt do lò nung. Tính cho lò sấy khuôn, lò nấu nhôm ,lò nấu đồng ,lò nấu gang) có nhiệt độ trong lò là tương ứng là200,900,1300,1500 và là hinh trụ. Còn lò kiểu buồng và kiểu đứng. Là hình chữ nhật với nhiệt độ là 1500. vậy tính cho lò hình chữ nhật: + Chiều cao: 1,5 m + Chiều rộng : 1,2 m + Đáy kê trên bản kích thước 0.65x0.72 3.5.1 Toả nhiệt qua thành lò Thành lò gồm 3 lớp: Lớp 1: Gạch chịu lửa: δ 1 = 110 mm. Lớp 2: Gạch Diatomit: δ 2 = 220 mm. Lớp 3: Gạch bọt: δ 3 = 110 mm. Nhiệt độ bên trong của thành lò là: tlò = 12500C. Nhiệt độ của vùng làm việc là: tvlv = 24 0C. Ta nhận nhiệt độ trên bề mặt bên trong của thành lò là: tbmt = tlò – 50C = 1500 - 5 =1450 0C. Giả thiết: Nguyễn Mỹ Hà
11
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
Nhiệt độ trên bề mặt ngoài của thành lò là: tbmn = 78 0C Nhiệt độ giữa lớp 1 và lớp 2 là: t1 = 900 0C Nhiệt độ giữa lớp 2 và lớp 3 là: t2 = 450 0C Xác định hệ số bức xạ Lượng nhiệt toả ra từ 1 m2 bề mặt bên ngoài của lò trong 1 giờ: qα = α n (tbmn – tvlv), [W/ m2] α n : hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài thành lò (W/m2 0C) α n =α dl + α bx α dl: hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài thành lò bằng đối lưu, [W/m2 0C] α bx: hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài thành lò bằng bức xạ, [W/m2 0C]
α
Cqd
bx
= t −t bmn vlv
273 + tbmn 4 273 + tvlv 4 − 100 100
, [W/m2 0C]
Cqd: hệ số bức xạ quy diễn (Cqd = 4,9 W/ m2 0C4)
→α
bx
=
4,9 78 − 24
273 +78 4 273 + 24 4 − = 100 100
6,71 [W/m2 0C]
Tính α đl: α đl = l. (tbmn-tp)0.25 =2,56x(78 -24)0,25= 6,94 W/ m2 0C. α n = α bx +α đl = 6,71 + 6,94 = 13,65 W/ m2 0C → qα = 13,65 x (78 – 24)
t1 tlß
=737,23
[W/m2]
tvlv t2 tt34 qk
q1
q
q2 q3 Tính qk: Hệ số dẫn nhiệt của lớp gạch chịu lửa là: λ 1 = o,837+ 0,58x10-3 x (1245+900)/2 = 1,7 [W/m 0C] Hệ số dẫn nhiệt của lớp Diatomit là: 900 + 450
λ 2 = 0,116 + 0,23 x10-3 x = 0,271 W/mh0C 2 Hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt bọt là: 450 +78
λ 3 = 0,093 + 0,23 x10-3 x 2 Hệ số dẫn nhiệt của thành lò là: K=
= 0,154 W/m 0C.
1 = δi 0,63W/m2 0C ∑ i =1 λi n
Lượng nhiệt toả ra từ 1 m2 bề mặt bên trong ra bề mặt ngoài lò trong 1 giờ: Nguyễn Mỹ Hà
12
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
qk = k.(tbmt – tbmn) = 0,63(1245 - 78) = 745,71W/m2. → Sai số của qα và qk là: ∆ qmax =( 745,71-737,23)x100/745,71 = 1,41% → Thoả mãn sai số ≤ 5%. Do đó lượng nhiệt toả ra từ 1 m2 thành lò trong 1 giờ: qtl =
q k + qα = 747,2W/m2. 2
Tính diện tích thành lò: Diện tích cửa lò: Scl = 0,4x 0,3 = 0,12 m2. → Diện tích thành lò: Stl =1,5x1,6x2+1,5x1,53x2 – 0,12=9,27 m2 → Lượng nhiệt toả từ thành lò vào không khí xung quanh: Qtl = Ftl .qtl = 9,27x747,2 = 6932,85 (W) 3.5.2 Toả nhiệt qua nóc lò Nóc lò gồm 3 lớp: Lớp 1: Gạch chịu lửa: δ 1 = 110 mm. Lớp 2: Gạch Diatomit: δ 2 = 220 mm. Lớp 3: Gạch Diatomit bọt: δ 3 = 110 mm. Nhiệt độ bên trong của thành lò là: tlò = 1250 0C. Nhiệt độ của vùng làm việc là: tvlv = 24 0C. Ta nhận nhiệt độ trên bề mặt bên trong của thành lò là: tbmt = tlò – 50C = 1500 - 5 = 1450 0C. Giả thiết: Nhiệt độ trên bề mặt ngoài của nóc lò là: tbmn = 78 0C Nhiệt độ giữa lớp 1 và lớp 2 là: t1 = 900 0C Nhiệt độ giữa lớp 2 và lớp 3 là: t2 = 450 0C Xác định hệ số bức xạ Lượng nhiệt toả ra từ 1 m2 bề mặt bên ngoài của lò trong 1 giờ: qα = α n (tbmn – tvlv), [W/ m2] α n : hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài thành lò (W/m2 0C) α n =α dl + α bx α dl: hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài thành lò bằng đối lưu, [W/m2 0C] α bx: hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài thành lò bằng bức xạ, [W/m2 0C]
α
Cqd
bx
= t −t bmn vlv
273 + tbmn 4 273 + tvlv 4 − 100 100
, [W/m2h0C]
Cqd: hệ số bức xạ quy diễn (Cqd = 4,9 W/ m2 0C4)
→α
bx =
4,9 72 − 24
273 + 72 4 273 + 24 4 − = 100 100
6,52 [W/m2 0C]
Tính α đl: α đl = l. (tbmn-tp)0.25 =,2,56x(72 -24)0,25= 8,58 W/ m2 0C. α n = α bx +α đl = 6,52 + 8,58 = 15,1 W/ m2 0C → qα = 15,1 x (72 – 24) =724,8 [W/m2] Nguyễn Mỹ Hà
13
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
Tính qk: Hệ số dẫn nhiệt của lớp Magezit là: λ 1 = 0,93+ 0,7x10-3 x (1450+900)/2 = 1,7 [W/m 0C] Hệ số dẫn nhiệt của lớp Diatomit là: 900 + 450
λ 2 = 0,116 + 0,23 x10-3 x = 0,271 W/mh0C 2 Hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt điatamit là: 450 +72
λ 3 = 0,093 + 0,23 x10-3 x 2 Hệ số dẫn nhiệt của thành lò là: K=
= 0,153 W/m 0C.
1 = δi 0,63 W/m2 0C ∑ i =1 λi n
Lượng nhiệt toả ra từ 1 m2 bề mặt bên trong ra bề mặt ngoài lò trong 1 giờ: qk = k.(tbmt – tbmn) = 0,63.(1450 – 78) = 735,21 W/m2. → Sai số của qα và qk là: ∆ qmax =(735,21- 724,8)x100/735,21= 1,47% → Thoả mãn sai số ≤ 5%. Do đó lượng nhiệt toả ra từ 1 m2 thành lò trong 1 giờ: qnl =
q k + qα 760,83 + 724,8 = =742,8 W/m2. 2 2
Lượng nhiệt tỏa ra qua nóc lò vào không khí là: Qnl = Fnl .qnl .1,3 =1,53x1,6x742,8x1,3 = 2363,9 (W) 3.5.3 Toả nhiệt qua đáy lò. Vì cấu tạo của thành lò đáy lò và nóc lò là giống nhau ta có hệ số hiệu chỉnh để tính cho đáy lò. Qnl = Fđl .qnl .0,7 = 1,53x1,6x742,8x0,7=1272,86 (W) 3.5.4 Toả nhiệt qua cửa lò Nhiệt truyền qua cửa lò được xác định bằng công thức: Qc = Qcđóng + Qcmở (W) Trong đó: Qc : Tổng lượng nhiệt truyền qua cửa lò (W) Qcđóng: Nhiệt truyền qua cửa lò lúc đóng (W) Qcmở: Nhiệt truyền qua cửa lò lúc mở (W) Cửa lò gồm 2 lớp: Lớp gạch sa mốt δ 1 = 220 mm Lớp gang δ 2 = 15 mm Do lớp gang mỏng và gang là vật liệu dẫn nhiệt tốt → tính cho 1 lớp gạch samốt. Ta nhận nhiệt độ bề mặt trong của nóc lò là: tbmt = tlò – 50C = 1500 – 5 = 1450 0C. Giả thiết: Nhiệt độ bề mặt ngoài của cửa lò là t1 = 250 0C Lượng nhiệt toả ra từ 1 m2 bề mặt của cửa lò trong 1 giờ: qα = α n (tbmn – tf), [W/ m2] Nguyễn Mỹ Hà
14
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
α
n
=α
dl
+α
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
bx
Cqd 273 + tbmn 4 273 + tt 4 − tbmn − tt 100 100
α
bx
=
4,9 238 − 24
=
273 + 238 4 273 + 24 4 − = 100 100
, [W/m2 0C]
13,83 [W/m2 0C]
α đl = l.(t1-t2)0,25 = 2,56x(238 - 24)0,25 = 9,79 [W/ m2 0C] α n = α bx +α đl = 13,83 + 9,79 = 23,62 [W/ m2 0C] → qα = 23,62 x (238 – 24) = 5055,12 [W/m2] Tính qk: Hệ số dẫn nhiệt của lớp gạc chịu lửa là: 1245 + 238
λ 1 = 0,837 + 0,58 x10-3 x 2 Hệ số dẫn nhiệt của cửa lò là:
= 1,267 [W/m 0C]
1 1 = 20 δ 0,22 K= ∑ λi 1,267 =5,28 [W/m C] i
Lượng nhiệt truyền từ 1 m2 bề mặt bên trong ra bề mặt ngoài lò trong 1 giờ: qk = k .(tbmt – tbmn) = 5,28.(1245 – 238) = 5316,41 [W/m2] → Sai số của qα và qk là: 5316,41 − 5055,12
x100% = 4,91% → Thoả mãn sai số < 5%. ∆ q= 5316,41 Do đó lượng nhiệt toả ra trên 1 m2 cửa lò trong 1 giờ:
Qcửa =
q k + qα 5316,41 + 5055,12 = = 5185,77 [W/m2] 2 2
Diện tích cửa lò: Fcửa =0,3 x 0,4 = 0,12 m2. Lượng nhiệt toả từ cửa lò vào không khí xung quanh khi đóng trong 1h là: Thời gian mở cửa lò là 10 phút/ 1 giờ: Qclđóng =
5185,77x0, 12.
(60 − 10) 60
= 518,58 [W]
Khi cửa lò mở, nhiệt toả ra ngoài cửa lò bằng bức xạ: qbx =
T1 4 T2 4 C − 100 100
[W/m2]
C: hệ số bức xạ nhiệt của vật đen tuyệt đối (= 5,76 W/ m2 0C4) 1245 + 273 4 24 + 273 4 5,76. − 100 100
→ qbx =
= 305402,6 [W/m2]
Bề dày của thành lò tại vị trí cửa lò là: δ = 0,44 m Các tỷ số:
A 0,3 = = 0,68 δ 0,44
;
B 0,4 = = 0,91 δ 0,44
Dùng đồ thị ta tìm được: K1=0,45 ; K2= 0,57
→K =
0,45 + 0,57 = 0,51 2
→ Qclbx =305402,6x0,12x0,51 Nguyễn Mỹ Hà
10 60
= 3115,1 [W] 15
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
Khi mở cửa lò, bản thân cánh cửa lò cũng tỏa ra xung quanh một lượng nhiệt, lượng nhiệt này được tính bằng 1/2 lượng nhiệt toả ra ở cánh cửa lò lúc đóng. Qclbthân = 1/2Qclđóng10/60 → Qclbthân = 1/2x518,58x0,12x10/60= 51,86 [W] → Lượng nhiệt tổng cộng toả ra xung quanh qua cửa lò: Qcl = Qclđóng + Qclbx + Qclbthân = 518,57+3115,1+51,86 = 3685,53 [W] → Lượng nhiệt tổng cộng toả ra của lò: Qlò = Qtl + Qnl + Qđl + Qcl = 6932,85+2363,9+1272,86+3685,53= = 14255,14 [W] Mùa hè: Ta có thể tính lượng nhiệt toả của mỗi lò vào mùa hè bằng cách hiệu chỉnh theo lượng nhiệt toả ra vào mùa đông của mỗi lò theo công thức sau. QHlo = QDlo x
Δt H Δt D
∆tH, ∆tD:chênh lệch giữa nhiệt độ bên trong lò và nhiệt độ không khí xung quanh vào mùa hè và mùa đông 0C. Do đó ta có: Lượng nhiệt toả của lò điệm trở kiểu duồng đứng_ngang) là: QH = QD x
1250 - 35 Δt H = 14127,24 = 14255,14x D 1250 - 24 Δt
[W]
3.6 Tỏa nhiệt từ sản phẩm của quá trình cháy. Trong quá trình đốt nhiên liệu, nhiệt tỏa ra từ sản phẩm cháy Qspc (W) tỏa toàn bộ vào phân xưởng được xác định bằng công thức (Tính cho nhiên liệu là Than đá) Qspc = 0,278GnlQthctη (W) Trong đó: Gspc: Nhiệt lượng tỏa ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu, W. Gnl: Lượng nhiên liệu tiêu thụ trong 1h, kg/h.Gnl = 8 (kg/miệng lửa.h) Qthct: Nhiệt năng công tác của nhiên liệu, kJ/kg.Qthct = 14700 (kJ/kg) η : Hệ số cháy không hoàn toàn của nhiên liệu, η = 0,9÷0,97.Chọn η =0,95 Qspc = 0,278x8x2x14700x0,95 = 62116,32 (W) 4. THU NHIỆT DO BỨC XẠ MẶT TRỜI. Do bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua tường là không đáng kể so với bức xạ truyền vào nhà qua cửa kính và mái nên ta có thể bỏ qua trường hợp qua tường. 4.1 Bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua cửa kính Bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua cửa kính được tính theo công thức: kính Qbx = τ 1τ 2τ 3τ 4 qbxFkính kcal/h Trong đó: τ 1: hệ số trong suốt của kính (cửa kính 1 lớp τ 1= 0,90). τ 2: hệ số mức độ bẩn mặt kính (mặt kính đứng 1 lớp τ 2 = 0,80). τ 3: hệ số che khuất bởi khung cửa (cửa sổ 1 lớp kính thẳng đứng khung thép τ 3 = 0,75 ÷ 0,79). τ 4: hệ số che khuất bởi các hệ thống che nắng Nguyễn Mỹ Hà
16
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
(kính sơn trắng đục τ 4= 0,65 ÷ 0,80). Fkính : diện tích cửa kính chịu bức xạ tại thời điểm tính toán,m2. qbx: cường độ bức xạ mặt trời trên mặt phẳng chịu bức xạ tại thời điểm tính toán, W/m2 thời điểm tính toán chọn là 15h tháng 7(Tra theo phụ lục 7 giáo trình Thông Gió). Hướng Bắc: + Fkính = 16,8 m2. + qbx = 56 W/m2 → QBắc = 0,9 x 0,8 x 0,79 x 0,8 x 56 x 16,8= 677,4 W. Hướng Nam: + Fkính = 15,84 m2. + qbx = 87 W/m2h → QNam = 0,9 x 0,8 x 0,79 x 0,8 x 15,84x 87=627,1 W. Hướng Đông: + Fkính = 2,24 m2. + qbx = 0 W/m2h → QNam = 0,9 x 0,8 x 0,79 x 0,8 x 0 x 4,56=0 W Hướng Tây: + Fkính = 4,56 m2. + qbx = 0 W/m2h → QNam = 0,9 x 0,8 x 0,79 x 0,8 x 0 x 4,56=0 W ∑Qmái cửa kính =1304,4W 4.2 Bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua mái Qbx = Qbx∆t + QbxAτ ,W. Trong đó: Qbx∆t : bức xạ mặt trời do chênh lệch nhiệt độ, W. QbxAτ : bức xạ mặt trời do dao động nhiệt độ, W. ∆t
4.2.1 Bức xạ mặt trời do chênh lệch nhiệt độ Qbx : Dưới tác dụng của bức xạ mặt trời, nhiệt độ mặt ngoài của kết cấu bao che tăng cao. Ta thay thế cường độ bức xạ bằng một trị số nhiệt độ tương đương ttđ của không khí bên ngoài: tb ρ.qbx ttđ = α n
0
C.
: Cường độ bức xạ trung bình trên mặt phẳng kết cấu, W/m2 α n : Hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt ngoài của kết cấu bao che, W/m2 0C ρ : Hệ số hấp thụ bức xạ của bề mặt kết cấu bao che (tôn đenρ =0,86) Trực xạ trên mặt bằng tháng 6 = 6271 W/m2 (bảng phụ lục 2.5)trang 263) → q tb bx = 6271/24=261,3W/m2 → ttđ = 0,86x261,3/23,2= 9,1 0C. qbtbx
Nguyễn Mỹ Hà
17
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
nhất).
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
Nhiệt độ tổng của không khí bên ngoài: ttg = tn + ttd. tn: nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất đại diện cho mùa hè. → tn = 28,8 (tháng 6 theo TCXD 49-72 nhiệt độ trung bình tháng nóng
→ ttg = 28,8+9,1= 37,9 0C → Bức xạ mặt trời do chênh lệch nhiệt độ: Qbx∆t = kmái.Fmái.( ttg - tttt ), W/h. = 6,327x302,4x(37,9 – 31) = 13201,7 [W] 4.2.2 Bức xạ mặt trời do dao động nhiệt độ: Để xác định biên độ dao động của nhiệt độ tổng ta phải xem xét biên độ của nhiệt độ tương đương do bức xạ gây ra và biên độ của nhiệt độ không khí ngoài trời. Biên độ dao động của cường độ bức xạ có thể xác định như hiệu số giữa cường độ cực đại và cường độ trung bình trong ngày đêm (24h): max tb 0 Aq = qbx − qbx C. max qbx = 928 W/m2 vào lúc 13-14 giờ → Aq = 928 – 227= 701 (W) Ứng với biên độ dao động này, nhiệt độ tương đương sẽ có biên độ dao động là: At td =
ρ.A q αn
=
0,81x647,5 23,2
= 24,470C.
Nhiệt độ không khí bên ngoài cũng dao động theo thời gian với chu kì 24 giờ với biên độ là: Atn = t13 − t ntb
: Nhiệt độ trung bình đo lúc 13 giờ của tháng nóng nhất, đó cũng chính là nhiệt độ cao nhất trung bình của tháng nóng nhất tra theo trạm quan trắc Láng. t13 = 31,1 0C. t ntb : nhiệt độ trung bình tháng của tháng nóng nhất ( tntb = 28,9 0C) → At = 31,1 - 28,9 = 2,2 0C. Biên độ dao động của nhiệt độ tổng: At = ( At + At )Ψ Ψ : hệ số phụ thuộc vào độ lệch pha ∆ Z và tỉ số giữa biên độ dao động nhiệt độ tương đương và nhiệt độ bên ngoài. Nhiệt độ không khí cực đại vào 13 giờ → ∆ Z = 13 – 11 = 2 Atd/ Ats = 10,281 → Ψ = 0,98 t13
n
tg
td
n
Biên độ dao động của không khí bên trong nhà: At = t
ν : hệ số tắt dần Do mái làm bằng lớp tôn rất mỏng→ ν = 1. Nguyễn Mỹ Hà
18
Attg
ν
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
→ At =( 19,16+2,2 t
=/24,81 0C. Aτ → Qbx = 24,81x758,95x8,7 = 163817,1 W → Qbx = 163817,1 + 17919 = 131536,1 W. Bảng 6: Thu nhiệt do bức xạ mặt trời: Qbức xạkính (W) 2866,75
Qbức xạmái (W) 131636,1
∑Q bức xạ (W) 134402,85
5. TỔNG KẾT NHIỆT THỪA Bảng 7: Tổng nhiệt thừa của toàn công trình Mùa Đông Nhiệt lượng tổn thất
Lượng nhiệt toả
Lượng nhiệt thu
36996
Kết cấu Rò gió Nung nóng sp Tổng Do người
216,2 152,58 36996
Thắp sáng Thiết bị dùng điện SP nung nóng Lò nung (6;7) Đốt cháy nhiên liệu Tổng Bức xạ mặt trời
37364, 8 5546,00 74750 36234,80 14127,14 62116,32 300619,7 0,00 298737.64
Lượng nhiệt thừa 6.
Nguyễn Mỹ Hà
19
MSSV:443.51HK
Mùa Hè 7418, 159,3 47,85 7625,15 7924 5546,00 74750 35909,7 14255,14 62116,32 296968,82 134402,85 215751
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
MỤC LỤC 1. CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN VÀ KẾT CẤU BAO CHE.............................3 1.1 Giới thiệu chung ..................................................................3 1.2 Chọn thông số tính toán trong và ngoài công trình..............3 1.2.1 Thông số tính toán ngoài nhà:........................................3 1.2.2 Thông số tính toán trong nhà:........................................3 1.3 Chọn kết cấu tính toán và hệ số truyền nhiệt K....................4 1.3.1 Chọn kết cấu..................................................................4 1.3.2 Hệ số truyền nhiệt (k)....................................................4 2. TÍNH TOÁN TỐN THẤT NHIỆT .......................................................................5 2.1 Tốn thất nhiệt qua kêt cấu...................................................5 2.1.1 Tốn thất nhiệt về mùa Đông .............................5 2.1.2 Tổn thất nhiệt về mùa Hè..............................................7 2.2 Tốn thất nhiệt do rò gió........................................................7 2.2.1 Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa đông..........................7 2.2.2 Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa hè..............................8 2.3 Tốn thất do nung nóng vật liệu đem vào phân xưởng..........8 .2 Tính cho mùa hè Qthép = 0,278x198,72x0,48x(31 – 28,8)x0,4 = 23,4 [W]..............................................................9 Qđồng = 0,278x25,1x0,48x(31 – 28,8)x0,4 = 2,95[W]...........................................9 3. TÍNH TOÁN TOẢ NHIỆT...................................................................................9 3.1 Toả nhiệt do người...............................................................9 3.1.1 Tính toả nhiệt do người vào mùa đông ..........................9 3.1.2. Tính toả nhiệt do người vào mùa hè .............................9 3.2 Toả nhiệt do chiếu sáng.....................................................10 3.3 Toả nhiệt do động cơ và các thiết bị dùng điện..................10 3.4 Toả nhiệt do vật liệu nung nóng để nguội..........................11 Gđồng =50x0,502=25,1[Kg/h]; Gthép=198,72 [Kg/h],................................................................................... 11 3.4.1 Tính toả nhiệt do vật liệu nung nóng để nguội vào mùa đông.....................................................................................11 3.4.2 Tính toả nhiệt do vật liệu nung nóng để nguội vào mùa hè.........................................................................................11 3.5 Toả nhiệt do lò nung..........................................................11 3.5.1 Toả nhiệt qua thành lò ...............................................11 3.5.2 Toả nhiệt qua nóc lò.................................................... 13 3.5.3 Toả nhiệt qua đáy lò....................................................14 3.5.4 Toả nhiệt qua cửa lò .................................................... 14 3.6 Tỏa nhiệt từ sản phẩm của quá trình cháy.........................16 Nguyễn Mỹ Hà
1
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
4. THU NHIỆT DO BỨC XẠ MẶT TRỜI.............................................................16 4.1 Bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua cửa kính ..................16 4.2 Bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua mái............................17 4.2.1 Bức xạ mặt trời do chênh lệch nhiệt độ :.....................17 4.2.2 Bức xạ mặt trời do dao động nhiệt độ: ....................18 5. TỔNG KẾT NHIỆT THỪA................................................................................19
0
Nguyễn Mỹ Hà
2
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
THUYẾT MINH ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ 1. CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN VÀ KẾT CẤU BAO CHE 1.1 Giới thiệu chung - Phân xưởng rèn, nhiệt luyện và đúc. - Phân xưởng phục vụ cho nhu cầu rèn, nhiệt luyện và đúc các sản phẩm. - Phân xưởng gia công các phôi bằng phương pháp rèn, nhiệt luyện và đúc lên có các lò nấu kim loại, lò rèn, thùng dầu tôi, máy mài, tang đánh bóng,... Có tỏa ra nhiều nhiệt, hơi độc, bụi,... - Địa điểm sản xuất tại NINH BÌNH - Nhà công nghiệp 1 tầng có cầu trục, cửa sổ 2200x1200mm, cửa mái cao 600mm, cửa đi 1200x2200mm, 2000x2200mm và 1200x2500mm. 1.2 Chọn thông số tính toán trong và ngoài công trình 1.2.1 Thông số tính toán ngoài nhà: Thông số tính toán ngoài nhà được chọn theo phụ lục 2 sách thông gió a. Mùa đông: Nhiệt độ tính toán ngoài nhà mùa đông là nhiệt độ tối thấp trung bình của tháng lạnh nhất. Theo phụ lục 2 sách thông gió ta tìm được tại Ninh Bình có tt ( D ) t ng = 17˚Clà nhiệt độ vào tháng 1. Vận tốc gió trung bình vào tháng giêng v=2,2m/s, theo hướng Đông có tần suất 28,5 % tra theo TCXD 49-72. b. Mùa hè: Nhiệt độ tính toán ngoài nhà mùa hè là nhiệt độ tối cao trung bình của tháng nóng nhất. Theo bảng phụ lục 2 sách thông gió ta tìm được tại Ninh Binh tt ( H ) có tng =28,8 0C là nhiệt độ tháng 6. Vận tốc gió trung bình tháng6 là v = 2,8 m/s, theo hướng Đông với tần suất 36,3% tra theo TCXD 49-72. 1.2.2 Thông số tính toán trong nhà: a. Mùa đông: Nhiệt độ tính toán trong nhà của mùa đông được chọn theo tiện nghi nhiệt lấy từ 200C đến 240C ta chọn: t ttt ( D ) = 240C b. Mùa hè: Nhiệt độ tính toán trong nhà của mùa hè được lấy cao hơn nhiệt độ tính toán ngoài nhà của mùa hè từ 2-50C, ta chọn t ttt ( H ) = 310C Thông số tính toán được tóm tắt trong bảng: Bảng 1: Thông số tính toán trong và ngoài nhà Mùa Đông Mùa Hè tntt 0C tttt 0C vg m/s tntt 0C tttt 0C vg m/s 17 24 2,2 28,8 31 2,8
Nguyễn Mỹ Hà
3
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
1.3 Chọn kết cấu tính toán và hệ số truyền nhiệt K 1.3.1 Chọn kết cấu - Với tường gạch 220 mm: bao gồm 3 lớp + Lớp 1 : Vữa trát mặt ngoài chiều dày 15mm ,hệ số dẫn nhiệt 0,93 W/mK + Lớp 2: Gạch chịu lực chiều dày 220 mm , hệ số dẫn nhiệt 0,81 W/mK + Lớp 3: Vữa trát bên trong chiều dày 15 mm , hệ số dẫn nhiệt 0,93 W/mK - Cửa đi: Vật liệu là tôn, chiều dày 1,5 mm ,hệ số dẫn nhiệt 58 W/mK - Cửa sổ: Kính xây dựng chiều dày 5 mm ,hệ số dẫn nhiệt 0,76 W/mK - Mái: làm bằng tôn , chiều dài 0,8 mm ,hệ số dẫn nhiệt 58 W/mK 1.3.2 Hệ số truyền nhiệt (k). Hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che, [W/m 2 0C]. Được xác định theo công thức: k
=
1 1 = n δ 1 1 , [W/m 2 0C] Ro +∑ i + αT i =1 λi α N
Trong đó: α T : hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt trong của kết cấu bao che, W/m 2 0C ( bề mặt trong của tường, sàn, trần với bề mặt nhẵn→ α T = 8,7 W/m 2 0C) α N : hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt ngoài của kết cấu bao che, W/m 2 0C ( bề mặt tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài→ α N = 23,2 W/m 2 0C) δ i : bề dày của lớp vật liệu thứ i, m λ i : hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/mK Ro : tổng nhiệt trở của kết cấu bao che, m 2 0C/W Hệ số truyền nhiệt K của kết cấu được tính toán kết quả ở bảng 1: Bảng 2: Hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che Công thức tính TT
Kết cấu bao che
1
Tường chịu lực: 3 lớp Lớp 1(vữa trát): δ 1= 15 mm, λ = 0,93 W/mK lớp 2 (tường gạch): δ 2 = 220mm, λ = 0,81 W/mK lớp 3( vữa trát): δ 3 = 15 mm, λ =0,93 W/mK
Nguyễn Mỹ Hà
1 δ 1 1 +∑ i + αt λi α n
1 1 0,015 0,22 1 +2 + + 8,7 0,93 0,81 23,2
4
MSSV:443.51HK
Kết quả [W/m2 0C]
2,165
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ 1 1 0,0015 1 + + 8,7 58 23,2
2
Cửa ra vào: tôn δ = 1,5 mm; λ = 58 W/mK
3
Cửa sổ: kính xây dựng: δ = 5mm ; λ = 0,76 W/mK
1 8,7
4
Cửa mái: kính xây dựng: δ = 5mm ; λ = 0,76 W/mK
1 8,7
5
Mái: tôn δ = 0,8 mm;λ = 58 W/mK
1 8,7
6
6,326
1 0,005 1 + + 0,76 23,2 1 0,005 1 + + 0,76 23,2 1 0,0008 1 + + 58 23,2
6,074 6,074 6,327
D¶i 1 D¶i 2 D¶i 3
0,4 0,2 0,1
2. TÍNH TOÁN TỐN THẤT NHIỆT 2.1 Tốn thất nhiệt qua kêt cấu. Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che được xác định theo công thức. tt Qkc = k.F.∆t (W) Trong đó: k: hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che,W/m 2 0C F: diện tích truyền nhiệt của kết cấu ngăn che, m 2 ∆t: hiệu số nhiệt độ tính toán giữa bên trong và bên ngoài nhà, 0C. Công thức tính ∆t = tT tt - tN tt, 0C: tt tt, nhiệt độ tính toán bên trong nhà, 0C, tN tt, nhiệt độ tính toán bên ngoài nhà, 0C 2.1.1 Tốn thất nhiệt về mùa Đông Bảng 3: Tổn thất nhiết qua kết cấu bao che về mùa Đông STT
Công thức tính diện tích
Diện tích k F(m2) (W/mK)
tT tt 0 C
tN tt 0 C
Qkctt (W)
- Cửa sổ
7x2,2x1,2
16.8
6.074
24
17
714.4
- Cửa đi
0
0
0
24
17
0
- Tường
54x5-7x,2x2,2
376,6
2.165
24
17
3737.2
6x1,2x2 2x2,5x1,2+2x1,2x3+2x1, 2x2 54x,5-6x1.2x2(2x2x1,2+2x1,2x2.5+2x3 x1.2)
15.84
6.074
24
17
701.5
22
6.326
24
17
1796.1
483.2
2.165
24
17
7322.7
Tên kết cấu Hướng Bắc
1
Hướng Nam - Cửa sổ 2
- Cửa đi - Tường
Nguyễn Mỹ Hà
5
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
Hướng Đông 3
- Cửa đi
1.2x1.2
2.24
6.326
24
701.5
24
17 17
- Tường
9x5+(4.5x2,6)-1.2x1.2
54.6
2.165
- Cửa mái
0.8x54
43.2
6,074
24
17
1836.9
- Cửa đi
3x2,5
7.5
6.326
24
17
701.5
- Tường
9x5+(4.5x2,6)-1.2x1.2
54.6
2.165
24
17
827.4
- Cửa mái
0.8x54
43.2
6,074
24
17
1836.9
Mái
54x5,2x2+(5,4x2x2)
302.4
6.327
24
17
13393
- Dải 1
54x2x2+20
236
0,4
24
766.5
- Dải 2
50x2x2+4
204
0,2
24
- Dải 3
46x1
46
-- Dải 4
0
0
17 17 17 17
827.4
Hướng Tây 4
5 6
Nền
0,1 0.06
24 24
Tổng tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che về mùa Đông
6
37.4 0 36996
+ ph©n d¶i nÒn :
Nguyễn Mỹ Hà
1796.1
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
4 2
222
222 6 222
222
2.1.2 Tổn thất nhiệt về mùa Hè. ( D) Qt(/Hth) = Qt(/Dth) − Qmai
∆t H ∆t D
=(36996 – 13393)x((31-28.8)/(24-17))=7418,1 [W]
2.2 Tốn thất nhiệt do rò gió. 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 tng tới tt. Lượng nhiệt tiêu hao để làm nóng không khí vào nhà được tính theo công thức sau: tt Qrogio = 0,278.L.(t Ttt − t Ng ) , [W] Trong đó: L: Lưu lượng gió lùa vào nhà qua khe cửa: L=g.l.a [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] a: hệ số phụ thuộc vào các loại cửa: + Cửa sổ 1 lớp khung thép: a = 0,65 + Cửa đi: a = 2 0,24: tỉ nhiệt của không khí, [kcal/kg0C] 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. 2.2.1 Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa đông Tháng lạnh nhất ta chọn là tháng 1, vận tốc gió trung bình của tháng 1 là v=2,6[m/s] hướng gió theo hướng Đông như vậy sẽ có tổn thất nhiệt do rò gió qua các khe cửa của tường phía Đông Tra bảng ta có: v = 2 m/s có g = 6 kg/mh v = 3 m/s có g = 7,4 kg/mh tính nội suy với v = 2,6 m/s → g = 7,12 kg/mh Nguyễn Mỹ Hà
7
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
Tổng chiều dài các khe cửa của mặt tường hướng Đông và Bắc với 1 cửa đi (chú ý ta không tính rò gió cho cửa kính bên trên vì cửu là cửa kính kín) là: l = 1,2 [m] _Tổng chiều dài cửa sổ hướng bắc:15,4(m) D Q rogio = 0,278x 7,12x15.6x(24 – 17) = 216,2[W] 2.2.2 Tổn thất nhiệt do rò gió vào mùa hè Tháng nóng nhất ta chọn là tháng 6, tần suất gió lớn nhất ở tháng 6 tại Nĩnh Bình với hướng gió là hướng ĐôngNam, vận tốc gió trung bình của tháng 6 là v = 2,2m/s. Tra bảng ta có: v = 2 m/s có g = 6 kg/mh v = 3 m/s có g = 7,4 kg/mh tính nội suy với v = 2,8 m/s → g = 6,48 kg/mh Tổng chiều dài các khe cửa của mặt tường hướng Đông và hướng Nam là: Cửa đi: l = 2x(2+3+2,5)+1,2 = 16.2 [m] Chiều dài cửa sổ hướng Đông và Nam:12[m] QHrogio= 0,278x6,48x40,2x(31 –28,8) =159,3[W] 2.3 Tốn thất do nung nóng vật liệu đem vào phân xưởng. Lượng nhiệt do nung nóng vật liệu Qvl = 0,278.G.c.( tc - tđ).β [W] Trong đó: G: khối lượng ngyên vật liệu đưa vào phòng, [Kg/h],lấy khối lượng của thép=300 , [Kg/h], c: tỉ nhiệt của vật liệu, [KJ/kg0C] cgang = 0,48 [KJ/kg0C] = cnhôm = cđồng tc,tđ : nhiệt độ cuối cùng và nhiệt độ ban đầu của vật liệu, [0C] β : hệ số kể đến sự nhận nhiệt không đều theo thời gian của vật liệu vật liệu dạng rời ta chọn: β = 0,4 Diện tích của đáy lò Gồm lò nấu gang, lò nấu đồng =0,502[ m2 ] , lò nấu nhôm:1,13[m2 ] Tính cho mùa đông: Lò nấu thép là l;ò buồng và đứng=1.38[ m2 ] Khối lượng vật liệu mang vào phòng: Ggang =300x0,502=150[Kg/h] , Gnhôm=33,12[Kg/h], Gđồng =50x0,502=25,1[Kg/h]; Gthép=198,72 [Kg/h], Qthép = 0,278 x 198,72 x0,48x(24 – 17)x0,4 = 74,04 [W] Qđồng=0,278 x 25,01 x0,48x(24 – 17)x0,4 =379, [W] Qnhôm =0,278 x 33,12 x0,48x(24 – 17)x0,4 =12,37[W] Qgang = 0,278 x 150 x0,48x(24 – 17)x0,4 = 56,8 [W]
Nguyễn Mỹ Hà
8
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
.2 Tính cho mùa hè Qthép = 0,278x198,72x0,48x(31 – 28,8)x0,4 = 23,4 [W] Qđồng = 0,278x25,1x0,48x(31 – 28,8)x0,4 = 2,95[W] Qgang = 0,278x150x0,48x(31 – 28,8)x0,4 = 17,6 [W] Qnhôm = 0,278x33,12x0,48x(31 – 28,8)x0,4 = 3,9 [W] BẢNG TỔN THẤT NHIỆT Tổnthất Qtt(D) Qtt(H) 36996 Kết cấu 7418, Rò gió 216,2 159,3 Dưa vật liệu mung nóng 152,58 47,85 vào ∑=37364,58 7625,15 3. TÍNH TOÁN TOẢ NHIỆT. 3.1 Toả nhiệt do người. Q = n.qn [W/h] Trong đó: q= qh: lượng nhiệt do một người toả ra, [W/h.người] n: số người trong phòng n=1,7m=1,7x13=22,1(người).Chọn n = 23 (người) m: số vị trí công nhân làm việc, trong phân xưởng có 13 vị trí m = 13 3.1.1 Tính toả nhiệt do người vào mùa đông Nhiệt độ trong phân xưởng là t0= 240C. Lao động trong phân xưởng là lao động nặng. Tra bảng 3.7 (Giáo trình Thông Gió) ta có: t0= 200C → q=130 [W/người] t0= 250C → q=95 [W/người] tính nội suy →tvlv = 24 0C → q = 102 [W/người] D → Q nguoi = 23 x 72 = 2346 (W). B¶ng 5: thèng kª tæn thÊt nhiÖt Mïa §«ng NhiÖt lîng tæn thÊt Qt / th ,(kcal/h)
KÕt cÊu Rß giã Nung nãng sp Tæng
36996
216,2 152,58 37364,8
Mïa HÌ 7418,1 159,3 47.85 7924,3
3.1.2. Tính toả nhiệt do người vào mùa hè Nhiệt độ trong phân xưởng là t0= 310C. Lao động trong phân xưởng là lao động nặng. Tra bảng 3.7 (Giáo trình Thông Gió) ta có: t0= 310C → q = 26 [W/người] H → Q nguoi = 38 x 26 = 576 (W).
