Розрахунок касетної установки

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Касетні установки включають в себе установки для формування і тепловологої обробки виробів, що обумовлює значну економію виробничих площ. Бетонні і залізобетонні вироби (плоскі, ребристі) формують і прогрівають в вертикальних збірно-розбірних формах. Так, як довга теплова обробка знижує продуктивність і ефективність касетного способу виробництва, то такі установки використовують в двухстадійній технології: формування і короткий прогрів в касетній установці, а закінчення процесу теплової обробки в камерах витримування.

Конструктивно касетні установки складаються із неподвижної станини, подвижних теплових відсіків, роздільних стінок, опор і прижимних домкратів. До парових відсіків або розподільчим стінкам кріпляться днище і борти форм, котрі в збірному стані (установка зжата домкратами) утворюють вертикальні форми, заповнені арматурою і бетоном. Торцева нерухома теплоізолююча стінка кріпиться до рами станини, а рухомі стінки і відсіки переміщуються на роликових опорах. Рух стінок проводиться гідравлічними домкратами, а закріплення їх-установочними клинами в кронштейнах.

Теплоносій до кріючих відсіків підводиться за допомогою гибких шлангів, арматурний каркас і бетонна суміш подається зверху. Вібрування бетону проводиться навісними вібраторами. В багатьох випадках в якості теплоносія використовують пар, але можлива використання гарячої води і високотемпературних теплоносіїв.

Касетні установки відрізняються високою металоємкістю (до 10 т металу на один виріб). Якщо формовочні відсіки чергуються з тепловими, то прогрів виробів проходить з двох сторін; якщо ж між виробами розподільчі стінки (гибкі з металевих листів товщиною 24 мм або жосткі в виді просторових каркасів), то проводиться односторонній прогрів, а температура в середніх виробах на 10…30С відрізняється від температури виробів, розташованих біля теплових відсіків.

До недоліків касетних установок відносяться необхідність використання пластичних бетонних сумішей. Застосування цих сумішей потребує зниження швидкості прогріву, збільшення циклу теплової обробки і обмеження температури нагріву (не нижче 100С). Підвищення температури ізотермічного прогріву вище 100С пов'язано з підвищенням тиску в відсіках і для плоских виробів з великою поверхнею вимагається значне підсилення каркасу відсіків.

Питома витрата пару в касетних установках повинна складати 200 кг пара на 1 м3 бетону, але в залежності від тривалості циклу, стан касет і якості експлуатації коливаються від 200 до 1000 кг/м3.

1. Конструктивний розрахунок установки

1. Річна потужність - 5000 м3/рік

2. Продукція, що випускається ЛМ-1-2

a) Розміри виробу l=1,75м; b=0,95м; д=0,265м

b) Об'єм бетону -0,28 м3

c) Бетон важкий В 30

Теплотехнічні характеристики бетону:

с - 0,84 кДж/кг 0С

б - 27.9 м2/(год.10-4)

d) Склад бетону на 1м3: на виріб:

Щебінь 1538 кг Щебінь 430,64 кг

Пісок 660 кг Пісок 184,8 кг

Цемент 254 кг Цемент 71,12 кг

Вода 150 л Вода 42 л

e) Загальні витрати арматури 27,9 кг

f) Вага виробу 700 кг

3. Розміри установки

Довжина касети

Lк =1,75+0,14+0,14= 2,03 м.

Ширина касети

Вк= 0,2•9+0,265•8=3,92 м.

Кількість виробів 8

Кількість теплових відсіків 9

Товщина теплового відсіку - 200 мм

Висота камери: Нк=0,95+0,2=1,15 м.

4. Режим теплової обробки: 1+3,5+4

5. Робочий об'єм установки

Vк=Lк.Bк.Hк=2,03•3,92•1,15=9,15 м3

6. Обсяг,що зайнятий формою виробу

Vф.і.= lвир• bвир• двир=2,78•1,06•0,12=0,354 м3

7. Сумарний об'єм форм з виробами

Vф.= 9,15 м3

8. Cтупінь заповнення установки бетоном

gб=Vб/Vк=2,24/9,15=0,24

9. Cтупінь заповнення установки формами з виробами

gф=Vф/Vк=9,15/9,15=1

10. Режим ТВО визначаємо за нормативними документами:

фпред.+ф1+ф2+ф3=0+1+3,5+4=8,5год.

12. Загальна тривалість циклц ТВО:

фц=фзав.+ фпред.+ф1+ф2+ф3.= 4+0,5+1+3,5+4+0,5=13год.

12. Добова обертовість установки:

mдоб.=24/фц=24/13= 1,84

13. Коефіцієнт використання установки:

Квик=0,9

14. Кількість циклів роботи установки в рік:

mріч.= (фріч.? Квик)/ фц=(16?262?0,9)/13= 294,56

фріч. - число роботи однієї установки на рік при тризмінній роботі .

15. Річна продуктивність однієї установки по об'єму бетону у виробах:

Gі річ= Vб.і.? mріч=2,24?294,56=659,81

16.Необхідна кількість установок:

nк=5000/659,83=7,57?8 шт

2. Розрахунок прогрівання виробу

Розрахунок швидкості нагрівання і охолодження виробів виконують по прийнятому режиму обробки з врахуванням теплоти екзотермічної реакції гідратації в'яжучого. Розрахунок швидкості нагрівання і охолодження виробів виконують по прийнятому режиму обробки з врахуванням теплоти екзотермічної реакції гідратації в'яжучого.

Розрахункова товщина виробу R=0,13м;

Швидкість підйому температури середовища в камері

23,3 єС/год.

Час обробки виробів по стадіям, год:

ф1-і=0,33 год.

Температура середовища в кінці кожної стадії, єС

t"1-i= t'1-i+;

Де t'1-i - температура середовища на початку стадії.

t"1-1=15+23,3 ·1=38,3єС

t"1-2=38,3+23,3 ·1=61,6єС

t"1-3=61,6+23,3 ·1=84,9єС

Середня температура середовища в стадії: t1-і=0,5(t'1-i+ t"1-i)

t1-1=0,5( 15+38,3)=26,6 єС

t1-1=0,5(38,3+61,6)= 49,9 єС

t1-1=0,5(61,6+84,9)= 73,2 єС

1.Період нагріву

Перша стадія

Критерій Віо:

Ві1-1==26,6·0,13/1,56=2,32

Критерій Фур'є:

F0=б·ф/R2=0,0028·1/0,13 2=0,17

б=3,6·лм/(с·с)= 3,6·1,56/(0,84·2400)=0,0028

Безрозмірна температура Qц=0,98 Qп=0,28

Температура центра виробу в кінці стадії:

tц1-1= t1-1- Qц(t1-1-t1)= 26,6-0,988(26,6-15)=15,24 єС

Температура поверхні виробу в кінці стадії:

tп1-1= t1-1- Qп(t1-1-t1)= 26,6-0,17(26,6-15)=23,35 єС

Середня температура виробу в кінці стадії:

tб1-1=0,67· tц+0,33· tп= 0,67·15,24+0,33·23,35=18,06єС

Друга стадія

Критерій Віо:

Ві1-1==49,9·0,13/1,56=4,1

Критерій Фур'є:

F0=б·ф/R2=0,0028·3,5/0,13 2=0,7

б=3,6·лм/(с·с)= 3,6·1,56/(0,84·2400)=0,0028

3. Безрозмірна температура Qц=0,47; Qп=0,14

4. Температура центра виробу в кінці стадії:

tц1-2= t1-2- Qц(t1-2-t1-1)= 49,9 -0,47 (49,9 -15,24)=33,61 єС

5. Температура поверхні виробу в кінці стадії:

tп1-2= t1-2- Qп(t1-2-t1-1)= 49,9 -0,14(49,9 -23,35)=45,38 єС

6. Середня температура виробу в кінці стадії:

tб1-2=0,67· tц+0,33· tп= 0,67·33,61 +0,33·45,38=37,48єС

Третя стадія

1. Критерій Віо:

Ві1-1==73,2·0,13/1,56=6,1

2. Критерій Фур'є:

F0=б·ф/R2=0,0028·4/0,132=0,7

б=3,6·лм/(с·с)= 3,6·1,56/(0,84·2400)=0,0028

3. Безрозмірна температура Qц=0,43; Qп=0,1

4. Температура центра виробу в кінці стадії:

tц1-3= t1-3- Qц(t1-3-t1-2)= 73,2 -0,43 (73,2 -33,61)=56,18 єС

5. Температура поверхні виробу в кінці стадії:

tп1-3= t1-3- Qп(t1-3-t1-2)= 73,2 -0,1(73,2 -45,38)=70,4 єС

6. Середня температура виробу в кінці стадії:

tб1-3=0,67· tц+0,33· tп= 0,67·56,18 +0,33·70,4 =60,87 єС

Період ізотермічного витримування.

