Теплотехника и теплотехническое оборудование технологии строительных изделий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ  ОБЗОР

1. 1 Классификация  установок для тепловлажностной  обработки

1.2 Установки  периодического действия

1.3 Установки  непрерывного действия

4. Обзор основных типов тепловлажностных установок

1.4.1 Кассетные  установки 

2. Автоклавные установки
3. Термоформы
4. Горизонтальные щелевые камеры
5. Вертикальные пропарочные камеры
6. Камеры ямного типа.

Сравнительная характеристика тепловых установок

2. Подбор состава бетонной смеси
3. Конструктивный расчет тепловой установки
4. Расчет производительности установки
5. Расчет коэффициента теплообмена между 
   греющей средой и прогреваемым изделием
6. Расчет тепловыделения бетона при тепловой обработке
7. Расчет распределения температур в бетонных и железобетонных изделиях
8. Теплотехнический расчет

8а. Материальный баланс

8б. Тепловой баланс

9. Расчет диаметров паро- и конденсатопроводов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу по теплотехнике и теплотехническому  оборудованию технологии строительных изделий студентки группы ПС-31 Долгов Д.

 

Выбрать рациональную схему теплоснабжения, рассчитать и  спроектировать ямную камеру для  тепловлажностной обработки строительных изделий.

 

Исходные  данные:

 

Производительность камеры, м3/год	Вид изделия	Размеры изделия, м	Вид бетона	Теплоноситель
30000	Плиты перекрытия	3,5´0,3´2,98	тяжелый	пар

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Сумма мероприятий, обеспечивающих благоприятные условия  твердения уплотненной бетонной смеси, а также способы, предохраняющие бетон от повреждения его структуры  в раннем возрасте, составляют уход за бетоном. Организация ухода за бетоном должна быть проведена сразу  после укладки и уплотнения бетонной смеси. Прочность бетона нарастает  в результате физико-химических процессов  взаимодействия цемента с водой, которые нормально проходят в  теплых и влажных условиях. Бетон  при нормальных условиях постепенно набирает свою прочность и к 28 сут  приобретает марочную прочность, причем в первые 3–7 сут прочность бетона растет более интенсивно и на 7-е  сутки составляет 60–70 % марочной прочности. Для заводской технологии такие  условия твердения бетона не приемлемы, так как они требуют больших  площадей и большого количества форм.

В заводской  технологии применяют ускоренные методы твердения - тепловую обработку изделий  при обязательном сохранении влажности  изделий. Чаще всего применяют прогрев  изделий при атмосферном давлении в паровоздушной среде с температурой 80–85 °С или выдерживание в среде насыщенного пара при 100 °С. Стремятся применять насыщенный пар, чтобы исключить высыхание бетона и создать хорошие условия для гидратации цемента.

На заводах  сборного железобетона применяют различные  способы тепловой обработки изделий: пропаривание при нормальном давлении, электропрогрев, контактный обогрев, обработку  лучистой энергии, обогрев в газовоздушной  среде и др.

Процесс тепловой обработки бетона обычно состоит  из подъема температуры до максимально  установленного уровня, выдерживания при нем и охлаждения изделия  до температуры окружающей среды.

Установки для  тепловлажностной обработки предназначены  для ускоренного твердения изделий. Обычно тепловлажностную обработку  ведут до достижения 70% полной проектной  прочности бетона. Установки для  теп-ловлажностной обработки разделяют  по следующим признакам:

По режиму работы – на установки периодического и непрерывного действия. Установки  периодического действия в свою очередь  подразделяются на две группы: на работающие при атмосферном и избыточном давлении. Установки непрерывного действия могут работать только при атмосферном  давлении. В качестве установок периодического действия применяют ямные камеры, кассеты, пакеты, термоформы и автоклавы. Установки непрерывного действия изготовляют в виде горизонтальных и вертикальны камер, в которых происходит непрерывное или импульсное передвижение подвергаемого обработке материала.

По виду используемого  теплоносителя различают установки, в которых используют водяной  пар при атмосферном и избыточном давлениях; паровоздушную смесь, горячую  воду, электроэнергию, продукты горения  топлива и высокотемпературные  органические теплоносители (горячие  масла, даутерм, дитолилметан и др.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

 

Тепловлажностная  обработка бетона, железобетона и  силикатных изделий является заключительной стадией технологического процесса, исключая отделку. Это – наиболее длительный и ответственный процесс  технологии. Поэтому правильная организация  такого процесса и выбор конструкции  установок, в которых он протекает. Во многом определяют количество готовой  продукции.

Конструкции тепловых установок в зависимости  от технологического назначения разнообразны. При изучении конструкций тепловых установок необходимо основное внимание обращать на создаваемые в них  условия тепло- и массообмена, сравнивать их достоинства и недостатки.

 

1.1 Классификация установок для тепловлажностной обработки бетона[2]

Установки для  тепловлажностной обработки разделяют  по следующим признакам:

1. По режиму работы – установки периодического и непрерывного действия. Первые в свою очередь, делятся на установки, работающие при атмосферном давлении, и на установки, работающие при избыточном давлении. Установки непрерывного действия могут работать только при атмосферном давлении. Из установок периодического действия, работающих при атмосферном давлении, применяют камеры ямного типа, кассетные и пакетные установки, термоформы. В качестве установок периодического действия работающих при избыточном давлении используют автоклавы.

Установки непрерывного действия изготовляют в виде горизонтальных и вертикальных камер, в которых  происходит непрерывное, а чаще импульсное передвижение изделий, подвергаемых тепловлажностной обработке.

2. По виду используемого теплоносителя или применяемых источников теплоты — установки, использующие водяной пар при атмосферном и избыточном давлениях, паровоздушную смесь, горячую воду, продукты горения топлива и электрофизические источники теплоты.

Кроме установок  для тепловлажностной обработки  бетонных изделий в технологии бетона применяют установки и устройства для подогрева и размораживания заполнителей бетона, разогрева бетонной смеси.

1.2 Установки периодического действия

Первыми установками  периодического действия, предназначенными для тепловлажностной обработки  бетона, были камеры ямного типа и туннельные. С развитием промышленности туннельные камеры периодического действия перестали применять, а ямные, претерпев некоторые изменения, продолжают использоваться в качестве основного типа установок (около 80% всех работающих) тепловлажностной обработки бетона.

Главный конструктивный недостаток ямной камеры заключается  в системе загрузки изделий в  камеру. Частое снятие крышек нарушает герметичность верхней части  камеры, которая приводит к постепенному увеличению выбивания пара через  неплотности. Решение поставленных перед строительной отраслью задач  потребовало создания установок  непрерывного действия. Наряду с ними используются периодически действующие  установки: кассетные, пакетные, термоформы и др.

1.3 Установки непрерывного действия

С развитием  механизации и автоматизации  строительного производства для  термовлажностной обработки бетонных изделий стали применять установки  непрерывного действия. При их использовании  значительно возрастает производительность труда, и улучшаются условия труда.

Из пропарочных  установок непрерывного действия в  промышленности строительных материалов широко применяются горизонтальные щелевые различных типо и вертикальные камеры.

4. Обзор основных типов тепловлажностных установок

1.4.1 Кассетные установки (рис. 1.1) [2].

В кассетных  установках изготовляются изделия  для жилищного строительства. В  таких установках формование и тепловая обработка производятся в вертикальных сборно-разборных формах. Кассетные  установки применяются для изготовления как плоских (панели), так и сложных  по форме изделий (лестничные марши, ребристые плиты и т.д.).

Изготовление  изделий в кассетных формах обеспечивает высокую точность сборных деталей  и хорошее качество поверхности. Отпадает необходимость в виброплощадках, бетоноукладчиках, сложных быстроизнашивающихся формах и пропарочных камерах.

Масса бетона в кассетах находится в замкнутом  пространстве; открыто всего 1,5...6 % поверхности. Это дает возможность применять  интенсивную тепловую обработку  бетона, не опасаясь быстрого испарения  из него влаги и образования трещин. Температура бетона в кассетных  установках достигает 100 °С.

Рис. 1.1. Схема кассетной установки, [1]:

1 – станина; 2 – отсеки пара; 3 – разделительная стенка, металлическая гибкая или жесткая в виде короба; 4 – отсеки для изделий; 5 – теплоизолированные подвижная и неподвижная стенки; 6 – фиксирующие упоры; 7 – механизм сжатия; 8 – привод; 9 – упорный дожимной винт

 

Недостаткам являются периодичность работы, необходимость  применять пластичные бетонные смеси, требующие значительно большего расхода цемента по сравнению  с жесткими смесями; неудобство чистки и смазки кассет; неравномерность  прочности и структуры бетона по высоте изделия и значительная металлоемкость кассет (вес до 60 т)

В кассетных  установках массообмен между изделием и теплоносителем и между изделием и окружающей средой не происходит, что позволяет нагревать отсеки кассет любым источником тепла (воздух, пар, дымовые газы, электрический нагрев).

При любом  обогреве изделия из бетона нагревают  до 80...90 °С в течение 1,0..1,5 ч и далее  выдерживают при этой температуре 4...6 ч. Расход пара в кассетах (или  в пересчете на пар при других видах теплоносителей) составляет 150...250 кг на 1 м³ бетона.

2. Автоклавные установки [2]

Автоклавы представляют собой герметически закрывающиеся  сосуды, предназначенные для ТВО  изделий из теплоизоляционных и  силикатных бетонов паром под  давлением выше атмосферного (рис. 2.1). Автоклавы могут быть прямоугольные  или цилиндрические, тупиковые (с  одной крышкой) или проходные (с  двумя крышками). Рабочее избыточное давление составляет от 0,8 до 2,5 МПа.

Рис. 2.1. Схема автоклавной установки:

1 — наружная поверхность корпуса; 2 — крышки; 3 — затворы; 4 — перепускной клапан; 5 — предохранительный клапан; 6 — паровпускная труба; 9 — рельсовые пути; 10 — вентиль для спуска конденсата; 11 — неподвижная опора; 12 — вентиль для выпуска воздуха

 

Автоклав  работает следующим образом: сначала  путем подачи пара при атмосферном  давлении поднимают температуру  до 100 °С, потом до максимальной температуры, при которой проводится изотермическая выдержка. При изотермической выдержке пар подается только на компенсацию  потерь теплоты. По окончании выдержки начинается двухступенчатое охлаждение.

Выбор типа и размера автоклава зависит  от габаритов изделий, технологии их изготовления и производительности предприятий. Чаще всего применяют  автоклавы диаметром от 2 до 3,6 м. При большой мощности предприятий  наиболее эффективны проходные автоклавы  длиной до 40 м, обеспечивающие поточность производства. Длина автоклава должна быть кратна размерам изделий, потому что неиспользуемая длина снижает  коэффициент заполнения объема и  увеличивает удельный расход пара, который обычно составляет 300...400 кг/м³.