Розробка автоклава для отримання високоміцного гіпсу для різних будівельних робіт

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

автоклав еліптичне днище

Вступ

1. Призначення та область використання автоклава

1.1 Обґрунтування вибору типу апарату і його місце в технологічній схемі

1.2 Опис технологічного процесу

2. Технічна характеристика автоклава

3. Опис та обґрунтування вибраної конструкції автоклава

3.1 Опис конструкції, основних складальних одиниць та деталей апарата

3.2 Вибір матеріалів

3.3 Порівняння основних показників обраної конструкції з аналогом

3.4 Відповідність розроблюваного виробу вимогам охорони праці

4. Розрахунки, що підтверджують працездатність та надійність конструкції автоклава

4.1 Тепловий розрахунок

4.2 Розрахунок фланцевого з'єднання

4.3 Розрахунок опор

4.4 Розрахунок еліптичного днища

4.5 Розрахунок штуцерів

4.6 Розрахунок циліндричної обичайки

5. Рекомендації з монтажу та експлуатації автоклава

6. Рівень стандартизації та уніфікації

Висновок

Перелік посилань

Додатки

Вступ

На даний момент виробництво матеріалів та виробів з гіпсових в'яжучих переживає черговий підйом.

Потреба в гіпсових матеріалах та виробах закономірна дякуючи їх унікальним властивостям (швидкому та безусадковому твердінню, біологічна стійкість, низька теплопровідність, хімічна нейтральність), а також високим якостям (архітектурним, декоративним, звукоізоляційним, комфортним та екологічним).

Будівельні матеріали, що виробляються з гіпсу, мають високу вогне- та пожежостійкість. Ці властивості визначаються здатністю двогідрату сульфату кальцію відщепляти при нагріванні півтори молекули води, затруднюючи тим самим загорання матеріалів. Гіпсові матеріали створюють в приміщенні благоприємний мікроклімат за рахунок підвищеної повітропроникності та властивості поглинати надлишкову вологу, а в разі дуже сухого повітря в приміщенні поступово віддавати її. Така підтримка рівноважної вологості повітря гіпсовими матеріалами позитивно впливає на мікроклімат всього приміщення та створює комфортні умови для людини. під покриття для підлог, індустрійні гіпсо-картонні листи, панелі гіпсопрокатних перегородок, пазогребеневі плити - відрізняються економічними та технологічними перевагами. Так, в порівнянні з цементом або вапном на виготовлення гіпсових в'яжучих витрачається в 3-5 раз менше теплоенергії. Крім того, зараз різко виросли ціни на цемент, що може негативно відбитися на всій будівельній галузі та примусить вчених та проектувальників шукати йому альтернативи.

Для виготовлення тонкостінних будівельних деталей та отримання гіпсобетону марок вище 50, а також для архітектурних цілей використовують високоміцний гіпс. Спосіб отримання високоміцного гіпсу відрізняється від будівельного тим, що при нагріванні гіпсового каменя в звиайних умовах отримується напівводний гіпс в-модифікації. Він володіє підвищеною водопотребою (60-65%) при затворюванні, внаслідок чого вироби з нього мають підвищену пористість та низьку міцність. Але при нагріванні двохводного гіпсу під тиском 1, 3 атмосфер (124%) отримується напівводний гіпс б-модифікації, котра має більшу питому вагу та значно меншу водопотребу (40-45%) при затворюванні водою. В результаті отримується гіпсові вироби більшої густини та міцності. Високоміцний гіпс має марки 200 та 250 у віці 7 діб. Для виробництва гіпсу більш високих марок (Г10 та вище), в тому числі формувального та высокоміцного, використовують автоклавы, частіше всього діаметром 2 метра та довжиною 19 м. Процес полягає в пропарці гіпсового каменя насиченим паром з надлишковим тиском до 7 атм. та більше в залежності від сировини та вимог до готового продукту. Важливою ланкою в отриманні високоміцного гіпсу є автоклави, які призначені для пропарювання природного гіпсу з подальшим сушінням.

В даному проекті розроблюється автоклав об'ємом 25 м3, який призначений для отримання високоміцного гіпсу з природного гіпсу для різних будівельних робіт.

На данный момент производство материалов и изделий из гипсовых вяжущих переживает очередной подъем.

Востребованность гипсовых материалов и изделий закономерна благодаря их уникальным свойствам (быстрому та безусадочному твердению, биологической стойкости, низкой теплопроводноси, химической нейтральности), а также высокием качествам (архитектурным, декоративным, звукоизоляционным, комфортным и экологическим).

Строительные материалы, которые производятся из гипса, имеют высокую огне- и пожаростойкость. Эти свойства определяются способностью двухгидрата сульфата кальция отщеплять при нагревании полторы молекулы воды, удняя тем самым загорание материалов. Гипсовые материалы создают в помещении благоприяный микроклимат за счет повышенной воздухопроницаемости и свойства поглощать избыточную влагу, а в случае очень сухого воздуха в помещении постепенно отдавать ее. Такая поддержка равновесной влажности воздуха гипсовыми материалами положительно влияет на микроклимат всего помещения и создает комфортные условия для человека. По сравнению с цементом или известью на изготовление гипсовых вяжущих тратится в 3-5 раз меньше теплоенергии. Кроме того, сейчас резко выросли цены на цемент, что может негативно отразиться на всей строительной отрасли и вынудит ученых и проектировщиков искать ему альтернативы.

Для изготовления тонкостенных строительных деталей и получения гипсобетона марок выше 50, а также для архитектурных целей используют высокопрочный гипс. Способ получения высокопрочного гипса отличается от строительного тем, что при нагревании гипсового камня в обычных условиях получается полуводный гипс -модификации. Он владеет повышенной водопотребностью (60-65%) при затворенни, в результате чего изделия из него имеют повышенную пористость и низкую прочность. Но при нагревании двухводного гипса под давлением 1, 3 атмосфер (124%) получается полуводный гипс -модифікації, которая имеет больший удельный вес и значительно меньшую водопотребность (40-45%) при затворении водой. В результате получается гипсовые изделия большей плотности и прочности. Высокопрочный гипс имеет марки 200 и 250 в возрасте 7 суток. Для производства гипса более высоких марок (Г10 и выше), в том числе формировочного и высокоміцного, используют автоклавы, чаще всего диаметром 2 метра и длиной 19 м.

Процесс заключается в пропаривании гипсового камня насыщенным паром с избыточным давлением до 7 атм. тем больше в зависимости от сырья и требований к готовому продукту. Важным звеном в получении высокопрочного гипса являются автоклавы, которые предназначены для пропаривания природного гипса с последующей сушкой. В данном проекте разрабатывается автоклав объемом 25 м3, который предназначен для получения высокопрочного гипса из природного гипса.

