Обоснование способа тепловой обработки

       Дефицит тепловой  энергии заставляет экономно  и рационально использовать топливно-энергетические  ресурсы для достижения нормативного  теплопотребления, технические приёмы  которого: соблюдение общих технических  требований экономичной эксплуатации тепловых агрегатов; автоматизация режимов тепловой обработки изделий; систем контроля, учёта и регулирования расхода энергии на технологические и общезаводские цели.

     Наиболее благоприятные  условия для нарастания почности бетона – в кассетных формах, имеющих всего 2-5% открытой поверхности изделия. Во избежание больших температурных перепадов, распалубку изделий и остывание проводят в тёплом помещении.

     Для интенсификации  изготовления изделий с помощью  кассетных форм применяют двухстадийную тепловую обработку с получением в кассетной форме распалубочной прочности бетона (около 5…7,5 МПа) и последующим твердением до необходимой прочности в других тепловых агрегатах.

     Для проектного класса  бетона С¹²/₁₅ при толщине изделия 220 мм режим тепловой обработки составит 3,5+6,5+2. Режим тепловой обработки включает время подъёма температуры в тепловом отсеке + время изотермического выдерживания с подачей пара в отсеки + время выдерживания без подачи пара в отсеки.

 

 

 

 

                 3. Выбор ограждающих конструкций установок

 

   Важную роль при тепловой обработке выполняет выбор ограждающих конструкций установки. От правильно выбранной ограждающей конструкции зависит качество тепловой обработки.

   Для расчета  используем метод последовательных приближений.

    

             Исходные данные:

 

стенка камеры :

-металл 

δ1=0,002 м; λ1=50 Вт/м

-металл 

δ2 =0,002 м; λ2 =50 Вт/м

-минвата

δ3=0,1 м; λ3=0,091 Вт/м

- Температура в камере  Твн=85

- Температура в цехе  Тцех=16

 

 

                                   

1. Принимаем αнар=8

                                   

                                  

                                   

Для полученной температуры определяем αк и αл и сравниваем с принятым значением:

 

      

                           

 

λ=2,6 10-2 Вт/м

υ=15,06 10-6

Рr=0,703

                       

c=0,54

n=1/4

                                              

 
                                                     

                                  

2. Принимаем                  

                                      

                                        

                                        

 

Для полученной температуры определяем αк и αл и сравниваем с принятым значением:

 

       

                                 

λ=2,597 10-2 Вт/м

υ=15,03 10-6

Рr=0,703

                         

c=0,54

n=1/4

                                             

                                         

                                          

3. Принимаем                    

                                  

                                             

                                           

 

Для полученной температуры определяем αк и αл и сравниваем с принятым значением:

 

            

                                  

λ=2,595 10-2 Вт/м

υ=15 10-6

Рr=0,703

                              

c=0,54

n=1/4

                                            

                                          

                                         

 

Принимаем Т_нар=21,98 , К=0,831

 

 

 

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчёт количества и габаритов камер

       

                Расчет размеров установок периодического действия

     Размеры рабочего  пространства установок зависят от размеров форм и характера их установки.

                                      

где: -соответственно длина, ширина и высота, м.

Ширина установки:

                             

где: – число форм по ширине

– ширина паровых   (0,15м)

- толщина стенки парового отсека к ограждающей конструкции 0,01

-ширина формы,

 Длина установки:

                                                              

где: - длина формы,

 

Высота установки :

                                                   

- высота формы с изделием,м

 

Количество изделий  в установке :

                                            шт      

Объем материала в установке :

                                  ,где                                    

- объем изделия, 

  

Годовая производительность цеха:

                       =             

где: - ритм производства

       - объем изделия

       - количество технологических линий

       - количество изделий

        - фонд рабочего времени

Годовой выпуск продукции одной установкой , м³/год

 

                                                                                                             

                                                

 

                                                                                            

где: - годовой фонд времени,  ч

- общее время для совершения одного цикла тепловой обработки, ч

                                                                                 

                                                                                    

                                                            

                                      

Количество установок  для обеспечения годовой производительности цеха

 

                                                                  

 

  Принимаем  11

                  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Теплотехнический расчёт

                                          5.1 Период нагрева

Расходные статьи.

1.Теплота на нагрев бетона.

Определим теплоёмкость бетона , принимая во внимание, что вес сухих составляющих:

     , тогда имеем:

 

Вычисляем коэффициент  температуропроводности бетона:

                               ,

тогда величина будет равна:

                                              .

Вычисляем величину А, принимая во внимание, что для марки цемента  М-400 :

           .

Вычисляем критерии и :

                                  

                                       

Для найденных значений и по приложению 3 находим .

Находим величину , характеризующую тепловыделение бетона за счёт экзотермии вяжущего:

       .

По приложению 1 находим, что для неограниченной пластины при .Тогда находим удельный расход тепла на нагрев бетона:

Т.к. в установке находится 8 изделий  с объёмом бетона на одно изделие  , то на нагрев всех изделий в установке расходуется тепла:

                           

 

 

 

2. Теплота,  расходуемая на нагрев формы.

Найдём температуру  поверхности бетона для пластины по номограмме в приложении 4 и температуру центра

                                      ,

             ,

                                          ,

                                       Q_формы=

3.Теплота на  нагрев ограждающей конструкции  .

                                      

                           

                        

                                

                              

                  

         

4. Теплопотери  через ограждающую конструкцию.

Найдём площадь поверхностного слоя в ограждении:

                                       ,

где площадь наружной поверхности ограждения:

                  ,

площадь внутренней поверхности:

                    ,

                    .

Т. о. теплопотери через  ограждающую конструкцию составят:

                 

5.Теплота, отводимая конденсатом.

             

6.Неучтённые потери.

 

                           

 

 

 

 

Приходные статьи.

1.Теплота, вносимая  теплоносителем – влажным насыщенным  паром.

                       ,

где энтальпия сухого насыщенного пара при принятом давлении, при температуре 85 .

степень сухости пара.

Для периода нагрева  составим уравнение теплового баланса  и найдём массу пара, затрачиваемую  на нагрев всей установки:

                                                ,

                       ,

                                        

                                                .

Получаем расход пара на бетона:

                                             .

Удельный расход массы  пара за один час на всю установку  в период нагрева составит:

                                           .

Таблица 5.1 –  Тепловой баланс в период нагрева

Расходные статьи	кДж	%	Приходные статьи	кДж	%
1.Теплота, расходуемая на нагрев бетона	1199673,9	51,2	1. Теплота, вносимая теплоносителем	2343401,6	100
2. Теплота, расходуемая на нагрев формы	607223,6	25,92
3. Теплота, расходуемая  на нагрев ограждающих  конструкций	159711,43	6,82
4. Теплота, через ограждающую конструкцию	54213,45	2,3
5. Теплота , отводимая  конденсатом	16659,22	0,71
6. Неучтенные потери	305618,4	13,05
Сумма	2343100	100		2343401,66	100

 

                       5.2 Период изотермической выдержки

 

                                               Расходные статьи

1.Теплота, затрачиваемая на изотермическую выдержку бетона. Определим среднюю температуру в конце периода подъема температуры:

 

                            

Средняя температура  бетона:

                                  

За весь период подъема  температуры:

                        

 При 138,25 ; В/Ц=0,55 и марке цемента М400 тепловыделение 1кг цемента составит: