Участок ТВО плит ленточных фундаментов 9Ф8-24-1

Размещено на http://www.allbest.ru/

«Уральский федеральный университет - имени первого

Президента России Б.Н.Ельцина»

Факультет Строительного материаловедения

Кафедра « Технология вяжущих материалов и строительных изделий»

Заочный факультет индивидуального обучения

Курсовой проект

Задание № 4

«Участок ТВО плит ленточных фундаментов 9Ф8-24-1 производительностью 20 тыс. м³ в год»

Руководитель ________________Б.А. Фетисов

Студент ______________У.В. Бобылева

гр.ПСМиК-4

Екатеринбург 2011г.

Содержание

Задание на проектирование

Введение

1. обоснование выбора конструкции тепловой установки и режима ТВО

2. устройство и принцип действия установки. Дополнительные данные. Режим работы тепловой обработки установки

3. Конструктивный расчет

4. Теплотехнический расчет установки

5. Сводная таблица теплового баланса

6. Показатели тепловой экономичности установки

Технико-экономические показатели

Список использованной литературы

Задание на проектирование

1. Тема: Участок ТВО плит ленточных фундаментов 9Ф8-24-1 производительностью 20тыс.м³ в год

2. Содержание проекта

Графическая часть: эскиз изделия с основными размерами; схема установки ТВО с габаритными размерами, график ТВО; схема пароснабжения установки ТВО

3. Особые дополнительные сведения: теплоноситель-водяной пар с степенью сухости х=0,8

Введение

ленточный фундамент пропарочная камера

Установки для тепловлажностной обработки разделяют по следующим признакам:

По режиму работы -- установки периодического и непрерывного действия. Первые, в свою очередь, делятся на установки, работающие при атмосферном давлении, и на установки, работающие при избыточном давлении. Установки непрерывного действия могут работать только при атмосферном давлении. Из установок периодического действия, работающих при атмосферном давлении, применяют камеры ямного типа, кассетные и пакетные установки, термоформы. В качестве установок периодического действия, работающих при избыточном давлении, используют автоклавы.

Установки непрерывного действия изготовляют в виде горизонтальных и вертикальных камер, в которых происходит непрерывное, а чаще импульсное передвижение изделий, подвергаемых тепловлажностной обработке.

По виду используемого теплоносителя или применяемых источников теплоты -- установки, использующие водяной пар при атмосферном и избыточном давлениях, паровоздушную смесь» горячую воду, продукты горения топлива и электрофизические источники теплоты.

1. обоснование выбора конструкции тепловой установки и режима ТВО

Для тепловлажностной обработки плит ленточных фундаментов я выбрала камеру ямного типа. Камеры ямного типа применяют в агрегатно- поточной и полуконвейерной технологии изготовления сборных ж/б изделий. Они просты и широко распространены на заводах. Выполняют их напольными, полузаглубленными или заглубленными в зависимости от уровня грунтовых вод.

Первыми установками периодического действия, предназначенными для тепловлажностной обработки бетона, были камеры ямного типа и туннельные. С развитием промышленности туннельные камеры периодического действия перестали применять, а ямные, претерпев некоторые изменения, продолжают использоваться в качестве основного типа установок (около 80% всех работающих) для тепловлажностной обработки бетона.

Главный конструктивный недостаток ямной камеры заключается в системе загрузки изделий в камеру. Частое снятие крышек нарушает герметичность верхней части камеры, которая приводит к постепенному увеличению выбивания пара через неплотности. Решение поставленных перед строительной отраслью задач потребовало создания установок непрерывного действия. Наряду с ними используются периодически действующие установки: кассетные, пакетные, термоформы, стендовые формы и др.

2. устройство и принцип действия установки

Изготовляемая из железобетона пропарочная ямная камера имеет прямоугольную форму (см. чертеж 1 в пояснительной записке). Стены камеры 2 для уменьшения тепловых потерь делают комбинированными (конструкции стен, днища и крышки рассматриваются далее). По боковым стенам камеры установлены стойки с кронштейнами 3. В одной из боковых стен делается отверстие для забора воздуха 4 из атмосферы при охлаждении, снабженное водяным затвором. Сопряжение крышки 6 со стенками камер снабжено также водяным затвором 5. Для отбора паровоздушной смеси устроен канал 8, сообщающий через водяной затвор 7 с системой вентиляции. В днище предусмотрена система отбора конденсата 10, пропускающая его и не пропускающая пар.

Для нагрева изделий через паропровод 14 в камеру подается пар. Камеры размещаются в технологических линиях и соединяются в блоки. Габариты камеры в плане соответствуют габаритам обрабатываемых изделий. Изделия размещаются в зависимости от размеров в один-два штабеля. Высота камеры 2,5--3 м. Для удобства обслуживания основная часть (до 3/4 высоты) камеры заглубляется в землю.

Крышку камеры 6 укладывают га гидрозатвор 5, пар по паропроводу , проложенному по каналу 8, попадает в пароразводящий канал в нижней части камеры и через отверстия в перфорированной плите 11 подается в камеру. В период охлаждения воздух через гидрозатвор приточного вентиляционного канала 4 и канала 13 подается в камеру, затем через вытяжной гидрозатвор и вентиляционный канал 8 выбрасывается в атмосферу отсасывающим вентилятором; вода из вентиляционных гидрозатворов перетекает по соединительной трубе 14 и вытекает по трубе 9.

Принцип работы камеры заключается в следующем. С камеры 1 снимается крышка. Изделие в форме опускается краном в камеру и устанавливается на нижние кронштейны стоек 3(см. рис. 1). Нагруженные кронштейны заставляют раскрыться следующий ряд и так далее. После загрузки камеры закрывается крышка заполняются водяные затворы и начинают подавать пар. Изделия нагреваются (период прогрева) и выдерживаются (изотермическая выдержка) при достигнутой температуре.

В процессе прогрева и изотермической выдержки пар конденсируется, отдает теплоту и в виде конденсата удаляется через систему 10. По окончании выдержки подача пара прекращается, и через канал 8 из камеры удаляется паровоздушная смесь. При этом вода в затворах вскипает и в виде паровоздушной смеси также удаляется. Через освободившийся от воды затвор 4, а также через затвор 5, соединяющий крышку со стенками, в камеру поступает воздух, который охлаждает изделия, сам нагревается и также удаляется в канал 8. После охлаждения изделий камера раскрывается, а изделия, набравшие 70--80 % марочной прочности, выгружаются из камеры краном.

Рис. 1. Схема пропарочной ямной камеры

Для предотвращения выбивания пара в промежутке между стенами крышкой устанавливают гидрозатвор, представляет собой заполненный водой желоб из металлического швеллера, укладываемый по верхнему периметру стен камеры. К днищу швеллера приварена и замоноличена в стены металлическая полоса, препятствующая сдвиганию затвора при укладки крышки и проходу пара под затвором. Проходу пара над швеллером препятствует уголок, приваренный к крышке, и опускающийся в воду гидрозатвора при закрытии крышки.

Крышки камер представляют собой жесткую металлическую конструкцию толщиной 150-200мм и гидроизолированную по отношению к паровой среде и теплоизолированную снаружи. С внутренней стороны имеется небольшой уклон для стока осаждающегося конденсата, тем самым предохраняя верхнее бетонной изделие.

Все рассмотренные конструктивные изменения в значительной мере увеличивают количество полезно используемой теплоты на тепловлажностную обработка изделий. Однако основной недостаток, заложенный в конструкции ямной камеры, продолжает оставаться. При загрузке изделий в камеры краном они ударяются о борта камеры, о гидравлический затвор, постепенно нарушая герметизацию. Пар начинает выбивать через неплотности, и его расход через определенное время начинает возрастать.

Основным источником потерь теплоты в ямных камерах были массивные стены из тяжелого бетона. Значительное количество теплоты они отдавали в окружающую среду; много теплоты расходовалось на их разогрев; кроме того, теплота терялась при охлаждении и разгрузке камер. Поэтому для стен ямной камеры предложены легкие теплоизолирующие конструкции (рис. 2). Наружная стена камеры состоит с железобетонного каркаса 1, на котором монтируются экраны 10 с воздушными прослойками. Шаг прослоек регулируется деревянными прокладками. Вся конструкция экранов с обеих сторон гидроизолируется фольгоизолом, по которому прокладывается асбестоцементный лист 8. Претерпел изменения и гидрозатвор, для уплотнения которого кроме опорного ребра 4 введено дополнительное уплотняющее ребро 5.



