2107

QIV ст 3,6 3,23 174,2 (50 - 20) 60767,93.

Площадь поперечной стенки

Fст L2 Hk 67 2,6 174,2 м2 .

2. Потери тепла через пол

QIV пол 3,6 0,56 194,3 (80 - 20) 11751,26.

Площадь пола Fп L2 Bk 67 2,9 194,3м2. 3. Потери тепла через потолок

QIV пот 3,6 0,57 194,3 (80-20) 11961,11.

Суммарные потери тепла ограждениями камеры

QIV огр QIV ст QIV пол QIV пот

60767,93 11751,26 11961,11 84480,30.

IV-III. Тепло, выбивающееся из зоны через торцы, со стороны зоны подогрева (см. ст. I-VI) QIтор = 239510,33; со стороны зоны охлаждения принимаем температуру смеси около воздушной завесы в зоне охлаждения t III = 70 °С.

19700 (80-70)0,6 2,9 2,62,6 953507,79.

Следовательно,QIVтор QIтор Qтор 239510,33 953507,79 1193018,12.

Суммарный расход тепла в период изотермического прогрева

3

Qрасх QIVc.o. QIVогр QIVтор

1

409077,27 84480,30 1193018,12 1686575,69.

Тепловой баланс камеры в период изотермического прогрева

4 3

QII прих QII расх ,

1 1

т.е. 1344977,30 + QIII кал= 1686575,69 QI кал= 341598,39.

Удельный расход пара на нагрев воздуха для зоны изотермического прогрева

70

Удельный расход пара впериоды подогрева и изотермического прогрева

q qI qII 276,08 24,32 300,40 кг/м3.

2.10. Щелевая камера

Применение щелевых камер непрерывного действия, имеющих небольшую высоту, значительно снизило торцовые теплопотери, что повысило технико-экономическую эффективность тепловой обработки

(рис. 27).

В щелевых камерах высота входа намного (в 4 6 раз) меньше ширины. Располагают их на полу цеха или заглубляют в грунт. В последнем случае на перекрытии камеры находится формовочное оборудование. Теплоносителем служит пар или электроэнергия. Типы щелевых камер разнообразны.

Щелевая камера с паронагревом представляет собой туннель длиной L = 100–130 м. Ширина туннеля проектируется в расчете на движение через него одного – двух изделий на каждой форме-вагонетке и находится в пределах B = 5–7 м. Высота H = 1,0–1,17 м. В камере помещается от 17 до 27 вагонеток с изделиями.

Щелевые пропарочные камеры по длине разделяются на соответствующие зоны: зону подъёма температуры среды, изотермической выдержки и охлаждения. В первую и вторую подводится тепловая энергия, третья зона – зона охлаждения, теплом не снабжается, а наоборот, вентилируется холодным воздухом. Разделение камеры на функциональные зоны позволяет экономить тепловую энергию за счет затрат теплоты на нагрев конструкций после каждого цикла по сравнению с установками периодического действия.

4

Рис. 27. Схема горизонтальной камеры щелевого типа: 1 – вагонетка с изделием в форме; 2 – снижатель;

3 – вытяжные вентиляционные системы; 4 – подъёмник

71

Камера разделяется на три зоны: зону подъёма температуры – подогрева, зону изотермической выдержки и зону охлаждения. Тепловая обработка изделий в камере сводится к следующему. Материал, поступивший в камеру, может подогреваться либо паром, либо ТЭНами. При нагреве паром для его подачи используют двухсторонние стояки, причем первая пара стояков располагается на расстоянии 20–25 м от входа с шагом от 2 до 6 м, а последняя – на расстоянии 35–40 м от выгрузочного торца камеры. Пар смешивается с воздухом, образуя паровоздушную смесь. Для улучшения использования теплоты пара устраивают рециркуляцию: паровоздушную смесь отбирают у загрузочного конца камеры и возвращают в конец зоны подогрева. Рециркуляция помогает уменьшить потери пара, проникающего в зону охлаждения за счет его передвижения к загрузочному концу камеры. Кроме того, в этих же целях между зоной изотермической выдержки и охлаждения устраивают воздушные завесы или перегородки из термостойкой резины. Воздушные завесы в целях экономии тепла устраивают ив месте загрузки камеры. Максимальный нагрев изделий при использовании пара составляет 80–85 °С, ибо в данном случае в камере кроме пара находится воздух.

