Щелевая камера

Щелевая камера.dwg

щелевая камера курсовой.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет имени
Строительно-технологический факультет
Кафедра строительных материалов
УДК 666.041.047 Курсовой проект
проф. В. Л. Свиридов
Щелевая камера с электронагревом для конвеерной линии по производству стеновых панелей для животноводческих помещений мощностью 14 тыс. м3год
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине:
«Теплотехника и теплотехническое оборудование в технологии строительных изделий»
студент гр. С-91 М.С. Потороченков
Руководитель и нормоконтролер
д. т. н. профессорВ. Л. Свиридов
Теоретические основы тепло-влажностной обработки и выбор тепловой установки
1 Предварительное выдерживание 4
2 Период подъема температуры в камере 6
3 Период изотермического прогрева изделий в камере .8
4 Период остывания изделий в камере. .. 11
Описание щелевой камеры . . .14
Исходные и дополнительные данные для расчетов 16
Технологический расчет 17
1 Определение габаритов щелевой камеры ..18
Тепловой расчет установок тепло-влажностной обработки щелевой камеры 20
Техника безопасности охрана труда и окружающей среды .25
Список литературы .. ..28
Бетон занимает важное место среди материалов и изделий применяемых в капитальном строительстве. Широкое применение в строительстве получили сборные железобетонные изделия и конструкции изготовленные на заводах и доставляемые на объекты строительства в готовом виде. За последние годы их производство увеличилось в несколько десяток раз а использование в строительстве повысило производительность труда в 3 раза.
Для приготовления легких бетонов используют различные виды пористых заполнителей: искусственные – керамзит аглопорит перлит шлаковую пемзу и др. и естественные – туф пемзу и др. Легкие бетоны на пористых заполнителях применяют в ограждающих конструкциях и для снижения собственной массы несущих конструкций.
По структуре различают плотные или обычные легкие бетоны в которых раствор на тяжелей или легком песке полностью заполняет межзерновые пустоты крупного заполнителя (обычно с некоторой раздвижкой его зерен).
В строительстве используют главным образом легкие бетоны с крупностью пористого заполнителя до 20-40 мм однако применяют и мелкозернистые легкие бетоны.
Конструкции из лёгких бетонов обладают рядом существенных преимуществ перед другими строительными материалами:
-высоким качеством и долговечностью
-не требует специального ухода во время эксплуатации
-их применение сокращает сроки строительства
-уменьшают его трудоемкость
-упрощает производство работ в зимний период.
Применение лёгких бетонов на пористых заполнителях позволило значительно снизить массу конструкции что в итоге уменьшает стоимость строительства объём транспортных работ и трудовых затрат. Во всех областях строительства и особенно при возведении жилых зданий широко применяют лёгкие бетоны различных видов. Эти бетоны особенно эффективно использовать в сейсмических районах. Важным свойством лёгкого бетона является его теплопроводность которая определяет толщину ограждающей конструкций. Именно низкое значение теплопроводности позволяет применить лёгкие бетоны при изготовлении наружных стен жилых зданий.
Цель данной курсовой работы: выполнить проект цеха для Щелевая камера с электронагревом для конвеерной линии по производству стеновых панелей для животноводческих помещений отвечающих нормативным требованиям.
Теоретические основы тепло-влажностной обработки и выбор теплой установки
Тепловая обработка позволяет ускорить твердение бетонной смеси и придать бетону необходимую механическую прочность.
В процессе тепло-влажностной обработки происходит ряд физических физико-химических и химических процессов которые и формируют структурную прочность бетона. В начальный период цемент реагирует с водой за счет реакции гидратации образуется пересыщенный раствор новообразований. Новообразования выделяясь в виде геля из пересыщенного раствора формируют первичную структуру цементного камня которая постепенно упрочняется.
Тепло-влажностную обработку проводят до достижения бетоном прочности около 70% от марочной. Сущность её заключается в том что при повышении температуры среды до 80–100 °С скорость реакции гидратации увеличивается т. е. процесс твердения изделия ускоряется чем при обычной температуре изделие приобретает механическую прочность допускающую их транспортировку на строительную площадку и монтаж.
Цикл тепло-влажностной обработки бетонных и железобетонных изделий в камере складывается из следующих периодов:
)подъем температуры в камере до принятого наивысшего уровня;
)изотермический прогрев изделий в камере при наивысшей принятой температуре;
)остывание изделий в камере.
Перед тепловой обработкой изделие выдерживают некоторое время чтобы бетон схватился.
Рассмотрим две технологические линии по производству стеновых панелей: стендовую и конвейерную.
Конвейерное производство – усовершенствованный поточно-агрегатный способ формования наружных стеновых панелей. При конвейерном способе технологический процесс расчленяется на элементные процессы которые выполняются одновременно на отдельных рабочих постах.
При конвейерном способе формы с изделиями перемещаются от одного поста к другому специальными транспортными устройствами каждое рабочее место обслуживается закреплённым за ним звеном. Для конвейера характерен принудительный режим работы т.е. одновременное перемещение всех форм по замкнутому технологическому кольцу с заданной скоростью. Весь процесс изготовления стеновых панелей разделяется на технологические операции причём одна или несколько из них выполняются на определённом посту.
Тепловые агрегаты являются частью конвейерного кольца и работают в его системе также в принудительном режиме (ритме). Это обуславливает одинаковые или кратные расстояния между технологическими постами (шаг конвейера) одинаковые габариты форм и развёрнутую длину тепловых агрегатов.
Оборудование конвейеров рассчитано на изготовление определённого вида изделий.
Конвейерный способ обеспечивает высокую степень механизации и автоматизации производства эффективное использование производственных площадей.
К недостаткам этого способа относят сложность оборудования и трудность переналадки на выпуск изделий другого вида.
При стендовом производстве изделия формуют в стационарных формах и твердеют они на месте формования. Стендовые технологические линии целесообразно использовать для изготовления крупноразмерных особенно предварительно-напряженных изделий которые неэффективно изготовлять на поточно-агрегатных или конвейерных линиях.
По технико-экономическим показателям можно сделать вывод что производство стеновых панелей по конвейерной технологии намного эффективнее т.к. годовая выработка на одного рабочего почти в два с половиной раза выше а съём с 1 м2 площади почти в четыре раза выше по сравнению со стендовой технологией.
Окончательно применяем конвейерный способ производства
1 Предварительное выдерживание
Положительное влияние выдерживания свежеотформованных изделий перед тепловой обработкой в настоящее время может считаться бесспорным. Еще в 1935–1936 гг. О.А. Гершбергом и С.А. Мироновым было установлено что прочность бетона подвергнутого пропариванию после выдерживания в течение нескольких часов при нормальной температуре выше прочности бетона пропаренного сразу после изготовления.
Впоследствии вывод о необходимости предварительного выдерживания был подтвержден многочисленными исследованиями различных авторов а также практикой работы заводов сборного железобетона.
Было также установлено что преждевременное повышение температуры даже в условиях исключающих возможность испарения влаги отрицательно отражается на конечной прочности бетона. Оптимальное время предварительной выдержки бетона перед тепловой обработкой зависит от ряда факторов и оно тем меньше чем тоньше помол цемента чем меньше в нем белита (C2S) и чем выше температура среды в которой выдерживается бетон перед пропариванием. Оно составляет от 2 до 6 ч в зависимости от сроков схватывания цемента. Р.К. Малиновский провел детальные исследования по изучению влияния предварительного выдерживания перед пропариванием на бетоны изготовление на пяти польских цементах. На основании опытов были сделаны выводы что в большинстве случаев пропаривать бетон следует после 6-часовой выдержки. А.Б. Виткуп указывает что предварительная выдержка не только повышает прочность бетона но и обеспечивает получение более устойчивых прочностных показателей.
Оптимальным временем предварительного выдерживания может считаться начало схватывания бетона. Оно в свою очередь зависит не только от состава цемента и бетона но и от температуры окружающей среды. Чем выше ВЦ и подвижность бетонной смеси и ниже температура окружающей среды тем более продолжительным должно быть предварительное выдерживание изделий до пропаривания. Как показали исследования в зависимости от этих факторов оптимальное время предварительного выдерживания бетонов на портландцементе может изменяться от 2 до 12 ч.
Однако в заводских условиях предварительное выдерживание свежеотформованных изделий связано с увеличением производственной площади созданием дополнительного количества форм и потому обычно не применяется. Между тем при определенной организации производства изделия подвергаются предварительному выдерживанию даже если оно специально не запланировано.
Отсутствие специально запланированного предварительного выдерживания при организации заводского производства особенно при пропаривании изделий с немедленной распалубкой приводит к получению меньшей прочности как сразу после тепловой обработки так и при последующем твердении. Вследствие этого увеличивается недобор прочности бетона в возрасте 28 суток по сравнению с бетоном нормального твердения.
2 Период подъема температуры в камере
В этот период температура в камере должна достигнуть заданной максимальной температуры пропаривания. Длительность этого периода может быть различной.
Рекомендуемая рядом исследователей скорость подъема температуры колеблется в весьма широких пределах (от 10 до 30 °Сч).
Период подъема температуры по существу является подготовительным. От него зависит эффективность последующего твердения бетона. Так например быстрый подъем температуры при пропаривании изделий с немедленной распалубкой приводит к порче бетона (большое остаточное расширение пониженная прочность видимые трещины). При этом даже тщательное соблюдение режима в остальные периоды пропаривания и идеальный последующий уход не могут исправить дефектов возникших в период подъема температуры. При пропаривании изделий в формах с открытой поверхностью быстрый подъем температуры ведет к вспучиванию этой поверхности.
В массивных изделиях лежащие выше слои играют роль пригруза препятствующего свободному расширению бетона. Кроме того при более быстром подъеме температуры камеры массивное изделие будет быстрее прогреваться по всему сечению.
Скорость подъема температуры при пропаривании в зависимости от значения начальной прочности достигнутой в период предварительного выдерживания может ориентировочно приниматься по таблице.
Таблица 2 - Скорость подъёма температуры в зависимости от начальной прочности
Начальная прочность бетона
Скорость подъема температуры
Максимально допустимая температура бетона к концу периода нагрева не должна превышать 80-85 °С при использовании портландцементов (в том числе с минеральными добавками) и 90 - 95 °С при использовании шлакопортландцементов.
3 Период изотермического прогрева изделий в камере
После подъема температуры до заданного максимума следует период изотермического прогрева когда изделие определенное время выдерживается при принятой постоянной температуре.
Как известно интенсивность твердения меняется во времени. Так при нормальных условиях твердения при температуре 20 °С бетон умеренно жесткой консистенции за первые 3-5 суток приобретает 50% марочной прочности а остальные 50 % – за 23-25 суток. Аналогичная картина наблюдается и при пропаривании. В первые часы имеет место интенсивное нарастание прочности бетона которое замедляется по мере увеличения продолжительности пропаривании.
Интенсивность твердения бетона как в нормальных условиях так и при пропаривании в значительной степени зависит от водоцементного отношениями жесткости бетонной смеси. Так жесткие бетонные смеси с низким ВЦ набирают высокую прочность в первые дни и часы твердения а в подвижных бетонах процесс нарастания прочности растянут во времени.
Однако в соответствии с теорией градусо-часов все бетоны независимо от их состава и ВЦ при твердении в течение одного и того же периода должны иметь одинаковую относительную прочность.
Между тем вследствие замедленного темпа нарастания прочности в бетонах подвижной консистенции с высокими ВЦ в начальный период твердения и ускоренного темпа у жестких бетонов с низким ВЦ градусо-часы не являются критерием интенсивности твердения.
Как показали исследования ускоряющее действие повышения температуры на нарастание прочности бетона неодинаково для различных температурных интервалов. Следовательно величина температуры пропаривания также влияет на нарастание прочности бетона. К тому же цементы различного минералогического состава ведут себя в процессе твердения при различных температурах по-разному. Так например при повышении температуры пропаривания значительно возрастает интенсивность твердения смешанных цементов содержащих кремнеземистые добавки но степень интенсивности понижается по мере увеличения активности чистых портландцементов.
Установлено что независимо от состава цемента и бетона прочность бетона при пропаривании увеличивается лишь до определенного времени. При этом интенсивность нарастания прочности не пропорциональна продолжительности пропаривания при максимально принятой температуре.
При последующем твердении в нормальных условиях прочность пропаренных растворов и бетонов возрастает. При этом 28-суточная прочность раствора изменяется также по волнообразной линии в зависимости от продолжительности пропаривания. Характерно что образцы имевшие более высокую прочность сразу после пропаривания характеризовались более высокой прочностью и при последующем хранении (в возрасте 28 суток).
Нарастание прочности и последующее ее понижение в процессе пропаривания при 80°С наступают в более поздние сроки а достигаемая при этом максимальная прочность выше чем при 100 °С.При предварительном выдерживании бетона до пропаривания прочность нарастает более плавно и в течение более длительного времени. При этом чем продолжительнее предварительное выдерживание тем позднее наступает первый спад прочности. Величина спада прочности для бетона при длительном пропаривании имеет меньшее значение чем для образцов из цементного теста и раствора. В дальнейшем характер изменения прочности у них одинаков. Необходимо отметить что максимальная прочность а также начало первого спада прочности в значительной мере зависят не только от времени предварительного выдерживания но и от скорости подъема температуры состава цемента и бетона и могут смещаться как по величине так и по времени. По мере повышения содержания в цементе трехкальциевого алюмината (C3A) и ускорения подъема температуры а также при использовании жестких бетонных смесей с низким значением водоцементного отношения первый сброс прочности происходит быстрее а периоды спада и нарастания прочности выражены более резко чем при использовании пластичных бетонных смесей с большим значением ВЦ.
Практический интерес представляет максимальная прочность получаемая в начальный период пропаривания т.е. до первого спада. Исследования показали что в производственных условиях следует внимательно подходить к назначению продолжительности изотермического прогрева особенно при температурах выше 80 °С так как вместо ожидаемого роста прочности бетона возможно ее понижение. Волнообразное изменение прочности при длительном пропаривании также представляет интерес не только практический но и теоретический.
Из результатов исследований видно что изменение прочности образцов при различной продолжительности пропаривания не находится в прямой зависимости от степени гидратации цемента. Об увеличении степени гидратации цемента можно судить по тому что удельный вес цементного камня уменьшается а количество выделяющегося гидрата окиси кальция а также связанной воды непрерывно увеличивается.
Изменение прочности образцов зависит от скорости протекания происходящих в них процессов перекристаллизации причем фазовый состав цементирующего вещества может иметь в этом случае второстепенное значение. Изменение прочности в данном случае видимо можно объяснить тем что в первые часы пропаривания при 80 °С и особенно при 100 °С процесс гидратации протекает очень интенсивно и новообразования возникают в виде чрезвычайно мелкозернистой массы образуя кристаллический сросток определенной прочности. С увеличением длительности пропаривания сначала за счет роста кристаллов уплотняется и упрочняется первичный сросток а затем вследствие непрерывно идущей гидратации будут возникать в нем внутренние напряжения нарушающие целостность сростка и снижающие прочность цементного камня. Вместе с тем продолжающийся процесс гидратации приводит к самозалечиванию образовавшихся трещин и дефектов цементного камня вновь образующимися продуктами гидратации и начинается новый этап в увеличении прочности. Кроме упомянутых процессов идет также перекристаллизация связанная с укрупнением новообразований и изменением фазового состава новообразований вследствие перехода нестабильных соединений в более стабильные.
Следовательно прочность цементного камня определяемая обычными методами свидетельствует о преобладании структурообразующего или деструктивного процесса на определенном этапе твердения. При этом периоды сброса прочности являются не случайным а вполне закономерным явлением. Задача же технологов состоит в том чтобы обеспечить получение максимальной прочности бетона при коротком режиме пропаривания пока в цементном камне не возникли и стали преобладающими деструктивные процессы сопровождающиеся сбросом прочности.
Пропаривание интенсифицирует процессы диффузии и перекристаллизации. Однако после достижения некоторого оптимума зависящего от минералогического состава цемента увеличение продолжительности пропаривания приводит к консервации указанных процессов. Приращение прочности при этом весьма незначительно.
4 Период остывания изделий в камере
За периодом изотермического прогрева следует период понижения температуры в камере. Продолжительность его так же как и остальных может быть различной.
На многих заводах сборного железобетона после окончания изотермического выдерживания прекращается подача пара в камеру и изделие выдерживается в течение 2-3 ч. При этом скорость понижения температуры зависит от степени герметизации камеры и подчас составляет 2–5 °С в 1 ч. Следовательно за 2– 3 ч температура в камере понижается всего на 5–10°С и в случае пропаривания при 80° С. составляет 75–70°С. Далее крышку камеры открывают и изделие некоторое время выдерживают в теплой камере потом извлекают из нее и распалубливают. Такой режим охлаждения характерен для агрегатно-поточной схемы производства при пропаривании изделий в вертикальных камерах. Отсюда следует что охлаждение изделий в основном протекает произвольно и зависит от степени герметизации камеры а также от температуры в цехе. Для охлаждения изделий по заданному режиму необходим отсос пара и принудительная вентиляция камер.
