Ямная пропарочная камера

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО АРХИТЕКТУРЫ И СТРОИТЕЛЬСТВА РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность: Производство строительных изделий и конструкций

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ НА ТЕМУ:

ЯМНАЯ ПРОПАРОЧНАЯ КАМЕРА

1. Технологическая часть

1.1 Назначение и сущность тепловлажностной обработки

Тепловлажностная обработка железобетонных изделий является одним из наиболее длительных и ответственных процессов в технологии их производства. Сущность её состоит в том, что при повышении температуры среды до 80-100 скорость реакций гидратации значительно увеличивается, т.е. процесс твердения ускоряется и изделия в более короткий срок, чем при обычной температуре, приобретают механическую прочность, допускающую их транспортировку и монтаж.

Железобетонные изделия разнообразны по своим геометрическим размерам и форме, составу бетонной смеси, свойствам готового бетона, способам формования и отделки поверхностей. Этим и объясняется применение весьма разнообразных установок для тепловлажностной обработки в производстве сборного железобетона.

Систем классификации установок для тепловлажностной обработки железобетонных изделий известно много. Например, по принципу действия --- это периодически действующие и непрерывно действующие. К установкам периодического действия относят ямные и туннельные камеры, автоклавы, кассеты, камеры с обогревом в поле индукционного тока и т.п. Установками непрерывного действия являются туннельные, щелевые, вертикальные камеры, пакетировщики и др.

Установки для тепловлажностной обработки можно также классифицировать по давлению рабочей среды - установки, работающие при атмосферном давлении и выше атмосферного, по способу обогрева - паром или электроэнергией; по использованию их в той или иной технологии изготовления изделий - стендовой, поточно-агрегатной или конвейерной и т.п.

К поточно-агрегатной технологии относятся ямные пропарочные камеры. Их применяют большей частью для обработки крупногабаритных изделий, пропариваемых в формах или на поддонах со снятой бортоснасткой и с опорой их на автоматически выдвигаемые из пазух стен кронштейны.

У ямных камер как и у всех других установках тепловлажностной обработки железобетонных конструкций есть свои достоинства и недостатки. Одним из недостатков является повышенный расход пара на 1м³ плотного бетона. Однако несмотря на этот недостаток ямные камеры оправдали себя при выпуске предприятиями разнообразного ассортимента крупногабаритных изделий, ввиду того, что в каждой камере можно осуществлять оптимальный для данного вида изделий режим тепловлажностной обработки. Один недостаток компенсируется множествами достоинств, что делает ямную камеру одной из лучших установок для тепловлажностной обработки железобетонных изделий.

1.2 Описание конструкции и работы тепловой установки

Ямные камеры имеют прямоугольную форму. Пол камеры бетонный с гидроизоляцией и слоем утеплителя, имеет уклон 0,005-0,01 для стока конденсата. Стены железобетонные с отверстиями для подключения к вентиляционному каналу, сообщения с атмосферой в период охлаждения и для ввода паропровода. Сверху камеру закрывают съемной крышкой, представляющую собой жесткую рамную конструкцию, заполненную теплоизоляцией. Для создания паронепроницаемости нижняя поверхность крышки обшита стальным листом. Крышку делают с уклоном 0,005-0,1 чтобы капли конденсата с нее не попадали на поверхность изделия. Уплотнение между крышкой и камерой выполнено в виде гидравлического затвора, представляющего собой желоб, образованный швеллерными балками, уложенными по периметру стен. Желоб заполняют водой, в которые погружены края крышки. Само конструктивное оформление камеры исключает её работу при повышенном давлении пара. Однако повышение температуры в камере приводит к увеличению в ней давления, что может привести к нарушению герметизации и выбиванию пара в помещение цеха. Подачу пара производят через перфорированные трубы, расположенные у пола и верха камеры, по периметру или двум длинным её сторонам.

Большое влияние на теплообмен в ямной камере оказывает интенсивная циркуляция теплоносителя. В целях уменьшения сопротивления движению пара расстояние между формами рекомендуют иметь не менее 50мм. Нижняя форма отстоит от пола камеры на 200мм для снижения воздействия холодного пола.

Ямные камеры применяют для тепловлажностной обработки крупногабаритных изделий, загружаемых мостовым краном с автоматическими траверсами с самозахватами. Формы с изделиями устанавливают друг на друга, а распалубленные изделия на поддонах - на автоматически поворачивающиеся кронштейны.

Коэффициент загрузки ямных камер - отношение объема пропариваемого бетона к объему камеры - в зависимости от размера и формы изделий, составляет 0,07-0,15.

Принцип работы ямной камеры состоит в следующем. После очередной загрузки камеры изделиями крышку закрывают и начинают впуск пара. Ввиду того что весь свободный объем камеры до этого был заполнен воздухом, в первый период тепловлажностной обработки сказывается вредное влияние воздуха - понижаются коэффициент теплоотдачи и скорость подъема температуры. Пока порциальное давление пара в паровоздушной смеси не достигнет максимального значения, т.е. пока весь воздух не будет вытеснен из камеры и её не заполнят чистым паром, температура при атмосферном давлении не достигнет 100.

Следовательно, в период подогрева изделий увеличение температуры связано с вытеснением из камеры воздуха и заполнением её паром. Период подогрева завершается, когда поверхность изделий нагреется до температуры теплоносителя.

Во втором периоде тепловлажностной обработки количество подаваемого пара меньше, чем в первом. В этот период происходит выравнивание температур по сечению изделий. По окончании периода изотермической выдержки подачу пара прекращают. В период охлаждения камеры вентилируют. Остывшие изделия выгружают, и цикл повторяют снова.

Показателем тепловой экономичности камер является термический КПД, в основном зависящий от суммы непроизводительных расходов теплоты. Из-за периодичности работы ямной камеры теряется теплота (до 20-25%), идущая на нагрев самой конструкции камеры, успевшей остыть за время очередной выгрузки и загрузки новой партии изделий. Потеря, достигающая 10-12% от общего расхода теплоты, обусловлена и утечкой пара через неплотности камеры из-за недостаточной герметичности соединительных приспособлений, главным образом между крышкой и корпусом камеры. На расход пара большое влияние оказывают коэффициент загрузки камеры, а также металлоемкость форм, т.е. расход металла форм на 1м³ бетона.

1.3 Выбор теплоносителя и его параметры, способ теплообмена

В качестве теплоносителя может использоваться: дымовые газы, электроэнергия, горячие масла. Но наиболее распространенно использование водяного пара. Водяной пар может быть трех видов:

- сухой насыщенный (не содержит частичек воды)

- влажный насыщенный (механическая смесь сухого насыщенного пара и мельчайших частичек кипящей воды)

- перегретый (пар имеющий одинаковое давление с сухим насыщенным паром, но с более высокой температурой)

Из трех видов паров наибольшее распространение в теплотехнике получил водяной сухой насыщенный пар. Он используется для тепловлажностной обработки бетонных и силикатных изделий, для подогрева воздуха в процессах сушки и пароувлажнения изделий, кроме того водяной пар может использоваться для отопления производственных зданий и для горячего водоснабжения.

В ямной пропарочной камере теплоносителем является водяной насыщенный пар, так как его применение наиболее целесообразно и экономично, потому что водяной пар имеет наиболее высокий коэффициент теплоотдачи, он занимает весь предоставленный ему объем, что обеспечивает хорошее омывание пропариваемых изделий.

В проектируемой ямной пропарочной камере используется водяной насыщенный пар с давлением Р=1бар. и температурой t=99.62, при этом плотность пара составляет ?=0,5896 кг/м³, а энтальпия h^//=2674.9 кДж/кг.