Presently production of materials and wares from gipseous astringent experiences the duty getting up.

Claimed of gipseous materials and wares is appropriate due to their unique properties (rapid consolidation, biological firmness, low heat conductivity, chemical neutrality), and also high qualities (architectural, decorative, sound-proof, comfort and ecological). Building materials producible from a gypsum are had a high fire-resistance.. These properties are determined by ability two water sulfate of calcium of uncoupled at heating one and a half molecules of water, hampering the same becoming tanned of materials. Gipseous materials create in the apartment a favorable microclimate due to the promoted permeability of air and property to take in superfluous moisture, and in the case of very dry air in the apartment gradually to give her. Such maintenance of equilibrium humidity of air by gipseous materials positively influences on the microclimate of all apartments and creates comfort terms for a man.

By comparison to a cement or lime on production of gipseous astringent energy of warm is outlaid in 3-5 times less In addition, now prices on cement grew sharply, that can be negatively reflected on all building industry and will be compelled scientists and designers to search him an alternative.

For making of the thin-walled building details and receipt of concrete easily soiled higher 50, and also for architectural aims durable gypsum is used highly.

The method of receipt highly of durable gypsum differs from building to those that at heating of gipseous stone the semi water gypsum of -modification turns out in ordinary terms. He possesses the promoted water necessity (60-65%) at shutting, because of what wares from him have the promoted porosity and low durability. At heating of two-water gypsum under constraint 1, 3 atmospheres (124%) the semi water gypsum of -modification turns out, which has large specific gravity and it is considerably less water necessity (40-45%) at shutting by water. As a result turns out gipseous wares of greater closeness and durability.

For production of gypsum of more high brands (G10 and higher), in that number high durable, autoclaves are used, 2 meters are more frequent than all by a diameter and long 19м. A process consists in steaming thoroughly of gipseous stone by the saturated steam with surplus pressure to 7 atm. and more depending on raw material and requirements to the prepared product. In the receipt highly of durable gypsum autoclaves which are intended for steaming thoroughly of natural gypsum with the further drying are a not unimportant link. An autoclave by volume of 25 м3, which is intended for the receipt highly of durable gypsum from natural one for different building works, is developed in this project.

1. Призначення і область використання апарату

1.1 Обґрунтування типу апарату і його місце в технологічній схемі

Автоклав - апарат для проведення різних процесів при нагрівання і під тиском вище атмосферного. В цих умовах досягається прискорення реакції та

збільшення виходу продукту. Автоклави бувають: обертальні, коливальні,

горизонтальні, вертикальні і колонні. Автоклав являє собою ємність або замкнену, або з відкриваючою кришкою. При необхідності його оснащують

внутрішніми, зовнішніми або виносними теплообмінниками, механічними, електромагнітними, пневматичними перемішуючими пристроями і контроль-вимірювальними приладами для вимірювання і регулювання тиску, температури, рівня рідини і т. ін.. Конструкція і основні параметри промислового автоклава різноманітні, ємності від декількох десятків см3 до сотень м3, призначаються для роботи під тиском до 150 МН/м2 при температурі до 500 ?С. Ще в радянські часи широке використання отримали вертикальні автоклави періодичної дії.

Даний розроблений автоклав є вертикальним, періодичної дії, з двома автоклавними контейнерами (корзинами) і відкриваючою кришкою з байонетним пристроєм, об'ємом 25 м3. Він призначений для пропарювання природного гіпсу, з якого в подальшому отримують високоміцний гіпс.

Основними стадіями технологічного процесу є: пропарювання гіпсового щебеня, сушіння його в сушильному барабані, розмелювання в порошок.

Тому в технологічній схемі два спарені автоклави розташовані між щоковою дробаркою і сушильним бункером, бо подрібнений природний гіпсовий камінь до фракції 10-50 мм пропарюється швидше і для цього потрібно 5 год. Після цього пропарений гіпс добре сушиться для швидшого розмелювання в кульовому млині.

Автоклав, якщо тривалий час не працював перед завантаженням,

повинен бути продутий водяним паром на протязі 5 хв,

щоб запобігти утворенню значної кількості конденсату на початку пропарювання. Тривалість пропарювання залежить від розміру щебеня і може бути визначена розрахунком.

Необхідний час обробки гіпсової сировини насиченою водяною парою залежить не тільки від тиску пропарки та фракційного складу оброблюваного матеріалу, але й від структурних характеристик гіпсової сировини. З цього і витікає різниця в оптимальних параметрах проведення процесу пропарки для природного гіпсового каменя, відпрацьованих ливарних гіпсових форм, шматкової техногенної гіпсовмісної сировини.

З теплотехнічної точки зору тиск автоклавної обробки в сукупності з розміром шмаків гіпсовмісної сировини що пропарюється визнчає темп підводу теплоти до матеріалу. Як видно з термограм процесу пропарки, саме процес дегідратації лімітується теплопровідністю матеріалу. Цей процес не відрізняється інтенсивністю через низькі коефіцієнтів теплопровідності матеріалу.

Тиск, при котрому протікає термічна дисоціація конкретної сировини без інкубаційного періоду, є оптимальним для даної термообробки, так як підвищення тиску приводить до підвищення темпу перекристалізації та отриманню дефектних кристалів.

Варіюючи темпом перекристалізації, можна керувати величиною кристалів що утворюються - модифікації напівгідрату сульфату кальцію, що в кінцевому рахунку дозволяє коректувати основні технічні характеристики кінцевого продукту. Змінюючи фракційний склад матеріалу, можна досягти покращення якості продукту та скорочення часу обробки матеріалу. Однак енергозберігаючий ефект при цьому незначний.

Для кожного виду гіпсовмісної сировини мають бути підібрані свої параметри оптимального режиму гідротермальної обробки, которые будуть використані в теплотехнічних розрахунках для виявлення резерву енергозбереження.

Термограми процесу пропарки в автоклаві

1. Природного гіпсового каменя Кривського містонародження, при Р=0, 15 МПа.

температура поверхневого шару каменя. температура центру каменя. 3- температура навколишнього середовища.

2. Різної гіпсовмісної сировини (термопара встановлена в центрі зразка).

природний гіпсовий камінь; 2- брикет з фосфогіпсу; 3- брикет з десульфогіпсу; 4- брикет з цитрогіпсу; 5- відпрацьована гіпсова форма.

3. Термограми процесу сушки різних видів пропареної гіпсовмісної сировини.

відпрацьовані гіпсові форми; 2- брикети цитрогіпсу; 3- брикети десульфогіпсу; 4- брикети фосфогіпсу; 5- природный гіпсовий камінь.

