Tiểu luận Thiết kế hệ thống thông gió, tản nhiệt và khử khói bụi cho hầm tầng 2 để xe trường ĐH Công Nghiệp TP HCM

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH cïd TIỂU LUẬN: GVHD: Bùi Trung Thành ĐHNL3 _ NHóm:2 SVTH : 1) Trần Hùng Cường MSSV: 0772891 5) Trần Anh Tài MSSV: 0771471 8) Lê Xuân Tuấn MSSV: 0772337 Tp. Hồ Chí Minh 13/04/2009 Nhận xét của giảng viên .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... .......................................................................................... TP. Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng 04năm 2009 Trang Chương 1: Tổng quan về công trình ........................................................................... 1 1.1 Giới thiệu về công trình .......................................................................... 1 Chương 2: Yêu cầu hệ thống thông gió và lựa chọn thông số tính toán ..................... 3 I. Yêu cầu hệ thống thông gió ...................................................................... 3 II. Lựa chọn thông số tính toán .................................................................... 3 2.1. Chọn thông số ..................................................................................... 3 2.1.1 Cấp điều hòa .................................................................................... 3 2.1.2 Các thông số vi khí hậu .................................................................. 4 2.1.3 Các thông số phục vụ quá trình tính nhiệt thừa và một số thông số khác ................................................................... 4 Chương 3: Tính năng suất thông gió ........................................................................... 6 3.1 Tính nhiệt thừa ........................................................................................ 6 3.1.1 Tính nhiệt do máy móc tỏa ra ............................................................ 6 3.1.2 Nhiệt tỏa ra từ đèn chiếu sáng ........................................................... 7 3.1.3 Nhiệt tỏa ra do người ........................................................................ 7 3.2 Tính ẩm thừa ........................................................................................... 8 3.2.1 Ẩm thừa do người tỏa ra ................................................................... 8 3.2.2 Ẩm bay hơi từ các sản phẩm ............................................................. 9 3.3 Lượng CO2 do người và xe thải ra .......................................................... 9 3.3.1 Lượng CO2 do người thải ra.............................................................. 9 3.3.2 Lượng CO2 do xe thải ra ................................................................. 10 3.4 Lưu lượng cần thiết .............................................................................. 10 3.4.1 Lưu lượng thải nhiệt thừa ................................................................ 10 3.4.2 Lưu lượng khử hơi nước thừa ......................................................... 11 3.4.3 Lưu lượng khử khí CO2................................................................... 11 Chương 4: Tính toán thông gió ................................................................................. 11 4.1 Các thông số lựa chọn để tính toán thông gió ....................................... 13 4.1.1 Bội số tuần hoàn .............................................................................. 13 4.1.2 Phương pháp thiết kế đường ống thông gió .................................... 13 4.1.3 Chọn miệng gió ............................................................................... 14 4.2 Thiết kế ống gió tiêu biểu ..................................................................... 14 4.2.1 Thiết kế đường ống gió ................................................................... 14 4.2.2 Tính tổn thất để chọn quạt ............................................................... 16 4.2.2.1 Tổn thất ma sát ........................................................................... 