8121
.pdf40
Таблица 2 - Исходные данные для теплотехнического расчета
кассетной установки
|
Н а и м е н о в а н и е |
Обозна- |
Числен-ное |
|
|
|
п о к а з а т е л е й |
чение |
значение |
|
|
1 |
2 |
3 |
|
|
Характеристики изделий, формуемых в кассете |
|
|
1. Масса крупного заполнителя в 1 м3 бетона, кг....... |
Гр |
|
||
........2. Масса мелкого заполнителя в 1 м3 бетона, кг |
П |
|
||
3. |
Масса воды в 1 м3 бетона, кг ....................................... |
В |
|
|
4. |
..............................................Масса цемента в 1 м3, кг |
Ц |
|
|
2 |
|
|
|
|
5. |
Марка цемента ............................................................. |
Мц |
|
|
6. |
Водоцементное отношение бетона ............................. |
В/Ц |
|
|
7. |
Масса арматуры, приходящейся на 1 м3 бетона........... |
G а |
|
|
8. |
Объем бетона в изделии, м3 ......................................... |
Vиб |
|
|
|
|
Характеристики кассетной установки |
|
|
9. |
Число формовочных отсеков в кассете, шт |
кас |
|
|
N ф.о. |
|
|||
10. |
Объем бетона, формуемого в кассете, м3 ............... |
Vбк ас |
|
|
11. |
Масса кассетной установки, кг. ................................. |
G кас |
|
|
12. |
Масса распалубочной машины, кг ........................... |
G р.м. |
|
|
13. |
Длина пакета тепловых и формовочных отсеков, м..... |
L |
|
|
14. |
Ширина пакета тепловых и формовочных отсеков, м |
В |
|
|
15. |
Высота пакета тепловых и формовочных отсеков, м... |
Н |
|
|
16. |
Толщина слоя теплоизоляции кассеты, м ................... |
δ и |
|
|
17. |
Средняя плотность материала изоляции, кг/м3 |
ρи |
|
|
18. |
Коэффициент теплопередачи боковой изолированной |
|
|
|
|
|
поверхности пакета формовочных и тепловых |
|
|
|
|
отсеков, Вт / м2 ×° К |
К1 |
|
19. |
Коэффициент теплопередачи верхней неизолирован- |
|
|
|
|
|
ной поверхности пакета формовочных и тепловых |
|
|
|
|
отсеков, Вт / м2 ×° К |
К2 |
|
20. |
Коэффициент теплопередачи боковой неизолирован- |
|
|
|
|
|
ной поверхности пакета формовочных и |
|
|
|
|
тепловых отсеков, Вт / м2 ×° К |
К3 |
|
41
Продолжение таблицы 2
21. |
Коэффициент теплопередачи нижней неизолирован- |
|
|
|
ной поверхности пакета формовочных и |
|
|
|
тепловых отсеков, Вт / м2 ×° К |
К4 |
|
|
Температурные характеристики |
|
|
22. |
Температура воздуха в цехе, °С ................................. |
tос |
|
23. |
Начальная температура бетона, °С ........................... |
tб |
|
24. |
Температура изотермической выдержки, °С .............. |
tс |
|
25. |
Начальная температура металла кассеты, °С |
tкас |
|
26. |
Средняя температура теплоизоляции кассеты в |
|
|
|
период изотермической выдержки, °С |
t1 |
|
|
Характеристики режима тепловой обработки |
|
|
27. |
Продолжительность предварительной выдержки, ч ... |
τ п в |
|
28. |
Продолжительность подъема температуры, ч ........... |
τ1 |
|
29. |
Продолжительность изотермической выдержки, ч .... |
τ 2 |
|
|
Теплофизические характеристики водяного пара |
|
|
|
и конденсата |
|
|
30. |
Скрытая теплота парообразования при средней тем- |
r1 |
|
|
пературе за стадию подъема температуры, КДж/кг .... |
|
|
31. |
Скрытая теплота парообразования при температуре |
r2 |
|
|
изотермической выдержки, КДж/кг ........................ |
|
|
32. |
Теплосодержание конденсата при средней температу- |
i 1| |
|
|
ре на стадии подъема температуры, КДж/кг .......... |
|
|
33. |
Теплосодержание конденсата при температуре |
i 2| |
|
|
изотермической выдержки, КДж/кг .......................... |
|
|
|
Прочие исходные данные |
|
|
34. |
Коэффициент, учитывающий прочие потери ............ |
μ |
|
35. |
Принятое в расчете количество кассет, шт |
N кф ас |
|
36. |
Годовая программа цеха, м3/год |
Пгод |
|
37. |
|
|
|
Удельная теплоемкость металла |
|
|
|
|
(сталь), КДж / к г ×° С .................... |
С м |
0,482 |
38. Удельная теплоемкость материала теплоизоляции |
|
|
|
|
крайних тепловых отсеков, КДж / к г ×° С ................ |
С и з |
0,837 |
39. Удельная теплоемкость материалов твердой фазы |
|
|
|
|
бетона, КДж / к г ×° С ............... |
С т в |
0,837 |
40. Удельная теплоемкость воды, КДж / к г ×° С .......... |
С в |
4,187 |
|
41. Удельная теплоемкость воздуха, КДж / к г ×° С ....... |
С во з д |
1,015 |
|
42. Истинная плотность воздуха при 20 °С, кг/м3 |
ρво з д |
1,104 |
|
42
4.9.2. Общие принципы теплотехнического расчета
При выполнении теплотехнического расчета предполагается, что из-
делия и металлические конструкции кассеты прогреваются за стадию подъема температуры до максимальной температуры изотермической вы-
держки.
В основе теплотехнического расчета тепловых установок лежит за-
кон сохранения энергии, в соответствии с которым сумма статей расхода тепла равняется сумме статей прихода.
Основной задачей теплотехнического расчета является определение удельного расхода тепла и теплоносителя на единицу продукции (на 1 м3
бетона), а также расчет среднечасовых расходов теплоносителя, необходи-
мых для определения диаметра подводящих паропроводов и расчета мощ-
ности котельных.
4.9.3.Расход тепла на стадии подъема температуры
1.Расход тепла на нагрев изделий, КДж/м3:
Q11= [Cтв×(Гр+П+ Ц) + См × Gа + Св × В]×(t c− tб) ,
2. Расход тепла на нагрев кассеты, КДж/м3:
Q12 = |
(G к ас+ 0,2G р.м. ) × См × (tc − t к ас) |
|
|
, |
|
|
||
|
Vк ас |
|
|
б |
|
(34)
(35)
3. Расход тепла на нагрев теплоизоляции кассетной установки,
КДж/м3: |
|
|
||
Q13 = |
2 × L × H × δи × Сиз × (t1 − tо с) |
, |
(36) |
|
Vк ас |
||||
|
|
|
||
|
б |
|
|
|
где t1 - cредняя температура теплоизоляции кассеты в
период изотермической выдержки, °С. Ориентировочно можно принять
60...70 °С.
4. Расход тепла на нагрев воздуха в тепловых отсеках, Кдж/м3:
|
Nкас |
|
|
возд |
|
× (tc |
− toc ) |
||
|
|
ф |
|
|
|
||||
|
|
|
+ 1 |
× L × B × 0,15 × ρ |
|
× Свозд |
|||
2 |
|
||||||||
Q14 = |
|
|
|
|
|
|
|
, (37) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
Vкас |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
43
5. Расход тепла на компенсацию теплопотерь с поверхностей пакета формовочных и тепловых отсеков кассеты, КДж/м3:
Q1 |
= |
(K1 × F1 + K2 × F2 |
+ K3 × F3 |
+ K4 |
× F4 ) × (tc − tо с) |
× τ |
, (38) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
5 |
|
|
|
Vк ас |
|
|
|
|
1 |
|
||
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
6. Расход тепла на испарение воды из бетона [30], КДж/м3: |
|
|
||||||||||
|
|
6 |
( |
|
) |
|
|
|
tс + tо с |
|
|
|
|
|
Q1 |
= 0,01 Гр+П |
+ В + Ц |
|
× |
2501 +1,84 |
|
, |
(39) |
||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
7. Расход тепла на компенсацию теплопотерь с уходящим конденсатом, КДж/м3:
|
|
∑ (Q1i ) |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
Q1 |
= |
1 |
× i / |
, |
(40) |
|
|||||
7 |
|
r1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
8.Прочие расходы тепла (утечки через неплотности, пролетный пар
ит.д.), КДж/м3:
Q1 |
7 |
|
|
= μ × ∑ Q1 |
, |
(41) |
|
8 |
i |
|
|
|
1 |
|
|
где - μ - коэффициент, учитывающий утечки пара через неплотности, пролетный пар и т.д. Принимается равным:
- при ручном и полуавтоматическом регулировании - μ =0,3; - при автоматическом регулировании - μ =0,15.
9. Суммарный расход тепла |
в период |
подъема температу- |
||
ры, КДж/м3: |
|
|
|
|
Q1 |
|
8 |
|
|
= ∑ Q1 |
, |
(42) |
||
9 |
|
i |
|
|
|
|
1 |
|
|
4.9.4.Расход тепла на стадии изотермической выдержки
1.Расход тепла на компенсацию теплопотерь с поверхностей пакета формовочных и тепловых отсеков кассеты, Кдж/м3:
QII = |
(K1I × F1 + K2 × F2 + K3 × F3 + K4 × F4 ) × (tc |
− tо с) |
× τ |
, (43) |
|
|
|||
1 |
Vк ас |
|
2 |
|
|
б |
|
|
|
44 |
|
2. Расход тепла на испарение воды из бетона [30], Кдж/м3: |
|
Q2II = 0,01(Гр+П + В+ Ц) × (2501 +1,84 × tс) , |
(44) |
3. Расход тепла на компенсацию теплопотерь с уходящим конденсатом, КДж/м3:
|
3 |
|
|
|
QII = |
∑ (QiII ) |
× i / |
|
|
1 |
, |
(45) |
||
|
||||
3 |
r1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
4.Прочие расходы тепла (утечки через неплотности, пролетный пар
ит.д.), КДж/м3:
QII = μ × |
3 |
|
|
∑ QII |
, |
(46) |
|
4 |
i |
|
|
|
1 |
|
|
где - μ - коэффициент, учитывающий утечки пара через неплот- |
|||
ности, пролетный пар и т.д. Принимается равным: |
μ =0,3; |
||
- при ручном и полуавтоматическом регулировании - |
|||
- при автоматическом регулировании - |
μ =0,15. |
|
|
5. Суммарный расход тепла в период подъема |
температу- |
||
ры, КДж/м3: |
|
|
|
4 |
|
|
|
QII = ∑ QII , |
|
(47) |
|
5 |
i |
|
|
1 |
|
|
|
Суммарный расход тепла за обе стадии тепловой обработки, |
|||
КДж/м3: |
|
|
|
Q р = Q9I |
+ Q5II |
, |
(48) |
4.9.5. Приход тепла
Приход тепла осуществляется за счет двух источников - тепла экзо-
термических реакций цемента и тепла, приносимого со свежим паром.
Приход за счет этих двух статей должен компенсировать общий расход тепла на стадиях подъема температуры и изотермической выдержки.
45
1. Тепловыделение 1 м3 бетона в КДж/м3 на стадии подъема темпера-
туры определяется по формуле:
|
|
QI |
= q I × Ц . |
(49) |
|
|
э |
э |
|
где q I |
- |
тепловыделение 1 кг цемента на стадии подъема темпера- |
||
э |
|
|
|
|
туры, КДж/кг. |
|
Удельное тепловыделение цемента известной марки опре- |
||
деляется по формуле или номограмме [11] при В/Ц бетона, определенном в разделе 4.2 при подборе состава бетона, и числе градусо-часов (Θ) , кото-
рое , бетон получает за ту или иную стадию тепловой обработки. Примеры определения тепла экзотермии бетона аналитическим и графоаналитиче-
ским методом приведены в приложениях к настоящим методическим ука-
заниям. Число градусо-часов, полученных бетоном на стадии подъема температуры, рассчитывается по формуле
ΘI = t |
б |
× τ |
п в |
+ |
tб + tс |
× τ , |
(50) |
|
|
||||||||
|
|
2 |
1 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
2. Тепло, приносимое паром на стадии подъема температуры, опре- |
||||||||
деляется по формуле, Кдж/м3: |
|
|
|
|
|
|
|
|
QпI |
= Q9I |
− QэI , |
|
(51) |
||||
3. Тепловыделение 1 м3 бетона, КДж/м3, на стадии изотермической выдержки определится по формуле:
QII = q II × Ц , |
(52) |
э э |
|
где q IIэ - тепловыделение 1 кг цемента на стадии изотермической вы-
держки, КДж. Определяется как разность между тепловыделением бетона за весь цикл обработки и тепловыделением на стадии подъема температу-
ры, т.е.:
46
|
|
|
|
q II = q I+II − q I |
|
|
, |
|
|
|
(53) |
||||
|
|
|
|
э |
э |
э |
|
|
|
|
|
|
|
||
Определение удельного тепловыделения за весь цикл тепловой обра- |
|||||||||||||||
ботки (q эI+II ), КДж/м3, производится аналогично определению |
q эI , но |
||||||||||||||
при числе градусо-часов (ΘI+II ), рассчитанном по формуле |
|
||||||||||||||
ΘI+II = t |
б |
× τ |
п в |
+ |
tб + tс |
× τ |
+ t |
с |
× τ |
2 |
, |
(54) |
|
||
|
|
||||||||||||||
|
|
2 |
1 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4. Тепло, КДж/м3, приносимое паром на стадии изотермической вы- |
|||||||||||||||
держки равно: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
QпII |
= Q5II − QэII , |
|
|
|
(55) |
|||||
5 Расход тепла, КДж/м3, |
за весь цикл тепловой обработки определя- |
||||||||||||||
ется по формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qо б щ = QI |
|
+ QII |
, |
(56) |
||||||
|
|
|
|
|
п |
|
|
п |
|
|
п |
|
|
|
|
Результаты расчета обобщаются в таблице, пример оформления ко-
торой дан в таблице 3.
