Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ТеплотехникаРадик.docx
Скачиваний:
3
Добавлен:
24.02.2016
Размер:
239.96 Кб
Скачать

4.2 Конструктивный расчет

Определяем габариты формы:

  • длина формы Lф = Lв + 2(0,150÷0,180);Lф =3.58+0,165·2=3.91м;

  • ширина формыВф =Вв + 2(0,150÷0,170);Вф =1.31+0,16·2=1.63м;

  • высота формыНф = Нв + (0,10÷0,15);Нф = 0,16+0,1=0,26 м.

Размеры камеры определяют согласно схеме расположение изделий (рис.4.2).

Hф

Hф

Рис. 4.2 Схема расположения изделий по высоте камеры.

Длина камеры:

Lk = Lф · п + (п + 1) · l1 , м ;

Lk = 3.91· 2 + (2 + 1) · 0,1 = 8.12 м ;

где п – количество форм по длине камеры, шт. (при Lф > 4 м, п = 1, так как Lф < 4 м то принимаем п = 2);

l1 0,1 м – расстояние между формой и стенкой камеры и между штабелями форм.

Ширина камеры:

Вk = Вф · п1 + (п1 + 1) · l1 , м ;

Вk = 1.63·2 + (2 + 1)·0,1 = 3.56 м.

где п – количество форм по ширине камеры, шт. (при Вф > 3 м, п = 1; Вф < 3, п =2).

Высота камеры:

Нк = ф + h1) · п2 + h2 + h3 – h1 м ,

Нк = (0,26 + 0,03) · 6 +0,15 + 0,05 – 0,03 = 1,91 м,

где п2 – количество форм по высоте камеры шт.; h1 0,03 м – расстояние между формами с изделиями по высоте камеры; h2 0,15 м – расстояние между нижней формой и дном камеры, м; h3 0,05 м – расстояние между верхним изделием и крышкой камеры.

Объем одного изделия:

Vв = Lв × Bв × Нв ,

Vв = 3.58 × 1.31 × 0,16 = 0,75 м3 .

Объем камеры:

Vк = Lк × Вк × Нк

Vк = 8.12 · 3.56 · 1,91 = 55.2 м3 .

Коэффициент заполнения камеры:

Выбираем режим обработки (дополнение № 5) для изделий из тяжелого бетона на шлакопортландцементе марки 400 при наборе изделиями 70 % марочной прочности:

tто = tв + tп + tі + tо , год. ,

tто = 2 + 3 + 6 + 2 =13 ,

где tв – предварительная выдержка изделий; tп – период подогрева изделий; tі – период изотермической выдержки; tо – период охлаждения.

Время цикла работы камеры:

tц = tз + tто + tр ,

tц = 0,25 + 13 + 0,25 = 13,5 год.,

где tз , tр – время загрузки и время разгрузки форм с изделиями из камеры.

Суммарный объем камер для выполнения годовой программы:

м3 ,

где Vр – годовая производительность линии, м3;

В – годовой фонд рабочего времени,

В = С · Ч· Д · К;

В = 2 · 8 · 262 · 0,9 =3773 ч. ,

где С - количество смен за сутки; Ч - количество рабочего времени в смену; Д – количество рабочих суток за год; К - коэффициент полезного действия.

Необходимо количество камер:

Определим коэффициент оборотности форм:

tо = tц + 1,5 = 13,5 + 1,5 = 15 ч.,

где 15ч – время, необходимое на обработку форм.

Определяем годовую производительность формы:

Ср = Кв × Ко × Д × Vв

где Кв – коэффициент использования формы, равный 0,92; Д – количество рабочих суток в году (262).

Ср = 0,92 × 1,6 × 262 × 0,75 = 289.24 м/год.

Определим количество форм:

ф = шт.

Объем бетона в камере:

Vб = Vв · п2 = 0,75 · 24 = 18 мз .

4.3. Материальный баланс (кг/цикл)

Приход материалов:

Цемент Gц = Ц · Vб = 305· 18 = 5490 кг

Заполнители Gз = (П + Щ) Vб = (793 + 1304) ·18 = 37746 кг

Вода Gв = В · Vб = 156 · 18 = 2808 кг

Арматура Gа = А · Vб = 40· 18= 720 кг

Металл форм Gф = тф · Vб = 1000 · 18 = 18000кг

Выход материалов:

Вода испарения (1 % массы бетона)

W = 0,01 · ρ · Vб = 0.01 · 2391 · 18 = 430.3кг

Масса воды, которая осталась в бетоне

Gз = Gв – W = 2808 – 430.3 = 2377.7 кг

Масса других материалов в течение цикла тепловой обработки не изменяется.

4.3.1. Тепловой баланс (кДж/цикл)

Расходы тепла на нагрев сухой части изделий:

Q1 = (Gц + Gв) · Сс · (t2 – t1) = (5490 + 2808) · 0,84 · (80 – 17)=439130,

где Сс – теплоемкость сухой части изделий, кДж/кг·гр; t1 – температура изделий при загрузке в камеру, 0С.

Расходы тепла на нагрев воды затворения:

Q2 = Gв · Св · (t2 – t1) = 2808 · 4,19 (80 – 17) = 741221 ,

где Св – теплоемкость воды кДж\кг·оС; t2 – температура в центре изделия в конце периода изотермической выдержки, оС.

Расходы тепла на испарение части влаги:

Q3 = W[2368 + 1,97·(t1 + t3) · 0,5] = 107.5 [2368 + 1,97·(17 + 90)· 0,5] = 265889.9

где t3 – температура изотермической выдержки, 0С.

Затраты тепла на подогрев арматуры:

Q4 = Gа · Са · (t2 – t1) = 720· 0,46 (80 – 17) = 20865

где Са – теплоемкость арматуры, кДж/кг.гр.

Расходы тепла на подогрев форм:

Q5 = Gф · Сф · (t2 – t1) = 18000 · 0,46·(80 – 17) = 521640 .

Тепло, которое аккумулировано стенами камеры:

Q6 = Gст · Сст · (t3 – t4) = 49810 · 0,56·(90 – 30) =1673616,

где t4 - температура стенок камеры к загрузке изделий, оС; Ссттеплоемкость керамзитобетона, кДж/кг·гр; Gст - вес стенок камеры, Gст = Vст · ρст ; Vст – объем стенок камеры:

Vст = δ (Lк · Вк + 2Lк · Нк + 2 Вк · Нк),

где δ – толщина стенок камеры; принимаем, что δ = 400 мм, плотность керамзитобетона ρст = 1700 кг/м3.

Vст = 0,4 · (8,12 · 3.56 + 2 · 8.12 · 1,91 + 2 · 1,91 · 3.56) = 29.3 м3;

Gст = 29.3 · 1700 =49810 кг.

Затраты тепла на нагрев крышки камеры:

Q7 =(Gм · См + Gіз · Сіз)·(t3 t1) = (3120 · 0,46 + 321 · 0,74)·(90 – 17) = 122110 ,

где Gм – вес металлической части крышки, кг; Gм = Vм · ρм = 0,4·7800 = 3120 кг;

См – теплоемкость металла крышки, кДж/кг· оС; Gіз – вес теплоизоляционного слоя крышки, кг, Gіз = Vіз · ρіз = 3,21 · 100 = 321 кг;

Vм = (Вк + δ/2·2)·(Lк + δ/2·2)·2·δм = (3.56 + 0,4/2 · 2)·(8.12 + 0,4/2 · 2)·2·0,01 = 0,6 м3;

Vіз = (Вк + δ/2·2 – δм )(Lк + δ/2·2 - δм) · δіз=

= (3.56 + 0,4/2 · 2 – 0,01)(8.12 + 0,4/2 · 2 – 0,01) · 0,16 = 5.41 м3 ,

где δм - толщина металла крышки; δіз – толщина изоляции (шлаковата), м.

Расходы тепла на нагрев свободного пространства в камере:

Q8 =Gво ·і1 = Vво · ρво · і1 = 15.5 · 1,092 · 232,3 = 3931.9

где Vво - объем свободного пространства камеры, м3 ;

Vво = Vк - Σ Vф = Lк · Вк · Нк –п2 · Lф · Вф · Нф = 8,12·3.56·1,91 – 6·4·3.91·1.63·0,26 = 15.5 м3

по табл. дополнению 13 при t = 0,5(90 + 17) = 36,5 оС находим ρво = 1,092 кг/м3;

і1 = 232,3 кДж/кг – энтальпия воздуха.

Расходы тепла за счет истекания тепла из пара сквозь неплотности:

Q9 = (0,15 ÷ 0,2) · Qп ,

где Qп – подача тепла из пара в камеру, кДж/цикл.

Затраты тепла в окружающую среду стенами камеры:

Q10 = Qн + Qіз = 53179 + 89437 = 142616 ,

где Qн – потери тепла в период нагрева; Qіз – потери тепла в период изотермической выдержки;

Qн = 3,6 · F · к [0,5 · (t1 + t3) - t1] · τп = 3,6 · 110.89· 0,83[0,5 (90+17)-17] · 3 = 53179,

где F – площадь внешней поверхности стен камеры,

F = (Вк + 2δ)·(Lк + 2δ) + 2·к + 2δ)·к + 2δ)+ 2·(Lк + 2δ)·к + 2δ) =

= 38.89+23.63+48.64 = 110.86 м2;

к – коэффициент теплопередачи:

λ – коэффициент теплопроводности керамзитобетона, Вт/м2 · оС.

Qіз = 3,6 · F · к · t3 · τп = 89437

Расходы тепла в окружающую среду крышкой камеры.

Принимаем α1 = 30 Вт/м2· оС; α2 = 5 Вт/м2· оС.

где λм , λіз – теплоемкость металла и изоляционного слоя крышки.

Q11 = 3,6 · Fкр · к · τ1 · = 3,6·33.7· 0,3·5·=

= 23020.4 ,

где Fкр – внешняя поверхность крышки.

Fкр = к + δ)·( Lк + δ)= (3.56+ 0,4)·(8,12 + 0,4) = 33.73 м2 .

Тепло экзотермических реакций [5] :

Q12 = Gц· Кл · в · qц = 5490,2 · 0,75 · 0,7 · 400 =1152900,

где Кл – часть клинкера в шлакопортландцементе в долях от единицы; в – часть прочности изделий, которую они набирают в камере, в = 0,5-0,8; qц – количество тепла, которое выделяется при протекании экзотермических реакций в цементе, кДж/кг, дополнение 8.

Уравнение теплового баланса:

Qп = Q1 + Q2+ Q3 + Q4+ Q5 + Q6 + Q7 + Q8 + Q9 + Q10 + Q11 Q12 ;

Qп = 439130+741221+265889+20865+521640+1673616+122110+3931 + 0,15· Qп +142616+23020-1152900=2821138

Пар, который подается в камеру, имеет температуру 100 0С, конденсат – 70 0С

Количество тепла, которое необходимо подать в камеру за цикл:

Qп = q·п – ік) ,

где q – количество пара за цикл, кг/цикл; іп – энтальпия пара, кДж/кг (приложение 9); ік – энтальпия конденсата. кДж/кг ,

Удельный расход пара на 1 м3 бетона: