3Материальный баланс камеры.

3.1Приход материалов.

Приход материалов в камеру определяем в кг/период.

Массу цемента в камере определяем по формуле:

М₄=Ц*V₁*n₁=220*4,09*6=5398,8 кг/период

Масса воды в изделиях:

W₁=В*V₁*n₁=200*4,09*6=4908 кг/период

где В - ориентировочное количество воды затворения, кг/м³, которое в расчетах можно принимать равным 200, в том случае если производился расчет бетонной смеси, то количество воды затворения принимается из него.

Масса арматуры в изделиях:

М₅=М₂*n₁=38,2*14=535 кг/период

Масса заполнителей (песка и щебня) в камере:

М₆=М₁*n₁-М₄-W₁-М₅=4690*14-12600-11500-535=41000 кг/период

Масса металла форм в камере:

М₇=М₃*n₂=6620*2=1804 кг/период

3.2Расход материалов.

При тепловой обработке из изделий испаряется некоторое количество воды затворения, которое в расчетах принимаем равным 1 % от массы изделий. Масса остальных материалов в процессе тепловой обработки не изменяется.

Масса испарившейся воды:

W₂=0,01*М₁*n₁=00,1*4690*6=281,4 кг/период

Масса оставшейся в изделиях воды:

W₃=W₁-W₂=4908-281,4=4626,6 кг/период

4ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КАМЕРЫ.

4.1Расход тепла

4.1.1Расход тепла на нагрев сухой части бетона.

В сухую часть бетона включают массы цемента, песка и щебня. Расход тепла на нагрев сухой части бетона определяем по формуле:

Q₁=(М₄+М₆)*с₁*(t₂-t₁)

Q₁=(3634+19262)*0,84*(80-20)=1159300 Дж/период

где с₁ - теплоемкость сухих заполнителей бетона для расчетов не требующих особой точности принимаем равной 0.84 кДж/кг. ⁰С

4.1.2Расход тепла на нагрев арматуры.

Расход тепла на нагрев арматуры и закладных деталей определяем по формуле:

Q₂=М₅*с₂*(t₂-t₁)=400*0,46*(80-20)=6330 Дж/период

где с₂ - теплоемкость металла, для расчетов не требующих особой точности принимаем равной 0.46 кДж/кг. ⁰С

4.1.3Расход тепла на нагрев форм.

Расход тепла на нагрев форм определяем по формуле:

Q₃=М₇*с₂*(t₂-t₁)=11197,2*0,46*(80-20)=309000 Дж/период

где с₂ - теплоемкость металла, для расчетов не требующих особой точности принимаем равной 0.46 кДж/кг. ⁰С

4.1.4Расход тепла на нагрев воды затворения.

Определяем расход тепла на нагрев воды только той, которая не испарилась к концу периода нагрева по формуле:

Q₄=W₃*с₃*(t₂-t₁)=4226,6*4,19*(80-20)=1163000 Дж/период

где с₃ - теплоемкость воды равная 4.19 кДж/кг. ⁰С

4.1.5Расход тепла на испарение части воды затворения.

Расход тепла на испарение части воды затворения определяем по формуле:

Q₅=W₂*(2550+1,97*t₄)=281,4*(2550+1,97*50)=745000 Дж/период

где t₄ - средняя температура за период подогрева,

t₄=0.5*(t₁+t₂)=0,5*(20+80)=50 ⁰С

4.1.6Расход тепла на аккумуляцию его ограждениями.

Во время тепловлажностной обработки значительная часть тепла воспринимается ограждениями камеры. Значение аккумулированной теплоты в значительной степени зависит от вида материала ограждения. Ограждениями ямной камеры являются стены, пол и крышка. Так как материалы, из которых они изготовлены разные, то приходится рассчитывать расход тепла на аккумуляцию отдельно для стен, пола и крышки, а затем суммировать результаты.

Выбрав материалы ограждений камеры, найдем для каждого из них по "Теплофизическим характеристикам материалов" коэффициент теплопроводности  и коэффициент температуропроводности а. Для крышки решающим при определений аккумуляции является теплоизоляционный материал, поэтому металл крышки можно не принимать в расчет.

Заполним соответствующие строки табл. 4.

Расчет ведем отдельно для периода нагрева и периода изотермии.

Количество тепла аккумулированное каждым ограждением определяем по формуле:

• для периода нагрева

Q=7,2**F*(t₂-t₁)*[(₁/(0,000314*a)]^0,5

Q₃₁=7,2*1,45*75,25*60*[(3/0,000314*25,84)]^0,5=907000

Q₃₂=7,2*1,56*26,25*60*[(3/0,000314*27,95)]^0,5=327000

Q₃₃=7,2*0,046*26,25*(80-20)*[(3/0,000314*22,4)]^0,5=10700

• для периода изотермии

Q=7,2**F*t₂*[(₂/(0,000314*a)]^0,5

Q₂₁=7,2*1,45*75,25*80*[(5/0,000314*25,84)] ^0,5=1561000

Q₂₂=7,2*1,56*26,25*80*[(5/0,000314*27,95)] ^0,5=563000

Q₂₃=7,2*0,046*26,25*80*[(5/0,000314*22,4)] ^0,5=18500

где F – площадь соответствующего ограждения, м²

для стен F₁₁=2*H₃*(L₃+B₃)=2*3,5*(7+3,75)=75,25 м²

для пола и крышки F₁₂=F₁₃=L₃*B₃=7*3,75=26,25 м²

Таблица 4

Наименование	Размерность	Обозначение	Численность
Стены – материал: бетон
коэффициент теплопроводности	14т/м. 0С	1	1,45
коэффициент температуропроводности	м2/ч	а1	25,84
Площадь	м2	F11	75,25
расход тепла в период нагрева	кДж/пер	Q31	907000
расход тепла в период изотермии	кДж/пер	Q21	1561000
Пол – материал: Ж/б
коэффициент теплопроводности	15т/м. 0С	2	1,56
коэффициент температуропроводности	м2/ч	а2	27,95
Площадь	м2	F12	26,25
расход в период нагрева	кДж/пер	Q32	327000
расход в период изотермии	кДж/пер	Q22	563000
Крышка – материал: минеральная вата
коэффициент теплопроводности	15т/м. 0С	3	0,046
коэффициент температуропроводности	м2/ч	а3	22,4
Площадь	м2	F13	26,25
расход тепла в период нагрева	кДж/пер	Q33	10700
расход тепла в период изотермии	кДж/пер	Q23	18500

Всего расход тепла на аккумуляцию его ограждениями камеры за весь период тепловлажностной обработки составляет:

Q₆=Q₃₁+Q₃₂+Q₃₃+Q₂₁+Q₂₂+Q₂₃

Q₆=907000+1561000+327000+563000+10700+18500=3387800 Дж/период

Расход тепла в окружающую среду ограждениями.

Потери тепла в окружающую среду рассчитываются отдельно для периода нагрева и периода изотермии, отдельно для стен, пола и крышки камеры, отдельно для наземной и подземной части. Потери тепла с 1 м² подземной части принимаем равными 1/3 потерь тепла наземной частью установки.

Коэффициенты теплоотдачи в установках тепловлажностной

обработки принимаем ₁=50...75 Вт/(м²* ⁰С) для внутреннего теплообмена и ₂=5...10 Вт/(м²* ⁰С) для внешнего теплообмена.

Предварительно подсчитываем коэффициенты теплопередачи:

• для наземных стен: k₁=1/(1/₁+₁/₁+1/₂)=1/(1/50+0,3/1,45+1/5)=2,4

• для подземных стен: k₂=1/((1/₁+₁/₁+1/₂)*3)=1/((1/50+0,3/1,45+1/5)*3)=0,8

• для пола: k₃=1/((1/₁+₂/₂+1/₂)*3)=1/((1/50+0,22/1,56+1/5)*3)=0,9

• для крышки: k₄=1/(1/₁+₃/₃+₄/₄+1/₂)=1/(1/50+0,18/0,046+1/5)=0,2

где ₁...₃ толщина соответствующего ограждения, м;

₄, ₄ соответственно толщина и коэффициент теплопроводности металла крышки.

Затем определяют площадь наземной и поземной частей камеры:

• площадь подземной части: F₂₁=F₁₁*H₄/H₃=75,25*0,5/3,5=10,75 м²

• площадь наземной части: F₂₂=F₁₁-F₂₁=75,25-10,75=64,5 м²

И только после этого, подставляя соответствующие значения в формулы для определения потерь тепла в период нагрева и в период изотермической выдержки, определяем по формулам:

• для периода нагрева: Q=3,6*₁*(t₄-t₁)*F*k, Дж/пер;

• Q₄₁=3,6*3*(50-20)*75,25*2,4=48900

• Q₄₂=3,6*3*(50-20)*10,75*0,8=2720

• Q₄₃=3,6*3*(50-20)*26,25*0,9=7850

• Q₄₄=3,6*3*(50-20)*26,25*0,2=2060

• для периода изотермии: Q=3,6*₂*(t₂-t₁)*F*k, Дж/пер.

• Q₅₁=3,6*5*(80-20)*75,25*2,4=163000

• Q₅₂=3,6*5*(80-20)*10,75*0,8=9070

• Q₅₃=3,6*5*(80-20)*26,25*0,9=26200

• Q₅₄=3,6*5*(80-20)*26,25*0,2=6860

Заполняем таблицу 5.

Таблица 5

Наименование	Размерность	Обозначение	Численность
Период нагрева
Наземная часть стен	кДж/пер	Q41	48900
Подземная часть стен	кДж/пер	Q42	2720
Пол	кДж/пер	Q43	7850
Крышка	кДж/пер	Q44	2060
Период изотермии
Наземная часть стен	кДж/пер	Q51	163000
Подземная часть стен	кДж/пер	Q52	9070
Пол	кДж/пер	Q53	26200
Крышка	кДж/пер	Q54	6860

Всего расход тепла через ограждения камеры за весь период тепловлажностной обработки составляет:

Q₇=Q₄₁+Q₄₂+Q₄₃+Q₄₄+Q₅₁+Q₅₂+Q₅₃+Q₅₄

Q₇=48900+2720+7850+2060+163000+9070+26200+6860=266900Дж/пер