Toa Nhiet Do Be

Lượng nhiệt mà hệ thông thông gió cục bộ khử được. QhCB = 0,65Qtoảlò rèn +0,3Qđltoả nhiệt = = 0,65x2x62116,32 + 0,3x331,14 = 80850,6(W) 7.1 Tính toán hệ thống thổi cục bộ. Hệ thống thổi cục bộ trong phân xưởng chỉ có hoa sen không khí. Nhiệt lượng khử được của hệ thống thổi cục bộ là: QtCB = QtHS1+QtHS2+QtHS3 , W Trong đó: QtHS i:Nhiệt lượng khử được của hoa sen i, W. QtHS i = c GtHS ittHS i, W. Trong đó: QtHS i: Lưu lượng của hệ thống thổi thứ i, kg/h. ttHS i: Nhiệt độ của hệ thống thổi i, oC. →QtCB = 0,279(2xx8101,5x1,293x(273/(273+24,5)x24,5+ + 7666,6x1,293x(273/(273+22,6)x22,6) = = 189252,6 (W). VI. Toả nhiệt do các bể 1. Toả nhiệt do bể tẩy rỉ (11) Nhiệt độ trong lò 80 0C, lò có dạng hình chữ nhật với : chiều dài 1,6m, chiều rộng 1m, chiều cao 0,7m , bể được kê lên bản kê. - Mùa Đông : • Toả nhiệt do thành bể Thanh bể gồm 3 lớp : Lớp 1: Thép : δ 1 = 4 mm. Lớp 2: Lớp cách nhiệt (bông thuỷ tinh) : δ 2 = 40 mm , λ 2 = 0,058 kcal/mh0C Lớp 3: Tôn tráng kẽm : δ 3 = 0,6 mm. Do lớp thép và tôn mỏng và là vật liệu dẫn nhiệt tốt → tính cho 1 lớp bông thuỷ tinh. Ta nhận nhiệt độ bề mặt trong của của bể bằng với nhiệt độ của dung dịch trong bể : tbmt = tdd = 80 0C. Giả thiết: Nhiệt độ bề mặt ngoài của bể là t1 = 59 0C Lượng nhiệt toả ra từ 1 m2 bề mặt của thành bể trong 1 giờ: qα = α n (tbmn – tt), [kcal/ m2h] α n =α dl + α bx

α

 273 + tbmn  4  273 + tt  4   −    − t t  100   100  

Cqd

bx

= t bmn

, [kcal/m2h0C]

=

4,2 59 − 24

 273 + 59 4  273 + 24 4   −  =   100   100  

5,24 [kcal/m2h0C]

α đl = l.(t1-t2)0,25 = 2,2x(59-24)0,25 = 5,35 [kcal/ m2h0C] α n = α bx +α đl = 5,24 + 5,35 = 10,59 [kcal/ m2h0C] → qα = 10,59 x (59 – 24) = 370,76 [kcal/m2h] * Tính qk: Hệ số dẫn nhiệt của lớp bông thuỷ tinh là:

λ 1 = 0,65 + 0,55 x10-3 x Hệ số dẫn nhiệt của cửa lò là:

80 + 59 2

= 0,6882 [kcal/mh0C]

1 1 = 2 0 δ 0,04 K= ∑ λi 0,6882 =17,21 [kcal/m h C] i

Lượng nhiệt truyền từ 1 m2 bề mặt bên trong ra bề mặt ngoài bể trong 1 giờ: qk = k(tbmt – tbmn) = 17,21.(80 – 59) = 361,32 [kcal/m2h] → Sai số của qα và qk là: 370,76 − 361,32

x100% = 2,55% → Thoả mãn sai số < 5%. ∆ q= 370,76 Do đó lượng nhiệt toả ra từ 1 m2 thành lò trong 1 giờ:

qtl =

q k + qα 370,06 + 361,32 = =366,04 kcal/m2h 2 2

Tính diện tích thành bể: Stb =2x(1,6 + 1)x0,7 = 3,64 m2. → Lượng nhiệt toả từ thành bể vào không khí xung quanh: Qtb = F.q = 3,64x366,04 = 1332,4 kcal/h. • Toả nhiệt do đáy bể Đáy bể gồm 3 lớp : Lớp 1: Thép : δ 1 = 4 mm. Lớp 2: Lớp cách nhiệt (bông thuỷ tinh) : δ 2 = 40 mm , λ 2 = 0,058 kcal/mh0C Lớp 3: Tôn tráng kẽm : δ 3 = 0,6 mm. Do lớp thép và tôn mỏng và là vật liệu dẫn nhiệt tốt → tính cho 1 lớp bông thuỷ tinh. Ta nhận nhiệt độ bề mặt trong của của bể bằng với nhiệt độ của dung dịch trong bể : tbmt = tdd = 80 0C.

Giả thiết: Nhiệt độ bề mặt ngoài của bể là t1 = 57 0C Lượng nhiệt toả ra từ 1 m2 bề mặt của thành bể trong 1 giờ: qα = α n (tbmn – tt), [kcal/ m2h] α n =α dl + α bx

α

 273 + tbmn 4  273 + tt 4   −    − tt  100   100  

Cqd

bx

= t bmn

=

4,2 57 − 24

 273 + 57 4  273 + 24 4   −  =   100   100  

, [kcal/m2h0C] 5,19 [kcal/m2h0C]

α đl = l.(t1-t2)0,25 = 2,8x(57-24)0,25 = 6,71 [kcal/ m2h0C] α n = α bx +α đl = 5,19 + 6,71 = 11,09 [kcal/ m2h0C] → qα = 11,09 x (57 – 24) = 392,75 [kcal/m2h] * Tính qk: Hệ số dẫn nhiệt của lớp bông thuỷ tinh là: λ 1 = 0,65 + 0,55 x10-3 x Hệ số dẫn nhiệt của cửa lò là:

80 + 57 2

= 0,6877 [kcal/mh0C]

1 1 = δi 0,04 =17,19 [kcal/m2h0C] K= ∑ λ 0,6882 i

Lượng nhiệt truyền từ 1 m2 bề mặt bên trong ra bề mặt ngoài lò trong 1 giờ: qk = k(tbmt – tbmn) = 17,19.(80 – 57) = 395,41 [kcal/m2h] → Sai số của qα và qk là: 395,41 - 392,75

x100% = 1% → Thoả mãn sai số < 5%. ∆ q= 395,41 Do đó lượng nhiệt toả ra từ 1 m2 đáy bể trong 1 giờ:

qđ =

q k + qα 395,41 + 392,75 = = 394,08 kcal/m2h 2 2

Tính diện tích đáy bể: Sđ = 1,6 x 1 = 1,6 m2. → Lượng nhiệt toả từ đáy bể vào không khí xung quanh: Qđ = F.q = 1,6x394,08 = 630,53 kcal/h. Qbể = Qtb + Qđáy = 630,53 + 1332,4 = 1962,93 kcal/h - Mùa Hè :

QHbe = QDbe x

Δt H 80 − 34 = 1962,93 x = 1612,40 D 80 − 24 Δt

kcal/h

• Toả nhiệt do hơi bốc trên mặt thoáng Qdd = (5,7+4,07v)(tdd – tf) F [W] v : vận tốc chuyển động của không khi trên mặt dung dịch, (v = 0,6 m/s)

