Thiết kế hệ thống thông gió, xử lý khí cho một cơ sở sản xuất ngành cơ khí tại Thành phố Vinh

a hè được tính như sau: = Qtỏa + Qthu - Qtth = (Qng + Qts + Qđc + Qln) + ( + ) - (Qkc+ Qgió + Qvl)) (kcal/h) Từ những kết quả trên ta có bảng tổng kết nhiệt như sau: Mùa Tốn thất nhiệt(Qtth) Tỏa nhiệt (Qtỏa) Thu nhiệt(Qthu) Kết quả Qth (kcal/h) Qkc Qgió Qvl Qng Qts Qđc Qln Đông 15867 794,5 44,4 3120 8600 8591,4 74125,2 - - 74730,7 Hè 4398 331 17,4 - 8600 8591,4 73524 2520 21450 106611 Bảng 1.14: Bảng tổng kết nhiệt. 1.5.2. Lưu lượng thông gió cơ khí: Từ bảng 1.13 ta nhận thấy: Qth > 0 ở cả hai mùa và lượng nhiệt thừa vào mùa hè lớn hơn lượng nhiệt thừa vào mùa đông. Vậy để giảm nhiệt độ, làm trong sạch môi trường không khí trong phòng tạo điều kiện làm việc tốt công nhân ta cần phải khử lượng nhiệt thừa tính cho mùa hè bằng cách đưa vào phân xưởng một lượng khí sạch có vận tốc tạo thành những luồng gió. Với lượng nhiệt thừa trong phân xưởng là: Qth = 106611(kcal/h), thì lượng khí sạch cần phải đưa vào phân xưởng trong 1 giờ để khử lượng nhiệt thừa được tính như sau: Chia thành hai trường hợp: Thông gió kết hợp phun ẩm: G = (kG/h) Trong đó: C : tỷ nhiệt của không khí khô, C = 0,24 (kcal/kG.0C) tR : nhiệt độ không khí hút ra, tR = tvlv + b.(H - 2) = 35,7 + 1,2.(7,9 - 2) = 42,780C tvlv : nhiệt độ không khí trong phòng tại vùng làm việc lấy bằng nhiệt độ tính toán trong phòng vào mùa hè, tvlv = = 35,70C. tv : nhiệt độ của không khí thổi vào phòng lấy bằng nhiệt độ ngoài nhà vào mùa hè giảm đi 6,70C do có sử dụng phun ẩm, tv = -4,7 =290C ( = 33,70C tra bảng 1.1). b : gradien nhiệt độ theo chiều cao, đối với xưởng nóng b = 1 ¸ 1,5, chọn b = 1,2 H : khoảng cách đứng từ mặt sàn đến tâm cửa không khí ra, H = 7,9 (m). Vậy lưu lượng không khí cần thổi vào phòng là L (m3/h): L = (m3/h) Với (kG/m3) Vậy chọn lưu lượng không khí tính toán cần thổi vào phòng là: L = 28000(m3/h) b. Chỉ có thông gió: G = (kG/h) Trong đó: C : tỷ nhiệt của không khí khô, C = 0,24 (kcal/kG.0C) tR : nhiệt độ không khí hút ra, tR = tvlv + b.(H - 2) = 35,7 + 1,2.(7,9 - 2) = 42,780C. tvlv : nhiệt độ không khí trong phòng tại vùng làm việc lấy bằng nhiệt độ tính toán trong phòng vào mùa hè, tvlv = = 35,70C. tv : nhiệt độ của không khí thổi vào phòng lấy bằng nhiệt độ ngoài nhà vào mùa hè, tv = =33,70C (tra bảng 1.1). b : gradien nhiệt độ theo chiều cao, đối với xưởng nóng b = 1 ¸ 1,5, chọn b = 1,2 H: khoảng cách đứng từ mặt sàn đến tâm cửa không khí ra, H = 7,9 (m). Vậy lưu lượng không khí cần thổi vào phòng là L (m3/h): L = (m3/h) Với (kG/m3) Chọn lưu lượng tính toán là 42680 (m3/h) CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THỦY LỰC, HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CƠ KHÍ. 2.1. CƠ SỞ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CHO HỆ THỐNG THÔNG GIÓ CƠ KHÍ: Trên cơ sở dữ liệu đã tính toán kết hợp với quy họach nhà xưởng ta đề xuất đưa ra hai phương án thông gió cơ khí. So sánh hai phương án đã đưa ra để chọn ra một phương án tối ưu thực hiện thông gió cơ khí cho phân xưởng số 4. 2.1.1. Tính cho phương án thông gió cơ khí: Như mục 2.5.2 phần b đã tính toán thì trong trường hợp chỉ sử dụng thông gió cơ khí thì lưu lượng tính toán không khí cần thổi vào phòng là: L = 42680 (m3/h) Lưu lượng mỗi miệng thổi là: L= 10002000(m3/h) Dựa vào quá trình tính toán phân xưởng số 4 ta chọn 22 miệng thổi. Từ đây có được lưu lượng mỗi miệng thổi là: L = (m3/h). 2.1.1.1.Vạch tuyến cho hệ thống thông gió cơ khí: Phương án 1(phương án chọn): phương án vạch tuyến cho hệ thống thông gió cơ khí được thể hiện ở hình bên. Phương án chọn là phương án có nhiều ưu điểm hơn so với phương án so sánh. Phương án chọn phù hợp với không gian nhà máy, có tổn thất áp lực trong quá trình vận hành là nhỏ nhất, dễ thi công lắp đặt cũng như công tác vận hành về sau. Với những yêu cầu như trên thì phương án được lựa chọn dưới đây có khả năng đáp ứng được. Về mặt không gian thì phương án náy rất phù hợp với bố trí không gian của gian máy cũng như mặt bằng khu nhà máy. Phương án này có tổn thất áp lực thấp hơn phưong án còn lại, ít gây tốn kém trong vận hành. Có khả năng thi công dễ dàng và thuận lợi. Hình 2.1: Sơ đồ không gian hệ thống thông gió cơ khí (phương án chọn) Hình 2.2: Sơ đồ không gian hệ thống thông gió cơ khí (phương án so sánh) b. Phương án so sánh: Phương án so sánh tuy phù hợp với sự bố trí không gian nhà xưởng, gian máy nhưng tổn thất áp lực do phương án đem lại là cao làm nâng giá thành chi phí cũng như vận hành hệ thống sau này. Mặt khác trong quá trình tính toán thiết kế hệ thống thông gió cơ khí thì không nên sử dụng các loại chạc tư vì loại chạc này tổn thất áp lực cao, tuổi thọ thấp, chi phí thi công và vận hành tăng cao. Vì những lý do đó mà phương án so sánh sẽ không được lựa chọn trong quá trình xây dựng hệ thống thông gió cơ khí. Kết luận:Trong 2 phương án vạch tuyến đưa ra thì phương án 2 được sử dụng làm phương án so sánh, phương án 1 là phương án chọn. Phương án 1 được chọn vì so với phương án còn lại thì phương án 1 có tổn thất áp lực đường ống là thấp nhất, mặt khác phương án này còn phù hợp với sơ đồ quy hoạch mặt bằng khu vực nhà máy. Đối với phương án 2 khi sử dụng phương án vạch tuyến này thì dễ dàng thấy rằng chúng ta buộc phải sử dụng chạc 4, mà việc này thì gây trở ngại cho công tác thi công cũng như vận hành sau này do tổn thất áp lực tương đối lớn. 2.1.1.2. Tính toán thuỷ lực cho hệ thống thông gió cơ khí: Trên cơ sở sơ đồ hệ thống đường ống dựa theo qui tắc ta đánh số thứ tự các đoạn như trên sơ đồ đã ghi rõ lưu lượng cũng như độ dài đoạn ống Căn cứ vào lưu lượng không khí L, ta chọn được vận tốc v thích hợp và tính được đường kính d, tra tổn thất ma sát đơn vị R, tính áp suất động Pd Nhân trị số R với độ dài đoạn ống l ta được trị số tổn thất áp suất ma sát trên đoạn ống (ở đây ta xem xét đưòng ống có độ nhám tiêu chuẩn và không khí ở nhiệt độ bình thường 200C nên các hệ số điều chỉnh đều bằng đơn vị). Thống kê các chướng ngại cục bộ trên mỗi đoạn ống, tra ra hệ số