Ямная пропарочная камера

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Обоснование режима тепловой обработки

Цикл тепловой обработки принято подразделять на следующие стадии:

-стадия предварительной выдержки(),час;

-стадия подъема температуры среды в камере до принятой наивысшей(),час;

-стадия изотермической выдержки, т.е. выдерживание изделий при наивысшей принятой температуре(),час;

-стадия понижения температуры среды и изделий(),час.

Продолжительность тепловой обработки принято выражать суммой длительностей отдельных стадий в часах, т.е.:

тепловой циклограмма экономический установка

Для класса бетона В20 и при толщине изделия от 300 до 400 мм, принимаем продолжительность тепловой обработки для фундаментных балок 3БФ6-20АIV по ОНТП-07-85:

Предварительная выдержка изделий является, как правило, необходимым условием получения качественных изделий после тепловой обработки. Эта выдержка необходима для достижения бетоном некоторой критической прочности, при которой он способен сопротивляться разрушающему воздействию внутрипортового избыточного давления, возникающего на стадии подъема температуры.

Отрицательное воздействие на бетон деструктивных процессов, возникающих в основном на стадии подъема температуры, может быть существенно уменьшено путем рационального ее повышения. Подъем температуры среды в камере лучше всего осуществлять в прогрессивно возрастающем темпе: в первый час 10…15, во второй час - на 15…20, в третий час на 20…30.

На стадии изотермической выдержки оптимальной температурой для рядовых портландцементов следует считать 80…85.Продолжительность периода изотермического выдерживания изделий может быть назначена с учетом опыта работы промышленных предприятий в зависимости от требуемой прочности бетона после тепловой обработки, величина которой обычно составляет 70% от проектной.

Охлаждение изделий должно осуществляться замедленно с целью исключения появления температурных трещин. Продолжительность стадии охлаждения рекомендуется принимать в пределах 2…3 часов. Выгрузку изделий из камеры следует осуществлять при температурном перепаде между их поверхностью и окружающей средой не более 40.

2. Определение размеров и числа тепловых установок. Составление циклограммы их работы

1 В данном проекте ограждение принимаем из керамзитобетона плотностью =1500 кг/

Определение коэффициента теплоотдачи конвекцией , можно рассчитать по формуле:

где температура наружной поверхности ограждения тепловой установки,

температура воздуха в цехе,

2 Определение коэффициента лучеиспускания определяется по формуле



где С - коэффициент излучения наружной поверхности ограждения ямной камеры, ,

3 Коэффициент теплопередачи К, , рассчитывается по формуле

где температура среды в ямной пропарочной камере в период изотермической выдержки,

4 Толщина однослойного ограждения определяется по формуле:

где коэффициент теплопроводности материала однослойного ограждения, , для керамзитобетона с =1500 кг/

5 Длина камеры (внутренний размер) определяется по формуле



длина формы с изделием, м,

зазор между формой и стенкой пропарочной камеры,

6 Ширина камеры (внутренняя) определяется по формуле:

ширина формы с изделием, м,

зазор между формой и стенкой пропарочной камеры, м,

7 Высота камеры (внутренняя) определяется по формуле:

где количество форм с изделиями по высоте камеры, м;

высота формы с изделием, м;

зазор между крышкой камеры и верхним изделием , м ;

зазор между формами с изделием, м;

зазор между низом поддона и дном камеры, м;

8 Определение наружных размеров камеры.

Наружная длина камеры определяется по формуле:

Наружная ширина камеры определяется по формуле:

Наружная высота камеры определяется по формуле:

9 Определение производительности агрегатно-поточной линии ,с одной формовочной установкой определяется по формуле:

где максимальная продолжительность цикла формования, мин;

количество рабочих часов в сутки, при двусменном режиме работы ;

номинальное количество рабочих дней в году; Т = 253;

объем бетона в одной формовке, м3;

.

10 Число формовочных постов необходимых для выполнения программы цеха, вычисляется по формуле:

где годовая программа цеха, с учетом потерь от брака, м3;

.