tdd , tf : nhiệt độ bề mặt dung dịch và nhiệt độ trong phòng, 0C F : diện tích bề mặt dung dịch, m 2. Toả nhiệt trong mùa Đông Qdd = (5,7+4,07x 0,6)x(80– 24)x 1,6x1 = 729,52 [W] = 729,52x0,86 = 627,39 [kcal/h] Toả nhiệt trong mùa Hè Qdd = (5,7+4,07x 0,6)x(80– 34)x 1,6x1 = 599,25 [W] = 599,25x0,86 = 515,36 [kcal/h] Các bể còn lại tính toán tượng tự ( Với bể có tdd > 85 0C, ta lấy δ 2 = 50 mm. Với bể có nhiệt độ 65 0C < tdd < 70 0C, chọn δ 2 = 30 mm). Kết quả tính toán cho các bể trong bảng 4: Bảng 4: Nhiệt lượng toả ra do bể chứa Bề mặt thoáng Đông Hè Bể tẩy rỉ (11) 80 627.39 515.36 Bể mạ crôm(14) 55 182.34 123.51 Bể trung hoà axít (15) 90 502.81 426.63 Bể mạ đông (16) 65 241.15 182.34 Bể nươc nóng (17) 70 239.96 187.80 Bể mạ thép (18) 70 270.56 211.74 Bể tẩy mỡ (19) 70 480.96 403.32 Bể vôi cục (20) 90 309.21 242.00 Bảng 5: Lượng nhiệt toả ra do bể chứa Các loại bể

Các loại bể

tdd

Mùa Đông

Thành và Đáy Đông Hè 1962.93 1612.4 744.51 504.34 1735.71 1472.72 1033.36 781.32 1075.31 841.55 1167.7 913.86 1758.95 1376.57 1636.62 1388.65 Mùa Hè

Bể tẩy rỉ (11) 2590.31 2127.75 Bể mạ crôm(14) 926.84 627.85 Bể trung hoà axít (15) 2238.51 1899.34 Bể mạ đông (16) 1274.51 963.65 Bể nươc nóng (17) 1315.26 1029.34 Bể mạ thép (18) 1438.26 1125.60 Bể tẩy mỡ (19) 2239.90 1779.89 Bể vôi cục (20) 1945.83 1630.64 Tổng lượng nhiệt toả 13969.46 11184.1 III. Tính toán hút trên thành bể chứa. Trong phân xưởng có nhiều loại bể khác nhau ta phải tímh toán hút cho từng bể một. Ta chọn hai hệ thống hút cho các loại bể. Hệ thống 1 : hút cho các bể : - Bể tẩy rỉ (11).

- Bể gia công Anốt (12). - Bể mạ Crôm (14). - Bể mạ Đồng (16). - Bể mạ Thép (18). - Bể tẩy mỡ (19). Hệ thống 2: Hút cho các bể : - Bể trung hoà Axit (15). - Bể nước nóng (17). - Bể vôi cục (20). - Bể rửa Axít (24). Với các bố chí như hình vẽ : Với hệ thống này ta chỉ hút. 1. Đối với bể nóng Đối với bể tẩy rỉ (11) : Lưu lượng hút lý thuyết : Ll/th = 3600.A.l.(ϕ .

Tdd −Txq 3.Txq

.g. b 3)1/2 [m3/h],

Trong đó : A : Hệ số đặc trưng phụ thuộc vào hút 1 bên hay 2 bên ( hút 1 bên : A = 0,35, hút 2 bên : A = 0,5) b, l :bề rộng và chiều dài của bể chứa (m), ϕ : góc mở của luồng không khí bị hút, Tdd , Txq : Nhiệt độ dung dịch trong bê (0K), Nhiệt độ xung quanh bể ( 0 K). Lưu lượng thực của hệ thống : Lth = KZ . KT . Ll/th [m 3/h] Trong đó: KZ: hệ số dự trữ kể đến có gió trong phòng: (KZ = 1,5÷ 1,75 đối với bể chứa dung dịch ít độc hại, KT = 1,75÷ 2 đối với dung dịch chứa trong bể có độ độc hại cao hoặc lớn ) KT : Hệ số kể đến ảnh hưởng của sức hút đối với luồng không khí bị hút từ hai đầu ngang của bể, KT = (1 + KT = (1 + 2. Đối với bể lạnh. a. Hút một bên Lưu lượng hút của bể:

b 4.l b 8.l

) 2 Đối với hút 1 bên, ) 2 Đối với hút 2 bên.