В разі неповної перекристалізації двогідрату сульфату кальцію в півгідрат - модифікації в процесі пропарки гіпсової сировини при наступній сушці утворюється - модифікаця напівгідрату сульфату кальцію, як найбільш стійка в даних термодинамічних умовах. Критерієм достатньості часу обробки гіпсової сировини насиченою водяною парою з метою отримання высокоякісного напівгідрату - модифікації є якість кінцевого продукту та дані мікроскопічного аналізу.

Визначена його вологість підтримується завдяки постійній наявності внизу автоклава гарячої води, яка стікає по стінках автоклав них контейнерів. Утворений внизу конденсат видаляється періодично без зниження тиску в автоклаві.

Родовища природного гіпсового каменю зустрічається значно рідше, чим, наприклад, родовища карбонатних вапняків. Одними із відомих експлуатуючих родовищ гіпсового каменю у нас являються Кам'янець-Подільське, Деконське на Донбасі, Нирковське, Кривське. Та найбільш прийнятний гіпсовий камінь західних областей, з якого можна отримати в'яжуче по ГОСТ 125 - 79 марок Г22 - Г25.

Якщо дивитись в цілому на використання автоклавів, то вони знайшли широке застосування не тільки в промисловості будівельних матеріалів (отримання високоміцного гіпсу, за допомогою якого отримують плити, балки, блоки, перемички над дверними, віконними та іншими отворами, гіпсошлакові вироби), автоклави також використовуються в:

хімічній промисловості (виробництво гербіцидів, органічних напівпродуктів і барвників в процесах синтезу) ;

в гідрометалургії (вилужнення з подальшим відновленням з розчинів кольорових і дорогоцінних металів, рідких елементів) ;

в гумовій промисловості (вулканізація технічних виробів).

1.2 Опис технологічного процессу

Рисунок. 1. 1. Схема виробництва гіпсу

Автоклавна обробка передбачає два основних процеси: пропарку природного шматкового двогідрату сульфату кальцію насиченим водяним

паром високого тиску в герметичному апараті з наступним сушінням пропареного матеріалу. Звідси, автоклав призначений для отримання високоміцного гіпсу з природного гіпсового каменю IV сорту.

Проведені дослідження показали, що природний гіпс двоводний повинен мати максимальну чистоту, високу густину і певну кристалічну будову. Необхідна густина і будова вихідного природного гіпсу виражається в високому тиску десорбції без інкубаційного періоду при автоклавній обробці.

Під час пропарки відбувається перекристалізація двогідрату кальцію

в напівгідрат і часткове видалення води, яка виділилась внаслідок неізохорності реакції, кількість якої залежить від густини вихідної сировини. Тиск пропарювання повинен бути не нижче тиску дисоціації без

інкубаційного періоду. Швидкість перекристалізації визначає темп підводу теплоти і вона повинна прямувати до мінімальної.

Час автоклавної обробки залежить від тиску термообробки,

фракційного складу оброблюваного матеріалу і структурних характеристик природного двогідрату. Час потрібно коректувати в сторону зменшення.

Встановлено, що в процесі розвиненої перекристалізації при

оптимальному тиску можна збільшити тиск автоклавної обробки і скоротити час пропарки, не погіршуючи характеристики отримуваного в'яжучого. Додаткові затрати теплоти при цьому легко реалізуються для видалення вільної вологи, полегшуючи процес наступного сушіння матеріалу

Процес сушіння пропареного матеріалу - це видалення 1, 5 молекули вільної вологи, являється другорядним. І результати дослідження повністю підтвердили переваги сушіння пропареного матеріалу без зниження його

температури нижче температури стійкості напівгідрату сульфату кальцію по відношенню до рідкої води.

Ця температура отримана теоретично і експериментально складає 103° С.

Дослідження показали також можливість подальшої інтенсифікації процесу сушіння гіпсового каменю. Інтенсифікація процесу досягається розділенням його на дві стадії. На першій стадії можна підвищити температуру перегрітого пару і підтримувати її на протязі певного часу. Це призводить до значної інтенсифікації процесу сушіння і не погіршує якість нижніх шарів гіпсу. Збільшення часу сушіння понад встановленого призводить до отримання б - зневодненого напівгідрату, що погіршує якість отримуваного в'яжучого. На другій стадії температура теплоносія знижується і сушіння проводиться протягом 5 годин. В автоклаві на обох стадіях підтримується швидкість теплоносія 5 - 6 м/c.

Запропонований спосіб дозволяє скоротити час сушіння б - напівгідрату без погіршення якості матеріалу.

Слід відмітити, що розглянута технологія являється оптимальною - з

точки зору виносу пилу і втрат в'яжучого в технологічному циклі.

Природний гіпсовий камінь в щоковій дробарці 1 подрібнюється на щебінь товщиною 30-60 мм. Гіпсова сировина, призначена для переробки у високоміцний гіпс фракції 30-60 мм, завантажують в приймальний бункер 1, далі воно йде на віброгрюкіт 2, де відсіюється мілка фракція, котра з бункера 3 надходить в цементний завод або в гіпсоварочні котли для виробництва в-напівгідрату. Може бути прийнятий і інший розмір щебеню. Відповідно з цим повинен бути визначений час для термічної обробки (пропарювання) щебеню в автоклаві: чим більша фракція, тим більший повинен бути час пропарювання. Для цього автоклав герметизують, а потім впускають в нього пар, поки тиск в автоклаві не підніметься до 0, 13 МПа. Це займає не більше 10 хв. Такий тиск при температурі пари в автоклаві 180?С і при розмірі щебеню 30-60 мм підтримується на протязі 5год., що забезпечує дегідратацію гіпсового каменю (відщеплення кристалічної води Н2О від молекули CaSO4). Утворений в

процесі пропарювання в автоклаві конденсат, який стікає через сітку, видаляється з автоклава через зливний патрубок.

Далі елеватором 4 потрібна фракція подається в завантажувальний бункер 5, розташований над автоклавом.

З автоклава 6 пропарений гіпсовий щебінь надходить в сушильний бункер 8, де сушиться соковим перегрітим паром, циркулюючим по замкнутому герметичному контуру за допомогою вентилятора. Перегрів парів здійснюється в теплогенераторах або в парових калориферах. Висушений гіпсовий щебінь скидається в загальний збірник 9, з котрого за допомогою стрічкового транспортера та елеватора направляється в бункер 15,

Пропарений щебінь вивантажують з автоклава. В цей період із гіпсового щебеню випаровується майже половина води, яка повинна бути видалена з гіпсового щебеню для перетворення його в напівгідрат. Наявність у вийнятому з автоклава щебені кристалів напівводного високоміцного гіпсу ГП (гіпс Передерія) можна встановити неозброєним оком по характерному блиску на поверхні і тріщинах щебеню, який складається ніби з тоненьких шовкових волокон. В процесі вивантаження гіпсового щебеню з автоклава на її поверхні може утворитися антигідрит CaSO4. В середині гіпсового щебеню залишається вода, яка повинна бути видалена.

Для видалення вільної води з пропареного гіпсового щебеню його нагрівають в сушильному бункері перегрітим соковим паром при постійному перемішуванні. При цьому вода, видаляючись із щебеню і проходячи через поверхневі шари його, сприяє гідратації антигідриту, який тут знаходиться. Таким чином, сушіння гіпсового щебеню після пропарювання слід розглядати не тільки як видалення з нього вільної води, але і як процес перекристалізації „висушуваного” продукту. В процесі сушіння до пропареного гіпсового щебеню можна додати фракції 0-30 мм, в кількості не більше 30% від ваги висушуваного матеріалу. При цьому температура в сушильному барабані знижується від 200° до 170° С, температура матеріалу 70° С

Висушений в сушильному барабані щебінь розмелюють в порошок, 85% якого повинно проходити через сито № 008.

Готова продукція зберігається в утеплених закритих бункерах, для того щоб запобігти випарюванню вологи з гіпсу. Транспортування готової

продукції на склад може проводитись закритими шнеками, які забезпечують перемішування транспортуючої продукції.

Час пропарювання визначається розрахунком по швидкості пенетрації

зони дегідратації від поверхні в глиб пропареного шматка гіпсу. Для щебеню розміром до 60 мм він дорівнює 5 год.

Для інших розмірів щебеню час пропарювання може бути визначено по наступній формулі:

(3. 1)

tп - час пропарювання, год. ;

wп - кількість тепла, яка необхідна для нагрівання середнього шматка гіпсового каменю до температури пропарювання в кДж;

Vп - поверхня середнього шматка гіпсового каменю в м2;

Ктп - коефіцієнт тепловіддачі;

tср - середня температура пропарюваного каменю в ?С;

s - шлях перетрації зони дегідратації CaSO4· Н2О від поверхні в глиб пропарюваного шматка в м;

ln (0, 003145·t - 3, 085) - швидкість пенетрації зони дегідратації CaSO4· 2Н2О в м/год, де t - температура дегідратації CaSO4· 2Н2О під впливом насиченої пари.



3. Опис і обгрунтування вибраної конструкції

3.1 Опис конструктивних основних складальних одиниць та деталей

Автоклав 2, 8 х 4, 2 м являє собою циліндричну вертикальну ємність, яка відноситься, за відповідністю до класифікації Держміськтехнагляд, до категорії ємностей, які працюють під тиском.

Автоклав складається з корпусу, кришки з механізмом підйому, байонетного кільця з механізмом повороту, еліптичного днища, гідроприводу, системи охолодження, блокуючих пристроїв, системи автоматичного регулювання і електрообладнання.

Корпус автоклава виконаний у вигляді циліндра, який складається із зварних обичайок; до крайніх обичайок приварені фланці, які служать для байонетного з'єднання корпусу з швидко відкриваючоюся кришкою. На корпусі є спеціальні площадки для встановлення гідроприводу для підйому кришки, повороту байонетного кільця. До зовнішньої поверхні корпусу приварені фланці і штуцери для з'єднання з трубопровідним і контрольно-вимірювальним обладнанням. В середині корпусу розташована живильна труба паропроводу, перфорована по всій довжині, що забезпечує рівномірну подачу пари в автоклав.

Кришка являє собою зварне еліптичне днище з фланцем, виготовлене шляхом штампування або обкатки. На кришці приварені вилки для шарнірного кріплення її до ричага. Механізм підйому кришки складається з гідроциліндру, хомута і кронштейна. Гідроциліндр закріплений на кронштейні за допомогою цапф, на яких він повертається при закриванні і відкриванні кришки. Шток гідроциліндра з'єднаний з ричагом, другий кінець якого приєднаний до кришки автоклава. При максимальному підйомі кришки гідроциліндр натискає на кінцевий вимикач, який встановлений на кронштейні. Швидкість опускання кришки визначається розміром прохідного перерізу демпферного кільця, розміщеного на штуцері гідроциліндра.

В відкритому положенні кришка утримується штоком і підстраховується хомутом, який приводиться в рух гідроциліндром.

Байонетне кільце служить для щільного закривання кришки автоклава і складається з двох напівкілець, з'єднаних болтами в діаметральній площині.

Кришка і фланець кільця мають по 20 прямокутних зубців. Кришка закривається поворотом байонетного кільця відносно повздовжньої осі автоклава; при цьому зуб байонетного кільця заходить за зуб фланця, утворюючи замок. Кільце повертається механізмом, який складається з двох гідро циліндрів, штоки яких шарнірно з'єднані з приливами байонетного кільця.

Автоклав ущільнюється резиновою прокладкою спеціального профілю, встановленою між корпусом і кришкою. Для збереження прокладки від перегрівання в місці ущільнення по спеціальних кільцевих каналах підводиться проточна вода.

Система охолодження, яка складається з спеціального насоса, трубопроводів і арматури, призначеної для охолодження і ущільнення кришки автоклава. Кількість води на зливній стороні регулюється вентилем.

Всередині корпуса автоклава в нижній його частині встановлена колосникова решітка для встановлення на неї однієї з корзин, а вище приварені три лапи для розміщення іншої. До днища автоклава всередині приварена сітка, яка запобігає механічному забрудненню як самого днища так і патрубка для відведення конденсату.

Гідропривід автоклава (рис. 3. 1.) являє собою установку, яка складається із насосної, розподільної станції і трубопроводів робочої рідини. Насос і гідравлічна апаратура, що встановлені на станціях, працюють на чистому мінеральному маслі при температурі від +10 до +50 °С. Насосна станція виконана у вигляді звареного маслобаку, на кришці якого вертикально розташований електродвигун, з'єднаний еластичною муфтою з валом лопастного насосу, зануреного в масло. Бак розділений перегородкою на зливальну й нагнітальну частини.

Рисунок 3. 1 Гідравлічна схема автоклава.

1 - гідроциліндр повороту хомута; 2 - реверсивний золотник двохпозиційний; 3 - те ж, трьохпозиційний; 4 - реверсивний золоник; 5 - гідроциліндри повороту байоненого кільця;

6 - демпферне кільце; 7 - гідроциліндр підйому кришки; 8 - зворотній клапан; 9 - запобіжний клапан; 10 - манометр; 11 - фільтр; 12 - гідронасос; 13 - елекродвигун; 14 - масляний бак.

Перше блокування здійснюється за допомогою упору, розташованому на байонетному кільці. Упор впливає на кінцевий вимикач, змонтований на корпусі і встановлений так, щоб забезпечити максимальний контакт зубів байонетного кільця і кришки. Електрична схема передбачає пуск пари в автоклав тільки після вмикання кінцевого вимикача. Друге блокування провадиться електроконтактними манометрами: грубим (зі шкалою 0 - 25 кгс/см2) і точним (зі шкалою 0 - 1, 6 кгс/см2), які забезпечують мінімальний залишковий тиск в автоклаві в момент відкриття кришки.

Після завантаження автоклава корзинаами з виробами, вмикається гідропривід, механізм підйому кришки і електромагніт золотника гідро циліндра хомута. При цьому хомут виводиться із зачеплення з кришкою. Потім спрацьовує кінцевий вимикач, що подає команду золотнику гідро циліндра підйому кришки, і вона опускається, щільно закриваючи автоклав. При цьому кінцевий вимикач включає електромагніт на золотнику гідро циліндра повороту байонетного кільця; в кінці ходу електромагніт натискає на кінцевий вимикач, що сигналізую про готовність командного прибору, і на пульті загорається сигнальна лампа. Після натискання на відповідну кнопку починається робота командного прибору.

В відповідності з заданою програмою в автоклав впускається пар, регулюються його параметри і випуск. За кілька хвилин до випуску пари на щиті ПРЗ загорається сигнальна лампочка. Кришки автоклава відкриваються тільки при відсутності надлишкового тиску і конденсату в середині автоклава.

Регламент пошуку № ЛМ31. 09РП

Найменування теми: Автоклав шифр теми ЛМ31. 05. 4351. 000

Етап: Проектування апарата та його складових частин

Номер, дата завдання на проведення патентних досліджень ЛМ31. 05, 04. 2007

Обґрунтування регламенту пошуку

Предмет пошуку - 1) автоклав; 2) пристрій для блокування затвору автоклава; 3) спосіб отримання високоміцного гіпсового вяжучого

Об'єктом пошуку є винаходи й корисні моделі.

Мета пошуку інформації - визначення патентної ситуації щодо автоклава

(визначення патентоздатності проектованого апарата й визначення тенденцій розвитку данного напряму в техниці.)

Визначення держав пошуку. Встановлюємо такі держави пошуку: Україна, Російська Федерація, СРСР, США, Великобританія.

Ретроспективність. Термін дії патенту на винахід в Україні - 20 років, тому регламент пошуку встановлюємо такий: 1989-2008р.

Класифікаційні індекси. Міжнародна патентна класифікація: МПК5 B01J3/00; МПК6 B 01 J 3/04, C 04 B 11/02; МПК7 B 01 J 3/00

Уніфікована десяткова класифікація УДК 66. 046. 8 (088. 8)

Предметом пошуку є: 1) автоклав; 2) пристрій для блокування затвору автоклава; 3) спосіб отримання високоміцного гіпсового в'яжучого.

Суттєвими ознаками апарата є: корпус, кришка, днище, байонетний пристрій для відкривання і закривання кришки, центральна труба.

Суттєвими ознаками байонетного пристрою є: байонетне кільце, кільце верхнє і кільце зажимне, на яких виконана велика кількість зубців складної конструкції, а також наявність громіздкого механізму повороту байонетного кільця.

Таблиця 3. 1

Регламент пошуку (форма Б. 1 згідно з ДСТУ 3575-97)

Пред-мет пошу-ку (ОГД, його складо-ві частини)	Мета пошуку інформації	Держава пошуку	Класифіка-ційні індекси МПК, НІЖ, МПК3, МКТП, УДК	Ретро-спектив-ність пошуку	Джерела інформації
1	2	3	4	5	6
Автоклав	Визначення патентоздатності проектованого апарата й визначення тенденцій розвитку цього напряму в техніці	Україна, Російська Федерація, СРСР, США, Великобританія.	МПК5 і МПК7 - B 01 J 3/00 МПК6 - B 01 J 3/04 УДК 66. 046. 8 (088. 8)	1989-2008	Національні й зарубіжні офіційні бюлетені, описи винаходів і корисних моделей О. А. Кремнев, И. М. Пиевский Тепломассообменные процессы в производстве гипсовых и гипсобетонных стройматериалов; К. : Наукова думка, 1989 г. - 186 с.
Пристрій для блокування затвора автоклава			МПК6 - B 01 J 3/04 УДК 66. 046. 8 (088. 8)		Строительные машины. Справочник под ред. В. А. Баумана и Ф. А. Лапиро; М. : Машиностроение, 1977 г. - 350 с.
Спосіб отримання високоміцного гіпсового в'яжучого			МПК6 - C 04 B 11/02 УДК 66. 046. 8. (088. 8)		Справочник по производству гипса и гипсовых изделий (под редакцией Зубарева) ; М. : Госстройиздат, 1963 г. - 464 с.

Довідка про пошук №ЛМ31. 05ДП

Завдання на проведення патентних досліджень

ЛМ31. 05 04. 2005

Етап: Проектування апарата та його складових частин

Номер, дата завдання на проведення патентних досліджень ЛМ31. 05, 07. 03. 2005

Номер, дата регламенту пошуку ЛМ31. 05РП, 04. 2005

Початок пошуку 04. 2005

Закічення пошуку 05. 2005

Таблиця 3. 2.

Джерела інформації, використані під час проведення пошуку

Предмет пошуку (ОГД, його	Держава пошуку	Класифікаційні індекси	Інформаційна база, використання	Бібліографічні дані першого та останнього за хронологією джерела інформації
складові частини)			під час пошуку	патентна інформація	інша науково-технічна інформація
1	2	3	4	5	6
Автоклав	Російська Федерація, СРСР, США, Великобританія.	МПК5 і МПК6 - F 28 D 7/06 УДК 621. 565. 94 (088. 8)	Державний патентний фонд, всесвітня організація інтелектуальної власності	Описи винаходів патентів Російської Федерації №№ 2000000-2140000. Описи винаходів а. с. СРСР №№ 80000-1812000. Офіційний бюлетень “Промислова власність” 1993-2004 рр. Офіційні бюлетені “Открытия.	О. А. Кремнев, И. М. Пиевский Тепломассообменные процессы в производстве гипсовых и гипсобетонных стройматериалов; К. : Наукова думка, 1989 г. - 186 с. Строительные машины. Справочник под ред. В. А. Баумана и Ф. А. Лапиро; М. : Машиностроение, 1977 г. - 350 с.
Пристрій для блокування затвора автоклава і отримання гіпсу				Изобретения”, “Изобретения”, “Полезные модели”,	Справочник по производству гипса и гипсовых изделий (под редакцией Зубарева) ; М. : Госстройиздат, 1963 г. - 464 с.