1.4 Режим работы тепловой установки

Согласно нормам технологического проектирования предприятий сборного железобетона, для определения режима работы установки периодического действия которой является ямная пропарочная камера, принято:

Годовой фонд рабочего времени - 253 суток

Количество рабочих смен в сутки - 3

Количество рабочих часов в смену - 8 часов

Количество рабочих часов в году: 253*3*8=6072 часов

Цикл тепловлажностной обработки после формования состоит из следующих периодов:

- предварительная выдержка ?₀ - в течение двух часов

- подогрев изделий до максимальной температуры ?₁ - в течение двух часов

- изотермическая выдержка ?₂ - в течение четырех часов

- охлаждение изделий ?₃ - в течение четырех часов

- на чистку, сборку, формовку и т.д. затрачивается дополнительное время ?_доп - три часа

Время занятости ямной установки ?_цикла - составляет:

?_ц= ?₀+?₁+?₂+?₃+?_доп

?_ц=2+2+4+4+3=15 часов

1.5 Мероприятия по экономии топливно-энергетических ресурсов

Проблема экономии топливо-энергетических ресурсов для Республики Беларусь является одной из наиболее важных. Эта проблема обуславливается тем, что Беларусь не имеет собственных месторождений топлива и его необходимо покупать в странах, обладающих их запасами. Экономия топливно-энергетических ресурсов существенно влияет на себестоимость готовой продукции, что определяет ее цену на рынке сбыта продукции.

Мероприятия по экономии топливо-энергетических ресурсов при производстве керамической плитки в щелевой печи:

-снижение теплопотерь в окружающую среду благодаря лучшей теплоизоляции агрегатов; это осуществляется за счет использования легких, прочных и термостойких материалов, изоляции отверстий для роликов в стенах каолиновым волокном или глинистым раствором с асбестом, а также теплоизоляции наружных стен секций печи;

-рациональное использование вторичной теплоты, т.е теплоты дымовых газов и горячего воздуха из зоны охлаждения.

-модернизация печей для перевода их на научно обоснованные рациональные режимы обжига, разработка низкотемпературно спекающихся составов масс и глазурей;

Для снижения общего расхода топлива на промышленные нужды необходимо проводить работы по использованию теплоты отходящих газов для теплофикации технологических и бытовых объектов. Утилизация теплоты осуществляется с помощью экономайзеров. При правильной организации такой системы полезно используется до 50-60% отбираемой от печей теплоты. Для обеспечения постоянного отбора теплоты от дымовых газов используется сезонные аккумуляторы теплоты.

Теплота дымовых газов может использоваться для выработки электроэнергии для нужд предприятия. В этом случае дымовые газы направляются в теплообменник, в котором вырабатывается пар (не обязательно перегретый) для подачи его в турбину с электрогенератором.

Использование отходящей теплоты из зоны охлаждения печи для сушки полуфабриката в сушилках позволяет дополнительно снизить удельный расход топлива на 10-20%.

Таким образом, при выполнении мероприятий по экономии топливно-энергетических ресурсов можно существенно уменьшить расходы предприятия на топливо и энергию, являющиеся в настоящее время весьма дорогостоящими.

ямный камера тепловлажностный топливо

2. Расчетная часть

2.1 Исходные данные

Производительность цеха - 14100м³/год

Тип формуемого изделия - фундаментные блоки

Объем бетона в изделии V_изд=0,195м³

Масса арматуры m_а=1,4кг/изд.

Масса формы на 1м³ изделий mф=2 тонны

Количество изделий в форме - 6 штук

Расход цемента Ц=170кг/м³

Расход воды В=108л/м³

Расход заполнителя З=1200кг/м³

Расход песка П=870кг/м³

Марка цемента R₂₈=400

Размеры изделия l=880мм, b=400мм, h=600мм

Максимальная температура нагрева изделий t_max=85,0

Котельное топливо - уголь Карагандинского бассейна

2.2 Расчёт процесса горения твёрдого топлива

Карагандинский уголь, состав:

С^г=85,6%; Н²=5,2%; N^г=1,3%; О^г=6,9%; S^г_л =1%; А^с=26%; W^р=5,5%

Перерасчёт горючей массы на рабочую

А^р=А^с*(100-Wр)/100

А^р=26*(100-5,5)/100=24,57%

Балласт:

Б=А^р+W^р=24,57+5,5=30,07%

S_л^р=1*(100-30,07)/100=0,7%

С^р=85,6*(100-30,07)/100=59,86%

Н^р=5,2*(100-30,07)/100=3,64%

N^р=1,3*(100-30,07)/100=0,91%

О^р=6,9*(100-30,07)/100=4,83%

Проверка правильности перерасчёта:

4,83+0,91+3,64+59,86+0,7+30,07=100%

Расчёт ведём на рабочую массу топлива

Уравнение реакции горения

С+О₂=СО₂

12/12кг С+32/12 О₂ = 44/12кг СО₂

1кгС+2,67 О₂=3,67кгСО₂

2Н₂+О₂=2Н₂О

Н₂+1/2О₂=Н₂О

2/2кг Н₂+16/2кг О₂=18/2кг Н₂О

Н₂+8О₂=9Н₂О

S+О₂=SО₂

32/32кг S+32/32 О₂=64/32 SО₂

2S+О₂=2SО₂

При расчёте процесса горения учитывается массовый состав воздуха:

23% О₂ и 77% N₂

Количество воздуха, подсчитываемое по уравнениям химических реакций, называется теоретическим

Lтеор.=(2,67С^р+8Н^р+S^р-О^р)/0,23*100

Lтеор.=( 2,67*59,86+8*3,64+0,7-4,83)/23=8,04 кг

Теоретическое количество является тем минимумом, который необходим для окисления топлива. Для лучшего смешения с топливом берём большее количество воздуха, которое является действительным.

Lдейств.=?*Lтеор.

где ?=(коэффициент избытка воздуха, (?=1,3?2 для кускового топлива) принимаем ?=1,5

Lдейств.=1,5*8,04=12,06 кг

В состав продуктов горения входят:СО₂; Н₂О;SO₂; N₂; О₂избыточное.

m _СО2=3.67С^р/100=3,67*59,86/100=2,2

m _Н2О=9Н^р/100+W^р/100=9*3,64/100+5,5/100=0,38

m _SО2=2S^р/100=2*0,7/100=0,01

m _N2=N^р/100+0,77 Lдейств.=0,91/100+0,77*12,06 =9,3

m _О2=0,23(Lдейств.- Lтеор.)=0,23*(12,06-8,04)=0,92

Материальный баланс приведён в таблице 1

Таблица 1

Приходная часть	Количество	Расходная часть	Количество
	m	%		m	%
Топливо	1	7,66	Продукты сгорания
Воздух	12,06	92,34	СО2	2,2	16,96
			Н2О	0,38	2,93
			SO2	0,01	0,07
			N2	9,3	71,66
			О2	0,92	7,08
			зола	0,17	1,3
Итого	13,06	100	Итого	12,98	100

Невязка баланса

Н=(Б-М)/Б*100%

Н=(13,06-12,98)/13,06*100=0,61%

2.3 Расчёт температуры горения топлива

Расчёт температуры горения топлива производится методом подбора на основании уравнения теплового баланса

Q^р_н=m_п.г.*С _п.г.*t_x

где Q^р_н - низшая рабочая теплота сгорания, кДж/кг

Q^р_н=339С^р+1030Н^р-109*(О^р-S^р)-25W^р

где m_п.г - масса продуктов горения в кг

С _п.г. - теплоёмкость продуктов горения при температуре, кДж/кг^оС

t_x - теоретическая температура горения

Q^р_н= 339*59,86+1030*3,64-109*(4,83-0,7)-25*5,5=23454,07 кДж/кг

Метод подбора заключается в следующем

Произвольно задаёмся температурой t₁=1400^оС и определяем количество тепла Q₁, которую выделяют продукты горения при этой температуре.

Теплоёмкость продуктов горения при температуре t₁=1300^оС (Н.М. Никифорова «Основы проектирования тепловых установок…»)

С со₂=1,1660 кДж/кг К

Сн₂о=2,2429 кДж/кг К

С sо₂=0 кДж/кг К

С _N2=1,1342кДж/кг К

С о₂=1,0580 кДж/кг К

Q₁= t₁*( mсо₂*Ссо₂ ^t1 + mн₂о* Сн₂о ^t1+ msо₂* Сsо₂ ^t1+ m_N2* С_N2 ^t1+ mо₂* Со₂ ^t1), кДж

Q₁=1300*(1,98*1,1660+0,3682*2,2429+9,45*1,1342+1,16*1,0580)=19614,15 кДж /кг

Теплоёмкость продуктов горения при температуре t₁=1400^оС или (Н.М.Никифорова «Основы проектирования тепловых установок…»)

С со₂=1,1782 кДж/к К

Сн₂о=2,2743 кДж/кг К

С sо₂=0 кДж/кг К

С _N2=1,1422 кДж/кг К

С о₂=1,0647 кДж/кг К

Q₂= t₂*( mсо₂*Ссо₂ ^t2 + mн₂о* Сн₂о ^t2+ msо₂* Сsо₂ ^t2+ m_N2* С_N2 ^t2+ mо₂* Со₂ ^t2), кДж

Q₂=1400*(1,98*1,1782+0,3682*2,2743+9,45*1,1422+1,16*1,0647)= =21278,705 кДж/кг

При этом должно соблюдаться неравенство

Q₁ <Q_р.н.<Q₂

Тогда t_x будет

t₁< t_x< t₂

t_x= t_x+( Q^р_н- Q₁)*( t₂- t₁)/( Q₂- Q₁), ^оС

t_x=1300+(21081,464-19614,15)*(1400-1300)/(21278,705-19614,15)= =1388,15 ^оС

Действительная температура горения

t_д=?* t_x

где ? - пирометрический коэффициент, который принимается в пределах 0,6?0,8

t_д=1388,15*0,7=971,70 ^оС

2.4 Конструктивный расчет установки

Длина камеры

L_к=n*l+(n+1)*l₁ ,

где L_k - длина камеры, м

n - число изделий по длине камеры

l - длина изделия, м

l₁ - расстояние между изделиями, изделием и стенкой камеры с учетом дополнительного размера на форму в зазоре при укладке изделий в камеру l₁=0,4м

L_к=2*0,88+(2+1)*0,4=2,9м

Ширина камеры

В_к=n₁*B+(n₁+1)*B₁,

где В_к - ширина камеры, м

n₁ - количество изделий, укладываемых по ширине камеры

В - ширина изделий, м

В₁ - расстояние между изделиями и стенкой камеры с учетом борта формы В₁=0,4м

В_к=6*0,4+(6+1)*0,4=5,2м

Глубина камеры

Н_к=n₂*(Н+Н₁)+Н₂+Н₃ ,

где Н_к - глубина пропарочной камеры, м

n₂ - число рядов изделий по высоте камеры

Н - высота изделий, м

Н₁ - расстояние между отдельными изделиями по высоте, принимаемое не менее 0,3 м с учетом дополнительного расстояния на форму

Н₂ - расстояние между нижней формой и дном камеры Н₂=0,15м

Н₃ - расстояние между верхним изделием и крышкой камеры Н₃=0,05м

Н_к=3*(0,6+0,3)+0,15+0,05=2,9м

Определяем полезный объем камеры

Е_к=V_изд*n_изд ,

где Е_к - емкость камеры, м³

V_изд - объем бетона в изделии, м³

n_изд - число изделий в камере, шт

n_изд =n*n₁*n₂

n_изд=2*6*3=36 шт

Е_к=0,195*36=7,02м³

Определяем потребное количество ямных камер для производства

М= ,

где Р_год - годовая производительность цеха, м³ бетона

?_ц - продолжительность одного цикла термообработки

?_ц=?₀+?₁+?₂+?₃+?₄

где ?₀ - время предварительной выдержки изделий, ч

?₁ - время подъема температуры, ч

?₂ - время изотермического прогрева, ч

?₃ - время охлаждения изделий, ч

?₄ - время загрузки-выгрузки камеры, ч

?_ц=2+2+4+4+3=15ч

253 - количество расчетных рабочих суток за 1 год

24 - число часов в сутках

М== 4,965 шт

2.5 Тепловой расчет установки

Составляем тепловой баланс ямной пропарочной камеры на период её работы и на всю массу загруженных изделий

Приход тепла

- С паром

Q₁=D_n*h'' ,

где D_n - расход пара за период работы ямной пропарочной камеры, кг/период. Величина неизвестная, определяется из уравнения теплового баланса

h'' - энтальпия пара (Л2, стр. 133) h''=2659,8кДж

Q₁=D_n*2674,9кДж

- От экзотермических реакций твердения цемента

Q₂=q_экз*M_цем ,

где М_цем - масса цемента в пропариваемых изделиях, кг

М_цем=Е_к*Ц,

где Е_к - емкость камеры, м³ бетона

Ц - расход цемента на 1м³ бетона

q_экз - удельная экзотермия цемента, кДж/кг цем

q_экз= ,

где М - марка цемента

? - число градусо-часов тепловой обработки, град*час

?=0,5(t₁+t₂)*?₁+t₂*?₂

где t₁ - начальная температура нагрева изделий,

t₂ - максимальная температура нагрева изделий,

?=0,5(20+85)*2+85*4=445град*час

Если ??290, то а=0,32+0,002?

Если ??290, то а=0,84+0,0002?

а=0,84+0,0002*445=0,92

В/Ц - водоцементное отношение

q_экз=*=219,56кДж/кг

Q₂=219,56*994,5=218352,42кДж

Итого приход тепла

Q_прих=Q₁+Q₂

Q_прих=D_n*2674,9+218352,42кДж

Расход тепла

- На нагрев сухой массы бетона

Q₁=М_б*С_б*(t₂-t₁),

где М_б - масса пропариваемого бетона, кг

М_б=Е_к*?_с.б.

?_с.б. - объемная масса бетона, кг/м³

?_с.б.=Ц+П+З

?_с.б.=170+870+1200=2240кг/м³

С_б - массовая теплоемкость бетона, кДж/кг К (Л2,стр. 134)

М_б=7,02*2240=15724,8кг

Q₁=15724,8*0,9(85-20)=919900,8кДж

- На испарение части воды затворения

Q₂=W(2493+1,97*t_ср)

где W - масса испаренной воды, кг

для плотных бетонов равно около 1% от их массы, т.е.

W=0,01М_б

W=0,01*15724,8=157,248кг

t_ср - средняя температура за период,

t_ср=(t₁+t₂)/2

t_ср=(85+20)/2=52,5

Q₂=157,248*(2493+1,97*52,5)=408282,64кДж

- На нагрев воды, оставшейся в изделиях

Q₃=(M_в-W)*C_в*(t₂^в-t₁^в)

где М_в - масса воды затворения, кг

М_в=В*Е_к

В - расход воды на 1м³ бетона, кг

М_в=108*7,02=758,16кг

С_в - теплоемкость воды, кДж/кг К

С_в=4,19кДж/кг К

t₂^в - максимальная температура нагрева воды в изделиях,

t₁^в - начальная температура нагрева воды в изделиях,

Q₃=(758,16-157,248)*4,19*(85-20)=163658,38кДж

- На нагрев арматуры и закладных деталей

Q₄=M_a*C_f*(t₂^a-t₁^a),

где М_а - масса арматуры в пропариваемых изделиях, кг

М_а=m_a*E_k

m_a - расход арматуры на 1изделие

М_а=1,4*36=50,4кг

С_а - теплоемкость арматуры, кДж/кг К

С_а=0,48кДж/кг К

t₂^a - максимальная температура нагрева арматуры,

t₁^a - начальная температура нагрева арматуры,

Q₄=50,4*0,48(85-20)=1572,48кДж

- На нагрев транспортных устройств

Q₅=M_тр*С_тр(t₂^тр-t₁^тр),

где М_тр - масса транспортных устройств в камере, кг

М_тр=m_тр*Н_к*n

m_тр - удельная норма расхода металла в кг на 1м длины стойки

m_тр=120кг

n - число стоек в камере

С_тр - теплоемкость транспортных устройств, кДж/кг К

С_тр=0,48кДж/кг К

М_тр=120*2,9*4=1392кг

t₂^тр - максимальная температура нагрева стоек,

t₁^тр - начальная температура нагрева стоек,

Q₅=1392*0,48*(85-20)=43430,4кДж

- На нагрев форм

Q₆=М_ф*С_ф*(t₂^ф-t₁^ф),

где М_ф - масса форм в камере, кг

М_ф=m_ф*Е_к

m_ф - масса форм на1м³ формуемых изделий (Л2, стр. 48)

М_ф=2000*7,02=14040кг

t₂^ф - максимальная температура нагрева форм,

t₁^ф - начальная температура нагрева форм,

Q₆=14040*0,48*(85-20)=438048кДж

- Расход на аккумуляцию ограждающих конструкций камеры (Q₇) по практическим работам составляет 25-35% от прихода тепла

Q₇=0,3Q_прих

Q₇=0,3*(2674,9D_n+218352,42)=802,47D_n+65505,73кДж

- Ограждениями в окружающую среду

Q₈=3,6*0,59(t_n+100)*F*?,

где t_n - температура теплоносителя внутри рабочего пространства камеры,

F - поверхность ограждающих конструкций камеры, м²

F=2*В*Н+2*L*В+2*L*Н

F=2*5,2*2,9+2*2,9*5,2+2*2,9*2,9=77,14м²

? - время подъема температуры и изотермической выдержки изделий, ч

?=?₁+?₂

?=2+4=6ч

Q₈=3,6*0,59*(99,62+100)*77,14*6=196240,86кДж

- Потери тепла с конденсатом

Q₉=М_к*h'

где М_к - масса конденсата, кг

h' - энтальпия конденсата, кДж/кг (Л2, стр.133)

М_к=D_n-М_св-М_пр

М_св - масса пара, занимающего свободный объем камеры, кг

М_св=V_св*?”

V_св - свободный объем камеры, м³

?” - плотность пара, кг/м³ (Л2, стр.133)

V_св=V_k-V_б-V_ф-V_тр

V_k - объем камеры, м³

V_k=H_к*l_к*В_к

V_k=2,9*2,9*5,2=43,73м³

V_б - объем бетона в камере, м³

V_б=Е_к

V_б=7,02м³

V_ф - объем форм в камере, м³

V_ф=

V_ф=

V_ф==1,8м³

V_тр - объем транспортных устройств в камере, м³

V_тр=

V_тр==0,18м³

V_св=43,73-7,02-1,8-0,18=34,73м³

М_пр - расход пара на пропуски в атмосферу

М_пр=0,1*D_n

Тогда

М_к=D_n-V_св*?”-0,1D_n=0,9D_n-V_св*?”

Q₉=(0,9D_n-V_св*?”)*h”

Q₉=(0,9D_n-34,73*0,5896)*417,47=375,72D_n-8172,73

- На нагрев пара, занимающего свободный объем камеры

Q_w=V_св*?”*h”

Q_w=34,73*0,5896*2674,9=54773,41кДж

Всего расход тепла

Q_расх=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅+Q₆+Q₇+Q₈+Q₉+Q_w

Q_расх=919900,8+408282,64+163658,38+1572,48+43430,4+438048+802,47D_n+65505,73+196240,86+375,72D_n-8172,73+54773,41=2283239,97+1178,19D_n

Составляем уравнение теплового баланса

2674,9D_n+218352,42=1178,19D_n+2283239,97

1496,71D_n=2064887,55

D_n=1379,62кг/период

Рассчитываем Q_прих и Q_расх

Q_прих=2674,9*1379,62+218352,42=3908697,96кДж

Q_расх=1178,19*1379,62+2283239,97=3908694,46кДж

Невязка состовляет

%_{невязки}=()*100%

%_{невязки}=()*100%=0,00009%

Полученные результаты сводим в таблицу 2

Таблица 2

Наименование статей	Расход тепла
	кДж	%
Приход тепла
1. С паром	3690345,54	94,41
2. От экзотермических реакций твердения цемента	218352,42	5,59
Всего	3908697,96	100
Расход тепла
- На нагрев сухой массы бетона	919900,8	23,53
- На испарение части воды затворения	408282,64	10,45
- На нагрев воды оставшейся в изделиях	163658,38	4,19
- На нагрев арматуры и закладных деталей	1572,48	0,04
- На нагрев транспортных устройств	43430,4	1,12
- На нагрев форм	438048	11,2
- Расход на аккумуляцию ограждающих конструкций камеры	1172609,39	30
- Ограждениями в окружающую среду	196240,86	5,02
- Потери тепла с конденсатом	510178,1	13,05
- На нагрев пара занимающего свободный объем камеры	54773,41	1,4
Всего	3908694,46	100

