Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Проектирование щелевой камеры для тепловлажностной обработки строительных изделий

Задание

Выбрать рациональную схему теплоснабжения, рассчитать и спроектировать щелевую камеру для тепловлажностной обработки строительных изделий.

Исходные данные:

Производительность камеры, м3/год	Вид изделия	Размеры изделия, м	Вид бетона	Теплоноситель
38000	Плиты перекрытий	5,5x0,3x1,7	тяжелый	пар

1 Литературный обзор

1.1 Тепловая обработка

Ускорение твердения бетона позволяет быстрее получит изделия с отпускной прочностью, повысить оборачиваемость форм и другого оборудования, а так же эффективнее использовать производственные площадки.

Основным методом ускорения твердения бетона является тепловая обработка. Она позволяет получить в необходимые сроки прочность изделий, допускающая их транспортирование на строительство, монтаж в зданиях и сооружениях, а также восприятие действующих нагрузок. Поэтому такая обработка, несмотря на дополнительные затраты, повышенный расход цемента и иногда некоторое снижение прочности бетона является необходимым условием их заводского производства.

К тепловой обработке относятся пропаривание при атмосферном и повышенном давлении, электропрогрев и лучистый обогрев, выдерживание с помощью нагреваемой воздушной среды и т.д. Наиболее распространено пропаривание.

Процесс тепловой обработки бетона обычно состоит из подъема температуры до максимально установленного уровня, выдерживания при нем и охлаждения изделия до температуры окружающей среды.

В период прогрева в установку загружаются изделия, и подается пар, который нагревает изделия, а сам отводится в виде конденсата. Этот период длится с момента начала подачи пара до достижения поверхностью бетона температуры паровоздушной среды в установке. В это время на структуру формирующегося цементного камня воздействует передвижение влаги и газа внутри изделия, а также неравномерность температурного поля по сечению изделия. В результате интенсивного передвижения этих потоков и при большом перепаде температур возникают деструктивные процессы. Поэтому в период прогрева скорость подъема температуры должна быть определенной и безопасной для структуры изделия. Ее назначают в зависимости от подвижности бетона и начальной прочности. Максимальная скорость прогрева 60°С/ч при начальной прочности более 0.6 МПа. минимальная скорость 10°С/ч при прочности 0,1-0,2 МПа.

Второй период - изотермическая выдержка изделий. Подача пара в установку продолжается, но его подается столько, чтобы поддержать в установке постоянную температуру. Длительность периода определяется скоростью выравнивания температурного поля в изделии (размером изделия), кинетикой химических реакций и температурой изотермической выдержки. Температуру изотермической выдержки выбирают в зависимости от вида вяжущего.

В период изотермической выдержки наблюдается наибольшая скорость формирования структуры бетона и выравнивание перепадов температур и влагосодержания по сечению материала, что улучшает условия структурообразования.

В период охлаждения прекращается подача пара в установку. В это период также возникают температурные перепады по толщине изделия, приводящие к температурным напряжениям, величина которых зависит от скорости понижения температуры и линейного отрезка, на котором будет этот перепад. Перепад температур между средой и поверхностью не должен превышать 40°С. Длительность периода зависит от массивности изделия. Из изделия удаляется излишняя влага и материал цементируется, но опять возникают перепады температур и влагосодержания, что приводит к опасности разрушения изделия.

Таким образом, максимальные деформации при прогреве бетона зависят главным образом от скорости подъема, а также снижения температуры, ее величины при прогреве могут быть уменьшены или избегнуты путем предварительного выдерживания бетона.

1.2 Горизонтальные камеры непрерывного действия

В конвейерной технологии производства сборного железобетона в сочетании с вертикально -, наклонно - и горизонтальтю-замкнугыми тележечными конвейерами применяют одно- или многоярусные горизонтальные камеры тепловой обработки. Изделия, находящиеся на поддонах-вагонетках, проходят ТО в камерах, расположенных параллельно формовочному конвейеру на уровне пола цеха, ниже или выше его, а подаются в камеру соответственно передаточной тележкой, снижателем или подъемником.

Изделия, прошедшие обработку в горизонтальных камерах непрерывного действия, отличаются равномерностью обработки. Камеры по длине разделены на 3 следующие зоны: нагрева, изотермического выдерживания и охлаждения. В отличие от установок периодического действия, изделия в таких камерах не проходят все этапы обработки в одном месте, а перемещаются друг за другом, последовательно и в одинаковых условиях проходят все зоны. Границы зон, как и торцы камер, перекрывают воздушными завесами или гибкими шторами для поддержания теплового режима и экономии теплоты.