Рис. 2. Схема наружной стены ямной камеры с водяным затвором

1 -- железобетонный каркас;2-- закладные бруски; 3-- швеллер водяного затвора; 4--опорное ребро водяного затвора (гидрозатвора); 5-- уплотняющее ребро; 6 -- крышка камеры; 7 -- деревянные прокладки; 8 -- асбестоцементный лист; 9 -- фольгоизол; 10 -- экраны из стеклопластика; 11 -- цементная стяжка

Существующие системы пароснабжения и пароразводки в камерах не обеспечивают равномерность прогрева изделий, так как сосредоточенный выпуск пара приходит к перегреву близлежащих изделий и недогреву удаленных. Кроме того, выпуск пара через перфорированную паропроводы, уложенные по периметру днища, или через плиты в нижней части камеры приводит к плавному подъему пара вдоль стен только в верхнию зону камеры и преимущественному прогреву стен камеры и торцов изделий. Промежутки между изделиями заняты воздушными прослойками, пар от сюда не попадает и поэтому плоские поверхности изделий в теплообмене практически не участвуют. Из-за более высокой интенсивности теплообмена в паровой среде прогрев изделий в верхней части камеры проходит значительно быстрее, чем в нижней, заполненной воздухом.

Претерпели изменение и конструкции крышек ямных камер. Значительно увеличилась толщина теплоизоляционного слоя. Плоские крышки (рис.3) снабжаются стальным экраном для стока конденсата в гидравлический затвор и для предохранения поверхности изделия от попадания конденсата. Глубина швеллера 6, используемого в качестве гидравлического затвора, не менее 100 мм (а в большинстве случаев доводится до 150 мм) .

Рис.3. Схема конструкции плоской крышки ямной камеры

1--металлический каркас; 2 -- минераловатная плита; 3 --нижняя верхняя стальные обшивки; 4--стальные экраны; 5 -- опорное ребре; 6 - швеллер гидравлического затвора

Одним из условий рационального расходования пара на тепловлажностную обработку изделий в ямных камерах, а также на создание равномерного нагревания эти изделий является организация подачи пара. Как правило, в качестве паропровода используют кольцевую перфорированную (с отверстиями через 100--150 мм) трубу, проложенную по основанию периметра камеры. В этом случае по высоте камеры наблюдается неравно мерное температурное поле, которое приводит к неодинаковому нагреванию изделия, а значит и к разной прочности. В одном месте изделие получило 80% прочности марочной, в другом 60%, в третьем 40%. Все это заставляет удлинять сроки тепловой обработки и увеличивать удельные расходы пара.

Существуют различные схемы снабжения паром ямных камер. На рис.4 показана схема паропровода с вертикальными стояками конструкции Гидростроммаша. Пар от магистрали через подводящий паропровод 1 подается в камеру. Регулировка подачи пара осуществляется вентилем 3. Пар поступает в горизонтальный разводящий паропровод 5, расположенный по нижнему периметру камеры, откуда попадает стояки 6 где через перфорации

(отверстия) под небольшим избыточным давлением поступает в камеру. Такая подач пара создает циркуляцию, позволяющую уменьшить не равномерность прогрева изделий.

Более рациональная система снабжения паром ямных камер разработана Киевским инженерно-строительным институтом (КИСИ). Идея этой системы заключается в интенсификации циркуляции пара для чего предусмотрена основная ветвь подачи пара из магистрали, снабженная регулятором; обводная ветвь включается в случае отказа регулятора.

Рис.4. Схема паропровода с вертикальными стояками конструкции Гидростроммаша

1 -- паропровод; 2, 4 -- вентили; 3 -- регулирующий вентиль; 5 -- горизонтальная разводка; 6 -- перфорированные стояки

Обе магистрали снабжены запорными вентилями 2, для включения их в работу раздельно.

По магистрали пар разводится в нижний и верхний паропроводы -- коллекторы, расположенные по противоположным стенам камеры и снабженные соплами 7. В нижнем коллекторе, находящемся на уровне 0,2--0,3h (высоты камеры) сопла направлены вверх и создают циркуляцию по ходу выброса пара. Верхний коллектор расположен на высоте 0,7--0,8h. В нем сопла направлены вниз. Такое расположение сопел создает достаточную циркуляцию для равномерного нагревания изделий. Паропровод 4 снабжен съемной дроссельной шайбой для стока конденсата, образующегося при транспортировке пара.

Рис 5. Схема парораспределения в камере системы КИСИ

а - камера в разрезе; б -- парораспределение; 1 -- подача пара; 2 -- вентили; 3 -- регулятор; 4 -- подводящий паропровод; 5, 6--нижний и верхний паропроводы с соплами; 7--сопла; 8 -- съемная дроссельная шайба

Для тепловлажностной обработки шлакобетонных изделий необходима температура порядка 373 К. В ямных камерах она может быть достигнута при следующем принципе организации снабжения пара (рис.6)

Рис.6. Схема пропарочной камеры, работающей в среде чистого пара (вентиляционное устройство и траверсы не показаны)

Камера оборудуется нижней 1 и верхней 2 раздачей пара, кроме этого, устраивается труба 3 с запорным вентилем 4 снабженная змеевиком с проточной холодной водой. В камеру подается пар П, а из нее удаляется конденсат К. После загрузки камеры включается нижняя перфорированная труба 1, закрывается вентиль подачи пара в верхнюю трубу и вентиль 4 на трубе 3 Камера и изделия одновременно нагреваются до температуры порядка 355--360 К.Общее давление в камере атмосферное, оно складывается из парциального давления пара р`_п и парциального давления воздуха р'_в. При достижении температуры 355--360 К отключают нижнюю подача пара и включают верхнюю. Пар начинает поступать в верхнюю часть камеры.