Удельный расход рабочего пара

d_р=

где d_р - удельный расход рабочего пара, кг/м³ бетона

d_р==196,53кг/м³

Удельный расход нормального пара

d_н= (кг/м³)

где h_н” - энтальпия нормального пара

h_н”=2676кДж/кг

d_н==196,45кг/м³

Удельный расход тепла

q=d_н*h_н” (кДж/м³)

q=196,45*2676=525700,2кДж/м³

Часовой расход нормального пара

D_час=Р_час*d_н (кг/час)

где Р_час - часовая производительность цеха, м³/час

Р_час=

Р_час==2,32кг/час

D_час=2,32*196,45=455,76кг/час

Годовой расход нормального пара

D_год=d_н*Р_год (кг/год)

D_год=196,45*14100=2769945кг/год

Часовой расход тепла

Q_час=D_час*h_н” (кДж)

Q_час=455,76*2676=1219613,76кДж

Годовой расход тепла

Q_год=D_год*h_н” (кДж)

Q_год=2769945*2676=7412372820кДж

Часовой расход условного топлива

В_час=*? (кг/час)

где ? - к.п.д. котельной установки

?=0,8

Q_усл - теплота сгорания условного топлива

Q_усл=29330кДж/кг

В_час=*0,8=33,27кг/час

Годовой расход условного топлива

В_год= *? (кг/год)

В_год= * 0,8=202178,6кг/год

Данные расчета сводим в таблицу 3

Таблица 3

Составляющие	Ед. изм.	Расход в
		год	сутки	смена	час
Бетон	м3	14100	55,73	18,57	2,32
Нормальный пар	кг/м3	2769945	10948,4	3649,46	455,76
Условное топливо	кг/м3	202178,6	799,12	266,37	33,27

3. Техника безопасности проектируемой установки

К самостоятельной работе на оборудовании для тепловой обработке железобетонных изделий с применением водяного пара допускаются лица не моложе 18 лет, обученные правилам его эксплуатации.

Тепловые установки на заводах строительных материалов и изделий являются агрегатами повышенной опасности, так как их работа связана с выделением теплоты, влаги, пыли, дымовых газов.

Согласно действующим нормативам, в цехах, где размещаются тепловые установки, необходимо иметь: паспорт установленной формы с протоколами и актами испытаний, осмотров и ремонтов на каждую установку; рабочие чертежи находящегося оборудования и схемы размещения КИП; исполнительные схемы всех трубопроводов с нумерацией арматуры и электрооборудования; инструкции по эксплуатации и ремонту. В таких инструкциях должно быть краткое описание установок, порядок их пуска, условия безопасной работы, порядок остановки, указаны меры предотвращения аварии. Кроме того, инструкции должны содержать четкие указания о порядке допуска к ремонту установок, о мерах безопасного обслуживания и противопожарных мероприятиях.

- Камеры необходимо систематически очищать от мусора, не допуская засорения трапа и отстойника конденсата.

- Для спуска в камеру людей она должна быть оборудована лестницей (съемной или стационарной).

- Спускаться в камеру можно только после её остывания до температуры равной 40.

- Нельзя ставить на крышку пропарочной камеры формы и изделия.

При эксплуатации тепловых установок в цехах, где они расположены, кроме соблюдения требований, упомянутых в общих положениях, обязательно должны быть вывешены на видном месте инструкции по правилам эксплуатации установок и охране труда. Весь обслуживающий персонал тепловых установок допускается к работе только после изучения, а также после обязательного документального оформления проверки его знаний.

Список литературы

1. Никифорова Н.М. Теплотехника и теплотехническое оборудование предприятий промышленности строительных материалов и изделий, Москва: Высшая школа, 1981

2. Никифорова Н.М. Основы проектирования тепловых установок при производстве строительных материалов, Москва: Высшая школа, 1981

3. ОНТП-0785 Требования технологического проектирования предприятий сборного железобетона, 1985

4. Павлов В.Ф., Павлов С.В. Основы проектирования тепловых установок. Москва., 1981

Размещено на Allbest.ru

...