Lhút = KZ . KT . ϕ 1/2. vl/tr . b. l. 3600 [m 3/h] Trong đó : KZ : Hệ số kể đến ảnh hưởng của gió trong phòng ,

KT : Hệ số kể đến ảnh hưởng của sức hút đối với luồng không khí bị hút từ hai đầu ngang của bể, ϕ : góc mở của luồng không khí bị hút, vl/tr : Tốc độ lam truyền của chất khí toả ra từ bể mặt dung dịch của bể: - Chỉ toả khí : vl/tr = 0,2 ÷ 0,3 m/s - Sủi bọt khí nhỏ : vl/tr = 5,8 d x dx : đường kính bọt khí : dx = 0,001 ÷ 0,002 (m) b. Hút hai bên Lưu lượng hút hai bên : Lhút 2 bên = 1,5x Lhút 1 bên Kết quả tính toán của các bể ghi trong bảng :

Bảng 8 : Lưu lượng hút của các bể Hệ thống 1 Các loại bể

Hệ thống 2 Một bên

Hai bên

Các loại bể

Bể tẩy rỉ (11). Bể gia công anốt(12) Bể mạ Crôm (14). Bể mạ Đồng (16). Bể mạ Thép (18).

35125,85

Bể trung hoà axít( 15) Bể nước nóng(17) Bể vôi cục(20)

Bể tẩy mỡ (19). Tổng lưu lượng hệ thống

31837,32 117159,4 7

11901,88 11369,48 13075,30 13849,64

Bể rửa axít(24)

Một bên

Hai bên

15760,1 1 9914,0 0 12768,8 7 1385,6 8 39828,6 6

IV.TÍNH TOÁN HOA SEN KHÔNG KHÍ Hoa sen không khí được bố trí tại những vị trí có cường độ bức xạ cao như tại cửa của các lò nung. Nếu qbx tác động lên người công nhân lớn hơn 600 kcal/ m2 thì tại đó phải bố trí hệ thống làm mát cục bộ bằng hoa sen không khí Tính toán:

Vì trong lò có nhiều lò có nhiệt độ khác nhau nên ta phải kiểm tra cho lò có nhiệt độ thấp nếu trong lò có nhiệt độ thấp mà phải thông gió cục bộ bằng hoa sen không khí thì các lò có nhiệt độ cao hơn cũng phải hút cục bộ bằng hoa sen không khí Trong phân xưởng có một lò nấu chì có nhiệt độ t = 427 0C Xác định q0: qo = qbxtb , K tb K tb : hệ số nhiễu xạ phụ thuộc vào kích thước và hình dạng cửa lò qbtbx : lượng nhiệt bức xạ trung bình qua cửa lò tra bảng (biểu đồ 3.16 sánh giáo khoa KTTG-TNC) ta có ứng với nhiệt độ t = 427 0C thì qbxtb = 11000 [Kcal/m2h] Xét các tỷ số:

B 0,4 = = 1,212 δ 0,33

;

A 0,3 = = 0,91 δ 0,33

Dùng đồ thị ta tìm được: K1=0,56 ; K2= 0,64

→ Ktb =

0,56 + 0,64 = 0,6 2

.

→ qo = 11000 x 0,6 = 6600 [Kcal/m2h] đường kính tương đương của cửa lò: d td =

2.A.B 2.0,4.0,3 = = 0,343 A +B 0,4 +0,3

m

Chọn khoảng cách từ cửa lò đến vị trí công nhân làm việc là l = 0,8 m Như vậy ta có :

l 0,8 = = 2,33 d td 0,343

Từ biểu đồ 7.19 (trang 246 sách KTTG - TNC) ta tra được: qbx = 0,0415 q0

→ qbx= q0.0,0415 = 6600 x 0,0415 = 274 [Kcal/m2h] < 600

[Kcal/m2h] Do đó lò nấu chì không cần phải thổi bằng hoa sen không khí Tính theo công thức:

γ

t

= 1,293

273 273 + t

[Kg/m3]

tại t = 340C có γ = 1,15 [Kg/m3] tại t = 4270C có γ = 0,50 [Kg/m3] Thay vào (1) ta có:

Ptt = (0,2 +

0,4 )(1,15 − 0,5) 2

= 0,26 [Kg/m2]

Vận tốc không khí qua cửa lò: Từ công

thức: P tt =

v tt2 γK 2.g

→ vtt

=

2.g.Ptt

γK

Xác định độ nhô ra l của cửa mái đua:

=

2.9,81.0,2 6 = 3,194 0,5

[m/s]

Theo vtt và kích thước của cửa, nhiệt độ trong lò tT, xác định tiêu chuẩn Ácsimet theo công thức sau: Ar =

g .d td TK − Tvlv . vtt2 Tvlv

Trong đó: g: gia tốc trọng trường [m/s2] dtd: đường kính tương đương của cửa lò: do cửa lò hình vuông nên ta có: d td =

2.h.b 2.0,4.0,3 = = 0,343 h +b 0,4 + 0,3

m

TK, Tvlv : nhiệt độ tuyệt đối trong lò và vùng làm việc TK = tK + 273 = 427 +273 = 700 0K Tvlv = tvlv + 273 = 34 +273 = 307 0K Thay vào tính toán: Ar =

9,81.0,343 3,194 2

x

700 - 307 307

= 0,422

Khoảng cách x từ thành lò ra đến vị trí trục của luồng không khí đi qua cửa lò được xác định như sau: Theo công thức Baturin: Trong đó:

x=

x =5

x → x = x.d td d td

,

y2 0,81.(Ar) 2 .a y 0,4 y= = d td 0,343

= 1,17 [m]

Ar: tiêu chuẩn Acsimet a: hệ số rối, đối với cửa lò lấy a = 0,1

→

x =5

1,17 2 0,81.0,42 2 .0,1

= 2,49 [m]

→x = x.d td = 2,49x 0,343 = 0,854 [m] Xác định đường kính của luồng khí bốc ra dx Theo công thức Baturin: dx a .x +1 với d x = d td h 0,1 . 0,854 +1 = 2,025 [m]. →dx = 4,8 0,4 dx = dx .d td = 2,025 . 0,343 = 0,695[m] dx = 4,8

độ nhô ra của chụp hút mái đua: l =x+

dx 0,695 = 0,854 + = 1,2 2 2

[m]

chọn l = 1,2 m là thoả mãn , bề rộng mái đua: b=0,3 + 0,2x2 = 0,7 m Lưu lượng không khí hỗn hợp:

L x = Lo (1 + 0,68

a.x ), h

[m3/h]

Lưu lượng khí L0 thoát ra khỏi cửa lò L0= vtt . Fcl . 3600 . 0,65 = 3,194 x 0,4 x 0,3x 3600 x 0,65= 895,75 3 m /h Lx = Lo (1 + 0,68

a.x ) h

= 895,75x (1 + 0,68

0,1.0,854 0,3

) =1069,14 [m3/h]

Lưu lượng không khí xung quanh hút vào chụp: Lxq= Lx- L0 = 1069,14 – 895,75 = 173,39 [m3/h] Xác định nhiệt độ tx của hỗn hợp không khí tại mái đua tx =