1. Критерій Віо:

Ві1-1==85·0,13/1,56=7,1

2. Критерій Фур'є:

F0=б·ф/R2=0,0028·7,5/0,132=1,23

б=3,6·лм/(с·с)= 3,6·1,56/(0,84·2400)=0,0028

3. Безрозмірна температура Qц=0,17; Qп=0,05

4. Температура центра виробу в кінці стадії:

tц2= t2- Qц(t2-tц1-3)= 85 -0,17 (85 -56,18)=80,1 єС

5. Температура поверхні виробу в кінці стадії:

tп2= t2- Qп(t2-tп1-3)= 85 -0,05(85 -70,4)=84,27 єС

6. Середня температура виробу в кінці стадії:

tб2=0,67· tц+0,33· tп= 0,67·80,1 +0,33·84,27 =81,4єС

Розрахунок прогріву виробів з урахуванням теплоти екзотермічних реакцій.

1. Питома теплота екзотермії в період нагріву

a=0,32+0,002Q=0,32+0,002•50=0,42

2. Кількість температуро-годин:

Q=0,5(t1+t2)=0,5•(15+85)•1=50

3. Загальна теплота екзотермії, яка виділяється в'яжучим яке знаходиться в установці:

Qекз = gекз.Vб.Ц = 25,44.2,24.254 = 14474,3 кДж

4. Підвищення середньої температури виробів за рахунок теплоти екзотермії

0С

5. Фактичне значення температури виробу

3. Розрахунок матеріального балансу

Матеріальний баланс визначає рівність мас матеріалів, поступивших на теплову обробку і які пройшли через неї.

Цемент

Заповнювачі

Пісок

Щебінь

Арматура

Вода:



Суха маса

Маса метало форм

4. Теплотехнічний розрахунок

Прихід теплоти:

Теплота принесена сухою частиною бетонної суміші

5554.97.0,84.15=69992,62 кДж

Теплота принесена водою

336.4,19.15=21117.6 кДж

Теплота принесена арматурою

62.498.0,48.15=449.92 кДж

Теплота принесена формами

900.0,48.15=6480 кДж

Теплота екзотермії цементу

568.96.25.44=14474.32 кДж

кДж

касетний теплотехнічний екзотермія пластичний

Втрата теплоти на період нагріву:

Теплота сухої частини виробу, нагрітої до її середньої температури до кінця переіоду нагріву

5554,97.0,84.60,87=284030,06 кДж

Теплота необхідна для нагріву води до періода її нагріву

336.0.4,19.60,87=85695.2 кДж

Теплота арматури

62.49.0,48.60,87=1825.8 кДж

Теплота форм

900.0,48.70,4=30369,6 кДж

5. На випаровування і перегрів вологи до температури газів, що виходять з установки

16(2500+1,97•85)=42679,2 кДж

6. Теплота, акумульована в матеріалах огороджень:

= 7,2?л(tп-tн) •F=7,2•1,56(45,38-25.44)• •21.65=55.4 кДж

7. Втрати теплоти через огородження конструкцій в навколишнє середовище

0.5.21.65(85-15)=2727.9 кДж

к==0,5

кДж

Кількість теплоти, яка повинна поступити в камеру в цей період

кДж

Витрата теплоносія (метан)

Година витрата теплоносія

qп1= /ф1=163,36 /1=163,36 кг

Питомі витрати:

qV1===72,9 кг/м3

Період ізотермічної витримки:

Прихід теплоти

Теплота сухої частини виробу, нагрітої до її середньої температури до кінця переіоду нагріву

5554,94.0,84.60,87=284030,06 кДж

Теплота необхідна для нагріву води до періода її нагріву

336.4,19.60,87=85695.22 кДж

Теплота арматури

62.49.0,48.60,87=1825.8 кДж

Теплота форм

900.0,48.84,265=36402,48кДж

кДж

Витрата теплоти:

5554,97.0,84.81,4=379826,63 кДж

336.4,19.81,4=114598.18 кДж

62.49.0,48.81,4=2441.61 кДж

900.0,48.84,265=36402,5 кДж. кДж

Кількість теплоти, яка повинна поступити в камеру в цей період

кДж

Витрата теплоносія

Година витрата теплоносія

qп2= /ф1=61,13/1=61,13 кг

qV2===27,29 кг/м3

Загальні значення

QI+II=334886,7+125315,36=209571,34 кДж

GI+II=163,36+61,13=224,49 кг

qпI+II=163,36+61,13=224,49 кг/год

qvI+II=72,9+27,29=100,19 кг/м3

5. Управління процесом теплової обробки

Автоматизація буде здійснюватись за допомогою програмного задатчика ПД-35А. Програмний датчик вміщує програмний диск. Виконуючими механізмами, откривається доступ пара в форми, є регулюючі клапани з пневматичним мембранним приводом.

Сигнали від датчика температури і задатчика поступають в блок регуляторів, де йде порівняння величин і формується управляючий сигнал, який передається на виконавчий механізм.

Размещено на Allbest.ru

...