5. Выбор и обоснование режима тепловой обработки.

Подъем температуры 4 часа;

Изотермическая выдержка 6 часов;

Время охлаждения 1.5 часа.;

Итого: 11.5 часов

Для расчета температур воспользуемся критериальными зависимостями теплопроводности при нестационарных условиях теплопередачи. Бетон рассматриваем как инертное тело без учета теплоты, выделяющейся при гидратации цемента.

Качественную характеристику скорости изменения температуры тела при неустановившемся режиме учитывают критериальным комплексом Фурье:

(1)

где

 - продолжительность нагрева (охлаждения), ч;

R- определяющий размер изделия, м;

a- коэффициент температуропроводности, м²/ч;

, (2)

где

- коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м ºС), для твердеющее го бетона =2,5 Вт/(м ºС);

ρ- плотность бетона, кг/м³,

с- теплоемкость материала, кДж/(кг ºС),

, кДж/(кг ºС), (3)

где

с_{ц,п,щ,в,м}- массовые теплоемкости цемента, песка, щебня, воды, металла арматуры соответственно, кДж/(кг ºС),

G_{ц,п,щ,в,м} – масса цемента, песка, щебня, воды, металла арматуры соответственно, кг.

	цемент	песок	щебень	вода	сталь
с, кДж/(кг ºС)	0,84	0,84	0,84	4,19	0,48
G кг.	432	590	1152	231	123.6

кДж/(кгºС),

По формуле (2):

м²/ч

По формуле (1) с учетом R=0,11 м. и τ=2,0 ч. имеем:

Зависимость скорости распространения теплоты в изделии от интенсивности внешнего теплообмена учитываем критериальным комплексом Био:

(4),

где

α- коэффициент теплоотдачи от среды к поверхности обрабатываемого изделия Вт/(м² ºС);

По формуле (4) для α₁=100, α₂=90, α₃=80, имеем следующие значения Bi:

; ;;

При расчете температуры материала в точке х используется критериальная зависимость типа:

, (5)

где

- безразмерная температура;

t_с- средняя температура среды за соответствующий расчетный период, ºС

t_н- температура изделия в начале расчетного периода, ºС.

Температура на поверхности равна

(6)

Температура в центре изделия

(7)

Значения безразмерных температур _п и _ц определим по таблицам исходя из рассчитанных выше величин Fo и Bi:

_ц1=0,54; _ц2=0,55; _циз=0,58;

_п1=0,18; _п2=0,19; _пиз=0,21.

Средняя температура изделия за расчетный период определим по формуле

, ºС (8)

По формулам (6), (7) и (8) рассчитаем температуры в центре, на поверхности, а также средние температуры бетона на 2, и 4 часу режима подъема температуры и на протяжении 6-ти часов изотермической выдержки (с периодом в 2 часа) и занесем их в таблицу.