книги из ГПНТБ / Никифорова, Н. М. Основы проектирования тепловых установок при производстве строительных материалов учеб. пособие для техникумов

от толщины слоя бетона, подвижности бетонной массы и способа прогрева — одностороннего пли двустороннего.

При одностороннем прогреве н толщине изделия 40—50 мм про­ должительность прогрева составляет 6,5—8,5 ч, толщине 60— 100 мм — 8—9 ч, толщине ПО—150 мм — 9—10 ч.

Продолжительность отдельных периодов теплообработіш изде­

Согласно технологическим нормам, продолжительность авто­ клавной обработки силикатобетонных изделий составляет 12 ч.

Режим тепловлажностной обработки изделий устанавливают опытным путем. Зависит он от состава бетона, размеров изделия и конструкции аппарата, в котором осуществляется этот процесс.

Существенное влияние на длительность теплообработки оказы­ вают условия теплообмена. Так, начинающий применяться электро­ прогрев позволяет значительно ускорить твердение изделий по сравнению с конвективным способом прогрева и сократить потери тепла. Данные по режимам теплообработки изделий в паровой сре­ де без давления приведены в табл. 20.

50

51

52

Удельный расход пара на теплообработку изделии в ямных ка­ мерах зависит от размера форм и коэффициента загрузки камер. Рациональное размещение изделий в камерах приводит к увеличе­ нию коэффициента загрузки и снижению расхода пара. Если завод выпускает разнообразный ассортимент изделий, то в целях сокра­ щения расхода пара следует производить загрузку камер однотип­ ными изделиями. В табл. 21 приводятся данные о расходе пара в ямных камерах при температуре изотермической выдержки 85° С.

Ориентировочные сравнительные данные о расходе пара приво­ дятся в табл. 22.

Т а б л и ц а 22

Расход пара в установках различной конструкции

Расход пара, кг/м3 . . . . 140— 250— 100— 300— 150— 200— 300-

—250 — 450 — 150 — 400 — 200 — 300 — 450>

Врезультате техннко-экоиомического обследования работы дей­ ствующих заводов научно-исследовательскими институтами ВНИИСТРОМом и Экономики строительства Госстроя СССР по­ лучены следующие данные о работе автоклавов при теплообработ­ ке силикатобетона (табл. 23).

53

Т а б л и ц а 23

Технико-экономические показатели работы автоклавов

§ 5. Проектирование установок непрерывного действия

При конвейерной схеме производства железобетонного завода количество конвейерных линий определяют по формуле

где Gr — годовая производительность завода, м3 плотного бетона; /р — ритм конвейера, мин\ Т — число рабочих часов в году, ч; Ѵв — объем бетона в одной форме-вагонетке, м3.

Производительность пропарочных камер, обслуживающих одну конвейерную линию, должна быть равна ее производительности. Исходя из этого, определяют число пропарочных камер на одну конвейерную линию, а затем решают вопрос о количестве этажей камер.

Число камер для одной конвейерной линии находят из уравне­ ния, в котором левая часть представляет собой производительность конвейера в формах-вагонетках,

емкость одной камеры в формах-вагонетках.

Емкость одной камеры определяют по ее размерам, габаритам формы-ваговетки и количеству в ней изделий. Длина горизонталь­ ной камеры обычно на 10 м меньше длины конвейерной линии; ши­ рина камеры диктуется шириной формы-вагонетки.

При расчете участка теплообработки изделий на прокатном ста­ не определяют производительность его в м3 и кг бетона. Для этого следует, произведя раскладку изделий на ленте стана, найти ем­ кость 1 пог. м длины ленты. Исходя из скорости движения ленты определяют часовую производительность (м3/ч) стана:

q4 — blvo,

где Ь— ширина изделия, м\ Ң— высота изделия, м\ ѵ — скорость движения ленты, м/ч.

М

Длина участков подогрева, изотермической выдержки и охлаж­ дения (лі) пропорциональна продолжительности соответствующих периодов теплообработки:

длина участка подогрева

l \ ~ L z xlz,

»» изотермической выдержки

l2 = L z 2jz ,

» » охлаждения

L~s}z,

где L — общая длина секции теплообработки, м\ z — полное время теплообработки, ч; гь z2, z3 — время соответственно подогрева, вы­ держки и охлаждения, ч.

