2.4. Камера вертикального типа
Вертикальные камеры непрерывного действия предложены профессором А.А Семёновым, с целью более рационального использования теплоты и уменьшения площади цеха. В них используется естественное расслоение пара и воздуха по высоте.
Верхняя зона, где устойчиво удерживается пар, предназначена для изотермической выдержки, нижние зоны с паровоздушной средой используются: подъёмная – в качестве зоны подогрева, опускная – как зона охлаждения.
Для резкого отделения паровой зоны от паровоздушной на их границе запроектировано трубчатое кольцо с холодной проточной водой, на котором должен конденсироваться избыточный пар.
Вертикальная камера оснащена системой автоматического регулирования.
Принцип работы камеры (рис. 2.4) заключается в следующем. Изделие в форме 1 по приводному рольгангу 2 проходит до положения 3, показанного пунктиром, в камеру 4, состоящую из железобетонного ограждения 5, покрытого теплоизоляционным слоем 6. Сверху бетонную коробку 5 покрывают герметичной стальной крышкой 7. В положении 3 изделие останавливается концевым выключателем. Этот же концевой выключатель включает в работу загрузочные гидродомкраты 14. Они поднимают изделие из положения 3, при этом форма с изделием утапливает защелки 13, а штабель оказывается выше защелок. При этом защелки 13 вновь занимают положение, показанное на рис. 2.4. После выхода защелок гидродомкраты начинают опускаться вниз, проходят между защелками, оставляя штабель изделия на защелках. Сами гидродомкраты уходят в крайнее положение и выключаются, включая другим концевым выключателем передаточную тележку 8, расположенную в верхней части камеры. Передаточная тележка возвращается в исходное положение, где и выключается. Одновременно с выключением тележки включаются разгрузочные гидродомкраты 11. Гидродомкраты идут в верхнее положение, при этом поднимают штабель над защелками 13, находящимися на выгрузочной стороне; они освобождаются и под действием привода убираются, отводятся в сторону, после чего гидродомкраты 11 начинают опускаться, пока нижняя форма, находящаяся в штабеле, полностью не пройдет вниз и станет ниже защелок. В этот момент гидродомкраты 11 останавливаются. Защелки 13 встают на свое место, попадают в пазы 10 между формой и всем остальным штабелем, отсекая его от нижней формы, после чего гидродомкраты с одним изделием начинают опускаться дальше, а остальной штабель остается на защелках.
44
|
|
|
Рис. 2.4. Пропарочная камера верти- |
|
|
|
кального типа: 1 форма; 2, 17 |
|
|
|
рольганг; 3 подъемное положение; |
|
|
|
4 камера; 5 железобетонное огра- |
|
|
|
ждение; 6 теплоизоляционный слой; |
|
|
|
7 крышка; 8 передаточная тележка; |
|
|
|
9 захваты; 10 пазы; 11 гидродом- |
|
|
|
краты; 12, 14 опоры; 13 защелки; |
15 тележка; 16 формы; 18 направляющие колонны; 19 стол |
|||
гидроподъемника; |
20 плунжерный цилиндр; 21 траншея для |
||
стока |
конденсата; |
22 перфорированный паропровод |
|
Пройдя в крайнее нижнее положение, гидродомкраты оставляют форму с изделием на выгрузочном роликовом конвейере, который включается после того, как гидродомкраты займут крайнее нижнее положение. Затем этот конвейер выкатывает изделие из камеры.
Тепловлажностная обработка в такой камере осуществляется следующим образом. Пар через трубопровод подается в перфорированную трубу, расположенную в верхней части по всему периметру камеры. В момент пуска камеры в ней находится воздух, пар смешивается с ним, образуя паровоздушную смесь. Новые порции пара, который непрерывно подается в камеру и легче паровоздушной смеси, занимают верхнюю часть камеры – зону изотермической выдержки, вытесняя паровоздушную смесь книзу – в зону подогрева.
Таким образом, в верхней части камеры образуется и все время поддерживается среда чистого насыщенного пара с температурой 100 С и φ = 100 %. Ниже в камере находится паровоздушная смесь с меньшей температурой. Таким образом, изделия, проходя путь по камере, сначала нагреваются, потом выдерживаются при 100 С, а затем, опускаясь вниз, охлаждаются.
45
2.5. Расчёт вертикальной камеры
Исходные данные:
1.Годовая производительность конвейерной технологической линии
по выпуску железобетонных плит покрытия………… Gгод = 45000 м3,
каждая объёмом………………………………………… Vб = 0,615 м3.
Средний ритм конвейера……………………………………. Rср = 0,29 ч.
2.Годовой фонд времени работы цеха……………………... Вр = 6096 ч.
3.Цикл ТВО изделий…………….. Ц 1 2 3 1,5 3 1,5 6 ч
при температуре изотермии t2=100 °C и относительной влажности среды φ=100 %.
4. Расход материалов на 1м3 бетона, кг: ШПЦ М400 Ц=283 кг, З = 1931 кг, В = 170 л, арматура А = 104 кг, В/Ц = 0,6. Плотность бетона………………………………………………………. ρб=2384 кг/м3. 5. Масса формы…………………………………………….... Gф 7500 кг,
размером………………………………. ф ф hф 6,47 1,79 0,55м.
6. В зоне изотермического прогрева установлена перфорированная труба с 95 отверстиями диаметром d0=3 мм для подачи острого пара. Давление пара в паропроводе…………..... P=0,2 МН/ м2 при tп=120 °C. 7. Коэффициенты: теплоотдачи от среды в камере ограждениям………………………………………….... α1=52 Вт/м2·°C;
ограждений в среду цеха…………………………….… α2=23,2
Вт/м2·°C.
8. Средняя температура по сечению изделия
в конце периода подогрева………………………………….. t1I = 72,8 °C. 9. Стены камеры из сборного железобетона толщиной… δст = 0,17 м, снаружи покрыты теплоизоляционным слоем из минеральной ваты………………………………………… δут = 0,05 м
и оштукатурены азбозуритом. Общая толщина стен 0,22 м. Покрытие изготовлено из разъёмных металлических щитов, заполненных теплоизоляционным материалом минеральной ватой, толщиной равной 0,1 м с =0,063 Вт/м С (для минеральной ваты).
10. Изделия в формах размещаются в камере в четыре штабеля по 10 ярусов в каждом.
Расчёт габаритов камеры
Длина камеры Lk (м) определяется по формуле
Lк ф 5 4 6,47 5 0,5 28,40,
46
где ф длина формы, ф =6,47 м; зазоры между стеной камеры и формой и между формами, =0,5 0,6 м.
Ширина камеры Вk (м):
Bk bф 2 1,79 2 0,5 2,79,
где bф – ширина формы, bф=1,79 м. Высота камеры Hk (м):
Мк hф nя nя 1 H1 H2 0,55 10 (10 1)0,2 1,8 9,5,
где hф – высота формы, hф = 0,55 м; nя – количество ярусов, nя = 10 шт.; H1 – высота консоли поворотных устройств и расстояния от формы до пола камеры и потолка, H1 = 0,2 м; H2 – высота машинного отделения, H2 = 1,8 м.
Высота зоны прогрева – охлаждения
HI HIII |
1 |
hф H1 |
1,5 |
0,55 0,2 3,85м. |
|
Rср |
0,29 |
||||
|
|
|
Высота зоны изотермического прогрева
HII |
0,5 |
2 |
hф H1 H2 |
0,5 |
3 |
0,55 0,2 1,8 5,65м. |
Rср |
|
|||||
|
|
|
|
0,29 |
||
Теплотехнический расчёт
Материальный баланс.
Ритм выпуска:
по бетону Vб Gгод 45000 7,4 м3/ч;
Вр 6096
изделиям |
nu |
Vu |
|
7,4 |
12 шт./ч. |
|
0,615 |
||||
|
Vб.и. |
|
|
||
Приход материалов, кг/ч:
▪Цемент………………………………………... Gц=Ц∙Vб=283·7,4=2094.
▪Вода…………………………………………… Gв=В∙Vб=170·7,4=1258.
▪Заполнители………………………………... Gз=З∙Vб=1931·7,4=14289.
▪Арматура……………………………………….. Gа=А∙Vб=104·7,4=770.
▪Формы………………………………... G1ф=Gф∙ nu=7500·12=90000 кг.
47
Расход материалов, кг/ч: ▪ Вода испарения
(1 % от массы бетона)……………... Wi = 0,01Vб ρб=0,01·7,4·2384=176.
▪ Оставшаяся вода……………………. G в = Gв Wi = 1258 176=1082.
Масса остальных материалов на протяжении всего цикла тепловой обработки не меняется.
Тепловой баланс.
I. Приход тепла, кДж/ч:
1. Тепло сухой части бетона
Q1c=(Gц+Gз)сс·t1=(2094+14289)0,84·20=275234.
Здесьи далее теплоемкостьматериалов находим в табл. П.14, П.15, П.16. 2. Тепло воды затворения
Q1в=Gв·ca·t1=1258·4,185·20=105295.
3. Тепло арматуры и закладных деталей
Q1a=Ga·ca·t1=770·0,46·20=7084.
4. Тепло форм
Q1ф=G ф·сф·t1=90000·0,46·20=828000.
5. Тепло экзотермии цемента
Qэ=0,0023·Qэ28(В/Ц)0,44t1-2 ·τ1·Gц=
=0,0023·420·0,60,44·60·1,5·2094=145406.
Здесь Qэ28 и (В/Ц)0,44 взяты из табл. П.4 и П.5.
6. Тепло, выбивающееся в зону подогрева из зоны изотермического прогрева,
Q1выб=19700Δt0,6Fk 
Bk =19700·10,6·14,2·2,79·
2,79=1303650.
7. Тепло воздуха, поступающего в камеру из калорифера,
Q1кал = Gкал(i i ).
Суммарный приход тепла в период подогрева
7
Q1прих Q1c+Q1в+Q1a+Q1ф+Qэ+Q1выб+Q1кал=
1
=275234+105295+7084+828000+
+145406+1303650+Q1кал=2664669+Q1кал.
II. Расход тепла:
1. Тепло сухой части изделий
48
QIIc=(G3+Gц)ссtII=(14289+2094)·0,84·72,8=1001853. 2. Тепло на испарение части воды затворения
Qисп=Wi(2493+1,97tI-II)=176(2493+1,97·60)=459571. 3.Тепло воды, оставшейся в бетоне к концу периода подогрева,
QIIв = G в· cф · tф = 1082·4,2·72,8 = 330832. 4. Тепло арматуры и закладных деталей
QIIа=Ga·ca·tII=770·0,46·100=35420.
5. Тепло форм
QIIф=G ф·сф·tII=90000·0,46·100=4140000. 6. Тепло смеси, заполняющей свободный объем камеры,
QIIc.o=Vc.o · ρI-II · iI-II = 88,8·1,1·398=38877,
где Vc.o =H1·Bк·Lк n·lф·bф·hф=3,85·2,79·14,2-10·6,47·1,79·0,55=88,8 м3.
7.Тепло, потерянное через ограждения камеры:
потери через стенки
QIIст=3,6kстFст(tI-II to.c.)=3,6·1,04·120,1·(60-20)=17986,
где |
F =(2·L /2+В )Н |
=(2·28,4/2+2,79)·3,85=120,1 м2; |
||||||||||||||||||||||
|
ст |
к |
к |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
kст= |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
1,04. |
|
|
|
|
ст |
|
ут |
1 |
|
|
1 |
|
0,17 |
|
0,05 |
|
1 |
|
||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
1 |
ст |
ут |
|
|
|
|
|
52 |
1,56 |
0,063 |
23,2 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Суммарный расход тепла в период подогрева
7
Q11расх QIIc+Qисп+QIIв+QIIа+QIIф+QIIс.о+ 1
+QIIогр+QIIвыб+Qз=1001853+459571+330832+
+35420+4140000+38877+17986.
7
1 QIIрасх 5624539.
Тепловой баланс зоны подогрева
5624539=2664669+Q11кал .
Откуда Q11кал=5624539 2664669=2959870.
49
Удельный расход пара при нормальных физических параметрах в период подогрева
|
q1 |
Q11кал |
|
2959870 |
149 кг/м3. |
|
2680 V |
|
|||
|
|
|
2680 7,4 |
||
|
|
б |
|
|
|
|
Период изотермического прогрева |
||||
|
III. Приход тепла, кДж/ч: |
||||
|
1. Тепло экзотермии цемента |
|
|
||
|
Q111э=0,0023Qэ28(В/Ц)0,44t11τ11Gц= |
||||
|
=0,0023·420·0,60,44·100·3·2094=484687. |
||||
|
2. Тепло острого пара |
|
|
|
|
|
Q111п=Gп(iп iI-II)=1114,2(2707 2676)=69080, |
||||
где |
Gп=GкрΣf0=1,66·671,2=1114,2; |
||||
iп=2707 кДж/кг для P = 0,2 МПа (табл. П.17).
Σf0= d0 n0 = 3,14 395 671,2 мм2, 4 4
где n0 количествоотверстий трубы паропровода, n0 =Lk/0,25=28,4/ 0,25=95,
здесь Lk длина камеры, м; 0,25 м – шаг отверстий-перфораций. 3. Тепло, поступающее в камеру из калорифера, QIIIкал = x. Суммарный приход тепла в период изотермического прогрева
3
QШприх QIIIэ+Q111п+Q111кал =
1
484687+69080+ Q111кал=553767+ Q111кал.
VI. Расход тепла, кДж/ч:
1. Тепло смеси, заполняющей свободный объем,
QIVc.o=(HII Bk Lk/2 nII lф bф hф)ρII iII=
=(5,65·2,79·28,4 22·6,47·1,79·0,55)·0,947·2676=779384,
где |
ρвоз=0,947 |
для t = 100 С (табл. П.15). |
|||
|
2. Тепло, потерянное через ограждения камеры: |
||||
|
QIVст=3,6kстFст(tIV to.с)=3,6·1,04·352,5·(100 20)=105581, |
||||
где |
F |
|
=(2·L +В )Н |
II |
=(2·28,4+2·2,79)· 5,65=352,5 м2; |
|
ст |
к к |
|
||
50