sức cản ξ của chúng, tổng cộng lại từng đoạn. Cộng các trị số tổn thất áp suất do ma sát và tổn thất áp suất cục bộ ta được tổn thất áp suất toàn phần. Ghi chú hệ số sức cản cục bộ: Đoạn 1: Miệng thổi butarin ξ = 1,6 Cút 600 ξ = 0,3 Chạc 3 ξ = 0,3 Ngoặc 90 ξ = 0,4 (R/D=1,5) Σξ = 2,60 Đoạn 2: Chạc ba ξ = 0,6 Đoạn 3: Chạc ba ξ = 0,7 Đoạn 4: Chạc ba ξ = 0,9 Đoạn 5: Cút 90 ξ = 0,85 Chạc ba ξ = 0,9 Σξ = 1,75 Đoạn 6: Chạc ba ξ = 1,0 Đoạn 7: Cút 90 ξ = 1,1 Đoạn 8: Loa (nối vào quạt) ξ = 0,1 Cửa lấy gió vào H/do= 0,5 ξ =0,75 Σξ = 0,85 Ta có bảng tính thuỷ lực của đoạn ống chính như sau: (trang bên) Đối với đoạn không phải tuyến ống chính: Sau khi tính toán xong tuyến ống chính thì tổn thất áp suất trên các nhánh phụ biết được và bây giờ cần xác định đường kính của chúng. Đê giải quyết bài toán này, trước tiên ta tìm tổn thất ma sát đơn vị gần đúng của nhánh phụ: R= ΣΔPi – ΔPcb/ Σl, kG/m2.m hay mmH2O/m. ΣΔPi : là tổng cộng tổn thất áp suất toàn phần của các đoạn trên tuyến ống chính nối song song với nhánh ống phụ đang xem xét. Σl : là tổng độ dài các các đoạn trên nhánh phụ. ΔPcb : là tổn thất áp suất cục bộ phỏng chừng trên nhánh phụ lấy khoảng 50% tổn thất áp suất toàn phần. Sau đó dựa vào R và lưu lượng của từng đoạn mà tra ra đường kính. Tính lại tổn thất áp suất toàn phần của đoạn BE nếu bằng tổng thất áp suất toàn phần đoạn CF là thoả các điều kiện và đường kính của các ống và vận tốc luồn khí được lựa chọn. Trên cơ sở đó ta có bảng tính toán tổn thất áp lực như trang bên Bảng 2.1 : Bảng tính tổn thất hệ thống thông gió cơ khí Đoạn ống Lưu lượng (m3/h) Độ dài đoạn ống l(m) Vận tốc (m/s) Đường kính (m) Tổn thất áp suất đơn vị R,mm H2O/m Tổn thất áp suất ma sát ΣΔPms=Rl Tổng hệ số sức cản cục bộ Σξ ÁP suất động Pd Tổn thất áp suất cục bộ ΔPcb = Σξ x Pd Tổn thất áp xuất toàn phần ΔP=ΔPms+ΔPcb 1 1940 11,1 8,5 0,28 0,303 3,36 2,60 4,6 12,93 16,29 2 3880 5,5 8,6 0,4 0,19 1,05 0,6 4,61 3,36 4,51 3 5820 5,4 8,7 0,48 0,147 0,79 0,7 4,63 3,84 5,63 4 7760 5,3 8,7 0,56 0,128 0,68 0,9 4,63 4,36 6,04 5 9700 13,5 8,7 0,63 0,11 1,49 1,75 4,63 9,15 11,64 6 32980 8 9,2 1,12 0,06 0,48 1,0 5,18 5,18 6,16 7 42680 9 9,5 1,25 0,048 0,37 1,1 5,52 7,07 7,54 8 42680 6 9,5 1,25 0,048 0,28 0,85 5,52 4,69 4,97 9 1940 1,5 8,5 0,28 0,303 0,45 1,6 4,6 7,36 7,82 10 1940 1,5 8,5 0,28 0,303 0,45 1,6 4,6 7,36 7,82 11 1940 1,5 8,5 0,28 0,303 0,45 1,6 4,6 7,36 7,82 12 1940 1,5 8,5 0,28 0,303 0,45 1,6 4,6 7,36 7,82 13 3880 7 8,6 0,4 0,19 1,33 3,9 4,61 17,98 19,31 14 7760 5,3 8,7 0,56 0,128 0,68 0,4 4,63 1,852 2,532 15 11640 5,2 8,7 0,70 0,1 0,52 0,5 4,63 0,5 2,835 16 15520 5,0 8,7 0,78 0,082 0,41 0,5 4,63 2,315 2,725 17 19400 5,0 8,7 0,90 0,07 0,35 0,6 4,63 2,778 3,128 18 23280 5,0 8,7 0,95 0,66 0,3 1,1 4,63 5,093 5,393 19 3880 1,5 8,6 0,4 0,19 0,29 3,2 4,61 13,21 13,5 20 3880 1,5 8,6 0,4 0,19 0,29 3,2 4,61 13,21 13,5 21 3880 1,5 8,6 0,4 0,19 0,29 3,2 4,61 13,21 13,5 22 3880 1,5 8,6 0,4 0,19 0,29 3,2 4,61 13,21 13,5 23 3880 1,5 8,6 0,4 0,19 0,29 3,2 4,61 13,21 13,5 24 1940 7,1 8,7 0,28 0,303 2,16 2,6 4,63 12,04 14,20 25 3880 5,5 8,6 0,4 0,19 1,05 0,4 4,61 1,85 2,90 26 5820 5,4 8,9 0,5 0,153 0,91 0,4 4,74 2,66 3,57 27 7760 5,3 8,9 0,56 0,133 0,8 0,6 4,85 2,91 3,71 28 9700 5,5 9,2 0,63 0,122 0,67 0,6 5,28 3,17 3,84 29 1940 1,5 8,5 0,28 0,303 0,46 1,6 4,60 7,36 7,82 30 1940 1,5 8,5 0,28 0,303 0,46 1,6 4,60 7,36 7,82 31 1940 1,5 8,5 0,28 0,303 0,46 1,6 4,60 7,36 7,82 32 1940 1,5 8,5 0,28 0,303 0,46 1,6 4,60 7,36 7,82 Vậy tổng tổn thất áp suất trên đoạn ống chính là: 76,03 (kG/m2) 2.1.1.3. Tính toán chọn quạt và động cơ: a. Tính toán chọn quạt: Để chọn quạt cho hệ thống thông gió thì ta dựa vào 2 yếu tố: tổng tổn thất áp suất trên đoạn ống chính và lưu lượng không khí tính toán cần thổi vào phòng. Ta tính được tổng tốn thất áp suất trên đoạn ống chính là SDP = 73,03 (kG/m2) và lưu lượng không khí tính toán cần thổi vào phòng là: L = 42680(m3/h), để đảm bảo an toàn thì ta cần chọn quạt có lưu lượng và cột áp tăng lên một hệ số an toàn là a lần Lq = L. a = 42680 .1,15 = 49082 với a = (1,15 ¸ 1,2), chọn a = 1,15 DPq = DP.a = 73,03 .1,15 = 84 (kG/m2), với a = (1,15 ¸ 1,2), chọn a = 1,15 Vậy quạt có Lq = 49082 (m3/h), DP = 84 (kG/m2). Dựa vào “Biểu đồ đặc tính và kích thước của một số loại quạt thông dụng”- sách Kĩ thuật thông gió - GS Trần Ngọc Chấn, ta chọn được loại quạt cần là quạt ц 4-70 N012 có các thông số: số vòng quay n = 700 (vòng/phút), hiệu suất quạt m = 0,72,. Bảng2.2: Thông số cấu tạo của quạt: N Quạt H b b1 b2 b3 b4 b5 L 12 1836 1310 768 918 1400 485 1470 2160 c c1 c2 c3 c4 l b6 d 780 1200 1625 350 150 1050 150 600 Trọng lượng kG (không kể động cơ) Miệng thổi Miệng hút A A1 A1 Số lỗ D D1 D2 Số lỗ 732 840 896 600 16 1024 1124 1158 16 Sau đây là cấu tạo chi tiết của Quạt: Hình 2.3: Cấu tạo quạt b. Tính toán động cơ: Công suất điện tiêu thụ trên trục quạt khi kể đến tổn thất trục, ổ bi: (kw) (2.1) Trong đó Hệ số truyền động của trục, chọn = 0,96 (=0,95-0,97) : Hiệu suất của quạt = 0,72 1kG.m/s = 9,18(W) Công suất động cơ điện được xác định theo công thức: Nđộng cơ = (kw) (2.2) Với K : Hệ số dự trữ, K = 1,1 : hệ số truyền động giữa động cơ và quạt, = 0,9 ÷ 0,95 chọn=0,93 = 1 2.1.2 Thông gió cơ khí kết hợp với phun ẩm: 2.1.2.1 Vạch tuyến cho hệ thống : Trên cơ sở sơ đồ không gian hệ thống chỉ sử dụng thông gió cơ khí, phương án vạch tuyến thông gió cơ khí kết hợp với phun ẩm kế thừa phương án vạch tuyến của hệ thống thông gió chỉ sử dụng thông gió cơ khí kết hợp sử dụng thêm hệ thống phun ẩm cho không khí trước khi đưa vào khu vực sản xuất. Sơ đồ không gian hệ thống thông gió cơ khí kết hợp với phun ẩm được thể hiện ở trang bên. 2.1.2.2. Tính toán buồng phun ẩm: a. Chọn lưu tốc không khí đi qua tiết diện buồng phun: Chọn lưu tốc: (kG/m2s), (kG/m2s) theo sách”Điều hòa không khí của GS.Trần Ngọc Chấn”. Trong đó: : tỉ trọng của không khí (kG/m3) : vận tốc không khí đi qua buồng phun (m/s) b. Xác định diện tích buồng phun: Tiết diện ngang của buồng phun: F Trong đó: L: Lưu lượng không khí cần xử lý (kG/h) Ta có: F = b.h cũng chính là diện tích tiết diện ngang buồng phun, chọn F = 5(m2) Với: b,h: Chiều rộng và chiều cao buồng phun (m) Chọn: h = 2,5 m có được b = Vậy ta có tiết diện ngang của buồng phun: F = b.h = 2.2,5(m2) c. Chiều dài buồng phun: Chọn chiều dài buồng phun: 3,5(m) d. Xác định cấu tạo giàn phun nước: Số dãy mũi phun: z = 13, chọn z = 2 Loại mũi phun: mũi phun góc Y-1 của Nga Đường kính mũi phun d = 4mm (phun thô d = 2 – 6 mm) Mật độ mũi phun trên tiết diện ngang của buồng phun n = 14 cái/m2. Vậy số lượng mũi phun sẽ là N= F.n.ξ = 5.14.2 = 140 cái Lượng nước cần phun: Gnước = µ.L= 1,5 .28000 = 32000 (kG/h) = 32 m3/h. Trong đó L : lưu lượng khí cần phun ẩm µ : Hệ số phun ẩm µ = 1-2 Lượng nước bay hơi cũng chính bằng lượng nước cần phải bổ sung: Gbs = Gbh = (27,5 – 26).28000/1000 = 32 kG/h. Đướng ống dẫn nước chính: d = 0,15m. Đường kính ống dẫn nước nhánh: d = 0,1m. e.Hệ số hiệu quả: E = (thoả mãn với sự bố trí số dãy mũi phun là thuận chiều và ngược chiều). Trong đó: t1, t2 : Nhiệt độ khô của không khí ở trạng thái đầu và cuối ,: Nhiệt độ ướt của không khí ở trạng thái đầu và cuối Ta có t1 = 33,70C Sử dụng phun ẩm sao cho nhiệt độ cuối t2 = 290C từ đây tra biểu đồ I-d ta có được ==28,80C (do quá trình phun ẩm đoạn nhiệt nên I1 = I2 = const, lúc đó == tn = const) 2.1.2.3.Lựa chọn các chi tiết trong buồng phun ẩm và tính toán tổn thất áp lực: a. Chọn tấm chắn nước: Tấm chắn nước được đặt ở trước và sau ngăn phun để giữ lại những giọt nước bị bắn ngược ra phía trước hoặc bị dòng không khí cuốn theo Dựa vào bảng 7.3 sách “Điều hoà không khí” của GS Trần Ngọc Chấn ta chọn được tấm chắn nước với số hiệu là VII có ξc = 22 và Ftôn /Fngang = 12,9. Vận tốc dòng khí qua ngăn phun: v = 2,83 m/s, γ0=1,2. Ta xác định được Pđ= 0,55 (kG/m2) Tổn thất áp lực qua 2 tấm chắn nước: P = Pđ . Σξc = 0,55.(4,4 + 10,4) =7,25 kG/m2. b. Chọn lưới lọc nước: Sử dụng lưới lọc nước để tránh cho mũi phun khỏi bị tắc, phần nước tuần hoàn từ khay đi ra cần phải được lọc sạch cặn bẩn trước khi bơm lên dàn phun. Kích thước mắt lưới được chọn vào khoảng 0,9 x 0,9 mm. c. Chọn lưới lọc bụi: Tổng lưu lượng gió của hệ thống đi qua lưới lọc bụi LHT = 28000 m3/h. Chọn bộ lọc bụi khung sắt được lắp ghép từ nhiều tấm lọc REKK có: η : Hệ số lọc bụi η = 97 –98% Tổn thất áp lực: P = 4 –5 (kG/m2). Chọn P = 4,5 (kG/m2) Năng suất lọc bụi: L = 4000 – 5000 (m3/m2.h). Chọn L = 5000 (m3/m2.h). Số tấm lọc bụi: n = LHT/LNS.0,51.0,51 = 28000/5000.0,51.0,51=16 tấm. Vậy bộ lọc bụi của buồng phun ẩm có 16 tấm lọc bụi REKK được lắp ghép với nhau. d. Chọn cửa lấy gió: Tổng lưu lượng gió của hệ thống là 28000 m3/h. Chọn cửa lấy gió ngoài loại lưới khe Diện tích cửa lấy gió : Fcửa= LHT/3600.v.γ = 28000/3600.4.1,51=1m2 Kích thước cửa lấy gió a x b = 1m x 1m e. Tổn thất áp lực của hệ thống: ΣΔP = ΔP cửa gió + ΔP lọc bụi + ΔP ngăn phun + ΔP tấm chắn nước + ΔP đường ống = 3,2 (kG/m2) +4,5 (kG/m2) + 10 (kG/m2) + 7,25 (kG/m2) + 51(kG/m2) = 73,95 (kG/m2) Hình 2.4: Sơ đồ không gian hệ thống thông gió cơ khí kết hợp với phun ẩm 2.1.2.4 Chọn quạt và động cơ: Chọn quạt: Ta tính được tổng tốn thất áp suất trên đoạn nhánh chính của hệ thống là SDP = 73,95 (kG/m2) và lưu lượng không khí tính toán cần thổi vào phòng là: L = 28000(m3/h), để đảm bảo an toàn thì ta cần chọn quạt có lưu lượng và cột áp tăng lên hệ số an toàn a lần Lq = L. a = 28000 .1,15 = 32200 với a = (1,15 ¸ 1,2), chọn a = 1,15 DPq = DP.a = 73,95 .1,15 = 85 (kG/m2), với a = (1,15 ¸ 1,2), chọn a = 1,15 Vậy quạt có Lq = 32200 (m3/h), DP = 85 (kG/m2). Dựa vào “Biểu đồ đặc tính và kích thước của một số loại quạt thông dụng”- sách Kĩ thuật thông gió - GS Trần Ngọc Chấn, ta chọn được loại quạt cần là quạt ц 4-70 N012 có các thông số: số vòng quay n = 620 (vòng/phút), hiệu suất quạt m = 0,78. Thông số, cấu tạo của quạt đã có ở bảng 2.2 và hình 2.3 b. Tính toán động cơ: Công suất điện tiêu thụ trên trục quạt khi kể đến tổn thất trục, ổ bi: (kw) (2.3) Trong đó Hệ số truyền động của trục, chọn = 0,96 (=0,95-0,97) : Hiệu suất của quạt = 0,78 1kG.m/s = 9,18(W) Công suất động cơ điện được xác định theo công thức: Nđộng cơ = (kw) (2.4) Với K : Hệ số dự trữ, K = 1,1 : hệ số truyền động giữa động cơ và quạt, = 0,9 ÷ 0,95 chọn=0,93 = 1 2.1.3. So sánh lựa chọn phương án: Sau khi đề xuất ra 2 phương án thông gió: đó là phương án chỉ tính đến thông gió cơ khí và phương án thông gió cơ khí có kết hợp phun ẩm chúng ta có thể rút ra được một số vấn đề sau: a. Về khía cạnh kinh tế: Giá thành, chi phí xây dựng cho phương án thông gió cơ khí có kết hợp với phun ẩm là cao hơn so với phương án chỉ sử dụng thông gió cơ khí do phải đầu tư thêm hệ thống phun ẩm. Còn về chi phí vận hành thì xấp xỉ tương đương nhau. b. Về khía cạnh kỹ thuật: Hiệu quả và chất lượng thông gió được đánh giá thông qua nhiệt độ, độ ẩm, sự trong lành của không khí ở môi trường làm việc sau khi đã được thông gió đảm bảo cho sức khỏe của người công nhân và phương án thông gió cơ khí kết hợp phun ẩm đã đáp ứng được điều này. Mặc khác, do điều kiện thời tiết ở Vinh vào mùa hè quá nóng (nhiệt độ = 35,70C) nên nếu chỉ sử dụng mỗi thông gió cơ khí khó có thể đảm bảo môi trường làm việc tốt cho người công nhân được và điều này về lâu dài thì sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe của họ, cũng như chất lượng và số lượng sản phẩm sẽ không đạt yêu cầu. c. Kết luận: Sau khi so sánh hai phương án cả về mặt kinh tế cũng như kỹ thuật nếu có điều kiện thì nên sử dụng phương án thông gió cơ khí kết hợp với phun ẩm mặc dù chi phí đầu tư ban đầu cao hơn nhưng hiệu quả về lâu dài là lớn hơn gấp nhiều lần chi phí bỏ ra. 2.2. TÍNH HỆ THỐNG HÚT CỤC BỘ: Bao gồm: Hút khí và nhiệt tại các thiết bị tỏa nhiệt. Hút khí và các chất độc tại các bể có chứa chất độc hại. 2.2.1. Tính toán hút nhiệt tại các thiết bị tỏa nhiệt: Ở đồ án này chỉ có thiết bị tỏa nhiệt là 2 lò nung nên ta sẽ hút bớt nhiệt tỏa ra từ lò nung bằng cách sử dụng chụp hút mái đua được bố trí phía trên miệng cửa lò, ta tận dụng sức hút tự nhiên do chênh lệch nhiệt độ cao để thải nhiệt và khí ra ngoài. Hình 2.5: Sơ đồ tính toán chụp hút mái đua Đầu tiên ta cần xác định áp suất thừa ở trung tâm cửa lò PT, giả định rằng PT= 0,3kG/m2. Lúc đó áp suất thừa ở đáy lò sẽ bằng : >0 Như vậy chọn PT = 0,3 kG/m2 Trong đó: là trọng lượng riêng của không khí xung quanh là trọng lượng riêng của không khí trong lò Dưới tác dụng của áp suất thừa này khí bên trong lò sẽ bị đẩy ra ngoài với một vận tốc VT = Xác định tiêu chuẩn Acsimet: Ar = Trong đó: dtđ là đường kính tương đương của cửa lò nung Ta là nhiệt độ không khí lò nung Txq là nhiệt độ không khí xung quanh Khoảng cách ngang từ thành lò đến chỗ gặp nhau giữa trục của luồng khí đi ra với mặt phẳng của miệng hút là x, ta sẽ có: x Trong đó: a là hệ số rối y là khoảng cách đứng từ bề mặt ngang qua tâm cửa lò đến bề mặt miệng hút của chụp Bề nhô ra tối thiểu của chụp hút: l = x + bx/2 = 1,3.0,43 + 1,88.0,34/2 = 0,76(m) Thể tích hỗn hợp khí hút vào chụp hút sẽ là: Lx = L0(1 + 0,68.a.x/h) = 2573(1 + 0,68.0,1.1,3.0,34/0,4) = 2766 (m3/h). Trong đó L0 = µ.h.b.vT.3600=0,65.0,4.1,88.0,34.4,3.3600 = 2573 (m3/h) Với µ là hệ số lưu lượng 2.2.2. Tính toán hút khí và các chất độc hại tại các bể có chứa chất độc hại: Tất cả các bể có chứa chất độc hại thì phải thiết kế hút cục bộ trên thành bể, do tính chất của hơi độc chủ yếu là hơi kim loại nặng nên sử dụng miệng hút ngang trên thành bể, do bề rộng tất cả các bể đều lớn hơn 700 mm thì phải bố trí hút hai bên . 2.2.2.1.Tính toán lưu lượng hút: Hệ thống các bể trong hệ thống này có tính chất như sau - Bể hoá chất có kích thước dài 3m, rộng 2m, cao 1,2m. - Bể dung dịch (dầu mỡ) có kích thước dài 3,5m, rộng 2,5m, cao 1,0m. - Bể mạ đồng có kích thước dài 2,5m, rộng 1,3m, cao 1,2m. - Bể mạ crôm có kích thước dài 2,0m, rộng 1,2m, cao 1,0m. Dựa trên đặc điểm các bể đã cho phương án đề xuất tiến hành hút cục bộ 2 bên thành bể, do các bể có chiều cao thấp khác nhau nên sử dụng các mương ngầm cách mặt đất -0,5m. Các mương xây dựng bằng bê tông xỉ có độ nhám K= 1,5 hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ z = 0,98. 2.2.2.2. Phương thức tính toán lưu lượng hút: - Tính lưu lượng hút lý thuyết dựa trên biểu thức Llt = 3600A.l( (2.5) Trong đó A: hệ số đặc trưng (A=0,5 cho hút 2 bên, A=0,35 cho hút 1 bên) b,l: bề rộng và chiều dài của thành bể. Trong đó KZ: 1,5 – 1,75 đối với bể chứa chất ít độc hại. KZ: 1,75 – 2 đối với bể chứa chất có mức độ độc hại cao. KT: hệ số tính đến ảnh hưởng của đối với luồng không khí từ hai đầu ngang của bể KT = (1 + b/8l)2: đối với hút 2 bên (2.6) : góc mở rộng của luồng không khí bị hút. Đối với bể sát tường =/2 Đối với bể đứng cạnh một bể khác = Đối với bể đứng độc lập =3/2 g: gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2 a. Bể hoá chất: KT = (1 + 2/8.3)2 = 1,17 Ltt = 1,75.1,17.4800 = 9800 m3/h b. Bể dung dịch: m3/h KT = (1+ 2,5/8.3,5) = 1,18 KZ = 1,75 Ltt = 5650. 1,75.1,18 = 11500 m3/h c. Bể mạ đồng: = 1800 m3/h KT = (1 + 1,5/8.2,5)2 = 1,13 KZ = 1,75 Ltt = 1800. 1,13.1,75 = 3600 m3/h d. Bể mạ crôm: m3/h KT = (1+ 1,2/8.2) = 1,15 KZ = 1,75 Ltt = 1750. 1,75.1,15 = 3250 m3/h e. Máy mài: Loại máy mài được sử dụng tại đây là máy mài đĩa trục đơn ngang với đường kính đĩa mài 30in = 76,2cm. Lưu lượng hút = 880 ft3/phút = 25m3/phút = 1500 m3/h. Bảng 2.4: Kết quả tính toán miệng hút Bể Vmiệng hút (m/s) Kích thước miệng hút(mm) Vđường ống hút (m/s) Kích thước đường ống hút(mm) Dung dịch 3,2 0,3 x 3,2 15,7 315 Hoá chất 3,5 0,3 x 2,7 15,5 280 Mạ Đồng 3,7 0,3 x 2.2 15,4 200 Mạ Crôm 3,7 0,3 x 1,7 15,2 200 Máy mài 3,5 0,5 x 0.5 15,2 180 Hình 2.5: Sơ đồ không gian hệ thống hút cục bộ 2.2.2.3.Tính toán thủy lực cho hệ thống hút cục bộ: Đầu tiên ta chọn vận tốc vào miệng hút phù hợp với từng loại bể , từ đó sẽ có được kích thước của các miệng thổi. Tiếp theo tiến hành chọn vận tốc trong mương sẽ tính được đường kính tương đương của các mương, lựa chọn kích thước các mương. Dựa trên những kết quả tính toàn được ta có thể tiến hành tính tổn thất áp lực của tuyến kênh chính cũng như tuyến kênh phụ. Kết quả tính toán thể hiện qua bảng dưới đây: Bảng 2.5: Tính toán thủy lực hệ thống hút cục bộ Đoạn ống l (mm) L(m3/h) d (mm) V (m/s) R Pmasat kG/m2 P Pcb kG/m2 P (kG/m2) 1 3500 1500 180 15,2 1,56 5,46 1,37 14,13 19,36 24,82 2 7500 3000 280 15,2 0,9 6,3 0,42 14,13 5,93 12,23 3 6000 9850 560 15,4 0,38 2,27 0,24 14,5 3,48 5,75 4 9000 31150 900 15,7 0,24 2,19 0,27 15,08 4,07 8,91 Tổn thất áp lực trên tuyến kênh chính: 48,17 5 400 1500 180 15,2 1,56 0,63 1,21 14,13 17,06 17,69 6 1700 1800 200 15,2 1,37 2,33 1,14 14,13 16,1 18,43 7 2350 3425 300 15,5 0,77 1,81 0,41 14,75 6,05 10,95 8 1000 6850 500 15,5 0,44 0,44 0,32 14,75 4,72 5,16 9 2000 1625 200 15,2 1,32 2,64 1,20 14,13 17,16 19,8 10 2000 1800 200 15,2 1,41 2,82 1,14 14,13 16,1 18,92 11 2000 1625 200 15,2 1,32 2,64 1,20 14,13 16,96 19,6 12 6500 5750 315 15,5 0,79 5,14 0,48 14,75 7,08 12,22 13 5200 16400 600 15,7 0,41 2,13 0,39 15,08 5,88 8,01 14 2460 21300 700 15,7 0,30 0,74 0,69 15,08 10,41 11,15 15 1000 5750 315 15,5 0,79 0,79 0,36 14,75 5,31 6,1 16 2200 10650 400 15,5 0,53 1,17 0,41 14,75 6,05 7,22 17 2200 4900 300 15,7 0,80 1,76 0,24 15,08 3,62 5,38 Tổn thất áp suất trên tuyến kênh chính P = 48,17 x 1,15 = 54 kG/m2 * Hệ số tổn thất áp suất cục bộx: Sx Đoạn 1: Miệng hút x = 1 Cút 900 x = 0,21 Phễu mở rộng x = 0,16 Sx = 1,37 Đoạn 2: Cút 900 x = 0,21 Phễu mở rộng x = 0,21 Sx = 0,42 Đoạn 3: Phễu mở rộng x = 0,24 Đoạn 4: Cút 900 x = 0,27 2.2.2.4. Chọn quạt và động cơ: a. Chọn quạt: Ta tính được tổng tốn thất áp suất trên tuyến kênh chính của hệ thống hút cục bộ là SDP = 54 (kG/m2) và tổng lưu lượng hút cục bộ là: L = 31150(m3/h), để đảm bảo an toàn thì ta cần chọn quạt có lưu lượng và cột áp tăng lên hệ số an toàn a lần Lq = L. a = 31150 .1,15 = 35882,5(m3/h) với a = (1,15 ¸ 1,2), chọn a = 1,15 DPq = DP.a = 54 .1,15 = 62 (kG/m2), với a = (1,15 ¸ 1,2), chọn a = 1,15 Vậy quạt có Lq = 35882,5 (m3/h), DP = 62 (kG/m2). Dựa vào “Biểu đồ đặc tính và kích thước của một số loại quạt