Nguyễn Mỹ Hà
9
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
3.2 Toả nhiệt do chiếu sáng. Khi thắp sáng thì hầu hết năng lượng điện biến thành nhiệt toả ra môi trường và lượng nhiệt đó được tính theo công thức: Qts = 1000 Nts η1 η2 [W]. Trong đó: 1000: Đương lượng nhiệt của công suất điện: 1 kW = 1000 W Nts : Tổng công suất các thiết bị chiếu sáng lấy 24W/m2sàn F: diện tích sàn nhà m2. F= 9 x 54 = 486 [m2] η1 : Hệ số kể đến nhiệt tỏa vào phòng, η 1 = 0,4 ÷ 0,7 đối với đèn huỳnh quang, η1 = 0,8 ÷ 0,9 đối với đèn dây tóc. Chọn η1 = 0,5 η2 :Hệ số sử dụng đèn η2 =0,92 ÷ 0,97: Chọn η2 = 0,95 → Qch/s= 1000x486x0,024x0,5x0,95 = 5540,4 (W). 3.3 Toả nhiệt do động cơ và các thiết bị dùng điện. Q = 1000.N.μ1.μ2.μ3.μ4 [W] Trong đó: µ 1: Hệ số sử dụng công suất lắp đặt máy (0,7 ÷ 0,9). µ 2: Hệ số tải trọng-tỉ số công suất yêu cầu và công suất cực đại (0,5 ÷ 0,8). µ 3: hệ số kể đến sự làm việc không đồng thời của các thiết bị (0,5 ÷ 1). µ 4: hệ số kể đến sự nhận nhiệt của môi trường không khí (0,65 ÷ 1). Với phân xưởng thông thường ta lấy: µ 1.µ 2.µ 3.µ 4 = 0,25. N : Tổng công suất điện của các động cơ trong phân xưởng (kW) Bảng các thiết bị điện trong phân xưởng Tên động cơ Số lượng Tổng công suất[KW] Máy búa 2 32 Máy mài hai đá 1 4,5 Máy cưa cẩu 1 20 Máy ép 1 20 Máy cắt đột liên hiệp 1 8,5 Quạt gió lò rèn 1 4,5 Quạt mái di động 5 1,7 Máy hàn một chiều 2 14 Lò điện trở kiểu đứng 1 36 Lò điện trở kiểu buồng 1 30 Máy nén khí di động 1 4 Quạt làm mát 2 4 Quạt gió lò nấu gang 1 4 đồng Quạt gió lò nấu gang 2 9,5 Máy đúc ly tâm đồng 1 2 Do đó ta có tổng công suất của các thiết bị điện trong phân xưởng là: Nguyễn Mỹ Hà
10
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
∑N = 299[KW] Lượng nhiệt do thiết bị điện toả ra là: Qđ/c =1000x299x0,25 = 74750 [W] 3.4 Toả nhiệt do vật liệu nung nóng để nguội. Do không có sự thay đổi trạng thái của vật liệu Qsf = 0,278.csp ( tđ – tc).G.β [W] Trong đó : csp: Tỉ nhiệt trung bình của vật liệu, KJ/kg0C i : Entanpi nóng chảy của vật liệu, KJ/kg tđ : Nhiệt độ ban đầu của vật liệu trước khi bắt đầu nguội, 0C tc : Nhiệt độ sau khi nguội (lấy bằng nhiệt độ không khí trong nhà), 0C G: Trọng lượng vật liệu chuyển đến trong 1 giờ,kg/h β : Hệ số kể đến cường độ toả nhiệt theo thời gian (β = 0,5) crthép = 0,46 + 0,000193(273+1300)= 0,764 kJ/kg crnhôm = 4,8+0,003x(273+900)=8,36 kJ/kg crđồng = 5,41+ 0,0015(273+1300)= 7,764 kJ/kg crgang = 0,46 + 0,000193(273+1300)= 0,789 kJ/kg Ggang =300x0,502=150[Kg/h] , Gnhôm=33,12[Kg/h], Gđồng =50x0,502=25,1[Kg/h]; Gthép=198,72 [Kg/h], 3.4.1 Tính toả nhiệt do vật liệu nung nóng để nguội vào mùa đông. Do lò nấu thép. Q = 205328 (W) 3.4.2 Tính toả nhiệt do vật liệu nung nóng để nguội vào mùa hè Do lò nấu thép. Q = 187500 (W) 3.5 Toả nhiệt do lò nung. Tính cho lò sấy khuôn, lò nấu nhôm ,lò nấu đồng ,lò nấu gang) có nhiệt độ trong lò là tương ứng là200,900,1300,1500 và là hinh trụ. Còn lò kiểu buồng và kiểu đứng. Là hình chữ nhật với nhiệt độ là 1500. vậy tính cho lò hình chữ nhật: + Chiều cao: 1,5 m + Chiều rộng : 1,2 m + Đáy kê trên bản kích thước 0.65x0.72 3.5.1 Toả nhiệt qua thành lò Thành lò gồm 3 lớp: Lớp 1: Gạch chịu lửa: δ 1 = 110 mm. Lớp 2: Gạch Diatomit: δ 2 = 220 mm. Lớp 3: Gạch bọt: δ 3 = 110 mm. Nhiệt độ bên trong của thành lò là: tlò = 12500C. Nhiệt độ của vùng làm việc là: tvlv = 24 0C. Ta nhận nhiệt độ trên bề mặt bên trong của thành lò là: tbmt = tlò – 50C = 1500 - 5 =1450 0C. Giả thiết: Nguyễn Mỹ Hà
11
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
Nhiệt độ trên bề mặt ngoài của thành lò là: tbmn = 78 0C Nhiệt độ giữa lớp 1 và lớp 2 là: t1 = 900 0C Nhiệt độ giữa lớp 2 và lớp 3 là: t2 = 450 0C Xác định hệ số bức xạ Lượng nhiệt toả ra từ 1 m2 bề mặt bên ngoài của lò trong 1 giờ: qα = α n (tbmn – tvlv), [W/ m2] α n : hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài thành lò (W/m2 0C) α n =α dl + α bx α dl: hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài thành lò bằng đối lưu, [W/m2 0C] α bx: hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài thành lò bằng bức xạ, [W/m2 0C]
α
Cqd
bx
= t −t bmn vlv
273 + tbmn 4 273 + tvlv 4 − 100 100
, [W/m2 0C]
Cqd: hệ số bức xạ quy diễn (Cqd = 4,9 W/ m2 0C4)
→α
bx
=
4,9 78 − 24
273 +78 4 273 + 24 4 − = 100 100
6,71 [W/m2 0C]
Tính α đl: α đl = l. (tbmn-tp)0.25 =2,56x(78 -24)0,25= 6,94 W/ m2 0C. α n = α bx +α đl = 6,71 + 6,94 = 13,65 W/ m2 0C → qα = 13,65 x (78 – 24)
t1 tlß
=737,23
[W/m2]
tvlv t2 tt34 qk
q1
q
q2 q3 Tính qk: Hệ số dẫn nhiệt của lớp gạch chịu lửa là: λ 1 = o,837+ 0,58x10-3 x (1245+900)/2 = 1,7 [W/m 0C] Hệ số dẫn nhiệt của lớp Diatomit là: 900 + 450
λ 2 = 0,116 + 0,23 x10-3 x = 0,271 W/mh0C 2 Hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt bọt là: 450 +78
λ 3 = 0,093 + 0,23 x10-3 x 2 Hệ số dẫn nhiệt của thành lò là: K=
= 0,154 W/m 0C.
1 = δi 0,63W/m2 0C ∑ i =1 λi n
Lượng nhiệt toả ra từ 1 m2 bề mặt bên trong ra bề mặt ngoài lò trong 1 giờ: Nguyễn Mỹ Hà
12
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
qk = k.(tbmt – tbmn) = 0,63(1245 - 78) = 745,71W/m2. → Sai số của qα và qk là: ∆ qmax =( 745,71-737,23)x100/745,71 = 1,41% → Thoả mãn sai số ≤ 5%. Do đó lượng nhiệt toả ra từ 1 m2 thành lò trong 1 giờ: qtl =
q k + qα = 747,2W/m2. 2
Tính diện tích thành lò: Diện tích cửa lò: Scl = 0,4x 0,3 = 0,12 m2. → Diện tích thành lò: Stl =1,5x1,6x2+1,5x1,53x2 – 0,12=9,27 m2 → Lượng nhiệt toả từ thành lò vào không khí xung quanh: Qtl = Ftl .qtl = 9,27x747,2 = 6932,85 (W) 3.5.2 Toả nhiệt qua nóc lò Nóc lò gồm 3 lớp: Lớp 1: Gạch chịu lửa: δ 1 = 110 mm. Lớp 2: Gạch Diatomit: δ 2 = 220 mm. Lớp 3: Gạch Diatomit bọt: δ 3 = 110 mm. Nhiệt độ bên trong của thành lò là: tlò = 1250 0C. Nhiệt độ của vùng làm việc là: tvlv = 24 0C. Ta nhận nhiệt độ trên bề mặt bên trong của thành lò là: tbmt = tlò – 50C = 1500 - 5 = 1450 0C. Giả thiết: Nhiệt độ trên bề mặt ngoài của nóc lò là: tbmn = 78 0C Nhiệt độ giữa lớp 1 và lớp 2 là: t1 = 900 0C Nhiệt độ giữa lớp 2 và lớp 3 là: t2 = 450 0C Xác định hệ số bức xạ Lượng nhiệt toả ra từ 1 m2 bề mặt bên ngoài của lò trong 1 giờ: qα = α n (tbmn – tvlv), [W/ m2] α n : hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài thành lò (W/m2 0C) α n =α dl + α bx α dl: hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài thành lò bằng đối lưu, [W/m2 0C] α bx: hệ số trao đổi nhiệt bề mặt ngoài thành lò bằng bức xạ, [W/m2 0C]
α
Cqd
bx
= t −t bmn vlv
273 + tbmn 4 273 + tvlv 4 − 100 100
, [W/m2h0C]
Cqd: hệ số bức xạ quy diễn (Cqd = 4,9 W/ m2 0C4)
→α
bx =
4,9 72 − 24
273 + 72 4 273 + 24 4 − = 100 100
6,52 [W/m2 0C]
Tính α đl: α đl = l. (tbmn-tp)0.25 =,2,56x(72 -24)0,25= 8,58 W/ m2 0C. α n = α bx +α đl = 6,52 + 8,58 = 15,1 W/ m2 0C → qα = 15,1 x (72 – 24) =724,8 [W/m2] Nguyễn Mỹ Hà
13
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
Tính qk: Hệ số dẫn nhiệt của lớp Magezit là: λ 1 = 0,93+ 0,7x10-3 x (1450+900)/2 = 1,7 [W/m 0C] Hệ số dẫn nhiệt của lớp Diatomit là: 900 + 450
λ 2 = 0,116 + 0,23 x10-3 x = 0,271 W/mh0C 2 Hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt điatamit là: 450 +72
λ 3 = 0,093 + 0,23 x10-3 x 2 Hệ số dẫn nhiệt của thành lò là: K=
= 0,153 W/m 0C.