16 4.2.2.2 Tổn thất cục bộ ........................................................................... 18 4.2.2.3 Tổn thất các thiết bị phụ ............................................................. 20 4.2.3 Tính chọn quạt ................................................................................ 20 Chương 5: Thiết kế quạt ............................................................................................ 22 5.1 Thiết kế guồng ...................................................................................... 22 5.2Thiết kế vỏ quạt ...................................................................................... 24 Kết luận ......................................................................................................................... Lời mở đầu Điều hòa không khí, thông gió là một trong những lĩnh vực quan trọng trong đời sống cũng như trong các ngành công nghiệp khác. Kinh tế và xã hội càng phát triển thì nhu cầu về điều kiện sinh hoạt và làm việc của con người ngày càng cao. Trong những năm gần đây, kinh tế nước ta phát triển với tỉ lệ tăng trưởng đáng kể, bước đầu thực hiện có hiệu quả công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. cùng với sự phát triển đó thì nhu cầu về thiết bị lạnh cũng tăng theo nhanh chóng. Việt nam là một thị trường đầy tiềm năng của rất nhiều hãng sản xuất, kinh doanh máy và thiết bị dùng cho hệ thống điều hòa không khí, thông gió. Điều hòa không khí có vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người và sản xuất. Để dần từng bước cải thiện điều kiện làm việc và vệ sinh môi trường trong các khu công nghiệp và đô thị cần phải tích cực áp dụng các biện pháp tổ chức và ki thuật nhằm hạn chế hoặc giảm thiểu các chất độc hại sinh ra do quá trình sản xuất hoặc đời sống sinh hoạt của con người. Trong các công trình nhà văn hóa, cung thể thao, câu lạc bộ,triễn lãm, trưng bày thường có lượng nhiệt ẩm và khí CO2 toả ra rất lớn, để tạo được cảm giác thoải mái và đảm bảo yêu cầu vệ sinh cho con người cần phải tổ chức hệ thống thông gió thổi không khí được làm mát,”sạch” tới vùng làm việc.đối với các phân xưởng có tỏa ra nhiều bụi và các khí độc hại ngoài việc tổ chức cung cấp không khí sạch tới còn phải có hệ thống hút và vận chuyển hổn hợp khí bụi và độc hại về bộ phận thu gom, xử lý trước khi thải vào môi trường xung quanh. Đối với đề tài này “Thiết kế hệ thống thông gió, tản nhiệt và khử khói bụi cho hầm tầng 2 để xe trường ĐH Công Nghiệp TPHCM” chúng em trình bày những vấn đề cơ bản và tính toán nhiệt, ẩm, lượng độc hại tỏa ra trong hầm để xe trường ĐHCN TP.HCM. Trên cơ sở đó xác định lưu lượng khí cần thiết để khử nhiệt thừa, hơi nước và khí độc hại tỏa ra trong công trình và nêu lên một số giải pháp tổ chức thông gió, chống nóng,hút bụi và khí độc hại tại các thiết bị công nghệ, trình bày hệ thống vận chuyển khí nén bụi, phế thải, các thiết bị thu gom bụi, các thiết bị loại bỏ các khí độc hại khỏi dòng khí thải. Đề tài gồm những nội dung chính sau: Chương 1: Tổng quan về công trình Chương 2: Yêu cầu hệ thống thông gió và lựa chọn thông số tính toán Chương 3: Tính năng suất thông gió. Chương 4: Tính toán thông gió. Chương 5: Thiết kế quạt. Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình thực hiện đề tài song không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự góp ý của quý thầy cô cùng bạn đọc. Em xin chân thành cảm ơn. Chương 1: Tổng quan về công trình Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 1.1 Giới thiệu về công trình Hầm để xe trường ĐHCN TP.HCM là một kiến trúc gồm có 2 tầng,và trên cùng là sân chơi cho sinh viên.Bốn mặt của hầm để xe chủ yếu được bao phủ bằng một lớp cỏ, hầu như không tiếp xúc trực tiếp với môi trường. Công trình không có các cửa thông khí trực tiếp với môi trường mà chỉ thông khí với môi trường qua lối đi vào-ra và cầu thang thoát hiểm . Đề tài của nhóm là Thiết kế hệ thống thông gió, tản nhiệt và khử khói bụi cho hầm tầng 2 của hầm để xe nên dưới đây chúng em chỉ nêu chi tiết không gian kiến trúc của tầng 2: Coi như tầng 2 tách biệt với tầng 1, có thang thoát hiểm. Không