7093
.pdf40
Q14 = [0,5mогрСогр(tс + tгр) + 0,5mизСиз(tн + tгр) + mгСгtн + 0,5mкр.стСст(tc +
к |
|
tн.кр) + 0,5mкр.изСиз.кр(tc + tн.кр) + 0,5mполСпол(tc + tн.пол) ]/Vб , кДж/м³, |
(3.53) |
3.10.3.5 Расход тепла на нагрев воздуха в камере – небольшая статья расхода, составляющая менее 1 % от общего расхода тепла. Обычно опре-
деляется по формуле, предполагающей, что нагревается до температуры изотермической выдержки весь воздух в камере (на самом деле значитель-
ная часть воздуха вытесняется из камеры при значительно меньшей темпе-
ратуре):
|
|
|
|
|
|
в.у |
+ |
·к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
−к− |
|
ф |
ф |
)· |
·С |
·( |
− |
ос |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Q |
1 |
= |
к |
б |
|
ст |
|
возд |
возд |
с |
|
|
, кДж/м³, |
(3.54) |
||
5 |
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
где ρвозд – плотность воздуха при температуре tос, кг/м³;
Свозд – удельная теплоёмкость воздуха при температуре 0,5(tс – tос),
кДж/кг.
Вместо произведения ρвоздСвозд можно подставлять удельную объём-
ную теплоёмкость воздуха в килоджоулях на кубический метр – кельвин.
3.10.3.6 Потери тепла через ограждения камеры:
Q |
1 |
= |
(Когр·ст+Ккр·кр+Коп·оп+[К]пол)·(с−ос)· |
, кДж/м³, |
(3.55) |
6 |
к |
||||
|
|
|
б |
|
|
где Когр – коэффициент теплопередачи через стенки камеры, Вт/(м²·К);
Fст – площадь поверхности стенок камеры выше уровня пола, м²;
Ккр – коэффициент теплопередачи через крышку камеры,
Вт/(м²·К);
Fкр – площадь горизонтальной поверхности крышки камеры, м²;
41
Коп– коэффициент теплопередачи через опоры (стойки) крышки камеры, Вт/(м²·К);
Fоп – площадь опор (стоек) крышки камеры, м². Рассчитывается как высота выступающей части опор крышки hоп (рисунок 3.6) умноженная на периметр крышки;
[КF]пол – усреднённое произведение коэффициента теплопередачи через пол на его площадь, Вт/К;
τ1 – продолжительность стадии подъёма температуры в камере, ч.
При пользовании данной формулой следует иметь в виду, что при под-
становке численных значений в указанных единицах получаются ватты – часы на кубометр, и 1 Вт·ч/м³ = 3,6 кДж/м³. Перевод кельвинов в градусы Цельсия в данном случае не требуется.
Коп = + ст+ , (3.56)
ст
где α1 и α2 – коэффициенты теплоотдачи стенки опоры, соответ-
ственно, с наружной и внутренней стороны, Вт/(м²·К); δоп – толщина стенки опоры, м.
Но т.к. величина ст ничтожно мала по-сравнению с другими слагае-
ст
мыми, то:
|
|
|
|
|
|
· |
|
|
||
Коп ≈ |
|
|
|
= |
|
|
|
, |
(3.57) |
|
|
|
|
|
|
+ |
|||||
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Это также означает, что температуры стойки снаружи и изнутри будут различаться незначительно (не более чем на 0,05 °С), и их можно считать одинаковыми – tоп. Эту температуру можно найти из уравнения
42
|
|
|
· |
ос |
+ |
· |
с |
|
|
||
tоп = |
|
|
|
|
, |
(3.58) |
|||||
|
|
|
|
+ |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
но, т.к. α1 и α2 сами являются функциями tоп, то решать его надо методом постепенных приближений. В учебной работе при температуре изотермиче-
ской выдержки tс = 80 °С допускается принять α1 = 11,9 Вт/(м²·К) и α2 =
13,7 Вт/(м²·К). При этом температура стенки составит tоп = 49,7 °С ≈ 50 °С.
При температуре изотермической выдержки tс = 60 °С допускается принять
α1 = 12,8 Вт/(м²·К) и α2 = 11,6 Вт/(м²·К). При этом температура стенки со-
ставит tоп = 38,7 °С ≈ 39 °С.
[КF]пол напольных и малозаглубленных пропарочных камер рекомен-
дуется определять по методике, применяемой для расчёта теплопотерь через грунт зданий с неутеплёнными полами.
3.10.3.7 Потери тепла с уходящим конденсатом:
∑ ·
Q1 = ср, кДж/м³, (3.59)
7 п− ср
где ∑ – сумма затрат тепла Q11 – Q16 ;
ср – энтальпия конденсата при средней температуре на стадии подъёма, кДж/кг;
Lп – удельная теплота парообразования при средней температуре на стадии подъёма, кДж/кг.
3.10.3.8 Прочие потери тепла (с пролётным паром и др.): |
|
Q18 = μ·∑ , кДж/м³, |
(3.60) |
где μ – коэффициент, учитывающий прочие потери, принимающийся
43
равным:
-0,15 при автоматическом регулировании режима ТО;
-0,3 при ручном и полуавтоматическом регулировании.
3.10.3.9 Суммарный расход тепла в период подъёма температуры:
Q1р = ∑ , кДж/м³. |
(3.61) |
3.10.4 Расход тепла на стадии изотермической выдержки
3.10.4.1 Потери тепла через ограждения камеры:
2 |
|
(Когр·ст+Ккр·кр+Коп·оп+[К]пол)·(с−ос)· |
|
Q1 |
= |
|
, кДж/м³, |
к |
|||
|
|
б |
|
где τ2 – продолжительность изотермической выдержки, ч.
3.10.4.2 Потери тепла с уходящим конденсатом:
|
|
|
· |
|
|
|
|
|
|
ср |
|
||
2 |
|
|
|
|
||
Q2 |
= |
|
|
|
, кДж/м³. |
|
п− ср |
||||||
|
|
|
3.10.4.3 Прочие потери тепла:
Q23 = μ(Q21 + Q22 ), кДж/м³.
(3.62)
(3.63)
(3.64)
3.10.4.4 Суммарный расход тепла в период изотермической вы-
держки:
Q |
2 |
|
|
, кДж/м³. |
(3.65) |
р |
= ∑ |
|
44
3.10.5 Общий расход тепла на тепловую обработку:
Qр = Q1р + Q2р , кДж/м³. |
(3.66) |
3.10.6 Приход тепла
3.10.6.1Приход тепла осуществляется за счёт двух источников – пара
иэкзотермических реакций цемента. Он должен компенсировать общий расход тепла на стадиях подъёма температуры и изотермической выдержки.
3.10.6.2Тепловыделение 1 м³ бетона на стадии подъёма температуры определяется по формуле
Q1э = q1э ·Ц, кДж/м³, |
(3.67) |
где q1э – тепловыделение 1 кг цемента на стадии подъёма температуры,
кДж. Его можно определять графоаналитическим методом Н.Б. Марьямова
[12] или рассчитывать по формуле (3.67);
Ц – расход цемента на 1 м³ бетона, кг/м³.
|
В |
|
0,44 |
|
-bΘ |
|
qэ = 1,85qэ28( |
|
) |
|
·(1 – ае |
), кДж/кг, |
(3.68) |
Ц |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
где qэ28 – тепловыделение 1 кг цемента за 28 сут твердения в нормаль-
ных условиях, кДж/кг. Ориентировочно принимается по таблице 3.6;
е – основание натурального логарифма; Θ – градусо-часы, т.е. произведение температуры цемента на его
температуру, °С·ч;
45
аи b – коэффициенты, определяемые в зависимости от Θ:
-при Θ ≤ 375 а = 1,00; b = 0,0015;
-при 375 ≤ Θ ≤ 2000 а = 0,666; b = 0,0004.
Таблица 3.6 – Примерное тепловыделение цементов на основе
портландцементного клинкера при 28-суточном твердении в нормальных
условиях
Тип цемента |
Активность цемента, |
qэ28, кДж/кг |
|
МПа |
|||
|
|
||
Портландцемент, |
30 |
290 |
|
40 |
340 |
||
портландцемент с ак- |
|||
50 |
380 |
||
тивными минераль- |
|||
55 |
390 |
||
ными добавками |
|||
60 |
420 |
||
|
|||
Шлакопортландцемент |
30 |
270 |
|
40 |
320 |
||
|
|||
Градусо-часы определяются по формуле |
|
||
Θ = tбτ, °С·ч, |
|
(3.69) |
где tб – температура цемента (бетона); τ – продолжительность твердения.
Данная формула подразумевает постоянную температуру прогрева.
При изменяющейся температуре (например, на стадии подъёма темпера-
туры) в правой части равенства должен быть интеграл. При нагреве бетона с постоянной скоростью в расчёт часто берут среднюю температуру за пе-
риод, но центральная часть изделий нагревается довольно медленно, и сред-
няя температура бетона не равна среднему арифметическому начальной и конечной температур в камере на стадии подъёма. Поэтому в качестве tб
здесь рекомендуется принять 0,25(tос + tс).
С учётом предварительной выдержки (τ0) градусо-часы на стадии
46
подъёма температуры составят:
Θ = tос·τ0 + 0,25(tос + tс)·τ1, °С·ч, |
(3.70) |
При Θ ≤ 300 °С·ч допускается пользоваться более простой формулой
qэ = 0,0023qц28 |
· ( |
В |
)0,44 |
· Θ, кДж/кг. |
(3.71) |
|
|||||
|
|
Ц |
|
|
3.10.6.3 Тепло, приносимое паром на стадии подъёма температуры,
определяется по формуле
Q1п = Q1р – Q1э , кДж/м³. |
(3.72) |
3.10.6.4 Тепловыделение 1 м³ бетона на стадии изотермической вы-
держки определяется по формуле, аналогичной (3.67):
Q2э = q2э ·Ц, кДж/м³, |
(3.73) |
где q2э – тепловыделение 1 кг цемента на стадии изотермической вы-
держки, кДж.
q2э определяется как разность между тепловыделением 1 кг цемента за две стадии ТО – подъёма температуры и изотермической выдержки – q1+2э и q1э . При расчёте q1+2э по формуле (3.67) градусо-часы следует рассчитывать как
Θ = tос·τ0 + 0,25(tос + tс)τ1 + 0,85tс·τ2, °С·ч, |
(3.74) |
где коэффициент 0,85 учитывает, что к началу изотермической вы-
держки бетон в среднем имеет температуру меньшую tс.
|
47 |
3.10.6.5 Тепло, приносимое паром на стадии изотермической вы- |
|
держки, определяется по формуле |
|
Q2п = Q2р – Q2э , кДж/м³. |
(3.75) |
Если по расчёту Q2п окажется отрицательным, это означает, что пар подаваться не должен, но материалы в камере нагреются немного выше расчётной температуры tиз. В этом случае надо привести данное объясне-
ние и приравнять Q2п к нулю.
3.10.6.6 Тепло, приносимое паром за весь цикл ТО определяется по
формуле |
|
Qп = Q1п + Q2п , кДж/м³. |
(3.76) |
3.10.7 Результаты расчётов рекомендуется представить в табличной форме – см. таблицу 3.7. Если в п. 3.10.6.5 Q2п получалось отрицательным,
то при замене его нулём тепловой баланс в таблице не сойдётся. В данном случае это не является ошибкой, и в примечании надо дать соответствую-
щие объяснения.
3.10.8 Определяются основные технико-экономические показатели работы ямных пропарочных камер.
Тепловой коэффициент полезного действия равен:
Кпд = 100 . (3.77)
п
48
Таблица 3.7 – Тепловой баланс ямной пропарочной камеры
|
|
|
|
|
Численное значение |
|
||
|
Наименование статьи |
|
Стадия 1, |
Стадия 2, |
За обе стадии, |
|||
|
|
|
|
|
кДж |
кДж |
кДж |
% |
|
|
|
Расход тепла |
|
|
|
||
1 |
Нагрев изделий |
|
|
|
|
|
||
2 |
Нагрев форм |
|
|
|
|
|
||
3 |
Нагрев внутрикамерных |
|
|
|
|
|
||
устройств |
|
|
|
|
|
|||
4 |
Нагрев ограждающих |
|
|
|
|
|
||
конструкций |
|
|
|
|
|
|||
5 |
Нагрев воздуха в камере |
|
|
|
|
|
||
6 |
Потери через ограждения |
|
|
|
|
|
||
7 |
Потери с уходящим |
|
|
|
|
|
||
конденсатом |
|
|
|
|
|
|||
8 |
Прочие потери тепла |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Итого: |
|
|
|
|
100,0 |
|
|
|
Приход тепла |
|
|
|
||
1 |
Тепло экзотермии цемента |
|
|
|
|
|
||
2 |
Тепло, приносимое паром |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Итого: |
|
|
|
|
100,0 |
|
Удельный расход пара на ТО: |
|
|
|
|
|||
|
qп = |
п |
, кг/м³, |
|
|
|
(3.78) |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
п |
|
|
|
|
где iп = 2676 кДж/кг – энтальпия пара при температуре 100 °С.
49
Список использованных источников
1 ГОСТ Р 2.105-2019 Единая система конструкторской документации.
Общие требования к текстовым документам.
2 ОНТП 09-85 Общесоюзные нормы технологического проектирова-
ния предприятий по производству изделий из ячеистого и плотного бетонов автоклавного твердения / Минстройматериалов СССР. - М.: 1986.- 115 с.
3 СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. (Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003)
4 СП 130.13330.2018 Производство сборных железобетонных кон-
струкций и изделий (СНиП 3.09.01-85).
5 Пособие по тепловой обработке сборных железобетонных кон-
струкций и изделий (к СНиП 3.09.01.85) / ВНИИжелезобетон.- М.: Строй-
издат, 1989.- 49 с.
6 Руководство по тепловой обработке бетонных и железобетонных изделий.- М.: Стройиздат, 1974.- 30 с.
7 Руководство по технико-экономической оценке способов формова-
ния бетонных и железобетонных изделий.- М., Стройиздат, 1978.- 136 с.
8 Рекомендации по снижению расхода тепловой энергии и стоимости пара на тепловую обработку железобетонных изделий.- М.: 1970.- 62 с.
9 Коннов Н.М. Ямные пропарочные камеры. Метод. указания к вы-
полнению курсового проекта по дисциплине «Теплотехническое оборудо-
вание» для студентов специальности 290600 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций».- Н.Новгород: НГАСУ, 1998.- 40 с.
10 Коннов Н.М. Ямные пропарочные камеры (Приложения). Методи-
ческие указания к выполнению курсового проекта по дисциплине "Тепло-
техническое оборудование" для студентов специальности 290600 – "Произ-
водство и применение строительных материалов, изделий и конструкций".-
Н.Новгород: ННГАСУ, 1998.- 25 с.