1 = δi 0,63 W/m2 0C ∑ i =1 λi n
Lượng nhiệt toả ra từ 1 m2 bề mặt bên trong ra bề mặt ngoài lò trong 1 giờ: qk = k.(tbmt – tbmn) = 0,63.(1450 – 78) = 735,21 W/m2. → Sai số của qα và qk là: ∆ qmax =(735,21- 724,8)x100/735,21= 1,47% → Thoả mãn sai số ≤ 5%. Do đó lượng nhiệt toả ra từ 1 m2 thành lò trong 1 giờ: qnl =
q k + qα 760,83 + 724,8 = =742,8 W/m2. 2 2
Lượng nhiệt tỏa ra qua nóc lò vào không khí là: Qnl = Fnl .qnl .1,3 =1,53x1,6x742,8x1,3 = 2363,9 (W) 3.5.3 Toả nhiệt qua đáy lò. Vì cấu tạo của thành lò đáy lò và nóc lò là giống nhau ta có hệ số hiệu chỉnh để tính cho đáy lò. Qnl = Fđl .qnl .0,7 = 1,53x1,6x742,8x0,7=1272,86 (W) 3.5.4 Toả nhiệt qua cửa lò Nhiệt truyền qua cửa lò được xác định bằng công thức: Qc = Qcđóng + Qcmở (W) Trong đó: Qc : Tổng lượng nhiệt truyền qua cửa lò (W) Qcđóng: Nhiệt truyền qua cửa lò lúc đóng (W) Qcmở: Nhiệt truyền qua cửa lò lúc mở (W) Cửa lò gồm 2 lớp: Lớp gạch sa mốt δ 1 = 220 mm Lớp gang δ 2 = 15 mm Do lớp gang mỏng và gang là vật liệu dẫn nhiệt tốt → tính cho 1 lớp gạch samốt. Ta nhận nhiệt độ bề mặt trong của nóc lò là: tbmt = tlò – 50C = 1500 – 5 = 1450 0C. Giả thiết: Nhiệt độ bề mặt ngoài của cửa lò là t1 = 250 0C Lượng nhiệt toả ra từ 1 m2 bề mặt của cửa lò trong 1 giờ: qα = α n (tbmn – tf), [W/ m2] Nguyễn Mỹ Hà
14
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
α
n
=α
dl
+α
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
bx
Cqd 273 + tbmn 4 273 + tt 4 − tbmn − tt 100 100
α
bx
=
4,9 238 − 24
=
273 + 238 4 273 + 24 4 − = 100 100
, [W/m2 0C]
13,83 [W/m2 0C]
α đl = l.(t1-t2)0,25 = 2,56x(238 - 24)0,25 = 9,79 [W/ m2 0C] α n = α bx +α đl = 13,83 + 9,79 = 23,62 [W/ m2 0C] → qα = 23,62 x (238 – 24) = 5055,12 [W/m2] Tính qk: Hệ số dẫn nhiệt của lớp gạc chịu lửa là: 1245 + 238
λ 1 = 0,837 + 0,58 x10-3 x 2 Hệ số dẫn nhiệt của cửa lò là:
= 1,267 [W/m 0C]
1 1 = 20 δ 0,22 K= ∑ λi 1,267 =5,28 [W/m C] i
Lượng nhiệt truyền từ 1 m2 bề mặt bên trong ra bề mặt ngoài lò trong 1 giờ: qk = k .(tbmt – tbmn) = 5,28.(1245 – 238) = 5316,41 [W/m2] → Sai số của qα và qk là: 5316,41 − 5055,12
x100% = 4,91% → Thoả mãn sai số < 5%. ∆ q= 5316,41 Do đó lượng nhiệt toả ra trên 1 m2 cửa lò trong 1 giờ:
Qcửa =
q k + qα 5316,41 + 5055,12 = = 5185,77 [W/m2] 2 2
Diện tích cửa lò: Fcửa =0,3 x 0,4 = 0,12 m2. Lượng nhiệt toả từ cửa lò vào không khí xung quanh khi đóng trong 1h là: Thời gian mở cửa lò là 10 phút/ 1 giờ: Qclđóng =
5185,77x0, 12.