gian chức năng như hình vẽ Chương 1: Tổng quan về công trình Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang 2 Hình1: mặt bằng tầng hầm 2 Đối với tầng hầm 2, bề dày sàn bêtông không đổi, vẫn là 300mm và 500mm (tại các dầm) nhưng người ta không làm trần giả; đường ống sẽ được lộ thiên làm tăng thêm nét độc đáo cũng như dễ dàng tiến hành bảo trì khu gửi xe ở tầng hầm 2 (xem hình). Hình 2: Cấu trúc sàn tầng hầm 2 Dưới đây là không gian 3D mô phỏng hầm để xe tầng 2: Chương 2: Yêu cầu hệ thông thông gió và lựa chọn thông số tính toán Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang 3 CHƯƠNG 2: YÊU CẦU HỆ THỐNG THÔNG GIÓ VÀ LỰA CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN I) Yêu cầu hệ thống thông gió Do hệ thống thông gió cho hầm để xe và số người hoạt động bên trong khá đông, lượng nhiệt và các chất khí độc hại thải ra rất nhiều,gây ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe của sinh viên vì vậy cần loại bỏ đi lượng nhiệt thừa và các chất khí độc hại này,cần phải thiết kế một hệ thống thông gió tản nhiệt cho nó và hệ thống phải đảm bảo một số yêu cầu sau: - Quạt phải cung cấp đủ không khí nhằm mục đích giải lượng nhiệt thừa, đồng thời trung hòa lượng CO2 do người và xe thải ra, - Hệ thống phải đảm bảo tính kinh tế lâu dài. - Không khí phải đảm bảo chất lượng, phải được lọc sạch trước khi đưa ra ngoài II) Lựa chọn thông số tính toán 2.1 Chọn thông số 2.1.1 Cấp điều hòa Khi thiết kế hệ thống điều hòa không khí và thông gió, việc đầu tiên là phải lựa chọn cấp điều hòa cho hệ thống điều hòa không khí và thông gió cần tính. Cấp điều hòa không khí và thông gió thể hiện độ chính xác trạng thái không khí cần điều hòa của công trình. Có ba cấp như sau: - Hệ thống thông gió cấp I có độ chính xác nhất. - Hệ thống thông gió cấp II có độ chính xác trung bình. - Hệ thống thông gió cấp III có độ chính xác vừa phải. Tùy vào từng trường hợp mà ta chọn cấp độ chính xác cao hay thấp. Khi ta chọn cấp độ chính xác cao thì kéo theo giá thành trang thiết bị cao, ngược lại khi ta chọn cấp độ chính xác vừa phải thì giá thành trang thiết bị cũng vừa phải. Đối với hầm để xe trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM cũng giống các công trình bình thường khác như nhà ở, văn phòng không cần đòi hỏi độ chính xác cao, nghiêm ngặt như các khu Chương 2: Yêu cầu hệ thông thông gió và lựa chọn thông số tính toán Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang 4 máy tính dữ liệu, phòng sạch nên ta chọn cấp điều hòa không khí là cấp III, cấp thấp nhất và cũng phổ biến nhất với các thông số vi khí hậu cho phép chênh lệch một ít trong phạm vi không quá 17ngày/năm. 2.1.2 Các thông số vi khí hậu a) Nhiệt độ, độ ẩm không khí ngoài trời (tN, N ϕ ) Hệ thống thông gió của hầm để xe ta chọn hệ thống cấp III. Theo yêu cầu thiết kế của công trình, ta có: 030 ; 80%N Nt C j= = . Đối với khu tầng hầm 2 ta giả thiết nhiệt độ của không gian xung quanh có nhiệt độ là 030 ; 80%N Nt C j= = b) Nhiệt độ, độ ẩm không khí trong hầm để xe là ( àT Tt v j ) Nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí trong phòng ký hiệu àT Tt v j ứng với trạng thái của không khí trong phòng được biểu diễn bằng điểm T trên đồ thị của không khí ẩm. Việc chọn giá trị àT Tt v j phụ thuộc vào mùa trong năm. c) Tốc độ không khí lưu chuyển trong phòng Tốc độ không khí luân chuyển trong hầm để xe phải thích hợp, không quá lớn khi nhiệt độ gió cấp vào phòng là thấp để tránh làm cho con người bị cảm lạnh cũng không quá thấp vì sẽ không tạo được cảm giác mát mẻ cho không gian hầm. Với nhiệt độ trong hầm 035Tt C= tốc độ gió tra theo bảng là 1,5 /k m sw = . 