Открывают вентиль, и паровоздушная смесь начинает через трубу 3 вытесняться из камеры. Воздух выходит в цех, а пар вследствие охлаждения трубы 3 холодной водой конденсируется и стекает по желобу. Как только вся паровоздушная смесь будет вытеснена из камеры, термометр у устья трубы 3 покажет 373 К. Тогда вентиль 4 закрывают. Следовательно; весь воздух и камере вытеснен; в ней находится частый пар .Дальнейший процесс аналогичен процессу обработки изделий в ямной камере.

Пропарочные ямные камеры работают по циклу 12--15 ч. Цикл включает время на загрузку, разогрев изделий, изотермическую выдержку при максимальной температуре, охлаждение и выгрузку изделий. Удельный расход пара в ямных камерах колеблется в зависимости от их состояния. Средний удельный расход пара составляет 250--300 кг/м³ бетона. В хорошо оборудованных и правильно эксплуатируемых камерах удельный расход пара может быть снижен до 130--150 кг/м³ бетона.

Дополнительные данные

Изделия плиты ленточных фундаментов размером: 2,4х0,8х0,58 м

Объем бетона в одном изделии: U_б = 1,1 м³

Марка цемента: М200

Расход цемента на 1м³ бетона: Ц=260 кг

Объемная масса сухого бетона: _с.б.= 2200 кг/м³

Расход воды на 1м³ бетона: В = 127 л

Масса форм на 1м³ бетона: m_ф = 2400 кг

Расход арматуры на 1м³ бетона: m_a = 90 кг

Режим работы тепловой обработки установки

Предварительная выдержка: ₀ = 1 час

Подъем температуры до 100 ⁰С: ₁ = 4 часа

Изотермическая выдержка: ₂ = 3 часа

Охлаждение: ₃ = 3 часа

Время загрузки-выгрузки камеры ₄ = 1,5 часа

Теплоноситель: водяной пар со степенью сухости 0,8

температура теплоносителя: t_и = 104 ⁰С

Энтальпия (теплосодержание) теплоносителя:

i`` = i`+rx=439,34+2243,60,8=2234,22 кДж/кг

Плотность теплоносителя: ^`` = 0,6992•0,8+0,2•(1/1,43)=0,664 кг/м³

Начальная температура нагрева изделий: t₁ = 20 ⁰C

Максимальная температура нагрева изделий: t₂ = 85 ⁰C

Согласно нормам технологического проектирования предприятий сборного железобетона для определения режима работы установки принято:

Количество расчетных суток за 1 год: 262

Количество рабочих смен в сутки: 3

Годовой коэффициент использования основного технологического оборудования: 0,943

Годовой фонд времени работы тепловой установки:

262х0,943 = 247 сут.

Количество рабочих часов:

247х24 = 5928 час.

Годовая производительность цеха в м³ бетона:

Р_час = Р_год / 5928=20 000 / 5928 =3,37м³/час

Часовая производительность цеха в штуках изделий:

Р`_час = Р_час / U_изд.

где U_изд. - объем бетона одного изделия, м³

Р`_час = 3,37/1,1 =3,064 шт/час

Часовая производительность камеры:

Р^к_час = Е_к / _цикла

где Е_к - емкость камеры, 4,52 м³ бетона

_ц =₀ + ₁ + ₂ + ₃ + ₄ = 1+4+3+3+1,5 = 12,5 час

Р^к_час = 13,2/12,5 =1,056 м³/час или Р`^к_час = N / _цикла ,

где N - число изделий в камере, шт.

Р`^к_час =12/12,5 =0,96 шт/час

Количество камер, обеспечивающих годовую производительность цеха:

m = Р_час /Р^к_час или m =Р`<sub>час</sub> /Р`^к_час

m =3,37/1,056=3,19 или m =3,064/0,96 =3,19

Иначе потребное количество камер может быть определено по общей формуле:

m = (Р_{год * цикла}) / 262 _* 0,943 _* 24 _* Е_к=(20000 _*12,5) / 262 _* 0,943 _* 24 _* 13,2 =3,2

Принимаем к установке 3 камеры.