По этим же формулам можно производить расчет длины от­ дельных участков зоны теплообработки для горизонтальных и ще­ левых камер непрерывного действия. При заданной скорости дви­ жения ленты стана и длине секции его теплообработки L можно определить полное время теплообработки (ч) изделия

г — Цѵ ч.

Если же задана продолжительность процесса теплообработки и следует определить длину его участка, то задача решается обрат­ ным путем.

Тепловой расчет состоит в составлении баланса тепла и опреде­ лении из него расхода пара. Баланс можно составлять на одну от­ дельно стоящую камеру или на все камеры, если они расположены общим блоком; для зон подогрева и изотермической выдержки на 1 ч работы и отдельно для зоны охлаждения.

В качестве тепловлагоиосителя в камерах непрерывного дейст­ вия с конвективным способом теплообмена применяют водяной пар, или подогретый в калориферах и увлажненный горячей водой воз­ дух, или оба вместе.

При контактном способе теплообмена нагрев поверхности изде­ лия можно осуществлять при соприкосновении ее с поверхностью, обогреваемой паром (прокатный стан, стендовый способ производ­ ства).

Из-за отсутствия достаточного количества экспериментальных данных, полученных в результате теплотехнических испытаний ап­ паратов теплообработки, составление баланса тепла встречает большие трудности в определении параметров отработанного теп­ ловлагоносителя. Далее приводится баланс зоны подогрева и изо­ термической выдержки.

5Ь

влажного воздуха, может быть принята по диаграмме і — cl, его па­ раметрам— температуре, относительной влажности или влагосодержанию, кдж/кг-,

б) паром

Я і = Ы п -

где D — часовой расход пара, кг/ч\ іп — энтальпия пара, взятая из таблиц или диаграммы і — s в зависимости от его давления и влаж­ ности, если пар насыщенный.

2. От экзотермии цемента. Количество тепла, выделенное в зультате экзотермических реакций при твердении цемента, нахо­ дится в прямой зависимости от водоцементного отношения, марки цемента, повышения температуры и продолжительности процесса, т. е. числа градусо-часов (Ѳ = /б.срг).

Количество тепла, выделенное 1 кг цемента, может быть опре­ делено по результатам исследования НИИЖелезобетоиа по форму­ ле [16]

Q ,u=0,00023Q328 (B /U )°'% cpr.

Средняя температура бетона за время твердения

^б.ср —От+ ^к) 0>5-

Тепловыделение цемента при 28-суточном твердении в зависи­ мости от марки цемента приводится ниже:

Приход тепла от экзотермии бетона за период теплообработки ■(кдж/период) составляет

Фэ.б=<2э.„Оц1/6,

тде й ц— расход цемента на 1 лг3 бетона, кг; W —объем бетона, на­ ходящийся в агіпарате, м3.

Часовой приход тепла от экзотермии бетона для установок не­ прерывного действия

„ Фэ.цСцѴб Чі—■ z— •

Часовой расход тепла (кдж/ч).

1. На нагрев бетона изделий до конечной температуры

4'i= glc6{tK- t H},

т;де gV' — часовая производительность установки по массе бетона, кг/ч\ С(з — теплоемкость бетона, кдж/кг-°C-, Іп и ta— начальная и конечная температуры бетона, °С;

56

2. На нагрев форм-вагонеток п арматуры бетона до конечной температуры

где G([, — масса форм-вагонеток, нагревающаяся за час, кг; GapM— масса арматуры в одном изделии, кг; go — часовая производитель­ ность, шт. изделий; сарм— теплоемкость стали, кдж/кг-°С; tu и ік — начальная и конечная температуры вагонеток и арматуры, °С.

3. На нагрев влаги бетона

делия, приблизительно равные соответствующим температурам

табл. 32, ег/лг2°С; 7СТ.ср— средняя температура наружной поверхно­ сти зоны подогрева, определяется по графику рис. 4 в зависимости от термического сопротивления стенки сг/Л и средней температуры внутренней поверхности стенки, которой обычно задаются, °С; tB— температура окружающего воздуха в цехе, °С; F — поверхность зо­ ны подогрева, рассчитанная по наружным размерам камеры, м2.