Примітка. Регламент пошуку виконано в неповному обсязі через відсутність деяких джерел інформації за останні роки.

Таблиця 3. 3.

Патентна документація, відібрана для подальшого аналізу

ОГД, його складові частини	Документи на об'єкти промислової власності
	бібліографічні дані	відомості щодо їхньої дії
1	2	3
Залізобетонний автоклав	Патент №2056927 (RU), МПК6 B 01 J 3/04. Железобетонний автоклав/ Шоршнев Г. Н., Морозов В. И., Зайцев А. Н. - Заявка №93027636/26, 24. 05. 93; Опубл. 27. 03. 96, Бюл. №9	Діє
Вертикальний автоклав	Патент №1674948 (SU), МПК5 D 01 J 3/00. Вертикальный автоклав / Е. Л. Кальварский, Х. -О. И. Лаане, А. Н. Полозов. - Заявка №4710806/26, 27. 06. 89; Опубл. 07. 09. 91, Бюл. №33	Діє
Автоклав	Патент №5516 (UA), МПК7 B 01 J 3/00. Автоклав/ А. О. Кохан, Л. В. Ткаченко, С. П. Лисяна, В. П. Гонтарь, В. А. Артеменко; - Заявка №94250681, 01. 03. 93; Опубл. 28. 12. 94, Бюл. №7-1	Діє
Автоклав	Патент №2131762 (RU), МПК6 B 01 J 3/04, 19/00. Автоклав/ В. П. Черних; - Заявка №97101996/25, 11. 02. 97; Опубл. 20. 06. 99, Бюл. №17	Діє
Спосіб отримання високоміцного гіпсового в'яжучого	Патент №1167861 (SU), МПК6 C 04 B 11/02. Способ получения высокопрочного гипсового вяжущего/ О. А. Кремнев, И. М. Пиевский, М. А. Хозяинов; -Заявка №3650104/33, 11. 10. 83; Опубл. 15. 10. 93, Бюл. №37-38	Діє
Автоклавна установка термообробки парою під тиском	Патент №71358 (UА), МПК7 C2 7 В 01 J 3/04. Aвтоклавна установка термообробки парою під тиском / М. І. Радченко, О. А. Сирота, Ю. Г. Щербак, О. В. Макарова; -Заявка №20031212270, 24. 12. 2003; Опубл. 15. 11. 2005, Бюл. №11	Діє
Autoclave costruction	Patent №0147772A1 (US), IPK7 B 01 J 3/04. Autoclave construction/ Tari Taricco, Rancho Palos Verdes; -Appl. №10/355, 427, 31. 01. 2003; Pub. Date: 7. 08. 2003	Operates
Autoclave for treating charged materials	Patent №5344621 (US), IPK7 B 01 J 3/04. Autoclave for treating charged materials / Franz Woznitza; -Appl. №963984, 20. 10. 1992; Pub. Date: 6. 09. 1994	Operates

Таблиця 3. 4.

Інша науково-технічна документація, відібрана для подальшого аналізу

ОГД, його складові частини	Джерела інформації	Бібліографічні дані
1	2	3
Автоклав	О. А. Кремнев, И. М. Пиевский Тепломассообменные процессы в производстве гипсовых и гипсобетонных стройматериалов	К. : Наукова думка, 1989 г. - 20-23, 76-81 с.
Автоклавная обработка	Справочник по производству гипса и гипсовых изделий (под редакцией Зубарева)	М. : Госстройиздат, 1963 г. - 464 с.
Автоклав	Строительные машины. Справочник под ред. В. А. Баумана и Ф. А. Лапиро	М. : Машиностроение, 1977 г. - 238 - 243 с.
Автоклав	Руководящий нормативный документ	М. : РД-26-01-87-86; 1986 г. - 3-20, 65-107с.

Таблиця 3. 5.

Аналіз новизни, винахідницького рівня та промислової придатності проектованого об'єкта

ОГД, його складові частини	Найближчий аналог	Очікуваний результат	Можливості використання у	Номер поданої
назва	сукупність ознак	бібліографічні дані	сукупність ознак		промисловості або іншій сфері діяльності	заявки, дата подачі заявки*
1	2	3	4	5	6	7
Автоклав	А) Циліндричний корпус; Б) кришка; В) швидкодіючий байонетний пристрій для відкривання і закривання кришки; Г) кронштейни; Д) внутрішній трубчатий калорифер	Патент №5516 (UA), МПК7 B 01 J 3/00. Автоклав/ Кохан А. О., Ткаченко Л. В., Лисяна С. П., Гонтарь В. П., Артеменко В. А. (UA) ; Маріупольський концерн „Азовмаш” (UA). - Заявка №94250681, 01. 03. 93; Опубл. 28. 12. 94, Бюл. №7-1	А) Циліндричний корпус; Б) кришка; В) швидкороз'єднуюче конусно- фланцеве з'єднання в вигляді фланців; Г) розводний хомут із секціями; Д) гідроциліндри; Е) верхній і нижній кронштейни для кріплення гідроциліндрів; Є) два блокуючі пристрої, які встановлені на нижніх секціях розводного хомута	Спрощена конструкція блокую чого пристрою виключає не обхідність додаткового блокування і підпору прокладки; корпус з скобоподібними направляючими передбачає пересік хомута; клиновидний перекіс торців фланців для закривання кришки за безпечує збільшення робочої площі, компенсує похибку виготовлення.	Можливе використання в хімічній, нафтохімічній, мікробіологічній промисловості, в виробництві будівельних матеріалів та інших галузях промисловості.	---

У результаті проведених патентних досліджень встановлено:

1) пропонований апарат і його складові частини відповідають умовам патентоздатності винаходу (корисної моделі) через те, що:

а) усі суттєві ознаки найближчого аналога (за винятком декількох) не використано в проектованому апараті, що спростило конструкцію останнього, підвищило продуктивність і підвищило технологічність процесу обробки матеріалів;

згідно із законом України “Про охорону прав на винаходи і корисні моделі” конструкція проектованого автоклава відповідає критерію “новизна”;

б) усі суттєві ознаки проектованого автоклава не є ідентичними до суттєвих ознак найближчого аналога;

згідно із законом України “Про охорону прав на винаходи і корисні моделі” проектованого автоклава відповідає критерію “новизна”;

2) останнім часом винахідницька активність промислово розвинутих країн у галузі автоклавної обробки за допомогою автоклавів залишається стабільною й навіть зростає. Провідними державами у цій галузі є: США, Німеччина, Україна й Російська Федерація. При цьому запатентовані винаходи й корисні моделі стосуються як апарата в цілому, так і його складових частин. Крім того, переважно патентуються технічні рішення, які стосуються автоклавних елементів і ефективного їх застосування в автоклавному обладнанні;

3) в галузі автоклавної обробки інтенсифікація процесу досягається

розділенням його на дві стадії. На цих стадіях автоклавна обробка приводить до значної інтенсифікації процесу сушіння і не погіршує якість нижніх шарів гіпсу.