3. Конструктивный расчет

Таблица 1. Сведения об изделии

Марка изделия	Марка бетона	Размеры изделия	Расход материалов
		Длина	Ширина	Высота	бетона,м3	арматуры,кг
9Ф2-24	М200	2380	800	580	1,1	99

1. Длина камеры:

L_к= П·L + (П+I)·L₁=2·2,4 + (2+1)·0,4 =6,0м

2. Ширина камеры:

В_к= П₁ ·В + (П+I)·B₁=3·0,8+(3+1)·0,4 =4,0м

3. Глубина камеры:

H_к= П₂ ·(Н+Н₁)+Н₂+Н₃= 2·(0,58+0,3)+0,15+0,05 =1,96м

Ограждения камеры выполнены из высокопрочного бетона на легком заполнителе. Объемная масса ограждений М_огр. = 1500 кг/м³. Толщина ограждений 0,2 м.

Вертикальные ограждения и днище камеры утеплены минераловатными плитами толщиной 0,1 м. Паро- и гидрозащита осуществлены двумя слоями бутилкаучуковой пленки по защитной стяжке из цементно-песчаного раствора толщиной 0,05 м.

Исходя из конструктивного расчета камеры определяем размеры камеры:

с учетом слоя цементно-песчаного раствора:

L₁=L_к + 0,05·2=6,0+0,1=6,1м

В₁=В_к + 0,05·2=4,0+0,1=4,1м

Н₁=Н_к + 0,05=1,96+0,05=2,01м

с учетом слоя утеплителя из минеральной ваты:

L₂=L₁ + 0,1·2=6,1+0,2=6,3м

В₂=В₁ + 0,1·2=4,1+ 0,2=4,3м

Н₂=Н₁ + 0,1=2,01+0,1=2,11м

с учетом ограждения из бетона:

L₃=L₂+0,2·2=6,3+0,4=6,7м

В₃=В₂+0,2·2=4,3+0,4=4,7м

Н₃=Н₂+0,2=2,11+0,2=2,31м

Объем цементно-песчаного раствора:

U_ц.п.р.=L₁·В₁·Н₁-L_к·В_к·Н_к=6,1·4,1·2,01-6,0·4,0·1,96=3,23м³.

Объем минеральной ваты:

U^огр._м.в.=L₂ ·В₂ ·Н₂ - L₁ ·В₁ ·Н₁ =6,3·4,3·2,11-6,1·4,1·2,01=6,89м³

Объем бетона ограждений:

U_б.огр. =L₃ ·В₃ ·Н₃ -L₂ ·В₂ ·Н₂ =6,7·4,7·2,31-6,3·4,3·2,11=15,58м³

Крышка камеры выполнена из стального каркаса и обшивки толщиной 0,003 м, заполненной ватой толщиной 0,2м.

Длина крыши: L₄=6,4м

Ширина крышки: В₄=4,4м

Высота крышки: Н₄=0,206м

Размеры крышки по уплотнителю:

L₅=L₄ -0,003·2=6,4-0,006=6,394м

В₅=В₄-0,003·2=4,4-0,006=4,394м

Н₅=Н₄-0,003·2=0,206-0,006=0,2м

Объем минеральной ваты в крышке:

U^кр_м.в.=L₅ ·В₅ ·Н₅=6,394·4,394·0,2=5,619м³.

Объем металла крышки:

U_мет.=L₄ ·В₄ ·Н₄- L₅ ·В₅ ·Н₅ =6,4·4,4·0,206-6,394·4,394·0,2= 0,182м³

Суммарный объем минеральной ваты:

U_м.в.=U^огр._м.в.+U^кр_м.в.=6,89+5,619=12,51м³

Суммарный объем бетона и цементно-песчаного раствора, U^`_б.

U^`_б.=U_б.+U_ц.п.р.=15,58+3,23=18,81м³.

4. Теплотехнический расчет установки

Тепловой баланс ямной пропарочной камеры на период ее работы и на всю массу загруженных изделий.

1. Приход тепла

1.1 С паром:

Q₁ = Д_п·i^”, кДж,

Q₁ = 2234,22·Д_п, кДж,

где Д_п - расход пара за период работы ямной камеры. Величина не-

известная. Определяется из уравнения теплового баланса.

