4.2. Электропрогрев бетона плоскими электродными группами.

Электроды одной группы принадлежат одной фазе, электродные группы подсоединяются к разным фазам. Ток идет по бетону от одной плоской электродной группы к другой.

При подаче на электроды напряжения U выделяемая мощность составит:

(4.7)

где h – расстояние между электродными группами, м;

к – расстояние между электродами в плоской группе, м;

r – радиус цилиндрического электрода, м.

l – длина электрода, м.

Для того чтобы получить величину расчетной мощности, приведенную к единице объема прогреваемого бетона, т.е. удельную мощность Р_уд , разделим Р из (4.7) на объем бетона, приходящийся на одну пару разноименных электродов длиной l, т.е. V = к h l :

(4.8)

В данной схеме варьируемыми параметрами могут быть: напряжение U, радиус электрода r, расстояние между электродами в группе к и расстояние между плоскими электродными группами h .

Задача №3. Рассчитать параметры электропрогрева балки шириной b = 0,5 м, высотой а = 0,8 м и длиной с = 6 м. с использованием плоских электродных групп. Скорость подъема температуры в час, Изотермический прогрев при температуре 60 . Начальная температура бетона , температура окружающего воздуха , коэффициент теплопередачи опалубки , величина удельного электросопротивления бетона . Затратами тепла на нагрев опалубки пренебречь. Рассчитать удельный расход электроэнергии на прогрев бетона до приобретения им 70% марочной прочности.

Решение.

1. Объем прогреваемого бетона

V=0,5∙0,8∙6,0=2,4 м .

2. Поверхность охлаждения конструкции F=(2∙0,5+2∙0,8)∙6,0=15,6 м .

3. Модуль поверхности конструкции по (3.3):

.

4. Средняя за период подъема температура Т = 0,5(60+20)=40 .

5. Мощность Р , требующаяся в период подъема температуры, определяется по (4.3):

.

6. Мощность Р , требующаяся в период изотермического прогрева, определяется по (4.4):

.

7. Выберем свободным расчетным параметром расстояние между плоскими электродными группами h, задавшись напряжением питания (трансформатор ТМОА-50) U = 100В, радиусом электродов r = 0,003м и расстоянием между электродами в группе к = 0,1 м.

8. Решим (4.8) относительно h :

Помножим обе стороны равенства на h :

( ^ )

В ( ^ ) второй член дискриминанта неизмеримо больше первого, в связи с чем с очень небольшой ошибкой можно считать:

(4.9)

9. При принятых U = 100B, Р_уд = 13,74 кВт/м³; и  = 3 Омм

10. Чтобы перейти к изотермическому прогреву, мощность должна быть уменьшена до величины , для чего потребуется изменить (уменьшить) напряжение. Решим (4.9) относительно U:

.

Так как в гамме напряжений трансформатора ТМОА-50 такое напряжение отсутствует, а минимальным является напряжение 49В, принимаем трансформаторное напряжение 49В, но производим перекоммутацию электродов, подсоединяя электродные группы на период изотермического прогрева к фазам «через одну».

11. Проверим, какая мощность будет выделяться в бетоне при напряжении на электродах и расстоянии между электродными группами м.

Решим (4.9) относительно при и h=0,98 м:

.

12. Согласно табл.2 для приобретения 70% марочной прочности при температуре 60 бетон потребуется выдерживать около 32 часов.

В период подъема температуры будет затрачено 13,74кВт∙3часа=41,22кВт.ч, в период изотермического выдерживания 0,83кВт.32часов=26,56квт.ч. Удельные затраты электроэнергии на прогрев бетона до набора им 70% марочной прочности составят 41,22+26,56=67,78 кВт.ч на м .

Интересно отметить, что в рассматриваемой схеме, как это видно из (4.9) расстояние между электродными группами определяется только напряжением, удельным электросопротивлением и удельной мощностью, не завися от диаметра электродов и расстояний между ними в группе.