134

Теплотехніка і теплотехнічне обладнання технології будівельних виробів

ДОНБАСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

Інститут “Будівельний”

Кафедра “Технологій будівельних матеріалів, виробів і автомобільних доріг”

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

основного курсу з дисципліни “Теплотехніка і теплотехнічне обладнання технології будівельних виробів”

для фахівців з узагальненим об’єктом діяльності “Будівництво”

для спеціальності: 6.092104 “Технологія будівельних конструкцій, виробів і матеріалів”

Макіївка – ДНАБА – 2009

УДК 621.1 (071)

Конспект лекцій з дисципліни “Теплотехніка і теплотехнічне обладнання, технології будівельних виробів”

для студентів спеціальності: 6.092.104 “Технологія будівельних конструкцій, виробів і матеріалів” / Склад.. кандидат технічних наук С.С. Полівцев – Макіївка: ДДАБА, 2009. – 132с.

В конспекті наведені основи теплотехніки, принципі роботи і конструктивні особливості установок для тепловологій обробки залізобетонних виробів і конструкцій, прогріву бетонних сумішей, сушильних установок і установок для високотемпературної обробки будівельних матеріалів. Розглянути питання пароутворення, особливості тепло- і масообміну в установках. Наведено порівняльний техніко-економічний аналіз установок.

СОДЕРЖАНИЕ

УДК 621.1 (071) 2

Конспект лекцій з дисципліни “Теплотехніка і теплотехнічне обладнання, технології будівельних виробів” 2

Лекция 1. Введение. Основы теплотехники (2 часа) 6

1.1.Введение 6

1.2. Основные понятия технической термодинамики 7

1.3. Основные параметры состояния газа 8

1.4. Уравнение состояния идеального газа 9

1.5. Теплоемкость газов и газовых смесей 10

1.6. Законы термодинамики 12

Лекция 2. Водяной пар. Влажный воздух (2 часа) 12

2.1. Уравнение состояния реальных газов 12

2.2. Процесс парообразования 13

2.3. Параметры водяного пара 15

2.4. Влажный воздух 15

2.5. Параметры влажного воздуха 16

Лекция 3. Основы теории теплопередачи (2 часа) 17

3.1. Виды передачи теплоты 17

3.2. Теплопроводность 19

3.3. Конвективный теплообмен 21

3.4. Теплообмен излучением 22

Лекция 4. Теоретические основы тепловлажностной обработки (2 часа) 23

4.1. Физико-химические процессы, проходящие в бетоне при тепловлажностной обработке 23

4.2. Режимы тепловлажностной обработки 26

4.3. Классификация установок для тепловлажностной обработки 30

Лекция 5. Установки периодического действия для тепловлажностной обработки бетонных и железобетонных изделий (6 часов) 32

5.1. Ямные камеры 32

5.2. Стенды формования и паропрогрева 37

5.3. Термоформы 40

5.4. Кассетные установки 45

5.5. Автоклавные установки 48

Лекция 6. Установки непрерывного действия (4 часа) 50

6.1. Горизонтальные пропарочные камеры щелевого типа 51

6.2. Полигональные пропарочные камеры щелевого типа 54

6.3. Пропарочные камеры с разным уровнем зон 55

6.4. Вертикальные пропарочные камеры. 56

6.5. Вибропрокатные станы 58

Лекция 7. Электротермообработка бетона (2 часа) 59

7.1. Общие положения 59

7.2. Электродный прогрев бетона 60

7.3. Контактный электрообогрев 62

7.4. Инфракрасный прогрев 65

7.5. Индукционный прогрев 66

Лекция 8. Топливо и процессы горения (4 часа) 69

8.1. Классификация топлива 69

7.2. Процесс горения топлива и принципы его сжигания 71

7.3. Виды теплоносителей 72

7.4. Получение теплоносителей 74

Лекция 8. Теоретические основы сушки (2 часа) 81

8.1. Влагосодержание материала 81

8.2. Тепло- и массообмен в процессе сушки 82

8.3. Периоды процесса сушки 82

8.4. Напряжения и деформации в процессе сушки. 85

8.5. Основные принципы расчета сушильного процесса 87

8.6. Влияние режимов сушки на качество материала 90

8.7. Классификация сушильных установок 90

Лекция 9. Сушилки для строительных материалов (2 часа) 91

9.1. Шахтные и газослоевые сушилки 91

9.2. Барабанные сушилки 94

9.3. Контактные сушилки 96

9.4. Конвейерные сушилки 97

9.5. Пневматические сушилки 98

Лекция 10. Установки для сушки изделий (2 часа) 99

10.1. Камерные сушилки 99

10.2. Тоннельные сушилки 100

10.3. Сушилки для листовых изделий 102

10.4. Сушилки с использованием электроэнергии, перегретого пара и жидкостей 104

Лекция 11. Теоретические основы высокотемпературных процессов обработки строительных материалов и изделий (2 часа) 107

11.1. Общие сведения 107

11.2. Обжиг вяжущих веществ 109

11.3. Обжиг керамических изделий 112

11.4. Процессы вспучивания и спекания 113

11.5. Процессы плавления 115

Лекция 12. Конструкции установок высокотемпературной обработки материалов и изделий (4 часа) 116

12.1. Классификация печей 116

12.2. Вращающиеся печи 118

12.3. Шахтные печи 122

12.4. Агломерационные машины 128

12.5. Печи для обжига керамических изделий 130

Рекомендуемая литература 134

Лекция 1. Введение. Основы теплотехники (2 часа)

1.1.Введение

Основными задачами, стоящими перед специалистами строительной индустрии, являются: внедрение новых ресурсо- и энергосберегающих технологий, применение экономичных материалов и конструкций, использование современных методов организации производства и труда.

В строительной индустрии приоритетным направлением является реконструкция и модернизация существующих технологических линий с целью повышения их экономической эффективности.

Наиболее распространенным способом сокращения длительности изготовления железобетонных изделий и конструкций является их тепловая обработка. Тепловая обработка составляет в среднем треть стоимости изготовления материалов и изделий и занимает более 80% длительности технологического цикла.

Сокращение времени тепловой обработки на 10% приведет к сокращению времени изготовления железобетонных изделий на 1…2 часа. В тоже время сокращение времени формовки изделия на 10% даст экономию времени только 2…3 мин.

Тепловая обработка сырья при производстве строительных материалов позволяет придать ему новые, качественно отличные свойства.

Спектр используемых строительных материалов чрезвычайно широк. Каждый из видов материалов обладает специфическими свойствами и характеристиками.

Вид применяемой тепловой обработки, ее температурно-влажностный режим зависят от: химического состава сырья, особенностей строения, требований предъявляемым к материалам и конструкциям.

Например, для ускорения процесса твердения изделий из бетона на портландцементе производят тепловлажностную обработку при температуре около 100С. Сохранение влаги необходимо для гидратации цемента. В силикатных бетонах взаимодействие кремнезема с известью начинает идти с заметной скоростью только при температуре 170…200С.

Совмещение каменных материалов с вяжущим при производстве дегтебетонных смесей ведут при 110…120С, укладку при температуре смеси 60…90С. Для асфальтобетонной смеси, в зависимости от марки битума 130…150С и 80…110С соответственно.

Некоторые изделия в процессе производства подвергаются только сушке. Например, гипсовые блоки, гипсовая сухая штукатурка.

Часть материалов получают путем первоначальной сушки и последующей высокотемпературной обработки, например керамзит, клинкер цементов.

Для проектирования тепловых установок и расчета режимов ТВО вы должны знать основные законы термодинамики.

Теплотехника – область науки и техники, занимающаяся вопросами получения и использования теплоты. Различают два вида использования теплоты – энергетическое и технологическое. Энергетическое использование теплоты основывается на процессах, преобразующих теплоту в механическую работу. Эти процессы изучаются технической термодинамикой. Энергетические устройства, в которых осуществляется преобразование теплоты в работу, называют тепловыми двигателями.

Технологическое использование теплоты основывается на реализации теплоты для целенаправленного изменения физико-химических свойств при осуществлении различных технологических процессов. К устройствам, в которых непосредственный подвод теплоты используется для технологических целей, относятся различные печи, сушилки, отопительные приборы, установки тепловлажностной обработки изделий и т.д.

Наука, изучающая закономерности теплообмена между телами, называется теорией теплопередачи. Техническая термодинамика и теория теплопередачи составляют теоретическую часть теплотехнической науки.

Одним из основоположников теплотехники был М. В. Ломоносов. Его классические труды, опубликованные в 1740–1750 гг., лежат в основе последующего развития теплотехники.