Конвеєрний спосіб виробництва - це замкнуте технологічне кільце, в якому форми переміщуються від одного спеціалізованого технологічного поста до іншого послідовно із заданою швидкістю. Інакше кажучи, поділом технологічного процесу на окремі операції з певним ритмом. Переміщення може бути пульсуючим або безперервним. За кожним постом закріплюють обладнання та ланку робітників для виконання певної роботи на ньому.

Розділяють конвеєри крокової (візкової) та безперервної дії (пластинчасті).

На заводах збірного залізобетону широкого розповсюдження отримали візкові конвеєри крокової дії. Виробництво виробів здійснюється на піддонах (рис.1), які утворюють безперервну конвеєрну лінію із 10...15 постів, які обладнані машинами для виконання технологічних операцій. Виготовлення виробів проходить з ритмом, що дорівнює 6...20 хв., швидкість переміщення від 0,6 до 1,5 м/с. Число постів на конвеєрах від 6 до 15. Головною умовою ефективного здійснення конвеєрного виробництва є однакові витрати часу для виконання робіт на кожному посту; після закінчення цього часу форми переміщують до іншого робочого поста. Цей період називається ритмом конвеєра. Число постів конвеєра залежить від виду виробів та ступенем їхнього опорядження. Візкові конвеєрні лінії відрізняють між собою формовочним устаткуванням та способом теплової обробки виробів та поділяються в залежності від типу теплових агрегатів на:

- конвеєрні лінії із щільними підземними камерами та надземними;

- з камерами вертикального типу;

- з безкамерною тепловою обробкою виробів у пакетах термоформах.

Камери теплової обробки є частиною замкненого конвеєрного кільця. Коли відформований виріб потерпає до камери тепловологісної обробки, одночасно з камери виштовхується піддон-візок із виробом, який пройшов теплову обробку.

Конвеєрний метод виготовлення залізобетонних виробів дає можливість запровадити комплексну механізацію і автоматизацію технологічних процесів, значно підвищити продуктивність праці та збільшити випуск готової продукції при найбільш повному і ефективному використанні технологічного обладнання.

Рис. 1. Схема конвеєрної технологічної лінії по виготовленню панелей внутрішніх стін з вертикальною камерою.

1 - Пост очищення і змазування форм; 2 - укладання керамічної плитки; 3 - встановлення арматури; 4 - вкладання та ущільнення бетону; 5 - пост заглажування; 6 - самохідний візок; 7 - вертикальна камера; 8 - форми з виробами; 9 - гідропідйомники; 10 - передаточний візок; 11 - розпалубка; 12 - рольганг.

Конвеєрний спосіб дозволяє створити могутній механізований поточний процес, який особливо ефективний при серійному випуску однотипних виробів: панелей перекриття, колон і ригелів промислових будинків, зокрема панелей внутрішніх стін.

Недоліком конвеєрних технологічних ліній є висока металоємкість.

Панелі зберігають у вертикальному положенні на дерев'яних підкладках, транспортують на спеціалізованих панелевозах, обладнаних струбцинами, що забезпечують їх нерухомість.

2. Опис роботи теплової установки

3.1 Вибір режиму ТО

Визначаємо режим ТО стінових блоків 400200200 мм із керамзитобетону класу 3,5 жорсткістю 10с. Теплова обробка проводиться у вертикальній пропарювальній камері.

Оскільки бетон (легкий) класу В3,5 відноситься до конструктивно-тепло- ізоляційних бетонів, то згідно норм проектування режимів ТО призначаємо температуру ізотермічної витримки t_із = 90С.

Враховуючи використання легкого бетону, у зв'язку з тим, що бетонна суміш має жорсткість 10с проведення попередньї витримки триває _п.в =1 год.