В период охлаждения бетона после изотермического прогрева в нем происходят следующие процессы. Вследствие того что изделие имеет температуру большую чем среда камеры из бетона начинает испаряться вода поверхность его высыхает и становится светлее. Кроме того вследствие разности температур в изделии возникают температурные перепады которые приводят к образованию напряжений. При этом чем массивнее изделие и чем быстрее оно охлаждается тем естественно больше температурные напряжения которые могут привести к образованию трещин.
Допустимая скорость понижения температуры зависит также и от прочности бетона полученной к концу изотермического прогрева изделий. Температурные перепады приводят к образованию растягивающих напряжений. Поэтому чем выше прочность бетона тем большие напряжения он может воспринять без разрушения.
В тех случаях когда предъявляются повышенные требования к водонепроницаемости и морозостойкости бетона целесообразно охлаждать изделия путем орошения их водой с постепенным понижением ее температуры до температуры окружающей среды.
Существенно влияют на появление температурных трещин при охлаждении сквозняки. В закрытом помещении без сквозняков температурный перепад 60–70°С может не вызвать образования трещин в то время как при охлаждении на улице особенно при ветре даже при меньшем температурном перепаде возможно их возникновение.
Следовательно в зависимости от условий последующего остывания величина допустимого температурного перепада должна быть различной.
Если же изделия изготовляют на полигонах а охлаждаются они на улице то допустимым следует считать перепад 40°С. Независимо от места где будут охлаждаться изделия (теплый склад или улица) необходимо чтобы их со всех сторон омывал более холодный воздух. Одностороннее охлаждение например когда изделие находится на теплом полу а охлаждается сверху приводит к образованию трещин.
Описание работы щелевая камеры
Щелевая камера представляет собой прямоугольное строение размерами в плане 133×25 м и высотой 73 м с глухими стенками и перекрытием из железобетона. Внизу имеется проем высотой в 1 и шириной в 2 м для загрузки формвагонеток 15×62 м с изделиями. Выгрузка их производится через боковой проем высотой 1 и шириной 2 м.
Пар в камеру подается через перфорированное кольцо с отверстиями диаметром 4-5 мм расположенное в верхней части камеры. Давление пара на вводе в камеру регулирует регулятор давления «после себя». Регулировка теплового режима производится только изменением подачи пара в нее вследствие чего изменяется высота границы паровой зоны.
Внутри камеры смонтированы механизмы транспортирования обеспечивающие через каждых 50 минут подъем форм в верхнее положение передвижение их по горизонтали и опускание форм вниз где они садятся на передаточную тележку и вывозятся из камеры Стены камеры многослойные толщиной 292 см выполнены из монолитного железобетона 25см снаружи покрыты теплоизоляционным слоем из минеральной ваты 5 см оцинкованным железом – 2 мм.
Камера оборудована двумя гидроподъемниками один из них установлен в подъемной части другой в спускной. Одновременно в ней находятся 20 форм с изделиями. Продолжительность тепловой обработки составляет 12 часов что соответствует циклу в 72 минуты.
Грузоподъемник состоит из следующих элементов: стола двух направляющих колонн плунжерного гидроцилиндра отсекателей и гидропривода.
Перенос форм из подъемной части камеры в спускную осуществляется передаточной тележкой. Рама тележки выполнена в виде портала на опорных балках которого имеются четыре жестких консоли служащие опорой лап формы. Это увеличивает надежность эксплуатации камер.
Пар из котельной с давлением 25-3 ат поступает через распределительную гребенку цеха на которой установлен регулятор прямого действия регулирующий давление пара «после себя». От этой гребенки пар с давлением 18-2 ат идет к установкам цеха. Паропроводы для подачи пара в вертикальные камеры идут от основного паропровода цеха на паровые гребенки вертикальных камер на которых смотрирована редукционно-охладительная установка РОУ. Подача пара в камеру производится через перфорированное кольцо и автоматически регулируется при помощи клапана с исполнительным механизмом. Для контроля давления пара в паропроводе установлены манометры.
