2.3. Расчёт ямной камеры

Исходные данные:

1. Внутренние размеры

камеры ……………………...…. Vк Lк Вк Нк 6,3 3,9 3,7 90,9 м3. 2. Толщина железобетонных стен наружных …………….. стн 0,4 м,

внутренних…………………………………………………... ств 0,2 м.

3.Толщина бетонного пола камеры………………………. δпол = 0,15 м.

4.Крышка металлическая, утеплённая

минеральной ватой: масса металла……………………….. Gм = 2000 кг,

утеплителя…………………………………………………..Gут = 1180 кг, толщина минваты…………………….. δут = 0,16, λут = 0,063 Вт/м· C. 5. Коэффициенты: тепловосприятия ограждений камеры………………………………………………..…. α1 = 30

Вт/м2·°C,

теплоотдачи от ограждений камеры

в окружающую среду…………………………………..... α2 = 5 Вт/м2·°C.

6.Плотность материала ограждений………………… ρж/б =2300 кг/м3.

7.Расход материалов на 1м3 бетона изделий, кг:

портландцемент М500 Ц = 262, Щ = 1420, песок П = 572, вода В = 152, арматура А = 70.

8.Плотность бетона изделий………………………….… ρ = 2406 кг/м3.

9.Температура: свежеотформованных изделий

до поступления в камеру…………………………………..….. t1 = 20 °C,

средняя температура по сечению изделия

к концу периода подогрева…………………………………. tII = 54,6 °C,

изотермического прогрева…………………………...……….. tII = 80 °C. 10. Объём одного изделия………………………………….. Vи = 1,08 м3,

в камере находится………………………………….….. nи = 12 изделий,

объём бетона в камере ……… Vб Vи nи 1,08 12 12,96 м3 13 м3.

11.Масса одной металлической формы…………….…… m1ф = 1625 кг,

масса формы в камере……………………………………. mф = 19500 кг, их объём…………………………………………...………… Vф = 61,9 м3.

12.Объём прокладок и выступающих

частей в камере……………………………………………… Wв.ч = 1,8 м3.

13.Заглубление камеры……………………………………….. hk = 3,1 м.

14.Определить удельный расход пара

при нормальных физических условиях на тепловую обработку 1м3 бетона изделий

при……………………… ТВО в I II III 1,5 1,5 4 2 9 ч.

36

Расчёт основных габаритов камеры

Габариты камер ямного типа зависят от номенклатуры изделий, производительности технологических линий, размера форм и технологических зазоров (на прокладки, захваты траверсы и др.).

Длину камеры (м) определяют по формуле

где ф – длина формы с изделием, м; n – количество форм по длине каме-

ры, шт. (при ф >4 м, n=1); 1 =0,1 м – расстояние между формой и стенкой камеры и между штабелями форм.

б)

Рис. 2.3. Схема укладки изделий в пропарочной камере ямного типа: а план камеры;

б продольный разрез

Ширина камеры (м):

где bф – ширина формы с изделием, м; n1 – количество форм по ширине камеры, шт. (при bф >2 м, n1=1).

37

При укладке форм в камеру автоматическими траверсами расстояние1 принимают с учётом зазора на радиус действия захвата. Для камер, оборудованных стойками с кронштейнами, в 1 входит и ширина стойки.

Высота камеры (м):

где hф – высота формы с изделием, м; n2 – количество форм по высоте камеры, шт.; h1 ≥ 0,03 м – расстояние между формами изделиями по высоте, т.е. величина прокладки между формами; h2 ≥ 0,15 м – то же, между нижней формой и дном камеры; h3 ≥ 0,05 м – между верхним изделием и крышкой камеры.

Теплотехнический расчёт

Материальный баланс камеры, кг/цикл.

Приход материалов:

▪Цемент……………………………………...Gц = Ц∙Vб = 262∙13 = 3406.

▪Вода………………………………………... Gв = В∙Vб = 152∙13 = 1976.

▪Заполнители……………. Gз = (П + Щ)∙Vб = (572 + 1420)∙13 = 25896.

▪Арматура……………………………………... Gа = А∙Vб = 70∙13 = 910.

▪Металл форм………………………………………………. Gф = 19500.

Расход материалов:

▪Масса испарившейся воды……. Wi = 0,01∙ρб∙Vб = 0,01∙2406∙13 = 312.

▪Масса оставшейся в изделиях воды… GIIв = Gв – Wi = 1976 – 312 = 1664.

Тепловой баланс камеры, кДж/период.

Период подогрева

I. Приход тепла:

1. Тепло сухой части бетона

QIc = (Gц + Gз)cctI = (3406 + +25896)0,84∙20 =492274. 2. Тепло воды затворения

QIв = GвcвtI = 1976∙4,185∙20 = 165589. 3. Тепло арматуры и закладных деталей

QIа = GаcаtI = 910∙0,46∙20 = =8372.

4. Тепло форм

QIф = GфcфtI = 19500∙0,46∙20 = 179400.

5. Тепло экзотермии цемента

при tI II 0,5(tI tII ) 0,5(20 80) 50 ºС,

38

QIэ 0,0023Qэ28(В/Ц)0,44tI II IGц

0,0023 500 0,79 50 1,5 3406 232076.

6.Тепло насыщенного пара

QIп = GIп iп ,

где GIп – масса пара, поступившего в камеру за период подогрева, кг; iп энтальпия пара, кДж/кг.

Суммарный приход тепла за период подогрева

6

Qприх QIс QIв QIа QIф QIэ QIп

1

492274 165589 8372

179400 232076 QIп 1077711 QIп .

II. Расход тепла:

1. Тепло сухой части бетона

QIIc = (Gц + Gз)cct II = (3406 + 25896)0,84∙54,6 = 1343907. 2. Тепло на испарение части воды затворения

Qисп = Wi(2493 +1,97tI-II)= 312(2493 + 1,97∙50) = 808548.

3.Тепло воды, оставшейся в изделиях к концу периода подогрева,

QIIв = GIIвcвtIII = 1664∙4,19∙54,6 = 380680.

4.Тепло арматуры и закладных деталей

QIIа = GаcаtII = 910∙0,46∙80 =33488.

5. Тепло форм

QIIф = Gфcфt II = 19500∙0,46∙80 = 717600.

6. Тепло материалов элементов ограждений к концу периода подогрева определяют по формуле

39

Таким образом,

QII акк Qаккст Qаккпол Qакккр 308784 108140 7308 424232.

7. Потери тепла в окружающую среду через ограждения камеры к концу периода подогрева вычисляем по формуле

Qо.с 3,6 I (tI II tI ) Fiki .

А. Для определения потерь тепла через наземную часть стен камеры подсчитываем их площадь и коэффициент теплопередачи:

Тогда QIIназ 3,6 1,5(50 20)(2,08 4,68 2,84 46,62) 23026.

Для определения потерь тепла через крышку камеры подсчитываем её площадь и коэффициент теплопередачи:

F BкLк 3,9 6,3 24,57 м2;

Потери тепла через крышку

QIIкр 3,6 1,5(50 20)24,57 0,55 2189.

Б. Для определения потерь тепла через подземную часть стен камеры подсчитываем их площадь и коэффициент теплопередачи:

F 2Bкhк 2LкHк LкBк

2 3,9 3,1 2 6,3 3,7 6,3 3,9 75,87 м2;

40

kпод 0,5kназ 1,04 Вт/м2 С.

Потери тепла через подземную часть

QIIпод 3,6 1,5(50 20)75,87 1 12291.

Тогда Qо.с QIIназ +QIIкр+QIIпод=23026+2189+12291=37506. 8. Тепло, уносимое конденсатом пара,

QIIкон iкондGIIконд iконд(GIп Gсв Gпр),

где iконд= 419 кДж/кг; расход пара на пропуски в атмосферу Gпр= 0,1GIп . Масса пара, занимающая свободный объем камеры,

Gсв п(Vк Vф Vэл) 0,8264(90,9 61,9 1,8) 22,5 кг.

Следовательно, QIIкон 419(GIп 22,5 0,1GIп) 377GI п 9428.

9. Тепло паровоздушной смеси, выбивающейся через неплотности,

10 % от Qрасх :

8

QIIвыб 0,1 Qрасх 0,1(1343907 808548 380680 33488

1

717600 424232 37506 9428 377GIп) 373653,3 37,7GIп.

Суммарный расход тепла в период подогрева

9

Qрасх QIIс Qисп QIIв QIIа QIIф QIIакк Qо.с QIIкон QIIвыб

1

1343907 808548 380680 33488 717600 424232

37506 9428 377GIп 349806 38GIп 4086339 414GIп.

Тепловой баланс камеры в период подогрева

6 9

Qприх Qрасх , т. е. iпGIп 1077711 4086339 415GIп.

1 1

При энтальпии паровоздушной смеси iпв = 990 кДж/кг,

GIп 4086339 1077711 5230 кг/период. 990 415

41

Период изотермической выдержки

III. Приход тепла:

1. Тепло экзотермии цемента

QIIэ 0,0023Qэ28(В/Ц)0,44tII IIGц

0,0023 500 0,79 80 4 3406 990192.

2.Тепло сухой части бетона QIIc = 1343907.

3.Тепло, аккумулированное ограждениями, QIIакк 424232.

4.Тепло пара, поступающего в камеру, QIп iпGIIп . Суммарный приход тепла в период изотермического прогрева

4

Qприх QIIэ QIIс QIIакк QIIп

1

990192 1343907 424232 QIIп 2758331 QIIп .

IV. Расход тепла:

1. Тепло на подогрев изделий

QIIIc = (Gц + Gз)cctII = (3406 + 25896)0,84∙80 = 1969094. 2. Тепло, аккумулированное ограждениями,

QIIIакк Qаккст Qаккпол Qакккр 1046555 353183 23867 1423605.

3.Тепло, потерянное в окружающую среду через ограждения:

потери тепла через наземную часть стен

QIIIназ 3,6 4(80 20)(2,08 4,68 2,84 46,62) 122805;

42

4. Потери тепла с конденсатом

QIIIкон iкондGIIIконд iконд(GIIп 0,1GIIп Gсв)

419(0,9GIIп 22,5) 377GIIп 9428.

5.Тепло, выбивающееся через неплотности,

4

QIIIвыб 0,1 Qрасх 0,1(1969094 1423605

1

200033 9428 377GIIп) 358330 37,7GIIп .

Суммарный расход тепла в период изотермического прогрева

5

Qрасх QIIIс QIIIакк QIIIо.с QIIIкон QIIIвыб

1

1969094 1423605 200033 9428 377GIIп

358330 37,7GIIп 3941630 415GIIп .

Тепловой баланс камеры в период изотермического прогрева

2758331 990GIIп 3941630 415GIIп .

Тогда расход насыщенного пара в период изотермического прогрева равен

GIIп 3941630 2758331 2058 кг/период. 990 415

Удельный расход пара при нормальных физических условиях на тепловую обработку 1 м3 бетона составляет

43