(60 − 10) 60
= 518,58 [W]
Khi cửa lò mở, nhiệt toả ra ngoài cửa lò bằng bức xạ: qbx =
T1 4 T2 4 C − 100 100
[W/m2]
C: hệ số bức xạ nhiệt của vật đen tuyệt đối (= 5,76 W/ m2 0C4) 1245 + 273 4 24 + 273 4 5,76. − 100 100
→ qbx =
= 305402,6 [W/m2]
Bề dày của thành lò tại vị trí cửa lò là: δ = 0,44 m Các tỷ số:
A 0,3 = = 0,68 δ 0,44
;
B 0,4 = = 0,91 δ 0,44
Dùng đồ thị ta tìm được: K1=0,45 ; K2= 0,57
→K =
0,45 + 0,57 = 0,51 2
→ Qclbx =305402,6x0,12x0,51 Nguyễn Mỹ Hà
10 60
= 3115,1 [W] 15
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
Khi mở cửa lò, bản thân cánh cửa lò cũng tỏa ra xung quanh một lượng nhiệt, lượng nhiệt này được tính bằng 1/2 lượng nhiệt toả ra ở cánh cửa lò lúc đóng. Qclbthân = 1/2Qclđóng10/60 → Qclbthân = 1/2x518,58x0,12x10/60= 51,86 [W] → Lượng nhiệt tổng cộng toả ra xung quanh qua cửa lò: Qcl = Qclđóng + Qclbx + Qclbthân = 518,57+3115,1+51,86 = 3685,53 [W] → Lượng nhiệt tổng cộng toả ra của lò: Qlò = Qtl + Qnl + Qđl + Qcl = 6932,85+2363,9+1272,86+3685,53= = 14255,14 [W] Mùa hè: Ta có thể tính lượng nhiệt toả của mỗi lò vào mùa hè bằng cách hiệu chỉnh theo lượng nhiệt toả ra vào mùa đông của mỗi lò theo công thức sau. QHlo = QDlo x
Δt H Δt D
∆tH, ∆tD:chênh lệch giữa nhiệt độ bên trong lò và nhiệt độ không khí xung quanh vào mùa hè và mùa đông 0C. Do đó ta có: Lượng nhiệt toả của lò điệm trở kiểu duồng đứng_ngang) là: QH = QD x
1250 - 35 Δt H = 14127,24 = 14255,14x D 1250 - 24 Δt
[W]
3.6 Tỏa nhiệt từ sản phẩm của quá trình cháy. Trong quá trình đốt nhiên liệu, nhiệt tỏa ra từ sản phẩm cháy Qspc (W) tỏa toàn bộ vào phân xưởng được xác định bằng công thức (Tính cho nhiên liệu là Than đá) Qspc = 0,278GnlQthctη (W) Trong đó: Gspc: Nhiệt lượng tỏa ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu, W. Gnl: Lượng nhiên liệu tiêu thụ trong 1h, kg/h.Gnl = 8 (kg/miệng lửa.h) Qthct: Nhiệt năng công tác của nhiên liệu, kJ/kg.Qthct = 14700 (kJ/kg) η : Hệ số cháy không hoàn toàn của nhiên liệu, η = 0,9÷0,97.Chọn η =0,95 Qspc = 0,278x8x2x14700x0,95 = 62116,32 (W) 4. THU NHIỆT DO BỨC XẠ MẶT TRỜI. Do bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua tường là không đáng kể so với bức xạ truyền vào nhà qua cửa kính và mái nên ta có thể bỏ qua trường hợp qua tường. 4.1 Bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua cửa kính Bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua cửa kính được tính theo công thức: kính Qbx = τ 1τ 2τ 3τ 4 qbxFkính kcal/h Trong đó: τ 1: hệ số trong suốt của kính (cửa kính 1 lớp τ 1= 0,90). τ 2: hệ số mức độ bẩn mặt kính (mặt kính đứng 1 lớp τ 2 = 0,80). τ 3: hệ số che khuất bởi khung cửa (cửa sổ 1 lớp kính thẳng đứng khung thép τ 3 = 0,75 ÷ 0,79). τ 4: hệ số che khuất bởi các hệ thống che nắng Nguyễn Mỹ Hà
16
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
(kính sơn trắng đục τ 4= 0,65 ÷ 0,80). Fkính : diện tích cửa kính chịu bức xạ tại thời điểm tính toán,m2. qbx: cường độ bức xạ mặt trời trên mặt phẳng chịu bức xạ tại thời điểm tính toán, W/m2 thời điểm tính toán chọn là 15h tháng 7(Tra theo phụ lục 7 giáo trình Thông Gió). Hướng Bắc: + Fkính = 16,8 m2. + qbx = 56 W/m2 → QBắc = 0,9 x 0,8 x 0,79 x 0,8 x 56 x 16,8= 677,4 W. Hướng Nam: + Fkính = 15,84 m2. + qbx = 87 W/m2h → QNam = 0,9 x 0,8 x 0,79 x 0,8 x 15,84x 87=627,1 W. Hướng Đông: + Fkính = 2,24 m2. + qbx = 0 W/m2h → QNam = 0,9 x 0,8 x 0,79 x 0,8 x 0 x 4,56=0 W Hướng Tây: + Fkính = 4,56 m2. + qbx = 0 W/m2h → QNam = 0,9 x 0,8 x 0,79 x 0,8 x 0 x 4,56=0 W ∑Qmái cửa kính =1304,4W 4.2 Bức xạ mặt trời truyền vào nhà qua mái Qbx = Qbx∆t + QbxAτ ,W. Trong đó: Qbx∆t : bức xạ mặt trời do chênh lệch nhiệt độ, W. QbxAτ : bức xạ mặt trời do dao động nhiệt độ, W. ∆t
4.2.1 Bức xạ mặt trời do chênh lệch nhiệt độ Qbx : Dưới tác dụng của bức xạ mặt trời, nhiệt độ mặt ngoài của kết cấu bao che tăng cao. Ta thay thế cường độ bức xạ bằng một trị số nhiệt độ tương đương ttđ của không khí bên ngoài: tb ρ.qbx ttđ = α n
0
C.
: Cường độ bức xạ trung bình trên mặt phẳng kết cấu, W/m2 α n : Hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt ngoài của kết cấu bao che, W/m2 0C ρ : Hệ số hấp thụ bức xạ của bề mặt kết cấu bao che (tôn đenρ =0,86) Trực xạ trên mặt bằng tháng 6 = 6271 W/m2 (bảng phụ lục 2.5)trang 263) → q tb bx = 6271/24=261,3W/m2 → ttđ = 0,86x261,3/23,2= 9,1 0C. qbtbx
Nguyễn Mỹ Hà
17
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
nhất).
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
Nhiệt độ tổng của không khí bên ngoài: ttg = tn + ttd. tn: nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất đại diện cho mùa hè. → tn = 28,8 (tháng 6 theo TCXD 49-72 nhiệt độ trung bình tháng nóng
→ ttg = 28,8+9,1= 37,9 0C → Bức xạ mặt trời do chênh lệch nhiệt độ: Qbx∆t = kmái.Fmái.( ttg - tttt ), W/h. = 6,327x302,4x(37,9 – 31) = 13201,7 [W] 4.2.2 Bức xạ mặt trời do dao động nhiệt độ: Để xác định biên độ dao động của nhiệt độ tổng ta phải xem xét biên độ của nhiệt độ tương đương do bức xạ gây ra và biên độ của nhiệt độ không khí ngoài trời. Biên độ dao động của cường độ bức xạ có thể xác định như hiệu số giữa cường độ cực đại và cường độ trung bình trong ngày đêm (24h): max tb 0 Aq = qbx − qbx C. max qbx = 928 W/m2 vào lúc 13-14 giờ → Aq = 928 – 227= 701 (W) Ứng với biên độ dao động này, nhiệt độ tương đương sẽ có biên độ dao động là: At td =
ρ.A q αn
=
0,81x647,5 23,2
= 24,470C.
Nhiệt độ không khí bên ngoài cũng dao động theo thời gian với chu kì 24 giờ với biên độ là: Atn = t13 − t ntb
: Nhiệt độ trung bình đo lúc 13 giờ của tháng nóng nhất, đó cũng chính là nhiệt độ cao nhất trung bình của tháng nóng nhất tra theo trạm quan trắc Láng. t13 = 31,1 0C. t ntb : nhiệt độ trung bình tháng của tháng nóng nhất ( tntb = 28,9 0C) → At = 31,1 - 28,9 = 2,2 0C. Biên độ dao động của nhiệt độ tổng: At = ( At + At )Ψ Ψ : hệ số phụ thuộc vào độ lệch pha ∆ Z và tỉ số giữa biên độ dao động nhiệt độ tương đương và nhiệt độ bên ngoài. Nhiệt độ không khí cực đại vào 13 giờ → ∆ Z = 13 – 11 = 2 Atd/ Ats = 10,281 → Ψ = 0,98 t13
n
tg
td
n
Biên độ dao động của không khí bên trong nhà: At = t
ν : hệ số tắt dần Do mái làm bằng lớp tôn rất mỏng→ ν = 1. Nguyễn Mỹ Hà
18
Attg
ν
MSSV:443.51HK
GVHD: Bùi Sĩ Lý
ĐỒ ÁN THÔNG GIÓ
→ At =( 19,16+2,2 t
=/24,81 0C. Aτ → Qbx = 24,81x758,95x8,7 = 163817,1 W → Qbx = 163817,1 + 17919 = 131536,1 W. Bảng 6: Thu nhiệt do bức xạ mặt trời: Qbức xạkính (W) 2866,75
Qbức xạmái (W) 131636,1
∑Q bức xạ (W) 134402,85
5. TỔNG KẾT NHIỆT THỪA Bảng 7: Tổng nhiệt thừa của toàn công trình Mùa Đông Nhiệt lượng tổn thất
Lượng nhiệt toả
Lượng nhiệt thu
36996
Kết cấu Rò gió Nung nóng sp Tổng Do người
216,2 152,58 36996
Thắp sáng Thiết bị dùng điện SP nung nóng Lò nung (6;7) Đốt cháy nhiên liệu Tổng Bức xạ mặt trời
37364, 8 5546,00 74750 36234,80 14127,14 62116,32 300619,7 0,00 298737.64
Lượng nhiệt thừa 6.
Nguyễn Mỹ Hà
19
MSSV:443.51HK
Mùa Hè 7418, 159,3 47,85 7625,15 7924 5546,00 74750 35909,7 14255,14 62116,32 296968,82 134402,85 215751