Расход пара, кг/м3, на тепловую обработку 1 м3 бетона определится по формуле
G п = |
Qо б щ |
|
|
|
п |
, |
(57) |
||
i |
||||
|
|
|
||
где i - теплосодержание (энтальпия) |
1 кг пара при темпера- |
|||
туре 100 0С.
4.10. Технико-экономические показатели
Решение всех основных вопросов - выбор режима работы тепловой установки, раскладки изделий в тепловой установке, ее конструкции и т.д. - должно быть подчинено задаче получения наилучших технико-
экономических показателей, которые являются основными критериями
47
оценки эффективности принятых в проекте решений.
На заключительном этапе проектирования эффективность при-
нятых решений оценивается сравнением технико-экономических показателей работы проектируемой установки с технико-
экономическими
Таблица 3 - Тепловой баланс кассетной установки
|
|
|
Численное значение |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Наименование статей |
1 стадия, |
2 стадия, |
за обе стадии |
||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КДж |
КДж |
КДж |
|
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
Р а с х о д т е п л а |
|
|
|
|
|
1. |
Нагрев изделий......................... |
............ |
--------- |
........... |
|
........... |
2. |
Нагрев кассеты.......................... |
........... |
--------- |
........... |
|
........... |
3. |
Нагрев теплоизоляции |
|
--------- |
|
|
........... |
|
кассетной установки........... |
............ |
............ |
|
||
4. |
Нагрев воздуха в тепловых |
|
--------- |
|
|
........... |
|
отсеках ......... |
............ |
............ |
|
||
5. |
Теплопотери с поверхностей |
|
|
|
|
|
|
пакета формовочных и тепло- |
|
............ |
............ |
........... |
|
|
вых отсеков ........ |
............ |
||||
6. |
Испарение воды из бетона ..... |
............ |
............ |
............ |
........... |
|
7. |
Теплопотери с уходящим |
|
............ |
............ |
........... |
|
|
конденсатом ..... |
............ |
||||
8. |
Прочие расходы тепла ........... |
............ |
............ |
............ |
........... |
|
|
И Т О Г О : |
............ |
............ |
............ |
|
100,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
П р и х о д т е п л а |
|
............ |
............ |
............ |
|
|
|
............ |
||||
1. |
Тепло экзотермии цемента .... |
............ |
............ |
............ |
............ |
|
2. |
Тепло, приносимое паром .... |
|
|
|
|
|
|
И Т О Г О : |
............ |
............ |
............ |
|
100,0 |
|
|
|
|
|
|
|
показателями аналогичных установок на передовых предприятиях, заимст-
вуя эти данные из литературных источников.
48
Показателем эффективности использования внутреннего объема кас-
сетной установки является коэффициент загрузки:
|
|
= |
Vк ас |
|
|
|
К |
з агр |
б |
, |
(58) |
||
Vфо |
||||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
где Vфо - объем всех формовочных отсеков в кассете, м3.
Коэффициент оборачиваемости кассетных установок является пока-
зателем эффективности их использования во времени и может быть опре-
делен по формуле
К = 16 , (59)
о б |
Тц |
|
Уточненное значение коэффициента оборачиваемости кассетных ус-
тановок можно определить по циклограмме работы кассет.
Комплексным показателем оценки эффективности работы кассетных установок является годовой съем продукции с 1 м3 их формовочного объе-
ма, определяемый по формуле
Сг о д= |
Пг о д |
, |
|
N к × Vфо |
|||
|
|
Тепловой коэффициент полезного действия равен:
КП Д = |
QI |
|
1 |
, |
|
Qо б щ |
||
|
п |
|
Удельный расход тепла, КДж/м3, равен:
q = Qоп б щ ,
Удельный расход пара, кг/м3:
g = G п ,
(60)
(61)
62)
(63)
4.11.Охрана труда и техника безопасности
Вэтом разделе необходимо указать источники производственного травматизма и предусмотреть мероприятия и устройства, обеспечивающие
49
удобные и безопасные условия труда при обслуживании тепловой уста-
новки. Здесь же необходимо рассмотреть санитарные и противопожарные мероприятия. При написании этого раздела необходимо использовать нор-
мативную и техническую литературу [31...33].