книги из ГПНТБ / Семенов, Леонид Алексеевич. Безнапорная пропарочная камера

мера весьма энергично. Повышение температуры всего на 0,4—0,6° уже вызывало выброс наружу около 2 м3 смеси. Особенно энергичный «выдох» был, когда темпера­ тура поднялась с 89 до 93°: за несколько минут камера выбросила наружу 14 м3 паровоздушной смеси, содержа­ щей в себе около 6 кг пара.

В процессе «дыхания» при температурах, близких к 100°, резко возрастают и колебания парциального дав­

ления пара в паровоздушной среде камеры. Подсасывае­

29

мый воздух нагревается частично за счет тепла, аккуму­ лированного стенками камеры, и изделиями, и смесь по­ лучается перегретой, т. е. с относительной влажностью значительно ниже 100%; чем ближе температура камеры к 100°, тем резче все эти явления, что не может не отра­ жаться отрицательно и на качестве пропариваемых из­ делий.

Таким образом, всякие попытки пропаривать изделия при температурах выше 90°, и особенно в промежутке от

95 до 100°, в камерах обычного типа как в производствен­

ных условиях, так и в лаборатории неизбежно должны были приводить к отрицательным результатам. Темпера­

тура 90° являлась всегда как бы рубежом, переходить

который было трудно и считалось рискованным. Для бе­ тонов на некоторых видах цементов указывалась опти­

Однако возражения против повышения температуры на 10° основываются на том, что режим в камере стано­ вится крайне неустойчивым, происходит резкое колебание

парциального давления водяных паров, снижается отно­ сительная влажность, увеличивается неравномерность рас­ пределения температур по объему камеры и пр. Все это неизбежно должно отрицательно сказаться на структу-

рообразовании бетона, на однородности качества изделий.

Остановимся далее на условиях прогрева изделий в камерах обычного типа, в которых пропаривание произ­ водится при tH3 <100°, в паровоздушной среде.

Изделия прогреваются здесь, во-первых, благодаря соприкосновению их с более нагретой средой и, во-вто­ рых, вследствие конденсации водяного пара на их поверх­ ности1. Общее количество тепла, получаемого изделием, слагается, следовательно, из двух величин:

скорость движения паровоздушной

среды;

30

1Ь 12 . . . — определяющие размеры прогреваемых изделий и тех каналов, по которым движется среда.

При движении' по поверхности нагреваемого изделия температура паровоздушнойсмеси и ее влажность па­ дают. По этой причине значения t, j и <р по объему каме­ ры получаются неодинаковыми. Скорость и турбулент­

ность движения среды в разных частях камеры также

оказываются весьма различными.

В узких промежутках между изделиями, во внутрен­ них каналах (трубах) и пустотах происходит относитель­ ный застой греющей среды, снижение ее температуры и влажности и коэффициента теплопередачи. Все это и обусловливает неравномерность прогрева изделий по объему камеры. Вот почему в производственных условиях приходится пропревать их значительно дольше, чем опыт­ ные образцы, свободно и интенсивно омываемые паровоз­ душной средой. Так, если опытные образцы-кубы при изо­

термическом режиме достаточно прогревать всего 3—4 ча­ са, то для изделий такой же толщины® производственных

условиях этот срок необходимо увеличить в 3—4 раза и более. Общая длительность тепловой обработки в паро­ воздушной среде в лучшем случае (на передовых заво­ дах) — не меньше 12—16 часов, чем и объясняется низ­ кая пропускная способность пропарочных камер.

Резюмируя все сказанное выше о пропарочных каме­ рах обычного типа, приходим к выводу, что в них факти­ чески невозможно:

а) обеспечивать постоянство температуры и давления водяных паров и 100-процентную влажность при изотер­ мическом режиме;

б) обеспечивать быстрый и равномерный прогрев из­

делий по всему объему камеры;

в) сохранять герметичность внешних ограждений и эффективно бороться в условиях эксплуатации с инфиль­ трацией холодного воздуха и перерасходом пара.

Сами камеры по существу являются не инженерным

устройством, а грубым, примитивным сооружением, в ко­

тором элементарные физические законы и технические требования находятся в полном пренебрежении.

31

БЕЗНАПОРНАЯ ПОЛУАВТОКЛАВНАЯ ПРОПАРОЧНАЯ КАМЕРА

Устройство камеры

Оборудование камеры ямиого типа показано на рис. 17.

Помимо перфорированных труб для подачи пара в

нижнюю зону (3), под самой крышкой камеры имеются также трубы (4) для подачи его в верхнюю зону.

Пар в верхние трубы поступает через автоматический регулятор прямого действия особой конструкций (2),

установленный на контрольном конденсаторе (8).

Для сообщения с наружным воздухом и обеспечения свободного выхода избытков пара и паровоздушной сме­ си камера снабжаемся обратной трубой (6) с автомати­ ческим гидравлическим клапаном (7) и контрольным кон­ денсатором (8). Стенки камеры делают кирпичными, бе­ тонными или железобетонными, что предпочтительнее.