Температура среды в камерах замеряется термометрами сопротивления. Термометры установлены в четырех точках по высоте камеры в трех ее сечениях (начале середине и конце).
В камере подвергаются тепловой обработки наружные стеновые панели из керамзитобетона типа НП-601-1А.
Исходные и дополнительные данные для расчетов
Заданная производительность щелевой камеры для конвейерной линии по производству стеновых панелей для животноводческих помещений. Расчет веду на одну камеру мощностью 14000 м3год.
Тепловой обработки подвергаются изделия из керамзитобетона НП 601-1А размерами 5980×1120×340 мм. Длина вагонетки 62 и ширина 15 м.
Длительность тепловой обработки () складывается из времени прогрева (1) изотермической выдержки (2) и охлаждения (3).
2 3 – выбираются по нормативным указаниям НИИЖБа.
Температуру наружного воздуха принимаю tн.в = 20 ОС.
Максимальная температура пара - tпара=80 ОС.
Технологический расчет
Годовой фонд рабочего времени (ФГ):
Тепловые установки для ТВО питающиеся паром от крупных ТЭЦ могут работать по 5-ти 6-ти и 7-ми дневной рабочей неделе. Принимаем 3-х сменную работу тепловых установок. С учетом праздничных дней (8) и времени предусмотренного на капитальный ремонт (10-24) годовой фонд рабочего времени определяется по формуле:
где: Дв Дп и Дк – соответственно дни воскресенье праздничные и дни предусмотренные на капитальный ремонт;
Ки – коэффициент использования эксплуатационного времени:
при односменной работе Ки = 093-095;
Будем изготавливать панели керамзитобетонные для наружных стен марки НП -601-1А Объем изделия равен 272 м3
Таблица 1 - Технические данные изготавливаемого изделия.
Панели керамзитобетонные для наружных стен
Примем что на заводе будет работать одна камера.
Объем производства стеновых панелей на каждую камеру будет составлять 14000 м3год.
В году 260 рабочих дней найдем сколько должна будет выпускать одна камера в день объема продукции - Vп.д
Vп.д=14000260=54 м3день
Найдем количество изделий которое нужно производить чтобы закрыть за год норму в 14000 м3год.
N= Vп.дVизд=54272=20 изделий в день.
Каждые 72 минуты из камеры выходит изделие.
1 Определение габаритов щелевой камеры.
Габариты установок тепловлажностной обработки определяются расчетным путем исходя из размеров обрабатываемых изделий.
Длина щелевой камеры определяется по нижеприведенной формуле.
n – количество форм по длине шт;
l02-03 – расстояние между формой и стенкой камеры м.
Ширину камеры Вк определяют по формуле:
где bф – ширина формы с изделием м;
n1 – количество форм по ширине камеры шт;
a1 01-02 – расстояние между формой и стенкой м.
Высота камеры Нк определяется по формуле:
где hф – высота формы с изделием м;
n2 – количество форм по высоте камеры шт;
h1 = 003-02 – расстояние между формами по вертикали м;
h2 = 015-02 – расстояние между нижней формой и днищем
h3 = 005-010 – расстояние между верхней формой и крышкой
Определение длин зон в установках непрерывного действия осуществляется следующим образом:
длина зоны подогрева м;
длина зоны изотермической выдержки м;
длина зоны охлаждения м
где Lк – длина камера м;
– длительность цикла час;
2 3 – длительность периодов прогрева изотермической выдержки и охлаждения час.
Панели изготавливаются из керамзитобетона на одно изделие будет израсходовано m1=571 кг – масса цемента в изделии.
m2=820 кг – масса керамзита в изделии.
m3=1561 кг – масса песка в изделии.
Содержание сухих веществ (Gсух.в.) в одном изделии.
где – средняя плотность бетона кгм3:
где – масса изделия кг (по каталогу);
– масса арматуры и закладных изделий кг (по каталогу);
= 015 Ц=571015 – количество связанной воды кг;
Ц – расход цемента кгм3
Водоцементное отношение =326571=057
Тепловой расчет установок тепло-влажностной обработки щелевой камеры
Основными приходными статьями при расчете установок тепловлажностной обработки (ТВО) являются:
- тепло приносимое с сухими компонентами материала направляемого на тепловую обработку
- тепло приносимое влагой
- тепло приносимое с металлом (арматура формы транспортные устройства)
- тепло экзотермических реакций при гидратации
- тепло приходящее с теплоносителем.
Gс.м – масса сухого материала приходящаяся на базу теплового баланса кг;
Cс.м – теплоемкость сухого материала кДж(кг·град);
tн – начальная температура сухого материала С.
В – количество влаги в материале приходящиеся на базу теплового баланса кг;
Св- теплоемкость воды равная 419 кДж(кг·град).
Gм – масса металла приходящегося на материал составляющий базу теплового баланса: кг.
Gар Gф Gтр.ср – соответственно масса арматуры (вместе с закладными деталями) форм и транспортных средств.
См – теплоемкость металла 049 кДж(кг·град).
tср=(30+50+70+6*80)9=68 С - средняя температура в вертикальной камере.
где: gэк – экзотермия 1 кг материала (цемента)
М – масса экзотермирущего материала приходящего на базу теплового баланса кг.
Определение экзотермии цемента может быть выполнено по формуле которую рекомендует Н.Б.Марьямов:
где: QЭ28 - тепловыделение цемента при 28-ми суточном твердении в нормальных условиях:
tб – средняя температура бетона в период нагрева °С
i - длительность периода нагрева тепловой обработки час.
К расходным статьям теплового баланса относятся:
где – тепло расходуемое на нагрев материала кДж;
– тепло расходуемое на испарение влаги и перегрев ее до температуры отходящих газов кДж;
- тепло расходуемое на нагрев арматуры форм и транспортных средств кДж;
- потери тепла в окружающую среду через ограждающие конструкции кДж.
Кроме перечисленных расходных статей для конкретных тепловых установок существует целый ряд дополнительных статей расхода тепла:
- на нагрев ограждающих конструкций для установок периодического действия;
- на заполнение свободного объема камеры (для автоклавов ямных камер и других установок с низким коэффициентом заполнения);
- на потери с конденсатом;
- на потери от механической и химической неполноты сжигания топлива и другие.
Перечисленные дополнительные статьи расхода тепла рассмотрены в примерах расчета.
Основные расходные статьи теплового баланса определяются по следующим формулам:
где tк – температура окончания процесса
где: W – количество испаренной влаги кг;
5 – скрытая теплота парообразования ккалкг;
7 – теплоемкость водяного пара ккалкг·град;
tо.г - температура отходящих газов °С.
Gм – масса металла (арматуры форм транспортных средств) кг
См – теплоемкость металла кДжкг;
tк – температура окончания процесса оС.
где: К – коэффициент теплопередачи через стенки в окружающую среду кДж(м·ч·град);
tт – температура теплоносителя °С;
tо.с – температура окружающей среды °С;
F – поверхность через которую происходят потери тепла м2;
– длительность периода час.
F=2(LkHk)+2 (BkHk)+LkBk= 2 (13373)+2(2573)+13325=264 м2
При определении потерь тепла в окружающую среду необходимо разработать конструкцию ограждений стенок (крышки барабана). Толщина тепловой изоляции рассчитывается исходя из допустимых значений коэффициента теплопередачи (К25).
где: α1 – коэффициент теплопередачи от теплоносителя к ограждающей стенке Вт(м2·град);
α2 – коэффициент теплоотдачи от ограждающей стенки в окружающую среду Вт(м2·град);
i – толщина -того слоя ограждающей стенки м.
Коэффициент теплопередачи α1 зависит от многих факторов и на практике его значение колеблется в широких пределах – от 2 (от свободно движущегося воздуха к плоскости) до 5000 Вт(м2·град) и более (от вынужденно движущейся горячей воды в трубах к их поверхности).
Количество приходных и расходных статей теплового баланса не является строго ограниченным поэтому может быть дополнено исходя из вида и режима работы той установки которая подвергается расчету.
выражается кДжпериод кДж час и т. д.
Определение расхода теплоносителя:
Для пара кгчас; кгпериод
где: i - теплосодержание используемого пара кДжкг
tк - температура конденсата
Gпар=9285220=4642 кгизделие
Gпар=4642272=171 кгм3 изделия.
Расход пара на одно изделие составляет 171 кг пара на 1 м3 изделия. Что соответствует примерному расходу пара для таких камер 150-180 кгм3.
Все вышеизложенные данные представлены в таблице 3.
Таблица 3 – Приходные и расходные статьи теплового баланса.
Тепло сухих компонентов
Тепло расходуемое на нагрев материала
Тепло приносимое влагой
Тепло расходуемое на испарение влаги.
Тепло приносимое с металлом
Тепло расходуемое на нагрев металла
Тепло экзотермии цемента
Потери тепла в окр. ср. через ограждающие конструкции
Удельный расход пара - Gпар=171 кгм3
Техника безопасности охрана труда и окружающей среды
Тепловые установки на заводах строительных материалов и изделий являются агрегатами повышенной опасности так как их работа связана с выделением теплоты влаги пыли дымовых газов. Поэтому условия труда при эксплуатации таких установок строго регламентируются соответствующими правилами и инструкциями. Контроль за соблюдением правил и инструкций по охране труда и технике безопасности осуществляется органами государственного надзора и общественными организациями которые и разрабатывают эти нормы.
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.
На стадии проектирования предусматриваются нормы безопасной работы и эксплуатации тепловых установок. Каждая тепловая установка разрабатывается с таким расчетом чтобы она создавала оптимальные условия ведения технологического процесса и безопасные условия труда. Для этого необходимо чтобы поверхности установок были теплоизолированы и имели температуру не выше 40 °С.
Оборудование тепловых установок проектируют с ограждением а его включение в работу должно сопровождаться звуковой и световой сигнализацией. Площадки для обслуживания находящиеся выше уровня пола оборудуют прочным ограждением и сплошной обшивкой по нижнему контуру.
Отопление и вентиляция цехов в которых устанавливают тепловые установки необходимо рассчитывать с учетом выделения теплоты испарения влаги и выделения пыли. Электрооборудование тепловых установок проектируют с заземлением. Все переносное освещение делают низковольтным.
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.
Персонал обслуживающий тепловые установки которые контролируются Госэнергонадзором и Госгортехнадзором и к которым предъявляются повышенные требования по охране труда проходит дополнительное обучение с обязательной проверкой знаний в соответствии с правилами этих учреждений.
При использовании продуктов горения в качестве теплоносителя в установках работающих на разрежении необходимо следить за плотностью каналов подводящих и отводящих теплоноситель за надежной вентиляцией цехов.
Все вентиляционное хозяйство должно иметь надежное ограждение и сигнализацию о пуске. Электроприводы кроме ограждения должны быть надежно заземлены.
Отходящие дымовые газы печей сушилок и другого оборудования должны очищаться от твердых частиц с помощью осадительных камер циклонов рукавных и электрофильтров. Любая схема газоочистки должна содержать рукавные и электрофильтры с помощью которых достигается степень улавливания твердых частиц свыше 99%. Как уже отмечалось запыленный воздух из производственных процессов перед выбросом в атмосферу должен очищаться. Цехи должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией в них обязательно должна быть вывешена инструкция по безопасной эксплуатации установок .
Промышленные отходы и уловленные загрязняющие вещества должны быть утилизированы а непригодные для повторного использования – надежно захоронены в местах отведенными органами СЭС и коммунального хозяйства способами исключающими их распространение.
Почвы заводских и прилегающих к заводу территорий следует защищать от загрязнений и эрозионных разрушений путем санитарной очистки устройства дождевого отвода посева травы посадки деревьев и кустарников. Озеленению должны подвергаться все свободные от застройки участки территории.
Промышленные предприятия являясь источниками производственных вредностей должны быть отделены от жилых районов санитарно – защитными зонами. Величина этих зон для предприятий по производству строительной керамики должна быть не менее 100 м .
Свиридов В. Л. Тепловые процессы и установки: Методические указания к выполнению курсового и теплотехнической части дипломного проекта по дисциплине «Тепловые процессы и установки» для студентов строительной специальности 290600 [Текст] АлтГТУ им. И.И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ 2015. - 64с.
Марьянов Н.Б Тепловая обработка изделий на заводах сборного железобетона (процессы и установки).Учебник для вузов. [Текст] – Москва Стройиздат 1970 - 270 стр.
Исаченко В.П Осипова В.А Сукомел А.С Теплопредача - Москва Энергия 1975 487 стр.
Перегудов В. В. Роговой М. И. Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей: Учебник для вузов. – Москва.: Стройиздат 1983. – 416 с ил.
Роговой М. И. Кондакова М. Н. Сагановский М. Н. Расчеты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов. – Москва: Стройиздат 1975. – 320 с.