Предварительное выдерживание изделия проходят после формования на пути движения в камеру. Теплоноситель подают в зоны нагрева и изотермического выдерживания; зона охлаждения вентилируется.

Горизонтальные камеры непрерывного действия экономичны и эффективны. В таких камерах полностью механизированы процессы и автоматизирован режим обработки, а также высока экономия тепловой энергии по сравнению с установками периодического действия за счет отсутствия затрат на нагрев конструкций после каждого цикла обработки.

1.3 Вертикальные камеры паропрогрева

тепловая установка твердение бетон

Рациональное использование расслоения паровоздушной смеси предусмотрено в вертикальной камере конструкции А.А. Семенова. Такие камеры могут быть оборудованы гидроподъемником и снижателем при высоте камеры 5,5…6 м.

В 2-штабельной камере длительность ТО составляет 8…9 ч при ритме конвейера 21…22 мин, а в 4-штабельной камере - 10… 12 ч при ритме 45 мин. Ограждения камеры выполнены из железобетонных или коробчатых конструкций, покрытых или заполненных теплоизоляцией.

Вертикальные камеры ТВО теплотехнически экономичны, так как в среде насыщенного пара происходит эффективный теплообмен, максимально используется тепловая энергия пара, избыток пара конденсируется на поднимающихся холодных изделиях. При этом отсутствует выбивания паровоздушной смеси, частично используется теплота снижающихся изделий для нагрева поднимающихся холодных. Удельный расход пара 100… 150 кг/м³ изделий.

Рис. 6. Вертикальная пропарочная камера проф. ЛА. Семенова: 1 - ограждение камеры; 2 - формы с изделиями; 3 - передаточная тележка; 4 - стол - снижатель; 5 - стол-подъемник; 6 - вход в камеру; 7 - трубчатое кольцо; 8 - кольцевой паропрогрев.

1.4 Полигональные пропарочные камеры щелевого типа

Для поддержания стабильного температурного режима щелевые камеры могут быть выполнены в виде камер полигонального очертания конструкции Е.В. Тихомирова. Если камера находится в цеху ниже уровня пола, то изделия в ней после формования конвейера подают снижателем: если камера расположена на одном уровне с формовочным конвейером - горизонтальной передаточной тележкой. Формы с изделиями захватываются тянущим механизмом, привод которого расположен в зоне выгрузки, и поступают в камеру. При этом тянущий механизм передвигает весь поезд на одно изделие, а последняя форма выдвигается на подъемник.

Полигональные очертания камеры позволяют использовать естественное расслоение паровоздушной смеси по высоте: пар, подаваемый в зону изотермического выдерживания, постепенно заполняет ее, так как, будучи легче воздуха и паро-воздушной смеси, скапливается в самом высоком месте. Таким образом, в зоне изотермического прогрева устанавливается наиболее высокая температура, равная 95…97°С, и относительная влажность 95…97%. Избыток пара опускается в зону нагрева, где конденсируется на выходящих холодных изделиях. Зона охлаждения отделяется от зоны изотермического выдерживания воздушной завесой. Перепад высоты от зоны загрузки до верха зоны изотермического выдерживания составляет 1,3.. 1,5 м, длина камеры 75… 100 м. Улучшение условий теплообмена и повышение коэффициента теплоотдачи от паровоздушной смеси позволяют сократить длительность тепловой обработки и расход тепловой энергии на 10… 15%.



Рис. 5. Схема полигональной пропарочной камеры щелевого типа:

I, II, III-зоны нагрева, изотермической выдержки, охлаждения; 1-снижатель; 2-вагонетка с изделием; 3-камера; 4 - воздушная завеса; 5 - подъемник

1.5 Горизонтальные щелевые камеры

Щелевые одноярусные камеры длиной 60… 127 м и высотой 0,7… 1.2 м в целях экономии производственных площадей цеха располагают ниже уровня пола цеха по одной оси с формовочной линией (вертикально-замкнутый конвейер) или сдвинутыми в сторону (наклонно-замкнутый конвейер); возможно устройство при одном формовочном конвейере параллельно щелевых камер.

Тележка с изделием, пройдя линию формования и зону предварительного выдерживания, поступает, на снижатель с помощью лебедки вместе со снижателем опускается на нижний уровень (в вертикально-замкнутых конвейерах используется гидравлические подъемник и снижатели, часто выходящие из строя). Толкатель-вагонетка заталкивается в камеру. При этом на одно изделие передвигается весь поезд, и последняя вагонетка выходит на подъемник. При входе в камеру и выходе из нее установлены механические герметизирующие шторы, препятствующие подсосу в камеру холодного воздуха и выбиванию паро-воздушной смеси.



Рис. 4. Схема горизонтальной пропарочной камеры щелевого типа:

1 - вагонетка с изделием; 2 - снижатель; 3 - механическая штора; 4 - уровень рельсов; 5 - герметизирующая штора; 6 - подъемник.

Нагреватели устанавливаются в зоне нагрева и в зоне изотермического выдерживания; количество их зависит от необходимой температура в зонах; длина зон обусловлена длительностью этапов тепловой обработки.

В качестве теплоносителя применяют: «острый» пар, т.е. непосредственное соприкосновение пара с поверхностью бетона: «глухой» пар обогрев паровыми регистрами; электронагреватели. При обогреве «острым» паром его подают в двухсторонние стоянки с шагом 2…6 м. А затем через перфорированные трубы или гребенки с установленными на них соплами выпускают в камеру. При этом образуется паровоздушная смесь, которая конденсируется на холодных изделиях. В таких камерах необходимо предусматривать уклоны для стока конденсата и устройства для ее сбора.

При тепловой обработке изделий из легких бетонов (например, наружных стеновых панелей из керамзитобетона) применяют «глухой» пар, так как осаждающийся конденсат повышает влажность изделия. Расход пара при такой обработке бетона составляет 200…250 кг/м³бетона.

В настоящее время применяют щелевые камеры с обогревом электроэнергией с помощью ТЭНов. Трубчатые электронагреватели имеют температуру поверхности 400…800°С; питание ТЭНов производится от электросети напряжением 380 В. Соединенные в блоки по несколько штук для гибкого регулирования температуры, ТЭНы устанавливают на полу камеры под вагонетками в зоне нагрева, начиная с 5… 10 м от загрузочного торца, а также в зоне изотермического выдерживания или под потолком. Общая мощность ТЭНов камеры около 1000 кВт.

Тепловую обработку с использованием ТЭНов применяют для изделий из легкого и конструктивно-теплоизоляционного бетона. Расход электроэнергии составляет 50..100 кВтч/м.

Температура среды в камере в зоне установки блоков ТЭНов достигает 130… 190°С, но изделия прогревается медленно (2 5°С/ч). Изделия после обработки с помощью ТЭНов имею влажность 10. 11% по сравнению с 18..20% после пропаривания. Изготовленные в таких камерах ограждающие конструкции обладают значительно меньшей теплопроводностью и способствуют значительной экономии тепловой энергии в процессе эксплуатации зданий.

В щелевых камерах для улучшения условий теплообмена монтируются вентиляционные системы: ре-циркуляционная - в зоне нагрева и приточно-вытяжная в зоне охлаждения.

Воздушные завесы, перекрывающие торцы камеры и отделяющие зону охлаждения от зоны изотермического выдерживания, способствуют экономии теплоты.

Щелевая камера для обработки изделий из легкого бетона или из конструктивно-теплоизоляционного бетона может быть оборудована обогревом продуктами сгорания природного газа. В зависимости от длины, камера оснащена двумя или тремя тепловыми системами, основанными на применении теплогенераторов ТОК и ТОБ. Удаление отработанной газо-воздушной смеси производят с помощью вентиляционной системы.

При использовании теплогенераторов удельный расход газа на тепловую обработку 1 м³ железобетонных изделий составляет 10…20 м³ природного газа и 4… 10 кВтч.

Если производительность одноярусной щелевой камеры не обеспечивает тепловую обработку изделий, выпускаемых формующей установкой, то применяют многоярусные тоннельные камеры, позволяющие значительно экономить производительные площади. В зависимости от ритма конвейера, длины изделий и режима тепло влажностной обработки камеры строят 2…6-ярусные длиной 70… 127,5 м. Ширина камеры зависит от размеров изделий (2,5…5,0 м), а высота - от количества ярусов (высота одного яруса 0,65…0,85 м). Ярусы разделены формами вагонетками, движущимися по горизонтальному рельсовому пути. Изделия на ярусы подаются подъемниками и снимаются снижателями.

Многоярусные тоннельные камеры характеризуются неравномерностью температуры и относительной влажности по высоте, вызванной расслоением паровоздушной смеси. Разность температуры между ярусами составляет 3…6°С, температура в зоне изотермического выдерживания трехъярусной камеры в нижнем ярусе от 60…65°С, в верхнем - до 75…80°С. Относительная влажность среды в верхних ярусах на 25…30% ниже, чем в нижнем. Для обеспечения одинаковых условий тепло влажностной обработки и равной прочности изделий целесообразно разделение ярусов перекрытиями и создание индивидуальных систем теплоснабжения для каждого яруса.