Розглянута технологія являється оптимальною - з точки зору виносу пилу і втрат в'яжучого в технологічному циклі. Найбільш ефективне виробництво високоміцного гіпсу з виносом процесу сушіння в сушильний бункер, розташований під автоклавом.

3.2 Вибір матеріалів

Матеріали для виготовлення стальних зварюваних апаратів, які постачають металургійні заводи в вигляді листового, сортового і фасонного прокату, труб, спеціальних поковок.

Матеріали повинні бути хімічно і корозійностійкими в заданому середовищі при його робочих параметрах, володіти хорошою зварюваністю і відповідними характеристиками на міцність і пластичність в робочих умовах, допускати холодну та гарячу механічну обробку, а також мати низьку вартість і бути недефіцитними.

При виборі матеріалу враховують розрахункову температуру стінок апарату, а також, якщо ця температура являється додатною, для апаратів, встановлених на відкритому майданчику або в неопалюваних приміщення, необхідно враховувати абсолютну мінімальну зимову температуру зовнішнього повітря, при якій апарат може знаходитись під тиском.

Якість, хімічний склад і механічні властивості матеріалів повинні задовольняти вимогам відповідних стандартів і ТУ і бути підтвердженими сертифікатами заводів-постачальників. При відсутності цього всі необхідні випробування повинні бути проведені на заводі-виробнику апарату.

З листової високолегованої сталі 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632 - 72 виготовлені корпус, кришка, днище, фланці, контейнери, а опори - з вуглецевої звичайної за якістю сталі Ст. 3 ГОСТ 380 - 71.

3. 3. Порівняння основних показників обраної конструкції з аналогом

У цій роботі розглядається конструкція автоклава. Винахід відноситься до автоклавної техніки і може бути використаний для хімічної, нафтохімічної, мікробіологічної промисловості, в хімічному машинобудуванні, для тепло-вологої обробки будівельних матеріалів, а також для сільськогосподарської продукції.

Даний апарат складається з: циліндричного корпусу, кришки з швидкодіючим байонетним пристроєм, днища, центральної труби, опорних лап,

двох автоклавних контейнерів.



Рисунок. 3. 1. Схема автоклава

1 - корпус; 2 - днище; 3 - кришка; 4, 5 - відповідно верхній та нижній контейнери; 6 - центральна труба; 7 - затвор гідравлічний; 8 - опорні лапи; 9 - байонетне кільце.

З щокової дробарки, де гіпсовий камінь подрібнюється до фракцій 10-50мм, за допомогою електричної талі в автоклав завантажують контейнери заповнені гіпсовим щебнем IV сорту фракціїї 10-50 мм, підсушеного при 50-60єC для видалення гігроскопічної вологи. При тиску 0, 8 МПа щебінь закривається на протязі 5 годин. В процесі сушіння пари вологи видаляються з автоклава і конденсуються. В процесі досліджень температура гіпсового каменю і теплоносія вимірюється хромельалюмелевими термопарами і потенціометром. Отриманий після пропарювання матеріал з температурою не нижче 100єC піддається конвективному сушінню в обертаючому барабані газоподібним теплоносієм, температура якого не перевищує 120єC і розмелюється.

3.4 Відповідність розроблюваного виробу вимогам техніки безпеки і промсанітарії

При проектуванні, будівництві і експлуатації нових і реконструкції діючих підприємств по виробництву високоміцного гіпсу та інших в'яжучих слід керуватись „Санітарними нормами промислових підприємств” і „Правилами з техніки безпеки в гіпсовій промисловості”. При виробництві гіпсу і виробів з нього погані умови праці частіш за все зумовлюються: підвищеною концентрацією пилу і вологи в повітрі приміщень, недостатньою тепловою ізоляцією печей, автоклавів, сушильних барабанів, а також потрапляння димових газів в приміщення, що може призвести до опіків і отруєння, ненадійне огородження обертаючих частин окремих апаратів і механізмів і т. д.

Перспективність того чи іншого матеріалу визначається його впливом на систему людина - матеріал - навколишнє середовище, так як єдність геохімічного середовища та життя нерозривні та є найважливішою умовою існування природи та людини.

Одним з негативних екологічних наслідків інтенсифікації розвитку промисловості виявилось збільшення техногенного радіаційного фону в результаті переміщення в процесі виробничої діяльності величезної кількості радіонуклідів. Немалу частку в збільшення техногенного радіаційного фону вносять різні будівельні матеріали, в тому числі облицювальні матеріали та вироби. Так, за даними ВОЗ, річна доза опромінення в приміщеннях співставна з дозою, що отримується в процесі рентгенодіагностики. Питомі активності природних радіонуклідів (ПРН) суттєво відрізняються для різних будівельних матеріалів . Радіологічний контроль різних гіпсовмісних будівельних матеріалів показав, що всі гіпсові матеріали мають низьку питому ефективність ПРН, що є суттєвим додатком до цілого ряду інших позитивних екологічних та захисних якостей.

Унікальне хімічне перетворення двогідрату сульфату кальцію дозволяє отримувати з нього вироби з тою ж хімічною формулою, котра була закладена в природному мінералі. Таким чином, гіпсові в'яжучі є максимально екологічно чистими речовинами, що дозволяють отримувати матеріали та вироби на їх основі, не вносячи перешкод в природний кругообіг речовин 13.

Гіпс не виділяє при переробці в навколишнє природне середовище СО2 на відміну від цементу та вапна, тому в'яжучі, що отримуються з гіпсу не являються алергенами та не викликають захворювання силикозом у працівників гіпсових підприємств 13.

Для боротьби з пилом необхідно все технологічне і транспортне обладнання, в якому утворюється пил, закривають в герметичні суцільні, металічні та інші кожухи з щільно закритими оглядовими і ремонтними люками, дверцятами і іншими отворами. В місцях утворення пилу і газів слід встановлювати крім загальної вентиляції та місцеву аспірацію для видалення пилу і газів безпосередньо з точок утворення. Паропровідні труби із автоклавів сушильних барабанів та ін. потрібно приєднувати по пилеосаджувальної системи для видалення пилу. Очищені димові гази, повітря, слід очищувати в найбільш ефективних пилеосаджувальних пристроях, частково в електрофільтрах, гарантуючих очистку газів від пилу не менше ніж на 98%.

Загальна та місцева вентиляційна системи повинні забезпечувати потрібний санітарно-гігієнічний стан виробничих приміщень. При цьому допустима концентрація пилу і токсичних газів в повітрі неповинна перевищувати для гіпсу 6 мг/м3.

Для покращення санітарних умов праці на гіпсових заводах особливе значення має заміна механічного транспорту пневматичним, а також застосування для очистки запиленого повітря електрофільтрів і герметизація пилеутворюючого обладнання.

Всі обертаючі частини приладів і інших механізмів слід надійно огороджувати. На заводах повинна бути звукова і світлова сигналізація, яка попереджує обслуговуючий персонал про пуск того чи іншого обладнання, а також про несправності на окремих технологічних границях, які можуть викликати аварії. Всі струмопровідні частини (внутрішня проводка і т. д.) повинні бути ізольовані, а механічні частини механізмів і апаратів заземлені у випадку пошкодження ізоляції.

Створення здорових і безпечних умов праці повинно забезпечуватись також подальшим удосконаленням технології, повною механізацією і автоматизацією всіх виробничих процесів.

4. Розрахунки, які підтверджують працездатність та надійність конструкцій

4.1 Тепловий розрахунок

Мета розрахунку: розрахувати пікове навантаження котельні в зимовий і літній періоди роботи автоклава та питомі витрати пари на 1 т отриманого в'яжучого.

Для оптимальних умов процесу пропарювання природного гіпсу при об'ємі апарату V = 25 м3 задаємось розмірами апарату: внутрішній діаметр D = 2800мм, висота L = 4200 мм.

Тепловий баланс процесу гідротермічної обробки гіпсового каменю в автоклаві має вигляд:

, (4. 1)

де: Gп - кількість пари, необхідної для проведення процесу гідротермальної обробки гіпсового каменя в автоклаві;

Іп - тепловміст пари при надлишковому тиску 0, 8 МПа;

температури його дегідратації;

Q - витрата тепла на розморожування та нагрів поверхностной (гігроскопічної) вологи з гіпсового каменя, кДж;

Qпр - нагрів домішок в гіпсовому камені, кДж;

Qх - витрата тепла на дегідратацію гипсу при гідротермальній обробці при надлишковому тиску 0, 3 МПа, кДж;

Q - витрата тепла на нагрев напівгідрату сульфату кальцію до температури 180 0С (надлишковий тиск 0, 8Мпа), кДж;

Q - витрата тепла на нагрів гігроскопічної та відщепленої води при підвищенні температури від 1700С до 1800С, кДж;

Qав - витрата тепла на нагрев автоклава с корзинами, кДж;

Qпс - втрати тепла в навколишнє середовище, кДж;

Qк - втрати тепла з відведеним конденсатом, кДж.

Іп=2776 кДж/кг. [2]

1) Витрата тепла на нагрівання гіпсового каменю від початкової температури до температури його дегідратації:

для літа:

для зими:

де Gг - вага гіпсового каменю, що завантажується в автоклав

де jн - питома насипна вага гіпсового каменю, jн=1400кг/м3; [2]

Обєм корзин:

=

=

Vкт - загальний обєм корзини;

Vтр - обєм труби, вставленої в корзину;

w - вміст гігроскопічної вологи в гіпсовому камені, w=5=0, 05;

сг - середня теплоємність гіпсового каменю в інтервалі температур до 162С;

t0 - початкова температура гіпсового каменю

для літнього періоду t0=20С

для зимового періоду t0= - 10С

для літа

для зими

для t1=124C

для літа

для зими

2) Витрата тепла на розмороження та нагрівання поверхневої (гігроскопічної) вологи із гіпсового каменю:

для літа

для зими

,

де І - тепловміст води при надлишковому тиску 0, 13 МПа, І=445, 4кДж/кг; [2]

t01 - температура каменю після розмороження, тобто 0С;

с - теплоємність води, с=4, 25 кДж/кгК; [2]

сл - теплоємність льоду, сл=2, 15 кДж/кгК; [2]

Гл - прихована теплота плавлення льоду, Гл=335, 2кДж/кг; [2]

3) Qдом - нагрівання домішок в гіпсовому камені

для літа:

для зими:

де Адом - вміст домішок в гіпсовому камені, Адом=2%, тобто Адом=0, 02

сдом - теплоємність домішок, сдом=1, 05 кДж/кгК; [2]

4) Витрата тепла на дегідратацію гіпсу при гідротермальній обробці при надлишковому тиску 0, 13МПа:

де q - теплота реакції розкладу 1 кг двоводного гіпсу з утворенням - напівгідрату сульфату кальцію:

де Т - температура дегідратації в К

5) Витрата тепла на нагрівання напівгідрату сульфату кальція до температури 160С (надлишковий тиск 0, 8 МПа) :

Кількість утвореного напівгідрату сульфату кальцію:

с - середня теплоємність - напівгідрату сульфату кальцію в інтервалі температур 124С... 160С, тобто при :

6) Витрата тепла на нагрівання гігроскопічної і відщепленої води при підвищенні температури від 149С до 170С:

Кількість відщепленої гідратної води:

І1, І2 - тепловміст води відповідно при 149С і 160С, І1=696кДж/кг,

І2=681кДж/кг. [2]

7) Витрата тепла на нагрівання автоклава з контейнерами:

,

Теплота, затрачена на нагрівання автоклава:

(4. 2)

Теплота, затрачена на нагрівання корзин:

(4. 3)

Gав=12000 кг - вага автоклава

Gкор - вага корзин:

Gцч - вага циліндричної частини контейнерів:

(4. 4)

(4. 5)

де к - коефіцієнт перфорації контейнерів, к=0, 9;

к1 - коефіцієнт, що враховує площу отворів в трубі, к1=0, 93;

d1 - внутрішній діаметр верхнього контейнера, d=2, 6 м;

d2 - внутрішній діаметр нижнього контейнера, d=2, 4 м;

dтр - діаметр труби, dтр=0, 25 м;

h - висота контейнерів, h=1, 6 м;

ст, тр - товщини відповідно стінки контейнерів і труби, ст=тр=0, 008 м;

j - питома вага металу, j=7800 кг/м3; [2]

Gдна - вага дна контейнерів;

Dв - внутрішній діаметр контейнерів;

дн - товщина дна, дн= 0, 005м;

сст - теплоємність сталі, сст = 0, 4609 кДж/кгК; [2]

tав - температура внутрішньої стінки автоклава, tав=140С (визначена дослідним шляхом; розрахунок проводиться для даного процесу автоклавування, виключаючи пуск із холодного стану)

8) Qпс - втрати тепла в оточуюче середовище:

для літа

для зими

к - загальний коефіцієнт теплопередачі, так як товщина стінки значно менше діаметра автоклава, то розрахунок ведемо як для плоскої багатоша...