Tiểu luận Thiết kế hệ thống thông gió, tản nhiệt và khử khói bụi cho hầm tầng 2 để xe trường Đại học công nghiệp TP Hồ Chí Minh

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