2.1.3 Các thông số phục vụ quá trình tính nhiệt thừa, ẩm thừa và một số thông số khác - Các hệ số tính toán ktt và hệ số không đồng thời kđt của thành phần động cơ, thiết bị điện Q1; phụ tải đèn Q2 và nhiệt do con người tỏa ra Q3. Chương 2: Yêu cầu hệ thông thông gió và lựa chọn thông số tính toán Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang 5 Bảng 2.1: Hệ số tính toán và hệ số không đồng thời Thành phần Hệ số tính toán ktt Hệ số không đồng thời Động cơ 1 1 Đèn - 0.9 Nhiệt do người tỏa ra Chương 3:Tính năng suất thông gió Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang 6 CHƯƠNG 3: TÍNH NĂNG SUẤT THÔNG GIÓ Chọn số người chuyển động vào trong hầm để xe là 80 người trong hầm. thời gian cho sự thải nhiệt của mỗi động cơ là 5 phút 3.1 Tính nhiệt thừa Qth 8 1 [ ]th i i Q Q kW = = å (3-1) Trong đó Qth là tổng nhiệt thừa và Qi là các nhiệt thành phần, [kW]. 3.1.1 Nhiệt do máy móc thiết bị toả ra Q1 Đối với hầm để xe tầng 2 thì lượng nhiệt thải ra là do lượng xe lưu thông vào trong hầm nhiều nên: 1 . .tt dt NQ k k h = [kW] (3-2) Trong đó: N: là công suất động cơ [kW] η: hiệu suất động cơ ktt: Hệ số phụ tải kđt:Hệ số đồng thời Bảng 3.1 Công suất động cơ N [KW] 0,5£ 0,5 5¸ 5 10¸ 10 28¸ 28> Hiệu suất động cơ h 0,75 0,84 0,85 0,88 0,9 Đối với động cơ xe máy thì công suất của động cơ xe máy là 5,1 KW Áp dụng công thức (2-1) và tra bảng trên ta có bảng tính nhiệt độ máy móc tỏa ra như sau: Bảng 3.2: Nhiệt tỏa ra từ động cơ xe máy Q1 , kW Khu vực Động cơ Số lượng Công suất, KW Hiệu suất , % ktt Kđt Q1, KW Hầm tầng 2 80 5.1 85 0.6 1 288 Chương 3:Tính năng suất thông gió Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang 7 3.1.2 Nhiệt toả ra từ đèn chiếu sáng Q2 Đối với hầm để xe người ta chủ yếu thường sử dụng đèn Nêon. Đối với hầm để xe Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM cũng sử dụng loại đèn này. Để tính nhiệt tỏa ra từ đèn ta sẽ dùng công thức : 3 2 .10 , [ ]csQ N KW -= (3-3) Ncs: tổng công suất của tất cả các đèn chiếu sáng, [KW] Vì công trình hầm để xe nên công suất chiếu sáng theo m2 sàn. Bình thường theo tiêu chuẩn chiếu sáng lấy 10W/m2 diện tích sàn. ð Lượng nhiệt tỏa ra từ đèn chiếu sáng được tính như sau: 3 3 2 10. .10 10.(36.30).10 10.8Q F KW - -= = = 3.1.3 Nhiệt do người toả ra Q3 Theo bảng 3.1 phía dưới, và loại hình hoạt động của người trong trường hợp này là lao động nhẹ ,với nhiệt độ trong hầm để xe là 350C thì nhiệt toàn phần là 125W/người. Nhiệt do người tỏa ra được tính như sau: 33 . .10 , [ ]Q n q KW -= (3-4) Trong đó: q - Nhiệt tỏa ra từ một người, W/người n - Số người. ð Nhiệt tỏa ra từ người: 33 80.125.10 10Q KW-= = Nhiệt độ phòng 0C 15 20 25 30 35 Tĩnh tại Lao động nhẹ Lao động trung bình Lao động nặng Phòng ăn khách sạn Vũ trường 125 135 180 250 175 235 100 130 175 250 145 200 80 125 170 250 125 190 80 125 170 250 125 230 80 125 170 250 125 300 Chương 3:Tính năng suất thông gió Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang 8 Bảng 3.3 Bảng tổng kết thành phần nhiệt thừa KW Khu vực Q1 Q2 Q3 Tổng Qth , KW Tầng hầm 2 288 10.8 10 308.8 Bảng 3.4 -Q1 - Nhiệt do máy móc thiết bị toả ra -Q2 - Nhiệt toả ra từ đèn chiếu sáng -Q3 - Nhiệt do người toả ra 3.2 Tính ẩm thừa WT Ta có công thức tổng quát tính ẩm thừa: 4 1 , /T i i W W kg s = = å (3-5) Trong đó Wi là các ẩm thành phần. 3.2.1 Ẩm thừa do người toả ra W1 3 1 . .10 , /3600 ngW n kg s-= (3-6) Trong đó: Ø n: số người trong phòng. Ø g: lượng ẩm một người tỏa ra trong một đơn vị thời gian, phụ thuộc vào cường độ lao động của người và nhiệt độ phòng, tham khảo “Bảng 3.5”. Với tầng hầm 2 của nhà để xe chọn nhiệt độ bên trong hầm là 350C và lao động nhẹ ta sẽ có giá trị gn cho hầm để xe như sau: gn=200g/h.người. Áp dụng công thức trên ta sẽ tính được thành phần ẩm thừa do người tỏa ra như sau: 3 3 1 200. .10 80. 10 0,0045 / 3600 3600 ngW n kg s- -= = = Chương 3:Tính năng suất thông gió Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang 9 Nhiệt độ Trạng thái 15 20 25 30 35 Tĩnh tại Lao động nhẹ Lao động trung bình Lao động nặng Nhà ăn Vũ trường 40 55 110 185 90 160 40 75 140 240 90 160 50 115 185 295 171 200 75 150 230 355 165 305 115 200 280 415 250 465 Bảng 3.5 3.2.2 Ẩm bay hơi từ các sản phẩm W2 và ẩm do hơi nước nóng mang vào W3 Trong công trình này do không có sản phẩm ướt đưa vào phòng, nên ta có thể bỏ qua hai thành phần trên: W2 =W3 = 0 kg/s ð Tổng lượng ẩm thừa tỏa ra trong tầng hầm 2 của nhà để xe là: WT =W1 + W2 + W3 = 0,0045kg/s 3.3 lượng khí CO2 do người và xe thải ra Gd là lượng hơi độc do người và xe thải ra ( g/h) D N XG G G= + 3.3.1 Lượng CO2 do người thải ra (Tra bảng 3.7 trang 92 sách “Thông gió” của GVC.Hoàng Thị Hiền – Ts.Bùi sỹ Lý) Với số n=80 người và nhiệt độ trong hầm là 350C ð k= 200g/h Suy ra lượng CO2 do người thải ra trong hầm để xe là: Chương 3:Tính năng suất thông gió Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang 10 80 200 16000 /G n k g hN = ´ = ´ = Hay GN=16 kg/h. 3.3.2 Lượng CO2 do xe thải ra Đối vơi tiêu chuẩn về khí thải hiện nay thì với xe mới thì lượng khí CO2 cho phép là dưới 100g/km,đối với các xe hiện nay thì khoảng 120g/km.Đối với xe máy sử dụng trong nước ta hiện nay thì lượng CO2 thải ra cho khoảng 150g/km. Áp dụng đối với hầm để xe ta thì ta chọn đoạn đường mà xe chạy trong hầm là 50m=0.05km. vậy suy ra lượng CO2 do xe thải ra: 'XG = 150 x 0.05 =7.5g Do xe chỉ chạy trong khoảng thời gian là 1 phút=1/60 giờ nên: ð Lượng CO2 do xe thải ra: 7,5.60 450 / 0.45 /XG g h kg h= = = è Lượng CO2 thải ra do người và xe là: 16 0,45 16, 45 /D N XG G G kg h= + = + = 3.4 Lưu lượng cần thiết Lưu lượng cần thiết quạt phải cung cấp cho hầm nhằm mục đích: giải nhiệt thừa, lượng ẩm và trung hòa lượng CO2 do người và xe thải ra. 3.4.1 Lưu lượng giải nhiệt thừa Ta có công thức tính lưu lượng cần thiết để khử nhiệt thừa là: 1 QthG I IR v = - Trong đó G1:lưu lượng cần thiết để khử lượng nhiệt thừa (kg/h) Qth : lượng nhiệt thừa (W) Chương 3:Tính năng suất thông gió Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang 11 tR, tV: nhiệt độ khi ra khỏi phòng và nhiệt độ vào phòng tR = 350C và tV = 300C =>IR=130 kJ/kg , IV=100 kJ/kg với : 308.8 308.8 3600 111680 /thQ KW x KJ h= = = èVậy lưu lượng cần thiết : 31 111680 37056 / 30880 / 130 100 G kg h m h= = = - 3.4.2 Lưu lượng khử hơi nước thừa. Ta có công thức tính lưu lượng cần thiết để khử hơi nước thừa là: T R V WG d d = - [m3/h] Trong đó: G – Lưu lượng trao đổi không khí khử hơi nước thừa,[kg/h] hay[m3/h]. WT–Lượng hơi nước tỏa vào phòng [g/h] dR– Dung ẩm của không khí ra.[g/kg] dV– Dung ẩm của không khí vào.[g/kg] Với nhiệt độ không khí bên ngoài 300C =>Ph=0.04241bar ð 0.042410.622 0.622 0.0275 / 27.5 / 1 1 0.04241 h V h pd kg kgkk g kg p = = = = - - Với nhiệt độ không khí bên trong 350C => Ph=0.05622 bar ð 0.056220.622 0.622 0.037 / 37 / 1 1 0.05622 h R h pd kg kgkk g kg p = = = = - - Lượng ẩm WT =0,0045kg/s =4.5x3600=16200 g/h. è Lưu lượng cần thiết để khử hơi nươc thừa là: 316200 1705 [ / ] 1458 / 37 27.5 T R V WG kg h m h d d = = = = - - . 3.4.3 Lưu lượng khử khí – hơi độc (CO2) Ta có công thức tính lưu lượng cần thiết để khử khí – hơi độc (CO2) là: Chương 3:Tính năng suất thông gió Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang 12 0CcpC dGL - = [m3/h] Trong đó: L – Lưu lượng không khí khử khí – hơi độc [m3/h] Gd – Lượng khí – hơi độc (CO2) tỏa vào phòng [g/h]. Ccp –Nồng độ cho phép của hơi độc có trong không khí vùng làm việc [g/m3] Co –Nồng độ cho phép của hơi độc (CO2) có trong không khí [g/m3]. (Tra bảng phụ lục 3 trang 345 sách “Thông gió” GVC.Hoàng thị Hiền- Ts.Bùi Sỹ Lý) Ta suy ra Ccp =1 và Co = 0.5 Gd= 316,45 / 16.45 10 /kg h x g h= èlưu lượng cần thiết để khử khí – hơi độc (CO2) là: 3 316.45 10 32900 [ / ] 27416 / 1 0.50 G xdL kg h m h C Ccp = = = = - - Bảng tổng kết lưu lượng cần thiết Khu vực Lưu lượng khử nhiệt thừa (m3/h) Lưu lượng khử ẩm (m3/h) Lưu lượng khử khí - hơi độc (m3/h) Tầng hầm 30880 1458 27416 Bảng 3.6 Vì lấy nhiệt là một chức năng, lấy ẩm là một chức năng, và khử nhiệt thừa là một chức năng và những chức năng trên là độc lập với nhau nên khi tính toán lưu lượng không khí cần phải cấp cho hầm để xe thì phải lấy một lượng không khí lớn nhất để thực hiện được cả 3 nhiệm vụ trên Max[Q]. è Ta chọn 330880 /Q m h= làm lưu lượng cần để cấp cho hầm để xe để khử lượng nhiệt thừa, lượng ẩm và hơi-khí độc. Chương 4: Tính toán thông gió Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang13 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THÔNG GIÓ 4.1 Các thông số lựa chọn để tính toán thông gió 4.1.1 Bội số tuần hoàn. Để tính toán thông