2. Подбор состава бетонной смеси

Тяжелый бетон.

Класс бетона 15.

Марка (активность) цемента 400.

К_МП =1,12 - коэффициент межпартионной вариации.

х= 0,135 - вариация прочности бетона.

Подвижность - ОК 10…14 см.

Лабораторный состав бетона:

1. Рассчитаем средний уровень прочности бетона:

2. Определим водоцементное отношение В/Ц:

3. Определим расход цемента:

Ц=

В=215 л/м³ (таблица зависимости расхода воды, для подвижности Ок=5…9 см).

Ц==320,9 кг/м³

4. Определим расход щебня:



где б - коэффициент раздвижки зёрен; б = 1,44 (из таблицы в зависимости от расхода цемента). V_П - пустотность щебня в%; V_П = 45%; - насыпная плотность щебня; = 1,45 кг/л; - истинная плотность щебня; = 2,63 кг/л.

5. Определим расход песка:

где с_щ - истинная плотность щебня; с_щ = 2,63 кг/л; с_п - истинная плотность песка; с_п = 2,6 кг/л. с_ц - истинная плотность цемента; с_ц = 3,1 кг/л.

Производственный состав бетона:

1. Влажность песка 3%, П = 576,6 кг, тогда:

В_п - содержание воды в песке;

В_п = 576,6 * 0,03 = 17,298 л.

Влажность щебня 2%, Щ = 1209 кг, тогда

В_щ - содержание воды в щебне;

В_щ = 1209 * 0,02 = 24,18 л.

Всего: 41,48 л.

Тогда: П = 576,6 +17,298 = 593,9 кг

Щ = 1209 + 24,18 = 1233,18 кг

В = 215 - 41,48 = 173,52 л.

2. Найдём коэффициент выхода смеси:

3. Расчётная плотность смеси:

П + Щ + В + Ц=593,9 + 1233,18 + 173,52 + 320,9 = 2321,5 кг/м³

3. Конструктивный расчет тепловой установки

3.1 Определение геометрических размеров установки

Для более полного использования производственных площадей длина камеры должна быть на 10..15 м меньше длины конвейерной линии по изготовлению изделий, но не менее 40..50 м.

Длина камеры L_к=nL+(n+1)·L_1,

где n - количество тележек по длине камеры; L-длина тележки, м; L₁ - расстояние между тележками и торцевыми завесами, L₁= 0,4.. 0,5 м.

L_к= 17· 6,06+(17+1)·0,5=112 м.

Ширина камеры B_к=B+2B_1,

где B - ширина изделий на вагонетке, м; B₁ - расстояние между изделиями и боковой стенкой камеры с учетом формы, B₁=0,4.. 0,5 м.

B_к= 1,7+2·0,5= 2,7 м.

Высота камеры H_к=H₁+n₁(H₂+H₃)+(n₁ ? 1)·H₄+H₅,

где H₁ - высота рельса над уровнем пола, м; n₁ - количество ярусов; H₂, H₃ - высота тележки и изделия соответственно, м; H₄ - расстояние между изделием и вышерасположенной тележкой второго яруса, H₄ ~ 0,3.. 0,4 м; H₅ - расстояние между потолком и верхом изделия, H₅=0,2 м. Для одноярусных камер n₁=1.

H_к= 0,18+1 (0,4+0,3)+(1 + 1)·0,4+0,2=1,08 м.

3.2 Расчет производительности установки

n - количество изделий, одновременно находящихся на тепловой обработке в одной установке, шт.; M - количество установок; - годовой фонд рабочего времени формовочного отделения, ч; - коэффициент, учитывающий возможные срывы производства, 0,85…0,9; - цикл тепловой обработки изделий.

Р =38000 м³/год = 13547 шт./год

В_р=8*3*260=6240 ч/год

М=13547*11/17*6240*0,8=1,75

Принимаем 2 установки

4. Расчет коэффициента теплообмена между греющей средой и прогреваемым изделием

t₀=20°C (начальная температура среды)

t_п = 3 ч (время подъема температуры, т.е. период прогрева)

_из = 5 ч (время изотермической выдержки)

t_из = 80°C (температура изотермической выдержки)

ф_oxл = 2 ч (время охлаждения)

=80%

Скорость подъема температуры среды в установке

b=C

Средняя температура конденсатной пленки

t_ср= t_с -

где t_c - температура среды в определенный момент времени ф

t_c= t_o+b*ф

по номограмме определяем коэффициент теплообмена, а при =80%

1) для середины периода прогрева

t_c = 20+20*1,5=50°С

t_ср = 50-=45°С

б_п=15 (м²-°С)

2) для конца периода прогрева

t_c =20+20*3=80°С

t_cp = 80-=75°С

б_к.б.=40 Вт/(м²-°С)

3) в период изотермической выдержки

t_c = 80°С

б_из=50 Вт/(м²-°С)

5. Расчет тепловыделения бетона при тепловой обработке

Для проведения расчета с помощью номограммы определяют критерии подобия Био и Фурье:

I. В период подъема температуры

Bi_п== Fo_п==,

где б_П - средний за период прогрева коэффициент теплообмена между греющей средой и поверхностью изделий, Вт/м³°С; R - характерный размер изделия, м; б - коэффициент температуропроводности. м²/ч; л - коэффициент теплопроводности материала изделия, Вт/ (м°С); ф_n - время подъема температуры, ч.

Количество градусов-часов в период прогрева

,

где - средняя температура бетона за период прогрева,°С

,

где C₂=f (Fo_п, Bi_п) определяется по графикам [1, прил. 23]; t₀ - начальная температура среды,°С; b - скорость подъема температуры,°С/ч.

С₂=0,1 при F₀ =0,21; Bi=1,44;

=20+°С/ч

_П=36,13=108,3°С

,

где - средняя температура бетона в конце периода прогрева. С:

= t_{0 +}

где С₁=f(Fо_кп Вi_кп) определяется по графикам [1, прил. 22]

Bi_к.п.== =3,85 Fo_к.п.==

С₁=0,2

=20+= 52,2°С

II. В период изотермической выдержки

Сз=f (Fо_из, В1_ИЗ) определяется по графикам [1, прил. 24]

Bi_из===4,8 Fo_из==

С₃=0,3

Количество градусо-часов в период изотермической выдержки

из=805 - (80-52,2)°С/ч

Количество градусо-часов за весь период ТВО

=_ИЗ+_П=332,9+108,3=441,2°С/ч

По номограмме определяем [1, прил. 21]:

а) общее удельное тепловыделение цемента за весь цикл тепловой обработки q_э - по общему количеству градусо-часов :

q_э=55 ккал/кг=231 кДж/кг

б) удельное тепловыделение цемента в период подъема температуры q_э^п - по количеству градусо-часов, полученному бетоном за период подъема температуры _П;

q_э^п=21,5 ккал/кг=90,3 кДж/кг

в) удельное тепловыделение цемента в период изотермического прогрева

q_э^и = q_э - q_эⁿ=231 - 90,3 =170,7 кДж/кг

Соответствующие значения удельного тепловыделения бетона кДж/м³, будут равны:

Qэ= q_эЦ=231381,1=88034,1 кДж/м³

Q_э^п= q_э^п Ц = 90,3 381,1=34413,33 кДж/м³

Q_э^и= q_э^иЦ=170,7381,1=65053,77 кДж/м³

Величина, характеризующая тепловыделение бетона

_,

где А=0,0023Q_э28(B/Ц) - коэффициент, учитывающий водоцементное отношение. Для ПЦ 400 Q_э28=419кДж/кг

А=0,0023 419 (0,47) ^0.44=0,69

m =

6. Расчет распределения температур в бетонных и железобетонных изделиях

Период подъема температур

Если испарение влаги из бетона нет и начальная температура его равна начальной температуре среды, то температуру бетонного изделия в любой его точке в зависимости от продолжительности нагрева, теплофизических констант, скорости подъема температуры и тепловыделения бетона можно рассчитать по следующим формулам:

t (x,)=t₀+b-[R²(1+) - x²]+ R²

где х - координаты точки рассматриваемого тела, A_n, _n - постоянные, зависящие от формы тела и критерия Bi. Так как Fo>0,2, то ограничиваемся только первым рядом суммы и соответственно значениями A₁ и ₁.

A₁ = ₁ =1,25

Температура центра изделия (х=0)

t (0,)=[0,15²(1+]+0,15²=49,65°C

Температура поверхности изделия (x=R=0,15 м)

t (x,)=20+203-[0,15²(1+]+0,15² =59,48°C

Период изотермической выдержки

Для определения температур по сечению изделия служат те же дифференциальные уравнения, что и для периода подъема, но при других начальных условиях. За начало отсчета времени следует брать время конца периода прогрева. При этом изделия будут иметь начальное распределение температур, определяемое вышеприведенными уравнениями, в которых следует положить = _под. Величину m_из рассчитываем по формуле:

m_из=

где Q₃ - тепловыделение 1 м³ бетона в зависимости от , кДж/м

m_из=

Таким образом, получаем решения, которые удобно представить в следующем виде

A_пл=

B_пл=

Для центра (A₁=l, 22 и =1,27)

A_пл=

B_пл=

=81,28°C

Для поверхности изделия (A₁=l, 22 и ₁ =1,27)

A_пл=[

B_пл=

=80,09°C

Определим средние температуры изделий в начале и конце каждого периода.

С

С

С

С

7. Теплотехнический расчет установки

7.1 Материальный баланс

Ритм выпуска:

по изделиям, шт./ч,

теплоснабжение щелевой камера строительный

по бетону, м³/ч

V₆=V_иn_и

где Р_год - годовая производительность установки, кг/год; В_р - годовой фонд рабочего времени, ч/год; V_и - объем одного изделия, м³; V_б - объём часовой загрузки бетона, м /ч.

В_р=8*3*260=6240 ч/год; Р_год= 38000 м²/год=13547 шт./год

n_и=13547/6240= 2 шт./ч

V_б= n_и*V_и=2*2,805= 5,61м³/ч

I. Приход материалов, кг/ч

1. Масса сухой части изделия

G_с=(Ц+П+Щ) V_б

G_с=(Ц+П+Щ) V_б

G_c = (381,1+384,2+1462,7)* 5,61 = 12499 кг/год

2. Масса воды затворения

G_в1=BV₆

G_в1 = 186,6*5,61 = 1047 кг/ч

3. Масса арматуры и закладных деталей

G_a=AV₆

G_a=45*5,61 =252,45 кг/ч

4. Масса форм-вагонеток

G_ф=G_ф1 V₆

G_ф=8060*5,61 =45216,6 кг/ч

Суммарный приход материалов

? G_прих=12499+1047+252,45+45216,6=59015,05 кг/ч

II. Расход материалов, кг/ч

Масса, оставшейся после испарения воды

G_в2= G_b1 - W

W = 0,01V₆с_б = 0,01*5,61 *2400 = 134,64 кг/ч

G_в2= 1047 -134,64 = 912,36 кг/ч

?G_расх=12499+912,36+252,45+45216,6=58790,41 кг/ч

G_прих=G_расх +G_пот

G_пoт = G_прих - G_расх

G_пoт = 59015,05 - 58790,41 = 224,64 кг/ч

7.2 Тепловой баланс

Зона подогрева

I. Приход теплоты, кДж/ч

1. Теплота сухой части изделия

Q_Ic = 12499 *0,84*20 = 209983,2 кДж/ч

2. Теплота воды затворения

Q_Iв1 = 1047 *4,185 * 20 = 87633,9 кДж/ч

3. Теплота арматуры

Q_Ia=252,45 *0,46*20=2322,54 кДж/ч

4. Теплота форм-вагонеток

Q_Iф = 45216,6 *0,46*20 =415992,72 кДж/ч

5. Теплота экзотермии цемента



Q_1э=0,0023*419*(0,47) ^0,44 *36,46*(381,1*5,61)=53886,92 кДж/ч

6. Теплота выбивающаяся в зону подогрева из зоны изотермической выдержки,

где - площадь поперечного сечения камеры, м², - высота камеры, м; принимаем = 1°C, так как ; - коэффициент живого сечения камеры; - сечение камеры, свободное для прохода воздуха, м²

S_к = 2,916 м²;

S_в= 1,398 м²;

К_ж= 2,916/ 1,398=2,08

Q_{1 выб}= 1,194*2,08*1*2,916*1,08=7,821 кДж/ч

7. Теплота острого пара

где - расход острого пара, кг/ч; ; - сечение одного отверстия для выпуска пара, мм², i_п - энтальпия пара, кДж/кг; - энтальпия паровоздушной смеси в зоне подогрева при t_с^п.

Q_1п =(2677-990)= 1687G_П^П

Суммарный приход теплоты в период подогрева:

?Q_{1 прих} = 209983,2+87633,9+2322,54+415992,72+53886,92+7,821+1687G_П^П= 769827,101+1687G_П^П

II. Расход теплоты, кДж/ч

1. Теплота сухой части изделия

Q_IIc = 12499*0,84*52,93= 555720,54 кДж/ч

2. Теплота воды затворения

Q_IIв2 = 1047 *4,185 * 52,93 = 231923,11кДж/ч

3. Теплота арматуры

Q_IIa=252,45*0,46*52,93 =6146,60 кДж/ч

4. Теплота форм-вагонеток

Q_IIф = 45216,6*0,46*52,93= 1100924,73 кДж/ч

5. Теплота влажного воздуха, заполняющего свободный объём камеры в зоне подогрева:

где - соответственно плотность и энтальпия влажного воздуха при t_c^п, кДж/кг; - свободный объём зоны подогрева, м³.

V_к=112*2,7*1,08=356,60 м³

V_ф=6,06 *2,52*0,4=6,11 м³

V_св^п=356,60 - (5,61+6,11)=345,08 м³

Q_11св=345,08 *0,3027*2642=275972 кДж/ч

6. Теплота, уносимая конденсатом:

где

7. Теплота, теряемая через боковую поверхность камеры в зоне подогрева,

где - коэффициент теплопередачи через боковую поверхность ограждения, Вт/(м²*°С); - площадь боковой поверхности ограждений, м², - температура окружающей среды,

- коэффициент теплопередачи, зависящий от внешнего и внутреннего теплообмена, Вт/(м²*°С); - толщина ограждений, м; и - коэффициенты теплоотдачи Вт/(м²*°С)



Q_11б=3,6 *1,589*121*(50-20)=20765,052 кДж/ч

8. Теплота, теряемая через потолок камеры в зоне подогрева,

где - коэффициент теплопередачи через потолок ограждений, Вт/(м²*°С); - площадь потолка, м².

Q_{11 пт}= 3,6*4,084 *302,4*(50-20)=133380,173 кДж/ч

9. Теплота, теряемая через пол камеры в зоне подогрева,

где - удельные часовые потери тепла через 1 м² пола зоны подогрева; - площадь пола, м²

Q_11п=1/2*20765,052=10382,526 кДж/ч

10. Теплота, выбивающаяся из камеры через торец со стороны снижателя,

Q_11выб=194,4 *2,001*(50-20) *2,916*1,08=35364,213 кДж/ч

11. Теплота, требуемая для воздушных завес,

Q_11зав=2*145,9*2,001*2^0,6 *2,916*1,08=2681,944 кДж/ч

Суммарный расход теплоты в период прогрева

?Q_11расх=555720,54+231923,11+6146,60+1100924,73+275972+40,5 G_п^п+ 20765,052+133380,173+10382,526+35364,213+2681,944=2373260,888+40,5 Gпп

Из теплового баланса зоны подогрева находят часовой и удельный расход пара.

769827,101+1687G_П^П =2373260,888+40,5 G_п^п

1646,5 G_п^п =1603433,787

G_п^п = 973,843 кг/ч

q_п^п = 973,843/ 5,61= 173,590 кг/м³

Зона изотермической выдержки

III. Приход теплоты, кДж/ч

1. Теплота сухой части изделия

Q_111с=Q_11c=555720,54 кДж/ч

2. Теплота воды затворения

Q_111в=Q_11в=231923,11 кДж/ч

3. Теплота арматуры

Q_111a=Q_11a=6146,60 кДж/ч

4. Теплота форм-вагонеток

Q_111ф=Q_11ф=1100924,73 кДж/ч

5. Теплота экзотермии цемента

Q_111э=0,0023 * 419*(0,47)^0,44 *66,42*(381,1*5,61)=98167,01 кДж/ч

6. Теплота острого пара

где - расход острого пара, кг/ч; ; - сечение одного отверстия для выпуска пара, мм², i_п - энтальпия пара, кДж/кг; - энтальпия паровоздушной смеси в зоне подогрева при кДж/кг.

Суммарный приход теплоты в зоне изотермической выдержки:

?Q_111прих=555720,54+231923,11+6146,60+1100924,73+98167,01+1686G_п^и =1992881,99+1686G_п^и

IV. Расход теплоты, кДж/кг

1. Теплота сухой части изделия

Q_IVc = 15514,400*0,84* = 769766,814 кДж/кг

2. Теплота на испарение части воды затворения

Q_IVисп= 134,64 (2493+ 1,97* 80)=356876,784 кДж/ч

3. Теплота воды, оставшейся в изделиях к концу обработки

Q_IVв2 = 1238,543 *4,19 * 80,88 = 419726,36 кДж/кг

4. Теплота арматуры и закладных изделий

Q_IVa=252,45*0,46*80,88=9392,35 кДж/кг

5. Теплота форм-вагонеток

Q_IVф = 45216,6*0,46*80 = 1663970,88 кДж/кг

6. Теплота влажного воздуха, заполняющего свободный объём камеры в зоне подогрева:

где - соответственно плотность и энтальпия влажного воздуха при кг/м³, кДж/кг; - свободный объём зоны подогрева, м³.