11 Продолжительность загрузки и разгрузки камеры определяется по формуле:

где цикл формования изделий, мин,

число форм с изделиями в камере,

12 Число камер для тепловой обработки изделий определяется по формуле[8]:

где средняя продолжительность оборота ямной пропарочной камеры, час,

ритм поступления изделий в камеру, мин.;

Принимаем 24 ямных камер с учетом запаса на ремонт.

3. Описание устройства и работы тепловой установки

Ямные камеры паропрогрева используют на поточно-агрегатных линиях производства железобетонных изделий. Камера представляет собой напольную или заглубленную в землю установку, где отформованные изделия подвергаются тепловлажностной обработке. Ямные камеры просты в изготовлении и поэтому их широко применяют на заводах.

Изделия в камере укладывают так, чтобы была достигнута наибольшая равномерность тепловлажностной обработки во всем объеме камеры. Расстояние от пола до нижней плоскости форм - не менее 150 мм. Промежутки между отдельными изделиями -30 мм. Общая высота камеры приблизительно 3 м.

Крышка ямной камеры представляет собой сварную конструкцию рамы с герметизирующим ребром гидрозатвора, свода образованного из нижнего паронепроницаемого слоя, верхнего защитного металлического листа, теплоизоляционного материала между ними.

Пол камеры делают с уклоном для стока конденсата в слив, оборудованный гидрозатвором и подключенный к общей системе сброса конденсата.

Конструкция крышки камеры должна иметь необходимую жесткость во избежание перекосов и выхода пара в образующуюся щель.

4. Теплотехнические расчеты. Технико-экономические показатели

Таблица 1 - Исходные данные для теплотехнического расчета ямной пропарочной камеры

Наименование показателей	Обозначение	Числовое значение
Характеристики изделий находящихся в камере
1 Масса крупного заполнителя в 1 м3 бетона, кг	Щ	1270
2 Масса мелкого заполнителя в 1 м3 бетона, кг	П	630
3 Масса воды в 1 м3 бетона, кг	В	161,5
4 Масса цемента в 1 м3 бетона, кг 5 Масса добавки в 1 м3 бетона, кг	Ц Д	240 0,48
6 Марка цемента	Мц	400
7 Водоцементное отношение бетона	В/Ц	0,69
8 Масса арматуры, приходящейся на 1 м3 бетона	Ga	54,2
9 Объем бетона в изделии, м3		0,57
Характеристики форм, находящихся в камере
10 Число форм с изделиями, находящиеся в камере, шт.		4
11 Число изделий в одной форме, шт.		2
12 Масса одной формы, кг		1500
Характеристики камеры и внутрикамерных устройств
13 Длина камеры внутри, м		5,5
14 Ширина камеры внутри, м		1,5
15 Высота камеры внутри, м		2,49
16 Длина камеры снаружи, м	L	6,04
17 Ширина камеры снаружи , м	B	2,04
18 Высота камеры снаружи , м	H	2,76
19 Высота надземной части камеры, м		1,5
20 Ширина крышки камеры , м		1,77
21 Длина крышки камеры, м		5,77
22 Масса внутрикамерных устройств, кг		900
Характеристики ограждений камеры
23 Масса металла крышки, кг		1500
24 Толщина слоя теплоизоляции крышки, м		0,04
25 Средняя плотность материала теплоизоляции крышки камеры, кг/м3		150
26 Коэффициент теплопередачи крышки камеры, Вт/м2*К	Ккр	4,04
27 Коэффициент теплопередачи ограждений камеры, Вт/м2*К	Когр	4,04
28 Средняя плотность материала стен и пола камеры, кг/м3		1500
29 Температура воздуха в цехе,	toc	20
Температурные характеристики
30 Начальная температура бетона,		20
31 Температура изотермической выдержки,		85
32 Начальная температура форм,		20
33 Температура среды в камере и внутрикамерных устройств перед подачей теплоносителя,		20
34 Средняя температура ограждений перед подачей теплоносителя,		20
35 Средняя температура ограждений в период изотермической выдержки,		60
Характеристика режима тепловой обработки
36 Продолжительность предварительной выдержки, ч		1,5
37 Продолжительность подъема температуры, ч		3,5
38 Продолжительность изотермической выдержки, ч		6,5
Теплофизические характеристики водяного пара и конденсата
39 Скрытая теплота парообразования при средней температуре за стадию подъема температуры, КДж/кг		2377
40 Скрытая теплота парообразования при температуре изотермической выдержки, КДж/кг		2295,5
41 Теплосодержание конденсата при средней температуре на стадии подъема температуры, КДж/кг		218
42 Теплосодержание конденсата при температуре изотермической выдержки, КДж/кг		356
Прочие исходные данные
43 Коэффициент, учитывающий прочие потери		0,15
44 Средняя продолжительность оборота камеры, ч		20,2
45 Принятое в расчете количество камер, шт.		23
46 Годовая программа цеха, м3/год		30210
Физические константы
47 Удельная теплоемкость материала стен и пола камеры, КДж/кг*		0,837
48 Удельная теплоемкость металла, КДж/кг*		0,482
49 Удельная теплоемкость материала тепловой изоляции крышки, стен и пола камеры, КДж/кг*		0,837
50 Удельная теплоемкость твердой фазы бетона, КДж/кг*		0,837
51 Удельная теплоемкость воды, КДж/кг*		4,187
52 Удельная теплоемкость воздуха, КДж/кг*		1,015
53 Истинная плотность металла, кг/м3		7850
54 Истинная плотность воздуха при 20, кг/м3		1,104

Вспомогательные расчеты

Следует провести предварительные расчеты по ниже приведенным формулам:

-объем бетона в изделиях, помещаемых в камеру, м3:

-масса однослойных ограждений, кг:

-площадь стен выше уровня пола, м2:

-длина () и ширина () крышки, м:

-площадь крышки, м2:

-масса утеплителя крышки, кг:

-объем внутрикамерного пространства, м3:.



Расход тепла на стадии подъема температуры

1 Расход тепла на нагрев изделий, КДж/м3:

2 Расход тепла на нагрев формы, КДж/м3:

3 Расход тепла на нагрев внутрикамерных устройств, КДж/м3:

4 Расход тепла на нагрев ограждающих конструкций, КДж/м3:

где t1 - средняя температура однослойных ограждений ямной камеры перед подачей теплоносителя,.Принимается равной для первого цикла работы камеры в момент пуска ее в эксплуатацию t1=tос, для последующих циклов - t1=30…40;

t2 - средняя температура ограждений камеры на изотермической выдержке,.Принимается равной 55…65.

5 Расход тепла на нагрев воздуха в камере, КДж/м3:

6 Расход тепла на компенсацию теплопотерь через ограждения камеры, КДж/м3:

7 Расход тепла на компенсацию теплопотерь с уходящими конденсатом, КДж/м3:

8 Прочие расходы тепла (утечки через неплотности, пролетный пар и т.д.), КДж/м3:

где коэффициент, учитывающий утечки пара через неплотности камеры и т.д. Принимаем равным:

-при автоматическом регулировании режима -

-при ручном и полуавтоматическом регулировании -

9 Суммарный расход тепла в период подъема температуры, КДж/м3:

Расход тепла на стадии изотермической выдержки

1 Расход тепла на компенсацию теплопотерь через ограждения камеры, КДж/м3:

2 Расход тепла на компенсацию теплопотерь с уходящим конденсатом,

КДж/м3:

3 Прочие расходы тепла, КДж/м3:

4 Суммарный расход тепла на изотермической выдержке, КДж/м3:

Общий расход тепла на стадиях подъема температуры и изотермической выдержки равен, КДж/м3:

Приход тепла осуществляется за счет двух источников - тепла экзотермических реакций цемента и тепла, приносимого со свежим паром. Приход за счет этих двух статей должен компенсировать общий расход тепла на стадиях подъема температуры и изотермической выдержки.