gió ta cần xác định lưu lượng thông gió và chọn vận tốc gió hợp lý để thiết kế đường ống gió, thông qua đó có thể tính được cột áp rồi chọn quạt phù hợp. Lưu lượng thông gió thường xác định thông qua bội số tuần hoàn, tức số lần trao đổi trong một giờ (m3/h). h Qk V = (4-1) Q: Lưu lượng không khí cấp vào phòng Q = 30880 m3/h Vh: Thể tích hầm để xe (30x36x2.5) ð 30880 11 30 36 2.5h Qk V x x = = » Chọn vận tốc hợp lý là rất quan trọng bởi vì vận tốc chọn quá bé sẽ giảm được tiếng ồn, tổn thất bé dẫn đến quạt nhỏ, nhưng đường ống cồng kềnh, tiêu tốn chi phí đầu tư ban đầu và hạn chế trong trường hợp không gian làm việc quá bé. Ngược lại, vận tốc chọn quá lớn sẽ sinh ra tổn thất lớn, ồn ào, và quạt sẽ to nhưng giảm được chi phí đầu tư do kích thước đường ống nhỏ hơn. Vì vậy cần cân nhắc cẩn thận trong quá trình thiết kế. 4.1.2 Phương pháp thiết kế đường ống thông gió Có nhiều phương pháp để thiết kế đường ống gió, ở đây ta sẽ dùng phương pháp ma sát đồng đều. Thiết kế theo phương pháp ma sát đồng đều: từ lưu lượng cần cấp, và vận tốc gíó chọn trong đường ống.. Đường ống chính là đường ống mà tổn thất sẽ lớn nhất (đường ống dài nhất). Xem tổn thất trên ống mềm giống ống cứng. Chương 4: Tính toán thông gió Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang14 4.1.3 Chọn miệng gió Chọn miệng gió căn cứ vào chức năng sử dụng của miệng gió, lưu lượng gió cần cấp, độ ồn cho phép. Từ đó sẽ xác định được tổn thất qua miệng gió, cũng như các kích thước cổ, kích thước ống gió, kích thước trần, kích thước mặt. Với miệng gió hút khí thải cho tầng hầm ta chọn miệng gió RV-T-300x200-G1 có lưu lượng gió là 1715m3/h, tổn thất qua miệng gió là 15,2Pa. Hình 4.1: Hình dạng và cấu tạo miệng gió RV 4.2 Thiết kế ống gió tiêu biểu 4.2.1 Thiết kế đường ống gió Ta sẽ thiết kế tiêu biểu đường ống gió của một quạt hút gió thải ở tầng hầm 2. Thông số ban đầu như sau: lưu lượng quạt cần phải hút 30880 m3/h. Theo bố trí kíến trúc của công trình ta chọn 18 miệng gió. Suy ra lưu lượng một miệng gió là 1715m3/h = 8.578m3/s, có 18 miệng hút mỗi miệng hút có 0.477m3/s. Ta chọn vận tốc khởi đầu là 14,1m/s tại cửa hút của quạt. Chương 4: Tính toán thông gió Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang15 Tiết diện của ống yêu cầu: 28.578 0.608 14.1 m= 28.578 0.608 14.1 m= . Tra bảng 7.3_trang 370 “sách hướng dẫn thiết kế hệ thống ĐHKK-Nguyễn Đức Lợi” ta chọn ống cỡ 1400x500=0.7m2. Tính lại tốc độ gió: 8.578 12.25 / 0.7 m sw = = . Tra bảng 7.3_trang 370 “sách hướng dẫn thiết kế hệ thống ĐHKK-Nguyễn Đức Lợi” với lưu lượng 8.578 m3/s tốc độ 12.25m/s ta được đường kính ống tương đương là 0.886tdd m= . Sử dụng bảng 7.11_trang 370 “sách hướng dẫn thiết kế hệ thống ĐHKK-Nguyễn Đức Lợi” để tính tiết diện ống nhánh và xác định cỡ ống a x b theo bảng 7.3.Kết quả tính giới thiệu trong bảng 4.3. Đoạn ống Lưu lượng gió, m3/s Phần trăm lưu lượng % Phần trăm tiết diện % Tiết diện ống , m2 Cỡ ống chọn quạt Tốc độ m/s Quạt-A 8.578 100 100 0.7 1400x500 12.25 A-B 5.724 67 73.5 0.51 1100x500 10.4 B-13 2.862 33 41 0.29 600x500 9.54 13-14 2.385 28 35.5 0.249 550x500 8.67 14-15 1.908 22 29.5 0.2065 500x450 8.48 15-16 1.431 17 24 0.168 450x400 7.95 16-17 0.954 11 17.4 0.122 400x350 6.8 17-18 0.477 6 10.5 0.074 350x225 6.1 Bảng 4.1 Kết quả tính toán cỡ ống Chương 4: Tính toán thông gió Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang16 Hình 4.2: Chi tiết về đường ống quạt thông gió tầng hầm 2 4.2.2 Tính tổn thất để chọn quạt Tổn thất trên đường ống chính sẽ là cơ sở để chọn quạt. Rõ ràng đoạn ống dài nhất từ quạt tới miệng thổi thứ 18 có chiều dài lớn nhất và có tổn thất áp suất lớn nhất, do đó ta tiến hành tính trở kháng trên đoạn này để xác định cột áp quạt. Tổn thất áp suất ống gió gồm hai thành phần ma sát và cục bộ. 2 2 vH H H ghms cb g r r= + + å + åå å 4.2.2.1 Tổn thất ma sát. Khi tính tổn thất ma sát đồng đều thì ta quy hệ số ma sát trên đường ống bằng nhau. Trong trường hợp này ta không sử dụng cách trên mà ta tính theo phương pháp bảng số Tổn thất ma sát được tính theo công thức: Chương 4: Tính toán thông gió Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang17 2 2. . . ,2ms l vH mm H O d g l r= Trong đó: l – Chiều dài ống , m r – Mật độ không khí , kg/m3 v –Tốc độ không khí , m/s d– Đường kính tương đương của ống gió, m l –Hệ số trở kháng ma sát =l d 0011.00125.0 + theo GS Belccy Bảng tính hệ số ma sát và đường kính tương đương của đường ống Đoạn ống Tiết diện ống , m2 dtd l Quạt-A 0,7 0,94 0,0137 A-B 0,51 0,81 0,0139 B-13 0,29 0,61 0,0143 13-14 0,249 0,56 0,0145 14-15 0,2065 0,51 0,0147 15-16 0,168 0,463 0,0149 16-17 0,122 0,394 0,0151 17-18 0,074 0,31 0,0160 Bảng 4.2 Chương 4: Tính toán thông gió Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang18 Bảng tổn thất ma sát trên đường ống được tính trong bảng sau: Đoạn ống l l , m v , m/s d , m Hms mmH2O 2 2 v g r mmH2O ghr mmH2O Quạt - A’-A 0,0137 2-2,684 12,25 0,94 0,36 18.35 23.54 A – B 0,0139 8,243 10,4 0,81 0,94 6.62 0 B – B’ 0,0143 9,644 9,54 0,61 1,26 5.57 0 B’ – 13 0,0143 2,864 9,54 0,61 0,35 5.57 0 13 – 14 0,0145 3,785 8,67 0,56 0,45 4.6 0 14 – 15 0,0147 5,850 8,48 0,51 0,74 4.4 0 15 – 16 0,0149 5,850 7,95 0,463 0,73 3.87 0 16 – 17 0,0151 5,850 6,8 0,394 0,27 2.83 0 17 – 18 0,0160 5,850 6,1 0,31 0,69 2.28 0 Tổng tổn thất 5,79 54.09 23.54 Bảng 4.3 4.2.2.2 Tổn thất cục bộ. Tổn thất cục bộ được tính theo công thức: 2 2. . . ,2cb d vH p mmH O g x r x= = Trong đó: Pd – áp suất động , Pa x – Hệ số trở kháng cục bộ r – Mật độ không khí, kg/m3 ,thường lấy r =1,20 kg/m3 v – Tốc độ không khí , m/s Hệ số trở kháng cục bộ x phụ thuộc thuộc hình dáng, kích thước cách bố trí của các phụ kiện, thiết bị và chướng ngại vật. Hệ số trở kháng cục bộ được các định bằng thực nghiệm và cho trong bảng phụ luc trang 421“sách hướng dẫn thiết kế hệ thống ĐHKK- Chương 4: Tính toán thông gió Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang19 Nguyễn Đức Lợi” và bảng 3.12 - trang 99- thầy Bùi Trung Thành(tra áp suất động Hd) ta có bảng hệ số trở kháng cục bộ và tổn thất cục bộ trên đường ống như sau: Tên Vị trí Vận tốc m/s x Tổn thất cục bộ Hcb, mmH2O Miệng gió thải đến điểm A -Miệng gió thải -3 co 900 -2 Giảm cân 12,25 2.18 3x0.17 2x0.8 20 4.68 14.7 Chạc ba tiết diện chữ nhật trên ống hút: 1-chạc 3 đoạn A-B. 2- chạc 3 đoạn B-13. 12,25 9,54 2 1.05 19 6.6 Co nối -đoạn 13–B’ 9,54 0.21 12,6 Giảm -đoạn 16–17 -đoạn 15–16 -đoạn 14–15 -đoạn 13–14 6,8 7,95 8,48 8,67 0.27 0.2 0.39 0.34 0.76 0.77 1.72 1.56 17-18 Tại miệng gió Giảm ống →miệng gió 6,1 1 0.5 2.27 3.01 Tổng tổn thất cục bộ 85.41mmH2O Bảng 4.4 Chương 4: Tính toán thông gió Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang20 4.2.2.3 Tổn thất các thiết bị phụ. Các thiết bị phụ ở đây là lưới lọc khí trước khi đưa ra khỏi phòng. Bộ lọc bụi kiểu lưới được chế tạo từ nhiều loại khác nhau nhằm giảm bớt lượng bụi khi đưa ra ngoài không khí.lưới lọc có trở lực khá bé khoảng 30- 40 Pa. èTổng tổn thất trên đường ống chính: å H = 5.79 + 54.09 + 23.54 + 85.41= 168.83mmH2O Để đảm bảo an toàn, ta nhân thêm cho hệ số 1.1. Vậy tổng tổn thất để chọn quạt là: å 21,1.168,83 185,7H mmH O= = 4.2.3 Tính chọn quạt. Khi chọn quạt,Cần chú ý loại quạt sử dụng cho thích hợp. Đối với quạt hút gió thải tầng hầm 2 ta chọn loại quạt li tâm (100 mmH2O < H < 300 mmH2O ) 1. Chọn quạt: a. Các thông số của quạt: - Lưu lượng quạt : å Q = kQ = 1,1.8,578 = 9.44 (m3/s) = 33984 (m3/h) Trong đó k: hệ số an toàn ta chọn k=1.1 - Tổng áp quạt: å H = 185.7mmH2O Từ đây ta xác định được đây là loại quạt trung áp: cách thẳng Theo đường đặc tính của quạt ly tâm (phụ lục 7.11) : ta chọn lại quạt là trung áp cánh thẳng kiểu “Xa”4-76 No10 làm việc với tốc độ quay n1 = 1120 v/ph hiệu suất qh = 0.8 ở chế độ Q1 =34000 m3/h và p1 = 1.8kPa (sách “Thiết kế thông gió công nghiệp” của tác gia Hoàng Thị Yến) Theo phu lục 7.18 , tổ hợp B10-3 là tổ hợp cùng với động cơ 4A180M4 có tần số quay n = 1470 v/ph , có công suất điện 30kW . Vì n1 ¹ n nên ta sử dụng bảng 7.1 để tìm giá trị lưu lượng Q và áp suất H của quạt : Q = 1 1 nQ n = 147034000 1120 = 44625 (m3/h) = 12.4 (m3/s) Chương 4: Tính toán thông