→t x

=

Lxq .t xq + LK .t K Lx

895,75x428 + 173,39x34 1069,14

= 364 0C

→ chọn phương án thông gió tự nhiên chiều dài của ống hút không khí từ mái đua: h = H + 2 – 1,8 = 9,2 + 2 – 1,8 = 9,4 [m] Tính toán kích thước ống hút: Xác định d bằng cách kiểm tra điều kiện ∆ P > ∆ P’ Trong đó: ∆ P = h. ∆ γ : áp suất do sức hút tự nhiên sinh ra [Kg/m3] ∆ P’ = ∆ Pms+ ∆ Pcb: tổn thất áp suất không khí khi chuyển động trong đoạn ống Tính toán: ∆ P = h. ∆ γ = h(γ ng- γ x) trong đó: h: chiều cao của ống hút γ ng: trọng lượng của không khí ngoài trời γ ng= γ 29,9= 1,165 3 [Kg/m ] γ x: trọng lượng riêng của không khí trong ốngγ ng= γ 364= 0,554 3 [Kg/m ] → ∆ P= 9,4x(1,165 – 0,554) = 5,74 [Kg/m2] Xác định ∆ P’ = ∆ Pms+ ∆ Pcb ∆ Pms = R.l =

λ

h v2 . .γ d 2. g

λ : hệ số masat của ống v: vận tốc dòng không khí trong ống [m/s] Với ống dẫn không khí bằng tôn ta chọn độ nhám K = 1 mm, chuyển động của không khí trong giai đoạn quá độ.

λ = 0,11(

K 68 0,25 + ) d Re

; Lx= v.F =

10 −3

v.

π.d 4

2

→v =

4.L x π.d 2

h.8.L 2 .γ

68

0,25 → ∆ Pms= 0,11( d + 2320 ) . g.π 2 .dx 5 Tại t= 3640C ta tra bảng được γ 364 = 0,554 [Kg/m3]

∆

v2

Pcb= ξ. 2.g .γ F

2 Khi thắt dòng chảy đột ngột thì lấy ξ = 0,5(1 − F ) 1

2

F1 = l.b = 1,2x0,7 = 0,84 [m ] F2 =

π.d 4

2

F1

→F

π.d 2 3,36

=

2

L 1069,14 v1 = x = = 0,354 [m/s] F1 0,84x3600

→ ∆ Pcb=

0,5. π,5 3,36

2

.

0,354 2 .0,554 = 0,00165d 2.9,81

2

Tổn thất áp suất ma sát và cục bộ là:

∆ P’ = ∆ Pms + ∆ Pcb =

0,11(

10 −3 68 0,25 8.1069,14 2 0,554 + ) .9,4. + 0,00165d 2 d 2320 9,81. π 2 .d 5 .3600 2 10 −3 0,0021 + 0,029) 0,25 . + 0,00165d =( d d5

2

kiểm tra điều kiện hút tự nhiên được là: ∆ P > ∆ P’ Vì d ≥ 500 mm ta lấy d = 500 mm để kiểm tra: ΔP' = (

10 −3 + 0,029) 0,5

0,25

.

0,0021 + 0,00165.0, 5 2 = 0,044 5 0,5

[Kg/m2]

Ta thấy rằng d= 0,5 m thì ∆ P > ∆ P’ nên đảm bảo yêu cầu hút tự nhiên và ta chọn đường kính của ống là d = 0,5 m Vận tốc không khí trong ống hút là: v1 =

Lx = F1

1069,14 2 0,5 =1,51 [m/s] hợp lý 3,14. 3600 4

Phương trình cân bằng nhiệt có dạng: m

n

1

1

c Σ Gti tti + Qth* = c Σ Ghi t hi

Trong đó: Gti và Ghi – lưu lượng của hệ thống thổi thứ i và lưu lượng của hệ thống hút thứ i, kg/h.

tti và thi – nhiệt độ không khí của hệ thống thứ i và nhiệt độ không khí của hệ thống hút thứ i, oC. c – tỉ nhiệt của không khí, c = 1,005 kJ/kg oC. Q*th – lượng nhiệt thừa của phân xưởng, W. Lượng nhiệt thừa của phân xưởng được xác định như sau: Q =∑Q +∑Q −∑Q −∑Q =Q −∑Q , W Trong đó: Qth: Lượng nhiệt thừa xác định được ở phần tính toán nhiệt, W. ∑QhCB :Tổng lượng nhiệt do các hệ thống hút cục bộ hút trực tiếp tại nguồn phát sinh, W. * th

toa

th

tt

CB h

CB

th

h