5. Теплотехническая часть Введение.

Установки для тепловой обработки изделий могут быть периодического действия, в которых тепловая обработка прерывается для загрузки и выгрузки изделий, и непрерывного, когда она осуществляется при перемещении изделий. Первые используют главным образом при агрегатно-поточной и стендовой, а вторые при конвейерной технологии.

Пропаривание бетона в ямных, горизонтальных и вертикальных камерах происходит в среде стопроцентной относительной влажности. При этом если температура в камере будет менее 100º, а давление равно барометрическому, тогда камера будет заполнена насыщенным паром с различной примесью воздуха. При температуре же 100º камера заполнится чистым насыщенным паром без примеси воздуха. Таким образом, изделия в камерах могут пропариваться в паровоздушной среде или же в среде чистого насыщенного пара.

В туннельных камерах непрерывного действия паровоздушная среда находится в вынужденном движении вследствие ее естественной циркуляции через торцовое сечение камеры и работы циркуляционных вентиляторов.

В кассетных установках и термоформах паровоздушная или паровая среда также находится в вынужденном движении.

Наиболее распространенными установками периодического действия являются стационарные ямные камеры, заглубленные в землю и укрытые сверху. При такой конструкции необходима хорошая теплоизоляция, герметизация. Для этого в месте премыкания крышки к стенкам камеры (по периметру верхнего их обреза) устраивают гидравлический затвор – наполненный водой желоб в верхней части стенок камеры, куда входит гребень на нижней поверхности крышки. Камера разделена на секции: каждая секция в плане на одно изделие, а по высоте – на несколько рядов изделий.

Для нагрева изделий через паропровод в камеру подается пар. Камеры размещаются в технологических линиях и соединяются в блоки. Для удобства обслуживания основная часть (до ¾ высоты) камеры заглубляется в землю.

Принцип работы камеры заключается в следующем. С камеры снимается крышка. Изделие в форме опускается краном в камеру и устанавливается на нижние кронштейны стоек. Нагруженные кронштейны заставляют раскрыться следующий ряд и так далее. После загрузки камеры закрывается крышка, заполняются водные затворы и начинают подавать пар. Изделия нагреваются (период прогрева) и выдерживаются (изотермическая выдержка) при достигнутой температуре. В процессе прогрева и изотермической выдержки пар конденсируется, отдает теплоту и в виде конденсата удаляется через систему. По окончании выдержки подача пара прекращается, и через канал из камеры удаляется паровоздушная смесь. При этом вода в затворах вскипает и в виде паровоздушной смеси также удаляется. Через освободившийся от воды затвор, а также через затвор, соединяющий крышку со стенками, в камеру поступает воздух, который охлаждает изделия,

сам нагревается и также удаляется в канал. После охлаждения изделий камера раскрывается, а изделия, набравшие 70-80% марочной прочности, выгружаются из камеры краном.

Так как камера не является герметичной установкой, ибо и стены и затворы выдерживают очень небольшое избыточное или отрицательное давление, то и в камере практически поддерживается атмосферное давление (0,1 МПа). Максимальная температура в камере не превышает 358-365°С.

Фактический коэффициент полезного использования тепловой энергии в пропарочных ямных камерах не превышает 20%. Вводя усовершенствования в конструкции, а, также устранив утечки и выбросы пара, можно обеспечить увеличение КПД до 85%. Для этого вместо днища из тяжелого бетона рекомендуется днище с воздушными прослойками.

Основное днище выполняется из керамзитобетона и кладется на песчаную подготовку. Над основным днищем, которое выполнено с уклоном к месту отбора конденсата, находится воздушная прослойка, перекрытая фалыи-днищем. Уклон фальш-днища делается в обратном направлении для создания гидравлической петли из стекаемого конденсата в целях лучшего разделения находящегося в камере пара и удаляемого конденсата. При этом возможность «пролетного» пара в конденсатоотводящую систему снижается.

Однако основной недостаток, заложенный в конструкции ямной камеры, продолжает оставаться. При загрузке изделий в камеры краном они ударяются о борта, о гидравлический затвор, постепенно нарушая герметизацию. Пар начинает выбивать через не плотности, и его расход через определенное время начинает возрастать.

Основным источником потерь теплоты в ямных камерах были массивные стены из тяжелого бетона. Значительное количество теплоты они отдавали в окружающую среду; много теплоты расходовалось на их разогрев; кроме того, теплота терялась при охлаждении и разгрузке камер.

Одним из условий рационального расходования пара на тепло влажностную обработку изделий в ямных камерах, а также на создание равномерного нагревания этих изделий является организация подачи пара. Как правило, в качестве паропровода используют кольцевую перфорированную (с отверстиями через 100-150 мм) трубу, проложенную по основанию периметра камеры. Регулировка подачи пара осуществляется вентилем.

Пропарочные ямные камеры работают по циклу 12-15 ч. Цикл включает время на загрузку, разогрев изделий, изотермическую выдержку при максимальной температуре, охлаждение и выгрузку изделий. Удельный расход пара в ямных камерах колеблется в зависимости от их состояния. Средний удельный расход пара составляет 250-300 кг/м³ бетона. В хорошо оборудованных и правильно эксплуатируемых камерах удельный расход пара может быть снижен до 130-150 кг/м³ бетона.

Однако в ямных камерах трудно создать равномерную структуру по всему пространству и необходимую на каждом этапе пропаривания ее величину. В результате в камере устанавливается неравномерная температура – более высокая сверху и более низкая внизу (с перепадом в высоких камерах до 30 - 30º, и таким образом, изделие находится в камере в разных температурных условиях.