1Тепловыделение 1 м3 бетона в КДж/м3 на стадии подъема температуры определяется по формуле:

где тепловыделение 1 кг цемента на стадии подъема температуры, КДж. Для определения удельного тепловыделения цемента можно воспользоваться графоаналитическим методом Н.Б.Марьянова.

2 Тепло, приносимое паром на стадии подъема температуру, определяется по формуле, КДж/м3:

3 Тепловыделение 1 м3 бетона, КДж/м3,на стадии изотермической выдержки определится по формуле:

где тепловыделение 1 кг цемента на стадии изотермической выдержки, КДж. Определяется как разность между тепловыделением бетона за весь цикл обработки и тепловыделением на стадии подъема температуры, т.е.:

Определение удельного тепловыделения за весь цикл тепловой обработки (),КДж/м3,производится аналогично определению ,но при числе градусо-часов (),рассчитанном по формуле:

4 Тепло, КДж/м3,приносимое паром на стадии изотермической выдержки равно:



5 Расход тепла, КДж/м3,за весь цикл тепловой обработки определяется по формуле:

Результаты расчета обобщаются в таблице 2

Таблица 2 - Тепловой баланс ямной пропарочной камеры

Наименование статей	Численное значение
	1 стадия,	2 стадия,	За обе стадии
	КДж	КДж	КДж	%
Расход тепла
1.Нагрев изделий				33,51
2.Нагрев форм				8,52
3.Нагрев внутрикамерных устройств				1,28
4.Нагрев ограждающих конструкций камеры				32,08
5. Нагрев воздуха в камере				0,008
6. Потери через ограждения			19838,9	4,1
7.Потери с уходящим конденсатом			36077,57	7,46
8.Прочие расходы тепла			63081,68	13,04
ИТОГО				100,0
Приход тепла
1.Тепло экзотермии цемента			58080	12,0
2.Тепло, приносимое паром				88,0
ИТОГО		17129,5		100,0

Расход тепла, КДж/м3,на тепловую обработку 1м3 бетона определится по формуле:



где i - теплосодержание (энтальпия) 1 кг пара при температуре 100.

Технико-экономические показатели

1 Показателем эффективности использования внутреннего объема ямной камеры является коэффициент загрузки:

2 Коэффициент оборачиваемости ямных пропарочных камер является показателем эффективности их использования во времени и может быть определен по формуле:

3 Комплексным показателем оценки эффективности работы ямных камер является годовой съем продукции с 1 м3 их объема, определяемый по формуле:

4 Тепловой коэффициент полезного действия равен:



5 Удельный расход тепла, КДж/м3,равен:

6 Удельный расход пара, кг/м3:



Список использованных источников

1. ГОСТ 28737-90 Балки фундаментные железобетонные для стен зданий промышленных и сельскохозяйственных.

2. Серия 1.415.1-2. Балки фундаментные железобетонные для наружных и внутренних стен производственных зданий промышленных предприятий.

3. ГОСТ 31108-2003 Цементы общестроительные.

4. ГОСТ 8267-93 Щебень и гравий из плотных горных пород.

5. ГОСТ 26633-99 Бетоны тяжелые и мелкозернистые.

6. ГОСТ 23732-79 Вода для бетонов и растворов.

7. Коннов Н.М. Ямные пропарочные камеры. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Теплотехническое оборудование» для студентов специальности 290600 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций». - Н.Новгород, ННГАСУ, 1998.-40 с.

8. Коннов Н.М. Ямные пропарочные камеры (Приложения). Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Теплотехническое оборудование» для студентов специальности 290600 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций». - Н.Новгород, ННГАСУ, 1998.-28 с.

9. Справочник по технологии сборного железобетона. Под общей редакцией Стефанова Б.В. Киев, издательское объединение «Вища школа», Головное изд-во,1978,256 с.

Размещено на Allbest.ru

...