6. Потери тепла зоной изотермической выдержки во внешнюю среду

?É=2aCyM(7СТ.СР—O-F-3,6,

где F — поверхность зоны изотермической выдержки, м2. 7. Потери тепла с отработанным теплоносителем

q'7= [ \ - k ) g j ' , ,

где k — коэффициент утечки теплоносителя через неплотности в камере; принимают по эксплуатационным данным в количестве 10—20% от его прихода; і / — энтальпия отработанного теплоноси­ теля, определяемая по его параметрам при выходе из камеры.

В установках непрерывного действия теплоноситель проходит через камеры непрерывным потоком, что исключает возможность конденсации его и приводит только к понижению температуры и

57

повышению влажности пара. При применении в качестве теплоно­ сителя влажного воздуха его параметры не снижаются до точки ро­ сы. Энтальпия как отработанного пара, так и воздуха может быть определена по диаграммам і — d пли і — s. Так как отработанный пар является влажным насыщенным, то его энтальпия {кдж/кг) может быть определена расчетом при известных давлении и влаж­ ности

ix= i' Jr гх,

где і' — энтальпия жидкости при давлении, кдж/кг-, г — теплота парообразования, кдж/кг-, х — степень сухости пара.

8. Потери тепла с теплоносителем, ушедшим через неплотности,

?8 = k g / x ,

где іх" — средняя за процесс энтальпия теплоносителя, кдж/кг. Уравнение баланса тепла

Qi “г ^2—Qi-^r<h - \ mQ z'\-Q 4'\'Q s -{~Q 5 -\-Q T ^ -(I&-

Из этого уравнения находят неизвестную величину: часовой расход тепловлагоносителя воздуха (gv) или пара D. Для сравне­ ния с нормами определяют расход пара на 1 лі3 плотного бетона

(к г/м 3)-. d = D/Vö.

Пример. Запроектировать установку для тепловлажностноіі обработки желе­

изотермическая выдержка 3,5 ч, охлаждение 1 ч, весь период подъема температу­ ры 5,5 ч. Пар из паропровода поступает с давлением 2 бар и влажностью 15%.

сата 80° С, воздуха в цехе 15° С.

Технологический расчет. 1. Режим рабочего времени завода при пятидневной неделе и двухсменной работе по 8 ч составляет 259 сут. Коэффициент использо­ вания оборудования 0,95. Число рабочих суток: 259-0,95=246 сут. Количество ра­ бочих часов: 246-16=3930 ч. Часовая производительность завода G ,= =30000/3930=7,7 лі3 бетона в ч. Объем одного изделия 5,8X2,6X0,1 = 1,52 м3.

Производительность завода G4'=7,7/l,52 = 5,06 шт/ч.

При объемном весе бетона 2000 кг/м3 вес одного изделия составит 1,52-2000 = = 3040 кг.

Производительность завода 5,06-3040=15 400 кг/ч.

Количество термоформ с плитами в пакете принимаем равным 7. При време­ ни теплообработки 5,5 ч часовая производительность одного пакетировщика со­ ставляет:

58

Количество пакетировщиков для заданной производительности завода равно «= 5,05/1,27= 4,01 шт.

К установке принимаем 4 пакетировщика емкостью 7 изделий. Теплотехнический расчет. Составляем баланс тепла на 1 ч работы аппарата с

целью определения расхода пара. Часовой приход тепла (к д ж / ч ). 1. С паром

?і = Dix ,

где D — часовой расход пара, принятый за неизвестную величину; іх — энтальпия пара со степенью сухости, х= 1—0,15 = 0,85,

іх = i ' + r x = 504 + 2002-0,85 = 2394 кдж/ч.

i' и г — энтальпия жидкости и теплота парообразования. По паровым таблицам при Р = 2 бар

q\ = D-2394.

2.От экзотермических реакций твердения цемента (кдж/кг цемента):

<3э.ц = 0,0023<?э28(В,-Ц)0'44/ср.6г,

Часовой расход тепла.

1. На нагрев бетона от 20 до 100° С

q\ = g"6 c6 (г'к— г?н) = 3861 -0,9 (100 — 20) = 278• ІО3 кдж/ч,

где go" — часовая производительность по массе бетона, go',= 3861 кг; Со — тепло­

3.На нагрев влаги бетона

где w — влажность бетона, %.

59