1.2 От экзотермических реакций твердения цемента:

Q₂ = q_экз.·М_цем., кДж,

q_экз.=(М·и·а) /(162+0,96·и), кДж/кг·цемента

и= 0,5(t₁+t₂) _{* 1} + t_{2 *2} , град.час.,

и = 0,5·(20+85)·4+85·3 = 465, град.час.

а = 0,84 +0,0002·и,так как 465 > 290

а = 0,84 + 0,0002·465 = 0,933

q_экз.= (500·465·0,933)/(162+0,96·465) = 249 кДж/кг·цем.

М_цем. =Е_к ·Ц , кг,

Е_к=U_б.·n

Е_к=1,1·12=13,2м³

М_цем.=13,2·260 =3432кг

Q₂ = 263·3432=902616кДж.

Всего приход тепла:

Q_прих.=Q₁+Q₂ (кДж)

Q_прих.=2234,22Д_п+902616 (кДж)

2. Расход тепла

2.1. На нагрев сухой массы:

Q₁=M_б ·С_б·(t₁-t₂), кДж,

М_б=Е_к ·_с.б. ,

М_б=13,2·220=29040кг

Q₁=29040·0,88·(85-20)=1661088кДж

2.2 На испарение части воды затворение:

Q₂ =W(2493+1,97·t_ср.), кДж,

W =0,01·М_б =0,01·29040=290,4 кг

t_cp.=(t₁+t₂)/2=(20+85)/2=52,5⁰С

Q₂=290,4·(2493+1,97·52,5) =754002кДж

2.3 На нагрев воды, оставшейся в изделиях:

Q₃=(М_в - W) ·C_в ·(t^в₂ - t^в₁), кДж,

М_в=В ·Е_к=127·13,2=1676,4кг

Q₃ =1676,4-290,4·13,2·(85 - 20)=377477кДж.

2.4 На нагрев арматуры и закладных деталей:

Q₄=М_а ·С_а ·(t^а₂ - t^а₁), кДж,

М_а=m_а ·Е_к=90·13,2=1188кг

Q₄=1188· 0,48·(85 - 20)=37066кДж.

2.5 На нагрев транспортных устройств:

Q₅=М_ТР. ·С_ТР. · (t^тр₂ - t^тр₁ ), кДж

М_ТР. = m_ТР ·Н_к·n ,

m_ТР - удельная норма расхода металла в кг на 1м длины

стойки с кронштейном; m_ТР=120кг

Н_к-высота камеры, м;

n -число стоек в камере;

М_тр.=120·1,96·4=940,8кг

Q₅=940,8·0,48·(85 - 20)=29353кДж

2.6 На нагрев форм:

Q₆=М_ф ·С_ф·(t^ф₂ - t^ф₁), кДж,

где М_ф - масса форм в камере, кг

М_ф=m_Ф ·Е_к=2400·13,2=31680кДж

Q₆ =31680·0,48·(85 - 20)=988416кДж

2.7 На аккумуляцию ограждающих конструкций камеры:

Q₇=Q_бет.+Q_м.н.+Q_мет.

Q_бет., Q_м.н., Q_мет. - соответственно тепло ограждений из бетона, минеральной ваты, металла крышки.

2.7.1 Тепло ограждений бетона:

Q_бет.=М^огр._б.·С_б·t^огр._б.,

где М^огр._б. - масса ограждений из бетона и цементно-песчаного раствора, кг

М^огр._б.=U_б.·_огр.

_огр. - объем бетона и цементно-песчаного раствора.

U_бет.=18,81м³

М^огр._б.=18,81·1500=28215кг

Принимаем температуру прогрева бетона ограждений

t^ср._б.=(t₁+t₂)/2-20=(20+85)/2-20=32,5 ⁰С

Q_бет.=28215·0,88·32,5=806949кДж

2.7.2 Тепло ограждений из минеральной ваты:

Q_м.в.=М_м.в.·С_м.в.·t^ср._м.в.

где М_м.в. - масса минеральной ваты, кг

М_м.в.=U_м.в.·=12,51·100=1251кг

U_м.в. - объем минеральной ваты, м³

м.в. - объемная масса минеральной ваты, кг/м³ = 100

t^ср._м.в. - температура прогрева минеральной ваты, ⁰С

t^ср._м.в.=(t₁+t₂)/2-10=(20+85)/2-10=42,5 ⁰С.

Q_м.в.=1251·1,8·42,5=95702кДж

2.7.3 Тепло металла крыши:

Q_мет.=М_мет.·С_мет. ·t^ср._мет.

где М_мет. - масса металла крышки

М_мет.=U_мет.·_мет.

U_мет. - объем металла, м³

_мет. - объемная масса металла, кг/м³

_мет.=7800 кг/м³ ; U_мет.=0,182м³

М_мет. = 0,182·7800=1419,6кг

t^ср._мет. - температура прогрева металла, ⁰С

t^ср._мет.=(20+85)/2=52,5 ⁰С

Q_мет.=1419,6·0,48·52,5=35744кДж

Q₇=806949+95702+35744=938395кДж

2.8 Ограждениями в окружающую среду:

Q₈=3,6·0,59·(t₁+100)·F·, кДж,

F=L₃ ·В₃·2 + L₃ ·Н₃·2 + В₃·Н₃·2

F=6,7·4,7·2+6,7·2,31·2+4,7·2,31·2=115,64м²

Q₈= 3,6·0,59·(104+85)·115,64· 7=324954кДж

2.9 Потери тепла с конденсатом:

Q₉=М_к ·i ^``,

М_к=Д_п-М_св.-М_пр.,

М_пр.=0,1·Д_п

М_к=Д_п-М_св.-0,1Д_п =0,9Д_п-М_св.

М_св. = U_св.·^``

U_св.=U_к.-U_б.-U_ф.-U_тр.,

U_к.= Н_к · L_к.·В_к=6·4·1,96=47,04м³

U_б.=13,2м³

U_ф.=М_ф/_мет.=31680/7800=4,06м³

U_тр.=(М_тр./ _тр.) =940,8/7800 = 0,12м³

U_св. =47,04-13,2-4,06-0,12=29,66м³

М_св.=29,66·0,6994=20,74кг

М_к.=0,9Д_п -20,74кг

Q₉=(0,9Д_п -20,74)·377 =339Д_п - 7819кДж

2.10 На нагрев пара, занимающего свободный объем камеры:

Q₁₀= U_св.· ^{``</sup>·i <sup>``}, кДж

Q₁₀ =29,66·0,6994·2234,22=46347кДж

Всего расход тепла:

Q_расх.= Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅+Q₆+Q₇+Q₈+Q₉+Q₁₀

Q_расх.=1661088+754002+377477+37066+29353+988416+938395+324954 +339Д_п -7819+46347=5149279+339Д_п

Уравнение теплового баланса:

Q_прих.=Q_расх.

2234,22Д_п +902616=5149279+ 339Д_п

2234,22Д_п - 339Д_п=5149279-902616

1895,22Д_п=4246663

Д_п=2241кг.

Данные теплового баланса сведены в таблицу № 2.

5. Сводная таблица теплового баланса

Таблица№2

№ п./п.	Статьи прихода тепла	Значение
		кДж/период или кВт	%
1	С паром	5006887	84,72
2	От экзотермических реакций твердения цемента	902616	15,28
Итого	5909503	100
	Статьи расхода тепла
1.	На нагрев сухой массы	1661088	28,1
2.	На испарение части воды затворение	754002	12,8
3	На нагрев воды, оставшейся в изделиях	377477	6,4
4	На нагрев арматуры и закладных деталей	37066	0,6
5	На нагрев транспортных устройств	29353	0,5
6	На нагрев форм	988416	16,7
7	На аккумуляцию ограждающих конструкций камеры	938395	15,9
8	Ограждениями в окружающую среду	324954	5,5
9	Потери тепла с конденсатом	751880	12,7
10	На нагрев пара, занимающего свободный объем камеры	46347	0,8
Итого	5908978	100
Невязка теплового баланса*	525	0,0089

6. Показатели тепловой экономичности установки

Удельный расход пара:

d=Д_п/Е_к , кг пара/м³ бетона .

d=2241/13,2=169,77кг/м³ бетона

Удельный расход нормального пара:

d_н=(d _* i ^{``</sup>)/ i <sup>``}_н , кг/м³,

d_н=169,77·2234,22/2646,4=143,3кг/м³,

Удельный расход тепла:

q=d·i ^{``</sup> , кДж/ м<sup>3</sup> или q=d<sub>н</sub>·i <sup>``}_н , кДж/ м³_.

q=169,77·2234,22=379304кДж/м³ бетона

Часовой расход нормального пара:

Д_час.=Р_час. ·d_н , кг/час,

Д_час.=3,37·169,77=572,12кг/час

Годовой расход нормального пара:

Д_год=d_{н *} Ргод , кг/год.

Д_год=20000·169,77=3395400кг/год

Часовой расход тепла:

Q_час =Д_час ·i ^``_н

Q_час =572,12·2234,22=1278242кДж/час

Годовой расход тепла:

Q_год = Д_год ·i ^``_н

Q_год =4007600·2234,22=7586070588кДж/год

Часовой расход условного топлива:

В_час = Q_час/Q_усл. ·, кг/час

В_час =1278242/29330·0,8 =34,87кг/час

Годовой расход условного топлива:

В_год = Q_год/Q_усл. ·, кг/год

В_год =7586070588/29330·0,8 =206916кг/год.

Коэффициент заполнения камеры:

К₃=(n_ф ·n_и ·V_б) /V_к =(12·2·13,2)/47,04=0,56

где: n_ф - количество форм, загружаемых в камеру. n_ф = n₁·n₂·n₃ =2·3·2=12;

n_и - количество изделий в одной форме;

V_б - объем бетона одного изделия в плотном теле, м³;

V_к - объем камеры, м³.

Емкость установки по выгрузке:

V_к=L_к·B_к·H_к=6·4·1,96=47,04м³

Коэффициент оборачиваемости камеры:

К_об.=24/Т_к·К_n=24/3,43·0,88=7,95

где: T_к - средняя продолжительность оборота ямной камеры, час;

а) при загрузке камеры с одного формовочного поста:

Т_к= +1,715·(t_ф·n_ф)/60=12,5+1,715(10·12)/60=3,43ч

ф - время тепловой обработки изделий, час;

t_ф - цикл формования, мин. Продолжительность цикла формования

n_ф - количество форм, загружаемых в камеру;

K_п - поправочный коэффициент при переходе от 3-сменной к 2-сменной работе, зависящий от продолжительности тепловой обработки:

ф = 9 час

K_п = 0,88;

Годовая производительность камеры:

П_1.год = T·K_об·n_ф·n_и·V_б =262·0,943·7,95·12·2·1,1=51854 м³/год.

П_2.год = T·K_об·n_ф·n_и=262·0,943·7,95·12·2=47140 шт/год,

где: T - годовой фонд рабочего времени, сут. T=262·0,943;

262- количество рабочих дней в году;

0,943 - нормативный коэффициент использования времени.

Технико-экономические показатели

1. Годовая производительность установки 51854 м³/год

2. Производительность оборота в сутки Т_к=47140 шт/год

3. Коэффициент оборачиваемости К_о=7,95час

4. Емкость установки по выгрузке V_к =47,04м³

5. Коэффициент загрузки К_з=0,56

6. Расход пара Д_п=2241кг

7. Удельный расход пара d_п=169,77кг/м³

8. Часовой расход пара d`_п=572,12кг/час

Вывод

Таким образом, в своем курсовой проекте, я не только подобрала установку для тепловлажностной обработки плиты ленточного фундамента (9Ф8-24-1), но и сделала конструктивный, теплотехнический расчет установки, а также тепловой баланс и показатели экономичности тепловой установки. Для тепловлажностной обработки плит ленточного фундамента я выбрала пропарочную камеру ямного типа, потому что она самая простая и распространенная, и с годовой производительностью она справляется, но по условию исходных данных производительность мне уже задана (20тыс.м³ в год). Я приняла камеру ямного типа, которая работает по циклу 12,5ч. В цикл входит время на загрузку, разогрев изделий, изотермическую выдержку при максимальной температуре, охлаждение и выгрузку изделий. Из курсового видно, что удельный расход пара камеры составляет 169,77 кг/м³,в хорошо оборудованных и правильно эксплуатируемых камерах удельный расход пара может быть снижен до 130--150 кг/м³ бетона.

Например, кассетные установки предназначены для формования и тепловлажностной обработки панелей, ребристых плит, лестничных маршей; автоклав предназначенный для тепловлажностной обработки изделий паром под давлением 0,8-- 1,3 МПа, так как стремятся максимально увеличить число изделий на вагонетках, то обрабатывает большую производительность, энергоемкий, цикл длится 12-18часов, высокий удельный расход пара; установки непрерывного действия (Горизонтальная щелевая пропарочная камера)-туннель длиной 80--100 м, ширина 5--7 м, а высота туннеля 1--1,5 м для этого нужно большие площади. Из всех предложенных установок, я выбрала камеру ямного типа.

Список использованной литературы

1. Утвержден В.Н. Лобановым. Методические указания к курсовому и диплому проектированию по дисциплине «Теплотехника и теплотехнические оборудование технологии строительных изделий», Екатеринбург 2000

2. В.В. Перегудов, М.И. Роговой « Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей» Москва,1983-416с.

3. В.Н. Кокшарев, А.А. Кучеренко. Тепловые установки. Высшая школа, Киев,1990г. -335с.

Размещено на www.allbest.ru

...