thông dụng”- sách Kĩ thuật thông gió - GS Trần Ngọc Chấn, ta chọn được loại quạt cần là quạt ц 4-70 N012 có các thông số: số vòng quay n = 560 (vòng/phút), hiệu suất quạt m = 0,76. Bảng 2.6: Thông số cấu tạo của quạt: N Quạt H b b1 b2 b3 b4 b5 L 12 1836 1310 768 918 1400 485 1470 2160 c c1 c2 c3 c4 l b6 d 780 1200 1625 350 150 1050 150 600 Trọng lượng kG (không kể động cơ) Miệng thổi Miệng hút A A1 A1 Số lỗ D D1 D2 Số lỗ 732 840 896 600 16 1024 1124 1158 16 b. Tính toán động cơ: Công suất điện tiêu thụ trên trục quạt khi kể đến tổn thất trục, ổ bi: (kw) (2.7) Trong đó Hệ số truyền động của trục, chọn = 0,96 (=0,95-0,97) : Hiệu suất của quạt = 0,76 Công suất động cơ điện được xác định theo công thức: Nđộng cơ = (kw) (2.8) Với : hệ số truyền động giữa động cơ và quạt, = 0,85 ÷ 0,95 chọn =0,93 = 1 CHƯƠNG 3 THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN 3.1.CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN: Tính toán thông gió tự nhiên có 2 trường hợp: Trường hợp thứ nhất: Xác định diện tích của cửa để đảm bảo lượng không khí trao đổi trước. Trường hợp thứ hai: Khi đã biết diện tích cửa, cần xác định lưu lượng không khí trao đổi. Ở đây ta áp dụng trường hợp thứ hai. Lưu lượng không khí vào phòng L = 42592 (m3/h) Tâm cửa 1 và 2 cách mặt sàn 1,5m; 5m. Tỉ số diện tích cửa F1/F2 = 1,25 Nhiệt độ không khí ngoài trời tN = 29,50C Nhiệt độ vùng làm việc tVLV = 310C. Nhiệt độ không khí ra có kể đến gradt theo chiều cao là tR = 35,50C. Áp suất khí quyển Pkq = 760mmHg ,Các hệ số lưu lượng kể đến hiện tượng thắt dòng khi dịch thể chảy qua các lỗ trên thành chắn= = 0,65. 3.2. XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CỦA MẶT TRUNG HÒA: Trong đó: ,: trọng lượng đơn vị không khí vào và ra. H1 = H - H2 = 7,5 – 4,5 = 3 m Nhiệt độ bên trong nhà: Trong đó: tv, tR, tVLV: nhiệt độ không khí vào, ra và vùng làm việc Ứng với 0C, Pkq = 760mmHg ta có: 3.3. XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH CÁC CỬA THÔNG GIÓ: Xác định áp suất thừa ở tâm cửa thứ 1(cửa dưới): Pth = 0 - H1( - ) = -1,35(1,167 - 1,153) = -0,0189 KG/m2 Trong đó: ,: trọng lượng đơn vị không khí vào và ra. Vì áp suất thừa âm nên không khí ngoài trời sẽ đi vào nhà với vận tốc V1 V1 = Diện tích của cửa F1 xác định từ các đẳng thức: LV = 3600. .V1.F1. Từ đó F2 = F1/1,25 = 27,4/1,25 = 21,9 m2 Kiểm tra lại lưu lượng gió thoát ra cửa 2: Tính áp suất thừa ở cửa 2: kG/m2 Vận tốc dòng khí đi ra tại cửa 2: Lưu lượng không khí đi ra tại cửa 2: LR = 3600. .V2.F2. = 3600.0,65.1,02.21,9.1,144 = 42640 m3/h Rất khớp với lưu lượng không khí thông gió đã xác định ở trên. Hình 3.1: Thông gió tự nhiên Hình 3.2: Chi tiết cửa sổ Hình 3.3: Chi tiết cửa mái CHƯƠNG 4 TÍNH HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI 4.1.THÔNG SỐ TÍNH TOÁN: 4.1.1.Mùa đông: Tra bảng N-1: Nhiệt độ trung bình của không khí (0C) (TCVN 4088: 1985) ở địa điểm là Vinh ta có được: tkk = 17,90C. Tra bảng: độ ẩm tương đối trung bình của không khí (sách Kĩ thuật thông gió của GS.Trần Ngọc Chấn) có được: φ = 89%. Từ hai giá trị: tkk = 17,90C và φ = 89% tra biểu đồ I-d ta có được d = 11,5. Tra bảng G -1 TCVN 4088 :1985, ta có vận tốc gió u = 2,2 m/s 4.1.2.Mùa hè: Tra bảng N-1: Nhiệt độ trung bình của không khí (0C) (TCVN 4088: 1985) ở địa điểm là Vinh ta có được: tkk = 29,50C. Tra bảng: độ ẩm tương đối trung bình của không khí (sách Kĩ thuật thông gió của GS.Trần Ngọc Chấn) có được: φ = 74%. Từ hai giá trị: tkk = 29,50C và φ = 74% tra biểu đồ I-d ta có được d = 20. Tra bảng G -1 TCVN 4088 :1985, ta có vận tốc gió u = 2,9 m/s. Từ đây ta có bảng sau: Bảng 4.1: Thông số tính toán. Mùa Thông số tính toán tkk (0C) φ(%) d u(m/s) Mùa đông 17,9 89 11,5 2,2 Mùa hè 29,5 74 20 2,9 4.2.TÍNH TOÁN SẢN PHẨM CHÁY: Ta sử dụng nhiên liệu đốt là dầu FO và thành phần nhiên liệu như sau: Bảng4 .2:Thành phần sản phẩm cháy CP (%) HP (%) NP (%) OP (%) SP (%) AP (%) WP (%) 83,4 10 0,2 0,2 2,9 0,3 3 4.2.1.Mùa đông: Bảng 4.3: Sản phẩm cháy tính cho mùa đông. TT Đại lượng tính toán Đơn vị Ký hiệu Công thức tính Kết quả 1 Lượng không khí khô lý thuyết cần cho quá trình cháy V0 0,089.CP + 0,264.HP – 0,0333 (Op - SP) 10,15 2 Lượng không khí ẩm lý thuyết cần cho quá trình cháy (d = 11,5) Va (1+0,0016 .d).V0 10,34 3 Lượng không khí ẩm thực tế với hệ số thừa không khí (α = 1,4) Vt α .Va 14,48 4 Lượng khí SO2 trong sản phẩm cháy (SPC) 0,683 .10-2 . SP 0,02 5 Lượng khí CO trong SPC với hệ số cháy không hoàn toàn về hóa học và cơ học (η = 0,03) VCO 1,865. 10-2 .η.CP 0,047 6 Lượng khí CO2 trong SPC 1,853 . 10-2 .(1 – η).CP 1,5 7 Lượng hơi nước trong SPC 0,111.HP + 0,0124WP + 0,0016d .Vt 1,41 8 Lượng khí N2 trong SPC 0,8. 10-2 .NP + 0,79 . Vt 11,44 9 Lượng khí O2 trong không khí thừa 0,21.(α – 1).Va 0,87 10 Lượng SPC tổng cộng VSPC +VCO++++ 15,29 4.2.2.Mùa hè: Bảng 4.4: Sản phẩm cháy tính cho mùa hè. TT Đại lượng tính toán Đơn vị Ký hiệu Công thức tính Kết quả 1 Lượng không khí khô lý thuyết cần cho quá trình cháy V0 0,089.CP + 0,264.HP – 0,0333 (Op - SP) 110,15 2 Lượng không khí ẩm lý thuyết cần cho quá trình cháy Va (1 + 0,0016 .d).V0 110,47 3 Lượng không khí ẩm thực tế với hệ số thừa không khí (α = 1,4) Vt α .Va 14,66 4 Lượng khí SO2 trong sản phẩm cháy (SPC) 0,683 .10-2 . SP 0,02 5 Lượng khí CO trong SPC với hệ số cháy không hoàn toàn về hóa học và cơ học (η = 0,03) VCO 1,865. 10-2 .η.CP 0,047 6 Lượng khí CO2 trong SPC 1,853 . 10-2 .(1 – η).CP 1,5 7 Lượng hơi nước trong SPC 0,111.HP + 0,0124WP + 0,0016d .Vt 1,62 8 Lượng khí N2 trong SPC 0,8. 10-2 .NP + 0,79 . Vt 11,58 9 Lượng khí O2 trong không khí thừa 0,21.