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

Контрольная насадка Камера.

Рис. 266. Схема установки контрольной насадки.

ся 'изыскивать другие меры для уменьшения тепловой инерции «толстой» трубки при ее остывании.

О преимуществах безнапорных полуавтоклавных

пропарочных камер

Прежде всего можно отметить, что постоянное сооб­ щение камеры с атмосферой через обратную трубу устра­ няет возможность образования в ней давления свыше нескольких миллиметров водяного столба. Практически давление в камере постоянно по времени и равно атмо­ сферному, что позволяет сохранить полную герметиза­ цию наружных ограждений и полностью устранить ин-

фильтацию и потери пара через внешние ограждения.

Таким образом, в отличие от обычных камер, из ко­ торых в процессе их прогрева и «дыхания» неизбежен интенсивный прорыв пара наружу, и это для них являет­ ся нормой, безнапорные камеры вовсе не должны парить. Появление пара через ограждения в безнапорной камере

нужно рассматривать как явление ненормальное, и оно должно служить сигналом к исправлению возникших дефектов (поломанная или неправильно уложенная

крышка и пр.). Следовательно, замена обычных камер на безнапорную должна коренным образом повлиять на повышение культуры строительства и эксплуатации про­ парочных камер и резко сократить расход пара за счет уменьшения бесполезных потерь последнего.

59

Рассмотрим теперь условия нагревания изделий спер­ ва при подъеме температуры в камере и затем при изо­ термическом режиме.

создаются более благоприятные условия для нагревания изделий.

В силу известного явления самовыравнивания темпе­ ратур отдельных газовых струй в нисходящем газовом потоке температура в плане камеры здесь выравнивает­ ся и опасность застоя и относительного переохлаждения паровоздушной смеси в каких-либо местах камеры устраняется.

При переходе к изотермическому режиму вся камера заполняется чистым насыщенным паром, свойства кото­

рого абсолютно одинаковы по всему объему камеры

(температура—100°, влажность—100°/<>). Нагревание изделий в этих условиях происходит практически пол­

ностью за счет конденсации пара на их поверхности.

Количество притекающего пара на 1 м2 поверхности изделия в паровоздушной среде равно:

где град. Р — градиент давления пара;

R — сопротивление паропроницанию среды;

А —некоторый коэффициент, имеющий конеч­ ное значение.

Для чистого пара при отсутствии воздуха R = 0.

пленки конденсата, покрывающего изделия) независимо от первоначальной более низкой температуры, при со­ прикосновении с чистым насыщенным паром атмосфер­ ного давления практически моментально нагревается до 100° и эта температура не изменяется затем в течение всего изотермического режима.

Таким образом, прогрев изделий в среде чистого на­ сыщенного пара постоянного давления происходит при

60

неизменной температуре их поверхности, что по А. В.

Лыкову * соответствует граничным условиям первого ро­

да. При этих условиях процесс прогрева тела становится

внутренней задачей и зависит только от критерия

Фурье, т. е. от температуропроводности материала и от

размеров (толщины) тела. Внешние факторы, как ме­ стонахождение изделия в камере, скорость и турбулент­ ность движения пара вдоль его поверхности, уже не играют роли, благодаря чему условия прогрева изделия

по всему объему камеры становятся абсолютно одина­ ковыми.

Итак, при заполнении камеры чистым насыщенным паром для пропарки изделий создаются исключительно

благоприятные условия.

Давление и температура в камере не зависят от дав­ ления в паропроводах и остаются постоянными по вре­ мени. Пульсация давления в паропроводах и колебание притока пара в камеру вызывают только перемещение границы паровой зоны в конденсаторе, в который посту­ пает то больший, то меньший избыток пара из камеры.

Повышение температуры изделий до 100° вместо обычных 80 — 90° для некоторых цементов (пуццолановые, шлакопортланд-цементы) заметно ускоряет процесс твердения. Для ряда других цементов существенного

ускорения твердения опытных кубиков по сравнению с их пропаркой при 80—90° не отмечается. Однако в усло­

виях практической эксплуатации пропарка изделий и на

этих цементах требует меньше времени.

Выше мы указывали, что при пропарке в обычных камерах в паровоздушной среде длительность изотер­

мического режима приходится значительно увеличивать

по сравнению с пропаркой опытных образцов по причине неравномерного прогрева изделия по объему камеры.

При пропарке же в среде чистого насыщенного пара

обеспечиваются одинаковые условия по всему объему

камеры, благодаря чему срок тепловой обработки изде­ лий в условиях эксплуатации может быть принят рав­ ным сроку обработки опытных образцов.

Практика показывает, что для таких изделий, как

61

подъем температуры в камере до 100°, 2 часа — изотермический режим при 100°, 2 часа — остывание).

Большая выгода во времени получается при прогре­ ве толстых массивных блоков, что видно из таблицы 2,

в которой приведены расчетные данные по прогреву

блоков разной толщины от t = 20° до средней темпера­ туры tcp =70 и 80°: 1) в паровоздушной среде t=85° при свободном и интенсивном обдувании поверхности блока; 2) в среде чистого насыщенного пара при t—100°.

Укажем еще, что если особенности того или иного цемента или вида изделий не допускают нагрева до 100°, то вполне возможно весь процесс пропарки вести1 при более низких температурах, например в пределах 40 или 60° и т. д. Для этого пар пускается, как в обычных каме­ рах, только через нижние трубы.

Таким образом, по созданию тепловых режимов дан­ ная камера является универсальной.

Теперь о расходе пара на пропарку изделий. Согласно теоретическим расчетам и произведенным ис­

пытаниям с замерами расхода пара в производственных условиях при пропарке шестипустотных железобетонных настилов в камере размерами 7,5X2,2X2,4 м расход пара

составляет 140—145 кг на 1 м3 изделия, или 240—250 кг на 1 ж3 железобетона в плотном теле.

Потери пара через обратную трубу, включая пар, кон­

денсирующийся на змеевике, составляют всего около 5%

от общего расхода пара.

Расход пара на инфильтрацию и «дыхание» камеры,

62

который в практике эксплуатации камер обычного типа достигает огромных величин, в результате чего фактиче­

ский расход пара на 1 м3 изделий доходит до 800 кг и выше, в нашей камере полностью отсутствует.

Благодаря этому, а также вследствие сокращения дли­ тельности пропарки, несмотря на то, что расходуется не­ сколько больше пара на прогрев самих изделий, которые нагреваются до 100° вместо обычных 80°, при пере­

ходе на безнапорные камеры общий расход пара в усло­ виях эксплуатации резко снижается.

Тепловой расчет камеры

Тепловой расчет камеры требуется для того, чтобы определить расход пара на единицу пропариваемых из­ делий и установить максимальный («пиковый») расход его на камеру для подбора диаметров паровых труб.

Тепло в камере расходуется на следующие нужды:

1.Нагрев изделий QH ккал.

2.Нагрев форм Q<t> ккал.

3.Потери через ограждения Qo ккал.

4.Прочие потери (выход паровоздушной смеси и пара

через обратную трубу, испарение воды из водяных затво­ ров и пр.).

Удельную теплоемкость изделий можно принять

Си — 0,25 ккал/кг • град.

и металических форм Сф =0,11 ккал!кг • град.

Тогда величины Q„ и (2Ф определятся из уравнений:

Расчет теплопотерь наружными ограждениями встре­

чает значительные трудности, так как мы имеем дело не со стационарным тепловым потоком, а с очень сложными

процессами нагревания и охлаждения конструкций ка­ меры.

63

Чтобы уменьшить сложность метода расчета и сде­ лать его приемлемым для практики проектных организа­ ций, мы введем в него ряд упрощений.

Для определения расхода тепла на нагревание камеры

возьмем наиболее невыгодный случай, а именно: когда камера не работала продолжительное время (несколько дней), остыла и температура ее ограждений сравнялась с температурой окружающего воздуха. Далее примем,

что в начальный момент температура стенок, дна и крыш­ ки камеры одинакова по толщине этих ограждений и рав­ на t0.

Начальный прогрев ограждения под воздействием па­ ровоздушной среды с постепенно повышающейся темпе­

ратурой от t0 до 100° в течение ZH часов заменяем услов­

но прогревом под воздействием чисто паровой среды тем­ пературой 100° в течение

ZH

— час.

з

При этих условиях мы сводим нашу задачу к прогре­ ву ограждения, имевшего начальную температуру по всей

чистым насыщенным паром атмосферного давления, по­ верхность тела, имевшая до этого температуру < 100°,

практически моментально приобретает температуру=100°. Отсюда весь процесс нагревания ограждения камеры можем свести к случаю прогрева при постоянной тем­

пературе поверхности.

Далее введем еще одно условие, а именно: заменим наше ограждение условной стенкой толщиной RM, кото­ рая прогревается с одной стороны, а на другой имеет абсолютную тепловую изоляцию.

Такая замена является допустимой, если примем зна­ чение R из условия, что критерий Фурье

FO = — <0,1,

R2

где а — коэффициент температуропроводности материала

■64

ем) для определения средней температуры прогреваемой условной стенки:

tcp = 100 —0,645(100 —10)

или

Теплопоглощение полом примем равным 50% от погло­ щения стенок, т. е.

втаблице 3.

\* А. В. Лыков. Теория теплопроводности. 1952.

При других значениях t0 табличные значения нужно

ккал/кг • град.).

Произведение Cygy умножаем на 0,6, учитывая, что

утепляющий слой прогревается в среднем до температу­ ры < 100°.

Для железобетонной крышки

Условно считаем, что к началу изотермического режи­ ма крышка полностью прогрелась и после этого теплопотери через нее происходили по закону стационарной теплопередачи.

Тогда в течение изотермического режима теплопотери через крышку составят

66

и в расчет берем

Чет = 0,9 ■ 4280 = 3850 ккал/м3.

Поверхность стенок

F„ = (7,5 + 2,2) • 2 • 2,4 = 46,5 jh2

QCT = qCT FCT = 3850 • 46,5 = 179000 ккал.

Для пола qn= 0,5 • 3850 = 1925 ккал!м2.

Площадь Fn = 7,5 • 2,2 = 16,5 м2, Q„= 1925 -16,5 = 31800 ккал.

Нагрев крышки из (29)

qKp = (0,ll • 100 Н- 0,6 - 0,6 - 30(100 — 10) = 1960 ккал/м2

и теплопотери через крышку из (34)

q2p = 1 .(ЮО — 10)2 = 180 ккал/м2

при FKp = Fn = 16,5 *л 2.

QKP = (q« + ЧкР) FKP= (I960 + 180) 16,5 = 35000 ккал,

тогда

Q0=QCT+ Qn+QKp=179000+31800+35000=245800 ккал,

QH +Q<t> + Qo = 264000 + 106500+245800=616300 ккал.

Прочие теплопотери из (36)

Qnp = 0,07-616300 = 43200 ккал.

Общий расход тепла за весь цикл

Q — Qu + Рф + Qo + Qnp — 659500 ккал.

Расход пара низкого давления

Эта величина хорошо согласуется с опытными дан-. ными.

63