По периметру стенок укладывают швеллер для обра­ зования водяного затвора. Крышка камеры — цельноме­ таллическая с утеплением или железобетонная. Особое внимание при устройстве камеры должно быть обращено

на обеспечение ее герметичности. Нарушение последней происходит прежде всего от боковых ударов, производи­ мых загружаемыми формами* с изделиями или тяжелой крышкой по стенкам камеры, и особенно—по швеллеру водяного затвора. От этих ударов в стенках образуются трещины, а швеллеры отстают от массива стенок и под

ними образуются сквозные щели, последующая заделка которых не дает нужных результатов. Вот почему совер­ шенно необходимо исключить возможность ударов по стенкам камер и швеллерам. С этой целью в камере уста­

навливают охранные стойки из швеллеров или старых рельсов, прикрепляемых анкерами к ее стенкам. Верхние концы стоек должны быть на одном уровне с краем швел­ леров водяного затвора.

Стенки камер, в том числе и перегородки между смеж­ ными камерами, должны иметь толщину не менее 40 см.

Чтобы уменьшить опасность появления сквозных ще­ лей под швеллерами, последние снабжаются по всей дли­ не гребнем высотой 8—10 см. Если стенки камеры желе­

зобетонные, то гребень приваривают к арматуре стенок,

32

чем обеспечивается прочная связь швеллера с массивом стенок. Если стенки кирпичные или бетонные, швеллеры крепят к ним при помощи мощных анкеров.

Принцип работы камеры

Для предварительного прогрева изделий пар сначала

подают в нижние трубы и в течение заданного времени

(например 2—4 часов) доводят температуру в камере по термометру, установленному на контрольном конденсато­

ре, до 90—95°.

При поступлении пара в камеру давление в ней не­ много повышается (в пределах 1—3 мм вод. ст.) и избы­

ток паровоздушной смеси через обратную трубу выходит наружу. Вначале эта смесь холодная (20—30°), затем

температура ее поднимается, и увеличивается содержание

пара.

Проходя через конденсатор, большая часть водяных

паров оседает на змеевике, а остальная часть удаляется

с теплым воздухом и туманом наружу.

По мере прогрева камеры в конденсатор поступает все более теплая и влажная смесь, вследствие чего тем­ пература его поверхности (в верхней части) повышается, а капель конденсата увеличивается. Когда температура смеси поднимется до 92—95°, нижние трубы отключа­ ются и включаются верхние. Чистый пар заполняет верх­

нюю часть камеры, а паровоздушная смесь, как более тяжелая, отжимается книзу и через обратную трубу вы­

ходит наружу.

Как только вся камера заполнится чистым паром и избыток его начнет поступать в конденсатор, из послед­ него совершенно прекратится выход воздуха с туманом. Пар будет полностью конденсироваться на змеевике. Верхняя часть кожуха конденсатора окажется заполнен­ ной чистым паром с температурой 100°, а нижняя — хо­ лодным воздухом (см. рис. 12).

При увеличении притока пара в конденсатор граница

паровой зоны опускается и в работу включается большая

часть поверхности змеевика, вследствие чего количество конденсата возрастает. Если выход конденсата полностью прекратится, то это значит, что в камеру подается недо­ статочно пара. Если же конденсат образуется чрезмерно интенсивно, подачу пара нужно снизить. Таким образом.

по интенсивности капели конденсата можно судить об из­ бытке пара в камере и в соответствии с этим регулиро­

вать его подачу.

Однако ручная регулировка имеет большие неудоб­ ства, и она заменена нами на автоматическую при помо­ щи специального регулятора (2) (рис. 17).

В камере, заполненной чистым насыщенным паром,

по всему объему устанавливается постоянная и неизмен­ ная по времени температура 100° при нормальном атмо­ сферном давлении («полуавтоклавный» режим). Этот

тепловой режим поддерживается в течение заданного вре­ мени (например 2—3 часа), после чего пар выключается и камера остывает.

Контрольный конденсатор-1 II *

Принцип устройства и действия контрольного конден­ сатора описаны выше. Конструктивное оформление его может быть различным.

В настоящее время мы рекомендуем конструкцию под названием контрольный конденсатор-III, при котором удобно решается задача автоматического регулирования

изотермического режима.

Контрольный конденсатор-Ш (рис. 18) состоит из патрубка (1) со скобой, поддоном и фланцем, сварного ящика (2) со съемной передней стенкой и змеевика (5) из оцинкованной стальной трубы ф ’/г"-

Змеевик закладывают в ящик спереди. Шпилька, при­ варенная к змеевику, проходит через отверстия в задней

стенке ящика, И на нее навертывают гайку с проклад­ кой. Дно ящика имеет отверстие с бортом. Через это от­ верстие после установки змеевика вставляют патрубок.