(α – 1).Va 0,88 10 Lượng SPC tổng cộng VSPC +VCO++++ 15,65 4.3.TÍNH TOÁN LƯỢNG KHÓI THẢI VÀ TẢI LƯỢNG CÁC CHẤT Ô NHIỄM TRONG KHÓI: 4.3.1.Mùa đông: Từ kết quả bảng 4.3 và tkhói = 1700C ta tính toán được lượng khói thải và tải lượng các chất ô nhiễm trong khói theo bảng sau: Bảng 4.5: Lượng khói thải và tải lượng các chất ô nhiễm trong khói. TT Đại lượng tính toán Đơn vị Ký hiệu Công thức tính Kết quả 1 Lượng SPC ở điều kiện chuẩn. m3/s LC 7,65 2 Lượng SPC ở điều kiện thực tế. m3/s LT 12,41 3 Lượng khí SO2 với g/s 29,62 4 Lượng khí CO với g/s MCO 29,83 5 Lượng khí CO2 với g/s 1482,75 6 Lượng tro bụi(với hệ số tro bay theo khói a = 0,8) g/s Mbụi 1,2 4.3.2.Mùa hè: Từ kết quả bảng 4.4 và tkhói = 1700C ta tính toán được lượng khói thải và tải lượng các chất ô nhiễm trong khói theo bảng sau: Bảng 4.6: Lượng khói thải và tải lượng các chất ô nhiễm trong khói. TT Đại lượng tính toán Đơn vị Ký hiệu Công thức tính Kết quả 1 Lượng SPC ở điều kiện chuẩn m3/s Lc 7,83 2 Lượng SPC ở điều kiện thực tế m3/s LT 12,7 3 Lượng khí SO2 với g/s 29,62 4 Lượng khí CO với g/s MCO 29,83 5 Lượng khí CO2 với g/s 1482,75 6 Lượng tro bụi(với hệ số tro bay theo khói a = 0,8) g/s Mbụi 1,2 Từ bảng 4.5 và bảng 4.6 ta thấy rằng chỉ có giá trị LC và LT ở hai mùa là khác nhau còn các giá trị khác như: Mbụi là bằng nhau ở cả hai mùa. Nên ta có được bảng tổng kết chung như sau: Bảng 4.7: Bảng tổng kết chung. Mùa Đại lượng tính toán v tkhói tkk LT Mbụi Mùa đông 2,2 170 17,9 152.1 12,41 29,62 29,38 1482,8 1,2 Mùa hè 2,9 170 29,5 140.5 12,7 29,62 29,38 1482,8 1,2 Bảng 4.8: Bảng tính nồng độ phát thải của chất ô nhiễm cho mùa đông. TT Đại lượng tính toán Đơn vị Kí hiệu Công thức tính toán Kết quả tính toán 1 Lượng khí SO2 mg/m3 2363,4 2 Lượng khí CO mg/m3 2394,7 3 Lượng khí CO2 mg/m3 119480,3 4 Lượng tro mg/m3 96,7 Bảng 4.9: Bảng tính nồng độ phát thải của chất ô nhiễm cho mùa hè. TT Đại lượng tính toán Đơn vị Kí hiệu Công thức tính toán Kết quả tính toán 1 Lượng khí SO2 mg/m3 2309,4 2 Lượng khí CO mg/m3 2296,1 3 Lượng khí CO2 mg/m3 116752 4 Lượng tro mg/m3 94,5 4.4.XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ CỰC ĐẠI, NỒNG ĐỘ TRÊN MẶT ĐẤT: Ta có mô hình khuyếch tán Gauss (áp dụng đối với nguồn điểm, nguồn cao). Cx,y,z = exp (4.1) Tính sự phân bố nồng độ trên mặt đất dọc theo trục gió (trục x): z=0, y = 0. Cx,0,0 = exp (4.2) Trong đó M : Tải lượng chất ô nhiễm, (mg/s) U : Vận tốc gió tại chiều cao hiệu quả của ống khói. [m/s] dy ,dz : Lần lượt là hệ số khếch tán theo chiều ngang, theo chiều đứng. dy , dz được xác định theo công thức sau: dy = a.x0,894 ; dz = b.xc + d; Với x: khoảng cách xuôi theo chiều gió kể từ nguồn [km] Các hệ số a, b, c lấy tùy cấp độ khí quyển, lấy theo bảng sau theo bảng sau: Bảng 4.10 Cấp độ ổn định khí quyển a x£1km x³ 1km b c d b c d A 123 440,8 1,941 9,27 459,7 2,094 -9,6 B 156 106,6 1,149 3,3 108,2 1,098 2 C 104 61 0,911 0 61 0,911 0 D 6,8 33,2 0,725 -1,7 44,5 0,516 -13 E 50,5 22,8 0,678 -1,3 55,4 0,305 34 F 34 14,35 0,74 0,35 62,6 0,18 -48,6 Trong trường hợp này cấp độ khí quyển là C , khoảng cách x £ 1km các hệ số a, b, c, d lấy như phần bôi đen trong bảng trên. Ta có bảng tính dy , dz theo x như sau: Bảng 4.11: Bảng giá trị hệ số khuyếch tán. Cấp độ x (km) dy dz C 0,1 13,27 7,49 0,2 24,67 14,08 0,3 35,45 20,37 0,4 45,84 26,47 0,5 55,96 32,44 0,6 65,87 38,30 0,7 75,61 44,08 0,8 85,19 49,78 0,9 94,65 55,42 1 104,00 61,00 H: Chiều cao hiệu quả của nguồn thải, được tính theo công thức: H = h + Δh Với h: chiều cao thực của ống khói Δh: độ nâng cao vệt khói, Δh = Δhv + Δht Δhv: Độ nâng cao vệt khói dưới tác dụng của vận tốc phụt ra khỏi ống khói, Δhv = D. Δht: Độ nâng cao vệt khói dưới tác dụng của lực nổi. Δht = D. Với D : đường kính ống khói, D = 1,2(m). Tkhói: nhiệt độ khói thải tính theo 0K Tkhói = tkhói + 273 = 170 + 273 = 4430K. ΔT : hiệu số giữa nhiệt độ khói thải và nhiệt độ trung bình không khí, tính theo mùa tra bảng 4.7. ω : vận tốc phụt ra khỏi miệng ống khói, (m/s) ω = (m/s) LT : Lượng SPC ở điều kiện thực tế được tính theo mùa, tra bảng 4.7 . F : Diện tích tiết diện ngang của ống khói,(m2) F = (m2) u: vận tốc gió ở chiều cao ống khói. u = uz = u10. u10: vận tốc gió ở chiều cao 10 m, cũng tính theo mùa tra bảng 1. z : chiều cao cần tính toán, tức là ứng với mỗi chiều cao thực của ống khói (z = h) n : hệ số ứng với độ ghồ ghề của mặt đất; chọn độ ghồ ghề = 0.1 ứng với cấp ổn định của khí quyển C ta có n = 0,25. Bảng 4.12: Bảng tính vận tốc gió ở chiều cao ống khói tính cho mùa đông. u10(m/s) n h(m) Công thức tính: u = uz = u10. Kết quả u(m/s) 2,2 0,25 15 u15 = 2,2. 2,4 25 u25 = 2,2. 2,8 42 u42 = 2,2. 3,15 Bảng 4.13: Bảng tính vận tốc gió ở chiều cao ống khói tính cho mùa hè. u10(m/s) n h(m) Công thức tính: u = uz = u10. Kết quả u(m/s) 2,9 0,25 15 u15 = 2,2. 3,2 25 u25 = 2,2. 3,65 40 u42 = 2,2. 4,1 Tiếp theo ta có bảng sau: Bảng 4.14: Các đại lượng cần thiết cho quá trình tính chiều cao hiệu quả của ống khói H tính cho mùa đông. h (m) Đại lượng tính toán D (m) ω (m/s) uz (m/s) Δhv (m) Tkhói (0K) ΔT (0K) Δht (m) Δh=Δhv+Δht (m) Kết quả H=Δh + h (m) 15 1,2 10,97 2,4 10 443 152,1 3,5 13,5 28,5 25 1,2 10,97 2,8 8,2 443 152,1 2,8 11 36 42 1,2 10,97 3,15 6,88 443 152,1 2,34 9,22 51,22 h (m) Đại lượng tính toán D (m) ω (m/s) uz (m/s) Δhv (m) Tkhói (0K) ΔT (0K) Δht (m) Δh=Δhv+Δht (m) Kết quả H=Δh + h (m) 15 1,2 11,23 3,2 5,7 443 140.5 3,5 9,2 24,2 25 1,2 11,23 3,65 4,8 443 140.5 2,8 7,6 32,6 40 1,2 11,23 4,1 4,92 443 140.5 1,56 6,48 46,48 Bảng 4.15: Các đại lượng cần thiết cho quá trình tính chiều cao hiệu quả của ống khói H tính cho mùa hè. Từ các giá trị ở bảng 4.11, 4.12, 4.14 thay vào công thức (4.2) ta có được các bảng nồng độ SO2, CO, CO2, bụi và biểu đồ nồng độ các chất ở từng chiều cao của ống khói đã tính được vào mùa đông. Bảng 4.16: Bảng nồng độ SO2, CO, CO2, bụi ứng với các chiều cao ống khói h = 15 m, 25 m, 42 m vào mùa đông. x (km) h = 15 (m) h = 25(m) h = 42 (m) Cx(SO2) Cx(CO) Cx(CO2) Cx(bụi) Cx(SO2) Cx(CO) Cx(CO2) Cx(bụi) Cx(SO2) Cx(CO) Cx(CO2) Cx(bụi) 0,1 0,039 0,039 1,98 0,002 0,0003 0,0003 0,016 1,3.10-5 2.10-9 2.10-9 1,1.10-7 8,5.10-11 0,2 1,445 1,437 73,079 0,059 0,365 0,363 18,45 0,015 0,009 0,008 0,432 0,00035 0,3 2,027 2,015 102,449 0,083 0,97 0,965 49,045 0,04 0,172 0,171 8,719 0,007 0,4 1,796 1,786 90,806 0,073 1,091 1,085 55,179 0,045 0,376 0,374 19,026 0,015 0,5 1,458 1,449 73,702 0,06 0,992 0,987 50,167 0,041 0,47 0,468 23,783 0,019 0,6 1,169 1,163 59,117 0,048 0,85 0,845 42,984 0,035 0,481 0,478 24,303 0,02 0,7 0,947 0,942 47,877 0,039 0,718 0,714 36,281 0,029 0,453 0,45 22,894 0,019 0,8 0,779 0,775 39,39 0,032 0,606 0,602 30,622 0,025 0,412 0,409 20,821 0,017 0,9 0,65 0,646 32,858 0,027 0,515 0,512 26,042 0,021 0,369 0,366 18,633 0,015 1 0,55 0,547 27,82 0,023 0,442 0,439 22,33 0,018 0,329 0,327 16,612 0,013 Qua bảng 4.16 ta có được bảng thống kê kết quả như sau: Bảng 4.17: Bảng thống kê kết quả vào mùa đông. Thông Số Độ cao h(m) Cmax(mg/m3) Vị trí x(km) TCVN (mg/m3) So sánh với TCVN SO2 15 2,027 0,3 0,5 Vượt 4 lần 25 1,091 0,4 Vượt 2 lần 42 0,481 0,6 Tương đương CO 15 2,015 0,3 40 Kém 20 lần 25 1,085 0,4 Kém 37 lần 42 0,478 0,6 Kém 0,01 lần CO2 15 102,449 0,3 25 55,179 0,4 42 24,303 0,6 Bụi 15 0,083 0,3 0,3 Kém 4 lần 25 0,045 0,4 Kém 10 lần 42 0,02 0,6 Kém 15 lần Qua bảng trên ta thấy chỉ có khí SO2 là vượt tiêu chuẩn cho phép. Đến độ cao ống khói h = 42 m thì khí SO2 đạt tiêu chuẩn cho phép (TCVN......) Biểu đồ nồng độ SO2 vào mùa đông. x 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 C(H1) 0,039 1,445 2,027 1,796 1,458 1,169 0,947 0,779 0,65 0,55 C(H2) 0,0003 0,365 0,97 1,091 0,992 0,85 0,718 0,606 0,515 0,442 C(H3) 2.10-9 0,009 0,172 0,376 0,47 0,481 0,453 0,412 0,369 0,329 Nhận xét: Qua biểu đồ ta thấy rằng nồng độ SO2 ở chiều cao hiệu quả H1 (tương đương với chiều cao thực của ống khói h1 = 15m) là cao nhất với Cmax = 2,027 (mg/m3) tương đương với khoảng cách x = 0,3(km) =300(m), vượt tiêu chuẩn Việt Nam 4 lần x(km) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 C(H1) 0,039 1,437 2,015 1,786 1,449 1,163 0,942 0,775 0,646 0,547 C(H2) 0,0003 0,363 0,965 1,085 0,987 0,845 0,714 0,602 0,512 0,439 C(H3) 2.10-9 0,008 0,171 0,374 0,468 0,478 0,45 0,409 0,366 0,327 Biểu đồ nồng độ CO vào mùa đông. Nhận xét: Qua biểu đồ ta thấy rằng nồng độ CO ở tất cả chiều cao H1, H2,H3 (tương đương với chiều cao thực của ống khói h1 = 15m, h2 = 25m, h3 = 42m) không vượt TCVN Biểu đồ nồng độ CO2 vào mùa đông. x(km) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 C(H1) 1,98 73,071 102,449 90,806 73,702 59,117 47,877 39,39 32,858 27,82 C(H2) 0,016 18,45 49,045 55,179 50,167 42,984 36,281 30,622 26,042 22,33 C(H3) 1,1.10-7 0,432 8,719 19,026 23,783 24,303 22,894 20,821 18,633 16,612 Biểu đồ nồng độ bụi vào mùa đông. x(km) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 C(H1) 0,002 0,059 0,083 0,073 0,06 0,048 0,039 0,032 0,027 0,023 C(H2) 1,3.10-5 0,015 0,04 0,045 0,041 0,035 0,029 0,025 0,021 0,018 C(H3) 8,5.10-11 0,00035 0,007 0,0154 0,0192 0,02 0,0185 0,017 0,0151 0,013 Nhận xét: Qua biểu đồ ta thấy rằng nồng độ bụi ở tất cả chiều cao H1, H2,H3 (tương đương với chiều cao thực của ống khói h1 = 15m, h2 = 25m, h3 = 42m) không vượt TCVN Từ các giá trị ở bảng 4.11, 4.12, 4.14 thay vào công thức (4.2) ta có được các bảng nồng độ SO2, CO, CO2, bụi và biểu đồ nồng độ các chất ở từng chiều cao của ống khói đã tính được vào mùa hè. Bảng 4.18: Bảng nồng độ SO2, CO, CO2, bụi ứng với các chiều cao ống khói h = 15 m, 25 m, 42 m vào mùa hè. x (km) h = 15 (m) h = 25(m) h = 42 (m) Cx(SO2) Cx(CO) Cx(CO2) Cx(bụi) Cx(SO2) Cx(CO) Cx(CO2) Cx(bụi) Cx(SO2) Cx(CO) Cx(CO2) Cx(bụi) 0,1 0,147 0,146 7,423 0,006 0,002 0,002 0,1 8,1.10-5 9,95.10-8 9,9.10-8 5,10-6 4,07,10-9 0,2 1,916 1,905 96,862 0,078 0,508 0,505 25,699 0,021 0,026 0,026 1,326 0,001 0,3 1,997 1,985 100,95 0,082 0,985 0,979 49,806 0,0403 0,233 0,232 11,803 0,01 0,4 1,583 1,574 80,023 0,065 0,989 0,983 50,006 0,0405 0,402 0,399 20,313 0,0164 0,5 1,217 1,21 61,535 0,05 0,851 0,847 43,045 0,035 0,449 0,447 22,713 0,0184 0,6 0,948 0,942 47,906 0,039 0,706 0,702 35,692 0,029 0,433 0,43 21,868 0,0177 0,7 0,753 0,749 38,077 0,031 0,584 0,581 29,54 0,024 0,392 0,389 19,801 0,016 0,8 0,612 0,608 30,935 0,025 0,487 0,484 24,619 0,02 0,348 0,346 17,572 0,014 0,9 0,506 0,503 25,572 0,021 0,41 0,408 20,742 0,017 0,305 0,304 15,436 0,012 1 0,425 0,423 21,493 0,017 0,35 0,348 17,681 0,014 0,269 0,267 13,58 0,011 Qua bảng 4.18 ta có được bảng thống kê kết quả như sau: Bảng 4.19: Bảng thống kê kết quả vào mùa hè. Thông số Độ cao h(m) Cmax(mg/m3) Vị trí x(km) TCVN (mg/m3) So sánh với TCVN SO2 15 1,997 0,3 0,5 Hơn 4 lần 25 0,989 0,4 Hơn 1,9 lần 40 0,449 0,5 Tương đương CO 15 1,985 0,3 40 Hơn 2 lần 25 0,983 0,4 Tương đương 40 0,447 0,5 Kém 2 lần CO2 15 100,95 0,3 25 50,006 0,4 40 22,713 0,5 Bụi 15 0,082 0,3 0,3 Kém 4 lần 25 0,0405 0,4 Kém 10 lần 40 0,0184 0,5 Kém 12 lần Qua bảng trên ta thấy chỉ có khí SO2 là vượt tiêu chuẩn cho phép. Đến độ cao ống khói h = 42 m thì khí SO2 đạt tiêu chuẩn cho phép (TCVN......) Biểu đồ nồng độ SO2 vào mùa hè x(km) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 C(H1) 0,147 1,916 1,997 1,583 1,217 0,948 0,753 0,612 0,506 0,425 C(H2) 0,002 0,508 0,985 0,989 0,851 0,706 0,584 0,487 0,41 0,35 C(H3) 9,95.10-8 0,026 0,233 0,402 0,449 0,433 0,392 0,348 0,305 0,269 Nhận xét: Qua biểu đồ ta thấy rằng nồng độ SO2 ở chiều cao hiệu quả H1 (tương đương với chiều cao thực của ống khói h1 = 15m) là cao nhất với Cmax = 1,997 (mg/m3) tương đương với khoảng cách x = 0,3(km) =300(m), vượt tiêu chuẩn Việt Nam 4 lần Biểu đồ nồng độ CO vào mùa hè. x(km) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 C(H1) 0,146 1,905 1,985 1,574 1,21 0,942 0,749 0,608 0,503 0,423 C(H2) 0,002 0,505 0,979 0,983 0,847 0,702 0,581 0,484 0,408 0,348 C(H3) 9,9.10-8 0,026 0,232 0,399 0,447 0,438 0,389 0,346 0,304 0,267 Nhận xét: Qua biểu đồ ta thấy rằng nồng độ CO ở tất cả chiều cao H1, H2,H3 (tương đương với chiều cao thực của ống khói h1 = 15m, h2 = 25m, h3 = 42m) không vượt TCVN Biểu đồ nồng độ CO2 vào mùa hè. x(km) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 C(H1) 7,423 96,862 100,95 80,023 61,535 47,906 38,077 30,935 25,572 21,493 C(H2) 0,1 25,699 49,806 50,006 43,045 35,692 29,54 24,619 20,742 17,681 C(H3) 5.10-6 1,326 11,803 20,313 22,713 21,868 19,801 17,572 15,436 13,58 Biểu đồ nồng độ bụi vào mùa hè. x(km) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 C(H1) 0,006 0,078 0,082 0,065 0,05 0,039 0,031 0,025 0,021 0,017 C(H2) 8,11.10-5 0,021 0,0403 0,0405 0,035 0,029 0,024 0,02 0,017 0,014 C(H3) 4,07.10-9 0,001 0,01 0,0164 0,0184 0,0177 0,016 0,014 0,012 0,011 Nhận xét: Qua biểu đồ ta thấy rằng nồng độ bụi ở tất cả chiều cao H1, H2,H3 (tương đương với chiều cao thực của ống khói h1 = 15m, h2 = 25m, h3 = 42m) không vượt TCVN 4.5. LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI SO2 TỪ LÒ ĐỐT NHIÊN LIỆU: 4.5.1. Lựa chọn công nghệ xử lý khí thải SO2 : Lượng dầu tiêu thụ: B = 1800kG/h. Đường kính ống khói: D = 1,2m. Chiều cao ống khói: h = 15m. Lượng sản phẩm cháy ở điều kiện thực tế: LT = 12,41 m3/s Nồng độ cực đại của SO2 ở độ cao ống khói h = 15m là: Cmax= 2,027mg/m3 với nồng độ như vậy đã vượt TCVN 4 lần. Như vậy hiệu suất xử lý SO2 của hệ thống được lựa chọn phải đạt: E = Với: Cmax Nồng độ SO2 cực đại. Ctc Nồng độ SO2 được phát thải theo TCVN. Vậy lựa chọn phương pháp xử lý hấp thụ SO2 bằng CaO rất hiệu quả về mặt kinh tế và kỹ thuật, giúp nâng cao hiệu quả xử lý SO2. Các phản ứng xảy ra trong quá trình xử lý: CaO + H2O Ca(OH)2 (4.3) Ca(OH)2 + SO2 CaSO3 + H2O (4.4) CaSO3 + + H2O CaSO4.2H2O (4.5) 4.5.2. Tính toán công nghệ xử lý khí SO2: a. Tính toán thiết bị hấp thụ: Thể tích thiết bị: V = LT.t = 12,41.3 = 37,23 (m3) Với LT: Lượng sản phẩm cháy ở điều kiện thực tế. t : Thời gian lưu của khí trong thiết bị, t = (13)s chọn t = 3s. Chiều cao thiết bị: H= = 2,5.3 = 7,5(m) Với : vận tốc của dòng khí,= (14)m/s chọn =2,5(m/s) Diện tích thiết bị: F = = (m2) Đường kính của thiết bị: D = =(m) Chọn D = 2,8(m) Lượng CaO cần sử dụng để xử lý SO2 trong ống khói do đốt cháy 1 tấn dầu GCaO = =(kG/tấn nhiên liệu) Lượng CaO cần sử dụng trong 1 giờ để xử lý SO2: mCaO = GCaO.1,8(tấn/h) mCaO = 35,56.1,8 = 64(kG/h) = 1536(kG/ngày) Ta có phương trình: CaO + H2O Ca(OH)2 18 74 64 ? ? Lượng Ca(OH)2 cần phun trong 1 giờ: = (kG/h) Lượng nước cần dùng: (4.3) = =(kG/h) (4.5) = (kG/h) (4.4) =(kG/h) Vậy = (4.3) +(4.5) -(4.4) =20,57 + 41,14 – 20,57 = 41,14(kG/h)41,14(l/h) Ống dẫn Ca(OH)2 vào thiết bị: = 40 Ống dẫn nước vào thiết bị: = 20 b.Tính toán đường ống: Để tính toán được đường ống dẫn khí, đầu tiên chúng ta cần phải lựa chọn được vận tốc dòng khí phù hợp cho từng đoạn ống khác nhau. Dựa vào vận tốc dòng khí đã chọn kết hợp với lưu lượng dòng khí chuyển qua tiết diện ống trên một đơn vị thời gian chúng ta sẽ có được tiết diện đường ống từ đó có thể suy ra đường kính của đường ống dẫn khí. Dựa trên nguyên tắc đó có thể tính toán được các đường ống dẫn khí với một vận tốc xác định như sau: Bảng 4.20: Các thông số đoạn ống dẫn khí Tên đoạn ống Độ dài đoạn ống(m) Vận tốc dòng khí(m/s) Đường kính (mm) Ống dẫn khí ra khỏi lò đốt nhiên liệu cấp hơi vào Scrubber 5 20 900 Ống ra khỏi Scrubber 10,5 20 900 Ống dẫn khí ra khỏi quạt 6 22 800 Ống xả sự cố 8,5 18,2 1000 4.5.3. Tính toán thuỷ lực và chọn quạt cho hệ thống xử lý khí thải: a. Tính toán thủy lực: Cũng như các hệ thống đường ống thông gió và hút cục bộ đã tính ở phần trên, dưới đây là bảng tổn thất áp lực do đường ống Bảng 4.21: Bảng tổn thất áp lực do đường ống Đoạn ống l (mm) L(m3/h) d (mm) V (m/s) R Pmasat KG/m2 1 5000 44680 900 20 0,54 2,7 2 10500 44680 900 20 0,54 5,67 3 6000 44680 800 22 0,68 4,08 Tổn thất áp lực do thiết bị: Côn DP = 2,2 KG/m2(l/D=1,1) Van DP = 3,0 KG/m2 (số cánh 2, góc 20 độ,x = 0,15) Chạc 3 DP = 3,2 KG/m2 (x = 0,5) Scrubber DP = 68 KG/m2 Cút 90 ( số lượng: 3) DP = 1,2KG/m2 Tổng tổn thất áp lực của hệ thống xử lý khí là: DP = 89,5KG/m2 Vậy trở lực của quạt = åDP +åDP x10%= 89,5 + 89,5x10%=98,45kG/m2 b. Chọn quạt: Cách chọn quạt cũng tương tự như hệ thống thông gió cơ khí dựa vào: L = 12,41(m3/s)= 44676(m3/h) và trở lực của quạt là 98,45kG/m2 tra được quạt ly tâm ц 4-70 N012 có các thông số: số vòng quay n = 700 (vòng/phút), hiệu suất quạt m = 0,76. Thông số, cấu tạo về quạt đã có ở phần trước(Bảng 2.2 và hình 2.3) b. Tính toán động cơ: Công suất điện tiêu thụ trên trục quạt khi kể đến tổn thất trục, ổ bi: (kw) (4.6) Trong đó Hệ số truyền động của trục, chọn = 0,96 (=0,95-0,97) : Hiệu suất của quạt = 0,78 1kG.m/s = 9,18 (W) Công suất động cơ điện được xác định theo công thức: Nđộng cơ = (kw) (4.7) Với K : Hệ số dự trữ, K = 1,1 : Hệ số truyền động giữa động cơ và quạt, = 0,9 ÷ 0,95 chọn =0,93 = 1 KẾT LUẬN Sau khi tính toán thiết kế chi tiết các hệ thống thông gió bao gồm: thông gió cơ khí, thông gió cơ khí có kết hợp phun ẩm, thông gió tự nhiên cho cơ sở sản xuất là ngành cơ khí thì tùy vào điều kiện của phân xưởng mà có thể chọn lựa các phương án mà ở đồ án này đưa ra. Việc thông gió sẽ giúp cho môi trường làm việc của người công nhân được trong lành hơn, đảm bảo về điều kiện khí hậu điều này thuận lợi cho quá trình làm việc của công nhân, nâng cao năng suất lao động. Đặc biệt là đối với các ngành công nghiệp, công nghiệp nặng phát sinh nhiều nhiệt, khí độc trong quá trình sản xuất. Qua các hệ thống thông gió đã nêu ra thì phương pháp thông gió cơ khí có kết hợp phun ẩm rất phù hợp với điều kiện khí hậu cũng như môi trường làm việc tại nhà máy cơ khí Nghệ An khi mà gió mùa Tây Nam mang theo cái nắng, nóng vào nước ta ở mùa hè. Thông qua việc so sánh nhiều phương án thông gió giúp ta có thể hiểu được các phương pháp thông gió khác nhau cũng như ưu nhược điểm của từng phương pháp để từ đó trong từng điều kiện cụ thể ta có thể lựa chọn được phương án phù hợp nhất. Vấn đề xử lý hấp thụ khí SO2 bằng CaO rất hiệu quả về mặt kinh tế và kỹ thuật, giúp nâng cao hiệu suất xử lý SO2. Có thể nói các giải pháp công nghệ mà phạm vi đồ án lựa chọn là những công nghệ điển hình có thể áp dụng tại nước ta nên nó có tính thực tiễn cao và là điều kiện rèn luyện rất tốt, tạo điểm nhấn để sinh viên có thể tiếp cận các phương pháp thông gió, công nghệ xử lý khí về sau. Thông qua đồ án tốt nghiệp của mình em đã học được rất nhiều điều từ việc lựa chọn công nghệ, phương pháp thông gió, xử lý khí đến cách sắp xếp lộ trình làm việc…sẽ tạo tiền đề làm công tác chuẩn bị giúp em có thể thuận lợi trong công việc của mình sau này.