3. Описание конструкции и выбор режима работы установки.

На заводах сборного железобетона при использовании конвейерной технологии производства изделий применяются одноярусные щелевые камеры, представляющие собой горизонтальный туннель, в котором по рельсовому пути движутся вагонетки с изделиями. Движение вагонеток происходит по определенному ритму, за время цикла ТВО они проходят по длине щели три температурные зоны: разогрева, изотермической выдержки и охлаждения. Для интенсификации процесса теплообмена между средой и изделиями рекомендуется осуществлять в зоне активной тепловой обработки рециркуляцию среды. Рециркуляция применяется в щелевых камерах, использующих как паровоздушную среду прогрева, так и воздушно-сухую, например продукты сгорания природного газа.  В последнем случае камера оборудуется теплогенерирующими устройствами, а в объеме щели организуются условно-замкнутые контуры циркуляции (по числу теплогенераторов), в которых движущийся теплоноситель отдает свое тепло вагонеткам с изделиями и, охлаждаясь, поступает вновь на рециркуляцию, попутно подмешиваясь к горячим продуктам сгорания природного газа. Часть остывших продуктов сгорания природного газа выводится в атмосферу для поддержания в камере небольшого разрежения - 5...10 Па.

Одним из важнейших вопросов в технологической схеме производства изделий является выбор оптимальных режимов тепловлажностной обработки. 

4. Расчет режима нагрева изделия.

Для правильного назначения режимов ТВО необходимо знать кинетику изменения и распределение температуры по толщине изделия.

4.1. Теплообмен между греющей средой и изделием

Определяющей температурой tопр,°С является средняя температура погранич- ного слоя плёнки конденсата, которая вычисляется по формуле:

t_опр = = = 40,7

где и – начальные температуры среды и изделия, принимаемые равными температуре воздуха в цехе, °С; – температура изотермической выдержки, °С;

= – температура поверхности изделия, °С.

Теплопроводность λ_с, теплоёмкость среды С_с, скрытая теплота парообразования r определяется по таблице.

В многоярусных и одноярусных (щелевых) туннельных камерах непрерывного действия паровоздушная среда находится в вынужденном движении благодаря естественной циркуляции паровоздушной среды через торцовые сечения камеры и работы циркуляционных вентиляторов. В этом случае процесс теплообмена между средой камеры и изделиями выражается следующими критериальными зависимостями, полученными И.Б. Заседателевым:

При φ>65% Nu=14,3∙ ∙ = 65∙ ∙( = =7009,8

где t_c - температура сухого термометра равная t_опр ; t_м – температура мокрого термометра, определяемая по таблице с учётом относительной влажности среды φ%; t — средний перепад температур между средой и изделиями, °С.

В критериях Nu и Re за определяющий размер ^L_опр ^=8,55, где s – поверхность теплообмена изделия, м². Скорость движения теплоносителя в этих установках может достигать 1,5 — 2 м/сек. Теплофизические свойства среды – паровоздушной смеси находятся по таблице по величине t_опр.

Эти формулы получены в результате испытания образцов бетонных изделий при изменении критерия Рейнольдса

^Re _{= =}³⁸⁸⁸⁸⁴ в пределах 5 · 10³ < Re < 40 · 10³.

4.2. Температурное поле по толщине изделия в периоде подъема температуры среды в камере

Особенное значение имеет расчет температуры бетона в период нагрева, так как на этой стадии распределение температур по толщине бетона существенно влияет на его структурообразование, а также в процессе охлаждения, когда появляется опасность появления трещин.

Скорость нагрева среды в °С/ч

b = = = 11

Q_{Э 28} – удельная величина тепловыделений бетона при нормальном режиме твердения в течение 28 суток, зависящая от марки цемента и равная

= 0,83 ∙ М_ц + 87 = 0,83 ∙ 500 + 87 = 502

^{Коэффициент температуропроводности}

а_б = 3,6 ∙ = 3,6 ∙ = 0,00313 /ч

Пользуясь операционным методом, получаем решение уравнения в виде вы-ражения для температуры в любой точке неограниченной пластины в любой момент времени с учетом тепловыделения цемента и испарения влаги:

t (х, τ) = + b ∙ τ – + ∙ ∙ cos ∙

t(x=0)=46

t(x=0,075)=57,5

Коэффициент тепловыделений:

k_экз = = = 0,089

Коэффициент: C₂  f Fo, Bi находится по графику.

Темп нагрева изделия за счет внутреннего источника тепла:

= k_экз ∙ = 0,089 ∙ = 2,523

Критерий Био:

Bi = = = 3,29

Критерий Фурье:

F0 = = = 1,408

Коэффициент:   f			Bi			находится по графику . Коэффициент
1

A₁  f Bi находится по графику.

По результатам расчетов находим: среднюю по толщине температуру изделия к концу периода подъема температуры:

= = = 54,8

Градиент температуры по толщине изделия:

grad t = = = 120 °С/м.

4.3. Температурное поле по толщине изделия в периоде изотермической выдержки.

Тогда получим решения для неограниченной пластины, которое удобно пред-
ставить в следующем виде с учетом ранее принятых допущений:

t (х, τ) = ∙ (D F)

t (х, τ)=70-(62,8-50,8)∙(0,6905-0,0448)=62,3

t (х, τ)=70-(62,8-50,8)∙(0,2694-0,0165)=67

Темп нагрева изделия за счет внутреннего источника тепла:

= 0,25 ∙ ∙ =

= 0,25 ∙ ∙ = 0,367

Коэффициент: C3  f Fo, Bi

находится по графику

Критерий Фурье в период изотермической выдержки

F0 = = = 0,626

Коэффициент:   f



Bi



находится по графику

Коэффициент D:

D = ∙ ∙ cos ∙

D(x=0)=0,6905

D(x=0,1)=0,2694

Коэффициент F:

F =

F(x=0)=0,0448

F(x=0,1)=0,0165

Средняя по толщине температура изделия к концу изотермической выдержки:

= = = 65,8