Конец болта, который приварен к скобе патрубка, просо­ вывают в отверстие в крышке ящика и на него также

навертывают гайку. Наружный диаметр патрубка меньше

диаметра отверстия в днище ящика, и вокруг патрубка образуется кольцевая щель шириной 15 мм.

Конденсатор в собранном виде устанавливают на об­ ратной трубе, причем фланец патрубка на болтах при­

крепляют к фланцу обратной трубы.

На крышке ящика конденсатора при помощи шпилек

* Авторское свидетельство № 117157.

34

Рис. 18. Контрольный конденсатор-III с регу­ лятором прямого дейст­ вия РПД-С-П:

1 — патрубок; 2 — ящик; 3—РПД-С-П; 4—фронто­ вой лист; 5 — змеевик;

6—толстая трубка Отверстие для термометра

РПД-С-П.

35

укрепляют регулятор прямого действия РПД-С-П (3). Змеевик присоединяют к водопроводу таким образом, что­ бы холодная вода поступала в нижний виток змеевика и постепенно поднималась кверху, а не наоборот. Это име­ ет важное значение для обеспечения охлаждения «тол­ стой» медной трубки РПД-С-П (6).

Конденсат со змеевика стекает вниз на дно ящика конденсатора, вытекает из него в поддон, а из последнего

стие для термометра. Последний вкладывают в горизон­ тальном положении таким образом, чтобы шарик с ртутью находился над патрубком.

Автоматический регулятор прямого действия РПД-С-П

РПД-С-П (рис. 19) состоит из подушки (7) и цилинд­

рической коробки (5), соединяемых на болтах. Между ними зажата двухслойная резиновая диафрагма (1) и

решетчатый стальной конус (6).

Внутри коробки с одной стороны, строго по центру,

вварен коленчатый патрубок (4) для притока пара, с другой стороны — прямой патрубок для выхода пара.

Подушка (7) представляет собой фланец с углубле­ нием (в виде тарелки), к которому снизу прикреплено опорное кольцо из трубы Ф 140 мм. К подушке присоеди­ нена прямая «тонкая» медная трубка (10) Ф 8/6 мм; к концу которой приварена изогнутая «толстая» медная трубка (9) Ф 15/13 мм. Тонкая трубка сообщается с уг­

лублением в подушке при помощи канальчика и бороздки,

проделанных в теле последней. К верхнему слою диа­ фрагмы с помощью болта прикреплена специальная шай­ ба (2), закрывающая при подъеме диафрагмы выходное

отверстие коленчатого патрубка.

РПД-С-П заряжается метиловым (древесным) спир­ том в количестве 10—12 см3, что составляет не более 50% от емкости толстой трубки. При зарядке спиртом необходимо обеспечить по возможности полное удаление воздуха из внутренних полостей регулятора, в противном случае, как показывает опыт, регулятор работает плохо (открывание его очень замедляется).

36

Для удаления воздуха рекомендуем следующий по­ рядок заливки спирта. Подушку регулятора необходимо привести в горизонтальное положение и в ее углубление налить спирт, часть которого перельется в медные труб­ ки. После этого надо установить диафрагму, решетчатый

конус и скрепить болтами корпус.

чтобы из нее выступал только кончик толстой трубки. Метиловый опирг начинает кипеть при температуре 64,7°,

и пары его выходят наружу, выгоняя с собой и воздух.

Чтобы убедиться в выходе паров, их поджигают, и

они горят пламенем длиной 5—10 см. Через две-три ми­ нуты после начала выхода паров (в течение которых успе­ вает испариться 2—3 см3 спирта) тут же, не вынимая регулятора из воды, отверстие в трубке запаивают чистым оловом или заваривают. В результате этого внутренние

полости трубок и подушки (7) оказываются заполнен­ ными только метиловым спиртом и его парами. При тем­ пературе ниже 64,7° давление внутри трубок падает ниже атмосферного, а при 100° повышается до 3,5 ата.

Регулятор РПД-С-П устанавливают на крышке ящи­ ка конденсатора и крепят к нему при помощи шпилек. Толстую медную трубку укладывают между 4 и 5 витка­ ми змеевика й прижимают к ним накладками. При этом она получает небольшой уклон соответственно трубе змеевика. Тонкую трубку изгибают по месту, после чего устанавливают фронтовой лист ящика, по периметру ко­ торого во избежание щелей укладывают упругую про­ кладку.

Как указывалось выше, пар в камеру сперва подают через нижние трубы и только после того, как темпера­ тура повысится до 92—95°, их отключают и включают верхние трубы, получающие питание через РПД-С-П.

Выходящая из камеры горячая паровоздушная смесь (или чистый пар) поступает в верхнюю часть ящика кон­ денсатора и в первую очередь прогревает тонкую медную трубку. Толстая же, в которой находится спирт, прогре­ вается в последнюю очередь, и температура ее никогда

37