Швидкість підйому температури ізотермічного витримування і залежності від початкової міцності бетону 0,2 МПа та товщини виробу 200 мм приймаємо t/ = 30C/год. Приймаємо початкову температуру бетону t_б = 20С. Тоді період підвищення температури ізотермічної витримки t_із = 90С. _н = (90 - 20)/30 = 2,3 год. Приймаємо _н = 3 год. Приймаємо температуру навколишнього середовища t_н.с = 20С, а температура бетону на виході із камери t_б = 30С. Тривалість ізотермічної витримки для легкого бетону класу В3,5 згідно норм проектування режимів ТО _із =4 год., для виробів товщиною 200мм.

Тоді тривалість охолодження _ох = (90 - 30)/20 = 3 год.

Оскільки для вертикальних камер _н = _ох, тоді _н приймаю рівним 3 год.

У випадку якщо тривалість охолодження становить 3 год, то швидкість охолодження буде становити t/ = (90 - 30)/3 = 20C/год, що задовольняє вимогам.

Згідно розрахунків загальний режим теплової обробки буде складати:

_то = _п.в. + _н + _із + _ох = 1 + 3 + 4 + 3 = 11 год.

Рис.3. Графік режиму теплової обробки.

3.2 Технологічні параметри та конструктивні характеристики

Річний фонд часу роботи обладнання поста ТО:

Т_річн = (Т_н - Т_рем - Т_перен)Т_роб = (262 - 13 - 3)12,8 = 3148,8 год

де Т_н - номінальний фонд часу роботи обладнання Т_н = 262 доби.

Т_рем - планові зупинки на ремонт, приймаємо в залежності від типу лінії. Для конвеєрних ліній Т_рем = 13 діб.

Т_перен - це втрати робочого часу, пов'язані з пере наладками формувального обладнання. Для конвеєрної лінії приймаємо Т_перен = 3 доби.

Т_доб - робочий фонд часу.

Т_доб = П_зм t_зм К_вз = 2 8 0,8 = 12,8 год.

де П_зм - кількість робочих змін на добу (П_зм = 2);

t_зм - тривалість зміни (t_зм = 8 год);

К_вз - коефіцієнт внутрішньо-змінного робочого часу (приймаємо К_вз = 0,8 для конвеєрного виробництва).

Тоді розрахункова продуктивність лінії складає:

П_год = П_річ/(V_б Т_річ) = 14000/(0,016 3148,8) 277 шт/год

3.3 Розрахунок розмірів камери

Годинна продуктивність формування виробів

П_год^ф = 60 n/T_ц.ф. = 60 90/18 = 300 шт/год

де T_ц.ф. - тривалість циклу формування (із завдання)

n - кількість одночасно формуючих виробів.

Годинна продуктивність ТО виробів П_год = 300 шт/год.

Для забезпечення неперервності ТО і формування виробів повинна виконуватись умова П_год^ф = П_год, тому потрібно прийняти одну лінію формувального конвеєра.

Кількість виробів в зонах нагріву і охолодження визначаємо за формулою:

N_н = N_ох = П_{год н} = 300 3= 900 шт.

Кількість виробів в зоні ізотермічної витримки:

N_із = П_{год із} = 300 4 = 1200 шт.

Загальна кількість виробів в камері:

N_в = N_н + N_із + N_ох = 900 + 1200 + 900 = 3000 шт.

Приймаємо один потік виробів в камері з двома підйомниками знижувачами.

Внутрішні габарити камери:

Довжина форми-вагонетки:

l_ф = n^д_в в¹_ф + l₁+ l¹₁ = 10 0,42+ 0,22+ 0,25 2 = 4,92м

де n^д_в - кількість виробів, розташованих на вагонетці по довжині;

в¹_ф - довжина форми з виробом;

в¹_ф= в_в+ (0,01...0,02) 2 = 0,4+ 0,01 2 = 0,42м

де в_в - ширина виробу;

0,01...0,02 - межі товщини стінок форми; l₁ - відстань між формами (конструктивно приймаємо l₁ = 0,22м); l¹₁ - відстань від форми до краю вагонетки (конструктивно приймаємо l¹₁ = 0,25м)

Довжина камери:

L = N_в /n/ п_в l_ф = 3000/90/9 4,92 = 19,68м

Ширина камери:

В= в_ф + 2 в₁ + l¹₂ = 1,98 + 2 0,4 + 0,05 = 2,83м

де в_ф - ширина форми -вагонетки з виробами.

в_ф = n(l_в+ (0,01...0,02) 2) = 9 (0,2 + 0,01 2) = 1,98м

n - кількість виробів по ширині;

в₁ - допустимий зазор між стінками камери і вагонеткою з формами (в₁ = 0,4м)

l¹₂ - відстань між вагонетками на підйомнику (l¹₂ = 0,05м)

Висота камери:

Н = (п_ф + 1) h_ф + п_ф h₁ + h₂ + h₃ = (9 + 1) 0,61 + 10 0,1 + 0,76 + 0,6 = 8,46 м

де п_ф - кількість вагонеток з формами, розташованих на підйомнику по висоті

h_ф - висота форми з вагонеткою

h_ф = h_в + 0,01 + h_ваг = 0,2 + 0,01 + 0,4 = 0,61м

h_ваг - висота вагонетки (h_ваг = 0,4м приймаємо конструктивно)

h₁ - технологічний зазор по висоті між формами (h₁ = 0,1...0,2м)

h₂ - відстань від підлоги до нижньої вагонетки

h₂ = h_ф + (0,1...0,15) = 0,61 + 0,15 = 0,76м

h₃ - відстань від верху останньої вагонетки з формами до верху камери (h₃ = 0,5...0,6м).

Отже умова по граничній висоті для камер вертикальних, пропарювальних (приймають не більше 9м, або 6...10 вагонеток по висоті) виконана, Н = 8,46м, п_в = 9шт.

Рис.4. Геометричні розміри камери.

Оскільки, як видно із розрахунків внутрішніх габаритів камери, умова по граничній висоті виконується, тоді остаточно приймаємо такі внутрішні розміри камер: 19,682,838,46м плюс товщини огороджуючих конструкцій, тоді зовнішні габарити вертикальної пропарювальної установки будуть такими: 19,832,988,96м, тому, що товщина вертикальних стінок становить 0,15м, а товщина кришки рівна 0,05м.

Рис.5. Геометричні розміри перерізу камери

4. Розрахунок тепловиділення бетону

В процесі тепловиділення бетону під час ТВО величина Q_E на кожному етапі залежить від середньої температури бетону і тривалості ТО при постійному В/Ц є функцією градусо-годин Q_E = f(), де = t_Б.ср. .

Орієнтовно тепловиділення 1кг цементу після 28діб твердіння в нормальних умовах може бути прийняте Q_E.28 = (0,8...1) М = 1 400 = 400кДж/кг, де М - марка цементу.

Визначаємо критерій Фур'є, який характеризує швидкість зміни температури виробу в період нагріву:

де а - коефіцієнт температуропроводності

- тривалість нагріву або охолодження, год

R - характерний розмір виробу (половина товщини R = 200/2 = 100(мм).

_м - температуропроводність матеріалу (для виробів із легкого конструктивного бетону вологістю W = 5%; _м = 0,2...0,3Вт/(Вт^оС)

с - теплоємність матеріалу (для легких бетонів с = 0,88кДж/(кг^оС))

- середня густина матеріалу ( = 900кг/м³).

Визначаємо критерій Біо в період нагріву

де - коефіцієнт теплообміну (для вертикальних камер _н=60, _із = 80Вт/(м² С)).

За графіком с₂ = f₂(В_і; F_о) знаходимо с₂ = 0,017, тоді кількість градусогодин, яку набере виріб за період нагріву

Для визначення середньої температури виробу в кінці періоду нагріву визначаємо новий критерій Біо із врахуванням _із = 80Вт/(м² С)

F₀ = F^н_о = 0,27

Тоді за графіком с₁ = f₁(B_i; F_o) при В_і = 40; F_o = 0,27; с₁ = 0,025 середня температура виробу в кінці нагріву визначається

Визначаємо критерій Фур`є для ізотермічного режиму:

В^із₁ = 40

Тоді за графіком с₃ = f₃(В_і; F_o) при F_o = 0,36 і В_і = 40; с₃ = 0,07

Тоді кількість градусогодин за період ізотермічного нагріву

Загальна кількість градусогодин:

= _н + _із = 77 + 312 = 389^оСгод

За номограмою знаходимо, що цій кількості градусогодин при М400 і В/Ц = 0,8 відповідає тепловиділення Q_Е = 255кДж/кг

Тоді питоме тепловиділення бетону складе:

Q_Е.бет. = ЦQ_Е = 400 255 = 102000кДж/м³бет.

результати розрахунку виділення бетону заносимо в таблицю 1.

Таблиця 1

Результати розрахунку тепловиділення бетону

5. Матеріальний баланс

Надходження тепла

1. Тепло сухої частини бетону:

Q_ІІ.с.=(G_цС_ц+G_кС_к+G_пС_п)t_ІІ=0,884646,490=367995 кДж/год

2.Тепло форм-вагонеток:

Q_Ііф=G_фC_стt_ІІ=189000,4690=782460 кДж/год

3.Тепло екзотермії цементу:

Q_ІІ.екю.=Q^із_е.б.V_б=205924,8=98841,6 кДж/год

4.Тепло насиченої водяної пари, що надходить в установку:

Q_ІІ.п.=G_ІІ.п.і_п=G_ІІ.п.2660; Q_надх=1249296,6+G_ІІ.п.2660

Витрати тепла

Q_ІІ.с.=(G_цC_ц+G_кC_к+G_пC_п)t_ІІ=0,884646,490=367995 кДж/год

2. Тепло форм-вагонеток:

Q_ІІ.ф.=G_фC_стt_ІІ=189000,4690=782460 кДж

3. Тепло вологого повітря, що заповнює вільний об`єм камери:

Q_ІІ.в.о.=V_в.о.ІІi_ІІ=161,20,49552660=212466,4 кДж

V_в.о.=V_І-V_ф.б.=256,2-95,04=161,2

де V_І - геометричний об`єм камери;

V_І=LBH_із.п=19,682,834,6=256,2 м³

Н_із=Н-Н_з.н.=8,46-3,86=4,6 м

V_ф.б. - сумарний об`єм форм-вагонеток та бетону у камері;

V_ф.б.=(6,062,60,53)16=95,04 м³

_ІІ, і_ІІ - відповідно густина та ентальпія пари при температурі ізотермічної витримки;

_ІІ=0,4955 кДж/кг; і_ІІ=2660 кДж

4. Втрати тепла через огородження установки в навколишнє середовище до кінця ізотермічної витримки:

Q^ІІ_н.с.=3,6_ІІ(t_ІІ-t_І-ІІ)(F_і;k_і)=3,64(90-55)842,47=424604,9 кДж

Визначаємо коефіцієнти к - теплопередачі стінок і теплопередачі стелі:

(F_і;к_і)=2ВН_ізк₁+2LН_ізк₁+LВк₂=

=22,834,62,43+219,684,62,47+19,682,836,25=842,47

5. Тепло, що виноситься конденсатом:

Q^ІІ_конд=G_конді_конд.=0,9G^ІІ_п377,1=339,4G^ІІ_ІІ

де G_конд.=0,9G^ІІ_п;

і_конд.=4,1990=377,1 кДж/кг

Q_над=Q_витр

Q_над=1249296,6+G^ІІ_п2660

Q_витр=1787526,3+G^ІІ_п339,4

1249296,6+ 2660G^ІІ_п=1787526,3+339,4G^ІІ_п

G^ІІ_п=232

Таблиця 3

Витрати тепла і пари у вертикальній камері

7. Гідравлічний розрахунок

Тепловий баланс котлоагрегату складається із метою визначення розрахункового значення питомої витрати палива. Розрахунок ведеться на 1м³ палива

Рівняння теплового балансу у загальному вигляді:

Прихідна частина

Q^р_р=Q₁+Q_втр

Q^р_р=Q₁+(Q₂+Q₃+Q₄+Q₅+Q₆)

де Q^р_р - розрахункова робоча теплота, що надходить в топку;

Q^р_р=Q^р_н+Q_пов+Q_ф.пл.=26396+168,2+22,5=33471,5кДж/кг

де Q^р_н - нижча теплота згорання робочого палива;

(Q^о_н=26396кДж/нм³ - згідно із завданням).

Q_пов - теплота повітря, що надходить у топку:

Q_пов=VC_повt_пов=8,431,3315=168,2кДж/кг

V=8,43м³/кг

де t_пов=15^оС; С_пов=1,33кДж/м³к

Q_ф.пл..=С^р_плt_пл=1,515=22,5кДж/кг

С^с_пл - теплоємність сухої частини палива, для кам'яного вугілля становить 1,3;

; t_п.п.=15...20^оС

Витратна частина

G_п - витрати пари в кг/год; G_п=969,4кг/год

і_п,і_ж.в. - ентальпія пари і живильної води

і_п =2788кДж/кг; і_ж.в.=334,9кДж/кг; В - витрата палива, кг/год.

Втрати тепла із димовими газами

де V_д.г. - об`єм димових газів, V_д.г.=V_г=8,754м³/кг

С_д.г. і t_д.г. - теплоємність і температура для димових газів; t_д.г.=120^оС; С_д.г.=1,42кДж/кгк

¹ - коефіцієнт надлишку повітря на виході із установки;

¹=+l=1,2+0,2=1,4

l=0,2...0,3 - надлишок повітря за рахунок зовнішнього підсмоктування;

q₄ - втрати тепла від механічної теплоти згорання, %; q₄=7

Втрати тепла від хімічного недопалу:

Втрати тепла від механічного недопалу:

Втрати тепла в навколишнє середовище:

q₅ - для парових котлів продуктивністю до 2,78 кг/с рівне q₅=24% - питомі втрати тепла.

Втрати тепла із теплотою шлаку:

кДж/кг.

де - вміст золи палива у шлаку:

, - теплоємність і температура шлаку;

В середньому кДж/кг*?; ?.

- зольність палива, %.

Q_прих=Q_витр

В=76,75 кг/год - витрати палива;

Отже, як видно з розрахунку коефіцієнт корисної дії котлоагрегату складає =92,5%.

Витрати умовного палива:

В_ум=В•Q^р_н /29300 = 76,75•26396/29300 = 69,14 кг/год

Витрати умовного палива на 1 м³ бетона:

В^ум_бет = В_ум/П = 69,14/4,4 = 15,7 кг/м³.

9. Техніко-економічні показники процесу теплової обробки

1. Тип виробів: панелі внутрішніх стін 400200200мм.

2. Річна продуктивність установки: 14000 м³/рік

3. Загальна тривалість ТО: 1+ 3 + 4 + 3 = 11 год.

4. Питомі витрати на 1м³ бетону:

- теплової енергії:

Для періоду нагріву (_н = 3 год.) 0,496 МДж/м³_бет.

Для періоду ізотермічної витримки (_н = 4 год.) 0,388 МДж/м³_бет.

Для повного циклу ТО: 0,496 + 0,388 = 0,885 МДж/м³_бет.

- насиченої пари:

Для періоду нагріву 153,6 кг/м³

Для періоду ізотермічної витримки 48 кг/м³

Для певного циклу 201,6 кг/м³

- умовного палива 15,7 кг/м³.