V_к=112* 2,7*1,08=356,60 м³

V_ф=6,06 *2,52*0,4= 6,11 м³

V_б= 5,61 м³

V_св^и=356,60 - (5,61+6,11)=344,88 м³

Q_IVсв=344, 88 *0,826*990=282022,17 кДж/ч

7. Теплота, уносимая конденсатом,

где

- энтальпия конденсата при

8. Теплота, теряемая через боковую поверхность камеры в зоне изотермической выдержки,

где - коэффициент теплопередачи через боковую поверхность ограждения, Вт/(м²*°С); - площадь боковой поверхности ограждений, м², - температура окружающей среды,

S_б^п = 121м²

Q_IVб= 3,6 *1,589*121*(80-20)=41530,104 кДж/ч

9. Теплота, теряемая через потолок камеры в зоне изотермической выдержки,

где - коэффициент теплопередачи через потолок ограждений, Вт/(м²*°С); - площадь потолка, м².

=302,4 м²

Q_IVпт=3,6 *4,084*302,4*(80-20)=266760,345 кДж/ч

10. Теплота, теряемая через пол камеры в зоне изотермической выдержки,

где - удельные часовые потери тепла через 1 м² пола зоны подогрева; S_п^и - площадь пола, м²

Q_IVп=1/2*41530,104=20765,052 кДж/ч

11. Теплота, выбивающаяся из зоны через торцы,

Q_IVвыб = Q_11выб = 35364,213 кДж/ч

Q_IVвыб =194,4 * 2,001* 10^0,6 *2,916*1,08= 4692,91 кДж/ч

Q_IVвыб = Q_IVвыб+ Q_IVвыб= 35364,213+ 4692,91=40057,123 кДж/ч

12. Теплота, требуемая для воздушных завес,

Q_IVзав =2*145,9*2,001*10^0,6 *2,916*1,08=7044,201 кДж/ч

13. Суммарный расход теплоты в зоне изотермической выдержки,



?Q_IVрасх = 769766,814+356876,784+419726,36+9392,35+1663970,88+282022,17+52,65G_п^и +14530,104+266760,345+20765,052+40057,123+7044,201=3877912,183+52,65G_п^и

Из теплового баланса зоны изотермической выдержки находят часовой и удельный расход пара.

1992881,99+1686G_п^и=3877912,183+52,65G_п^и

1633,35 G_п^и =1885030,193

G_п^и = 1154,088 кг/ч

q_п^и =1154,088/ 5,61=205,72 кг/м³

Заключение

В данной курсовой работе я ознакомилась с разными видами установок ускоренного твердения непрерывного действия. По ходу выполнения курсовой работы я спроектировала щелевую камеру для тепловлажностной обработки строительных изделий с размерами 1122,71,08

Теплоносителем в камере является пар. Удельный расход пара в этой камере для зоны прогрева и зоны изотермической выдержки равен 173,59 кг/м³ и 205,72 кг/м³ соответственно.

Для заданной производительности количество установок равно 2.

Основным источником потерь теплоты в щелевых пропарочных камерах являются массивные стены из тяжелого бетона, поэтому для экономии пара необходимо применять легкие теплоизолирующие конструкции.

Тем не менее, горизонтальные камеры непрерывного действия экономичны и эффективны. В таких камерах полностью механизированы процессы и автоматизирован режим обработки, а также высока экономия тепловой энергии.

Библиографический список

1. Теплотехника и теплотехническое оборудование технологии строительных изделий (Ч.I. Термовлажностная обработка бетонных и железобетонных изделий): Учебное пособие/ В.В. Губарева; Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова; Белгородский инженерно-экономический институт - Белгород, 2004.-106 с.

2. Марьямов Н.Б. Тепловая обработка изделий на заводах сборного железобетона (процессы и установки) / Н.Б. Марьямов. - Стройиздат, 1970. - 272 с.

3. Кучеренко А.А. Тепловые установки заводов сборного железобетона /А.А. Кучеренко. - Киев: Вища школа, 1977.-280 с.

4. Кокшарев В.И. Тепловые установки / В.И. Кокшарев, А.А. Кучеренко. - Киев: Вища школа, 1990. - 335 с.

5. Перегудов В.В. Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей /В.В. Перегудов, М.И Роговой. - М.: Стройиздат, 1983. - 357 с.

6. Нормы технологического проектирования предприятий сборного
железобетона. - М.: Стройиздат, 1973. - 160 с.

7. Баженов Ю.М. Технология бетона/ Ю.М. Баженов. - М.: Изд-во АСВ, 2003.-500 с.

Размещено на Allbest.ru