2.11. Расчёт щелевой камеры

Материальный баланс камеры.

Приход материалов, кг/ч:

1.Цемент…………………………….. Gц Ц Vб 336,73 3,7 1246кг.

2.Вода…………………………………… Gв В Vб 165 3,7 610,5кг.

3.Заполнители…….. Gз П Щ Vб 583,44 1311,8 3,7 7012кг.

4.Арматура……………………………. Ga A Vб 350,5 3,7 1297кг.

5.Металл форм…………………… Gф1 Gф nи 8060 2,89 23293кг.

Расход материалов:

1. Масса испарившейся

воды…………………….. Wi 0,01 б.с Vб 0,01 2396,97 3,7 88,7кг. 2. Масса оставшейся

в изделиях воды………………….. Gв1 Gв Wi 610,5 88,7 521,8кг.

Масса остальных материалов на протяжении всего цикла тепловой обработки не изменяется.

Тепловой баланс камеры.

72

Период подогрева

1. Приход тепла:

1-1. Тепло сухой части бетона

Q1c Gц Gз ссt1 1246 7012 0,84 20 138734.

1-2. Тепло воды затворения

Q1в Gвсвt1 610,5 4,185 20 51099.

1-3. Тепло арматуры и закладных деталей

Q1a Gacat1 1297 0,46 20 11932.

1-4. Тепло форм-вагонеток

Q1ф Gфcфt1 23293 0,46 20 214296.

1-5. Тепло экзотермии цемента при t1 2 0,5 t1 t2 50oC:

Q1э 0,0023Qэ28 В/Ц 0,44t1 2 1Gц

0,0023 420 0,731 50 3 1246 131979.

1-6. Тепло, выбивающееся в зону подогрева из зоны изотермического прогрева,

Q1выб 19700 t0,6Fk Hk 19700 1 2,9 1,6 1,6 115623.

1-7. Тепло, отдаваемое поверхностью регистров,

Q1рег 3,6F1рег kрег(tп t1 2),

Здесь расход насыщенного пара Gkp=1,66 кг/(ч∙мм2), суммарное сечение отверстий для пропуска острого пара

73

Следовательно, Q1п 282,2(2707 280,15) 684857.

1-9. Тепло воздуха, поступающего в камеру из калорифера,

Qкал Gкал(i1 i").

Суммарный приход тепла в период подогрева

∑Qприх=Q1c+Q1в+Q1а+Q1ф+Q1экз+Qвыб+Q1рег+Q1п+Qкал=

=138734+51099+11932+214296+131979+

+115623+43725+684857+Qкал=1392245+Qкал .

2. Расход тепла, кДж/ч:

2-1. Тепло сухой части изделия

Q2c Gц Gз ссtцо 8258 0,84 58,6 406492.

2-2. Тепло на испарение части воды затворения

Qисп Wi 2493 1,97t1 2 88,7 2493 1,97 50 229866.

2-3. Тепло воды, оставшейся в бетоне к концу периода подогрева,

Q2в Gв1свt2 521,8 4,185 58,6 127967.

2-4. Тепло арматуры и закладных деталей

Q2a Gacat2 1297 0,46 80 47730.

2-5. Тепло форм-вагонеток

Q2ф G2фсфt2 23293 0,46 80 857182.

2-6. Тепло смеси, заполняющей свободный объём камеры,

2-7. Тепло, потерянное через ограждения камеры,

Q2огр 3,6kiFi (t1 2 tc.o.).

Потери тепла через наружную стенку ст 0,4м, ст 1,56Вт/(м С). Определяем коэффициент теплопередачи:

74

Qпол 3,6 2,87 90,77 30 28135.

Суммарные потери тепла через ограждения камеры

Q2огр=Q2ст+Q2пот+Q2пол=14225+26468+28135=68828.

2-8. Приняв температуру смеси около воздушной завесы в зоне подогрева t1 58,6 C, вычисляем тепло, выбивающееся из камеры через торец со стороны снижателя:

Q2выб 19700(t1 t1)0,6 Fk Hk

.