5. Питомі витрати на 1 год.:

- теплової енергії: 4250 МДж/год

- насиченої пари: 969,4 кг/год

- умовного палива: 69,14 кг/год.

Висновки

Підібравши установку - вертикальна пропарювальна камера, для тепловологісної обробки стінових блоків, я виконав слідуючи розрахунки:

- підібрав режим теплової обробки для стінових блоків із легкого (конструктивно-теплоізоляційного) бетону;

- вирахував технологічні параметри і конструктивні характеристики вертикальної пропарювальної камери;

- зробив розрахунок питомих втрат теплової енергії, насиченої пари і умовного палива на 1 м³ бетону та на 1 год.; і на основі цього підібрав тип котлоагрегату;

- Розрахував схему паропостачання теплових установок.

З усього вище сказаного випливає такий висновок:

Оскільки у розрахованій тепловій установці огороджуючі конструкції виготовлені лише із залізобетону, без застосування будь-яких ізоляційних матеріалів, то це призводить до великих втрат тепла крізь стінки огороджуючих конструкцій. Цьому можливо перешкодити якщо:

На основі норм втрат теплової енергії потрібно передбачувати доведення фактичних втрат теплової енергії до науково обґрунтованих шляхів нормалізації теплоспоживання.

Якщо усунути недоліки в: системі паропостачання і паропроводів, парозподільників та запірної арматури, огороджуючих конструкцій пропарочних камер та їх кришок, систем автоматики і багато іншого; зокрема розроблювати норми енергобалансу підприємств, які б забезпечували б їх виконання, упорядковувати систему обліку і звіту по втратам теплової енергії. Ряд цих заходів призведе до зменшення енергозатрат близько 15...30%.

Також для зменшення теплових витрат, огороджуючі конструкції пропарочних камер можуть бути виконані так:

1) зовнішня теплоізоляція огороджуючих конструкцій виконана із мінераловатних плит і захисної стінки з листового металу чи із азбестоцементного листа.

2) Суцільна стінка із легкого бетону - конструктивного, класу В15(М200), густина якого рівна 1300...1500 кг/м³ з гідрофобізуючою добавкою.

3) Складова стінка із зовнішнім бетонним огородженням та шаром теплоізоляції з внутрішньої сторони, захищена гідроізоляційним та пароізоляційним матеріалом (перегородки блоку камер мають теплоізоляційний шар із двох боків).

Щоб днища камер краще сприймали навантаження від форми з виробами, їх краще виготовляти з монолітної залізобетонної плити на який повинні бути несучі елементи. Тепловий захист днищ можна проводити за допомогою керамзитобетонних пустотних плит з піноскла. Коли реконструюють камери, тоді на бетонну підлогу встановлюють опорні балки, між якими викладають блоки із піноскла.

Оскільки теплова обробка проводиться гострою парою, тоді для забезпечення необхідної відпускної вологості необхідно передбачити в період охолодження вентиляцію камер.

Література

1. Русанова Н.Г. та інш. Технологія бетонних і залізобетонних конструкцій. -К.: Вища школа, 1994, -333 с.

2. Кучеренко А.А. - Теплові установки збірного залізобетону. -Київ: Вища школа, 1977. -278 с.

3. Перегудов В.В. Теплотехника и теплотехническое оборудование. -М.: Стройиздат, 1990, - 336с.

4. Павлов И.И., Фёдоров М.Н. Котельные установки и тепловые сети. -М.: Стройиздат, 1986.

5. Бойко В.Е., Тихомиров Е.В. Тепловая обработка в производство сборного железобетона. -К.: Будівельник. 1987 -144 с.

6. Методичні вказівки 059-151.

7. Бордюженко О. М. Основи термодинаміки, теплотехніка та теплотехнічне обладнання: Ч.2. Процеси сушіння, випалу і плавлення. Теплова обробка виробів з бетону і залізобетону. Навчпльний посібник. - Рівне: НУВГП, 2010. - 230 с.

Размещено на Allbest.ru