gió Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang21 H= 2 1 1 nH n æ ö ç ÷ è ø = 214701.8 1120 æ ö ç ÷ è ø = 3.1(kPa) = 316 (mmH2O) n =1470 v/ph. Vậy quạt thuộc loại quạt quay tương đối nhanh. Chương 5: Thiết kế quạt Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang 22 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ QUẠT 5.1 Thiết kế guồng - Đường kính trong của guồng: 12.43 33.5 3.5 0.71 1470 QD m n = = = - Đường kính ngoài của quồng: 0.71 1.12 0.65 D D m m = = = - Để đảm bảo an toàn cho cách quạt ta chọn chiều dầy cánh: mm6=d - Độ dài cánh: 1.1 0.72 1 0.2 2 2 D D Z m - - = = = - Bước cánh : t = Z - Số cánh: 2 1 .1,1 17.27 0, 2 Dn t p p = = = (cánh) - Ta chọn số cánh của quạt là 20 Vận tốc ở cửa ra 2 2.9,81.94,8 39,4 /2 1,2 ghdC m s r = = = Trong đó: hd=0,3.H = 0,3 . 316 = 94,8 mmH2O - Vận tốc đầu vào: 4 4.12, 4 32.23 /1 2 20,71 QC m s Dp p = = = - Vận tốc góc của guồng động: .1470 154( / ) 30 30 n rad sp pv = = = - Tốc độ vòng ở đầu vào: Chương 5: Thiết kế quạt Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang 23 0.7154 54( / )1 1 2 U R m sv= = = - tốc độ vòng ở đầu ra: 1.1154 85( / )2 2 2 U R m sv= = = - Để quạt hoạt động tốt nhất, kinh tế nhất: ta chọn góc giữa C1 với U1 là 900 901 oaÛ = - Vận tốc tương đối: 2 2 2 2 1 1 1 32.23 54 63W C U= + = + = (m/s) 2 2 2 2 2 2 2 39.4 85 93.7W C U= + = + = (m/s) - Vân tốc pháp tuyết: Cr = C1 = 32.23 (m/s) - Vân tốc tiếp tuyến Ct = 0 - Tam giác vận tốc ở cửa vào: Do trong thực tế Cr thường không đổi hoặc chỉ thay đổi một ít nên ta xem như Cr1 =Cr2 = 32.23 (m/s) - Góc hợp bởi C2 với U2 là 2 2 32.23sin 0.82 39.4 rC C a = = = 2 55 oaÞ = Þ Ct2 =C2cos 2a = 39,4 . cos55 = 22.6 - Góc ra của không khí tại cửa ra và vào: 1 1arcsin 311 o U W b = = R1cos 1b = R2cos 2b Þ 2b =57 o Chương 5: Thiết kế quạt Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang 24 - Chiều rộng của guồng động: ( ) ( )2 2 2 2 2 21 1 1 1 1 1 12.4 0,7 0,006.20 32,23 0,4 .54 Qb D n C up d j p = = - - - - b = 0,25 m 5.2 Thiết kế vỏ quạt - Theo vị trí và không gian đặt quạt ta chọn vỏ quạt ly tâm quay phải. - Diện tích miệng đẩy: 12.4 20.3 39.42 QF m C = = = - Độ dài cạnh miệng đẩy vuông B0 = F =0.55 m Chương 5: Thiết kế quạt Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang 25 - Khoảng cách giữa guồng động và cửa hút: 1 2 10.01 11( )D mmd d£ Û £ - Độ mở của vỏ quạt: 1 2 0.73( ) 3 A D m= = - Chiều rộng của vỏ quạt: 10.885 0.6195B D m= = - Các kích thước khác của quạt: 0.18 4 Aa m= = 2 0.55 2k Dr m= = r1 = rk + 0.5a = 0.64 (m) r2 = rk + 3/2a = 0.82 (m) r3 = rk + 5/2a = 1(m) r4 = rk + 7/2a = 1.18 (m) S1 = r1 + 0.5a = 0.73 (m) S2 = r2 + 0.5a = 0.91 (m) S3 = r3 + 0.5a = 1.09 (m) S4 = r4 + 0.5a = 1.27 (m) Chương 5: Thiết kế quạt Nhóm 2 GVHD: Bùi Trung Thành Trang 26 Hình : kích thước của vỏ quạt: Thông số của quạt: - Tổng lưu lượng quạt cần cung cấp: Q= 44640 m3/h - Tổng áp : H=316 mmH20 - Hiệu suất chung của quạt: 0.5h =å - Số vòng quay: n = 1470 vòng/phút - Công suất động cơ: 3.10 gHQN r h = = 92kW KẾT LUẬN Đề tài tiểu luận “Thiết kế hệ thống thông gió, tản nhiệt và khử khói bụi cho hầm tầng 2 để xe trường ĐH Công Nghiệp TPHCM” đã trình bày khá chi tiết về cách tính toán thiết kế một hệ thống thông gió cho tầng hầm. Trong quá trình tính toán do sự phức tạp của kiến trúc công trình và sự khảo sát thực tế về công trình, các thông số tính toán ban đầu không thể hiện được sự chính xác và chưa có kinh nghiệm thực tế nên trong qua trình tính toán vẫn còn một số thiếu sót và hạn chế. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Trung Thành đã hướng dẫn chúng em trong thời gian hoàn thành bài tiểu luận vừa qua. Một số hình ảnh về lắp đặt ống gió Hình ảnh thực tế Hình ảnh 3D về ống gió Tài liệu tham khảo 1. Lê Chí Hiệp, Kỹ thuật điều hoà không khí , Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 2001 2. Nguyễn Đức Lợi, Hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hoà không khí, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật – 2003 3. Hoàng thị Hiền- Ts.Bùi Sỹ Lý, Thông gió, Nhà xuất bản xây dựng. 4.Bùi Trung Thành, Bơm - Quạt - Máy nén.