19700 (58,6 20)0,6 2,9 1,61,6 1035134.

2-9. Тепло, требуемое для воздушных завес, (всего завес четыре):

Суммарный расход тепла в период подогрева

75

∑Q2расх=Q2с+Q2исп+Q2в+Q2а+Q2ф+Q2с.о.+Q2огр+Q2тор+Qз=

= 406492+229866+127967+47730+857182+32130+

+68828+1035134+478067=3283396 кДж/ч.

Тепловой баланс зоны подогрева

Удельный расход пара при нормальных физических параметрах в период подогрева

Период изотермического прогрева

3. Приход тепла, кДж/ч:

3-1. Тепло экзотермии цемента

Q111э 0,0023Qэ28 В/Ц 0,44t11 11Gц

0,0023 420 0,731 80 7 1246 492720.

3-2. Тепло, отдаваемое поверхностью регистров,

3-3. Тепло острого пара

Q111n Gkp f0(in i11) 1,66 170 (2707 990) 484537,4.

3-4. Тепло, поступающее в камеру из калорифера,

Q111кал= x.

Суммарный приход тепла в период изотермического прогрева

∑Q111прих=Q111э+Q111рег+Q111п+Q111кал=

=492720+49972+484537+Q111кал=1027229+Q111кал .

4. Расход тепла, кДж/ч:

4-1. Тепло смеси, заполняющей свободный объем,

76

QIVc.o. VIVc.o. 11 i11 (L11 Bk Hk n11 lф bф hф) 11 i11

=(67∙2,9∙1,6 - 11∙6,06∙2,52∙0,4)∙1∙990=241250.

4-2. Тепло, потерянное через ограждения камеры. Расчет ведём по формулам ст. 2-7. Подставляя в них параметры, характерные для зоны изотермического прогрева, получим:

QIVогр QIVст QIVпот QIVпол;

QIVогр 83050 155005 164518 402573.

kст 2,69, Fст 67 1,6 107,2 м2.

4-3. Тепло, выбивающееся из зоны через торцы: со стороны зоны подогрева (см. ст. 1-6) Q1выб=115623; со стороны зоны охлаждения принимаем температуру смеси около воздушной завесы в зоне охлаждения

t111' 74 C.

19700(80 74)0,6 2,9 1,6 1,6 338775.

Следовательно, QIVтор=Qтор+Qтор=115623+338775=454398.

Суммарный расход тепла изотермического прогрева

3

Q Q Q Q 241250 402573 454398 1098221.

1

Тепловой баланс зоны изотермического прогрева

Удельный расход пара на нагрев воздуха для зоны изотермического прогрева

Удельный расход пара впериод подогрева и изотермического прогрева

77

q = q1+q11 = 190,7 + 7 = 197,7 кг/м3.

78

2.12. Автоклав

Автоклав (рис. 28.) представляет собой цилиндрический горизонтальный сварной сосуд с открывающимися съемными крышками. Могут изготавливаться автоклавы с рабочим давлением от вакуума до 4 МПа и температурой нагрева до +380 °С, внутренним диаметром до 6000 мм.

2 3

7

1

8

Рис. 28. Автоклавы:

а тупиковый; б проходной; 1 крышка; 2 механизм для подъема и опускания крышки; 3 манометры;

4 предохранительный клапан; 5 корпус; 6, 7, 8 паровыпускная, паровпускная и конденсационная магистрали

Корпус автоклава состоит из сваренных между собой стальных обечаек. Крышки герметично закрываются с помощью быстродействующих затворов байонетного типа (рис. 29).

В соответствии со схемой можно выделить пять этапов автоклавной обработки запаривания. Первый этап имеет место от начала впуска пара до установления в автоклаве температуры 100 °С. На этом этапе пар интенсивно отдает теплоту, и эффективность его как теплоносителя повышается по мере увеличения давления, что обусловлено ростом его теплосодержания (энтальпии). Так как температура поверхности изделий в этот период ниже температуры водяного пара, теплообмен идет за счет конденсации водяных паров на поверхности изделий.

Второй этап начинается с момента подъема давления в автоклаве, т. е. при t > 100 °С. При повышении давления теплообмен ускоряется, и изделие прогревается по всему сечению.

79