- •Понятия «тепловой процесс» и «тепловая установка»
- •Способы тепловой обработки материала
- •Тепловлажностная обработка бетона. Теплоносители, используемые при тво
- •Насыщенный и перегретый пар и их параметры
- •Параметры влажного воздуха
- •Теоретические основы тво Фазовый состав свежеотформованного бетона
- •Физико-химические процессы, происходящие в бетоне при тво
- •1. Адсорбция воды зерном цемента.
- •Понятия о внешнем и внутреннем тепло - и массообмене при тво
- •Внешний тепло - и массообмен при нагреве бетона
- •Определяемые параметры для процесса
- •Определяемые параметры для процесса
- •Определяемые параметры для процесса.
- •1. Поток влаги в период охлаждения.
- •Внутренний тепло - и массообмен при тво Понятие о градиентах температуры и влагосодержания
- •Частные потоки массы при внутреннем тепло – и массообмене
- •Уравнение плотности суммарного потока массы. Уравнение распространения теплоты при массообмене
- •Изменение влагосодержаний, температур и давлений при тво
- •Установки для тво изделий из бетона и железобетона Классификация установок для тво бетона
- •Установки для тво бетона периодического действия Пропарочные камеры ямного типа
- •Устройство и принцип действия ямной камеры
- •Кассетные установки
- •Автоклавные установки
- •Устройство автоклава
- •Установки для тво бетона непрерывного действия
- •Типы камер
- •Пароснабжение щелевой пропарочной камеры
- •Теоретические основы сушки материалов
- •1.1 Значение процесса сушки
- •1.2 Связь влаги с материалом
- •1.3 Состояние материала в процессе сушки
- •Кривая распределения влаги в материале
- •1.4 Кинетика сушки материалов
- •Усадка и деформации, возникающие в процессе сушки
- •Сушильные установки в производстве строительных материалов и изделий
- •Классификация сушильных установок
- •Распылительные сушилки
- •Барабанные сушилки
- •Типы насадок
- •Установки для сушки в кипящем слое
- •Изменение сопротивления слоя сыпучих материалов от скорости сушильного агента
- •Сушильная установка кипящего слоя
- •Сушка материала в установках с двукратным использованием сушильного агента и в виброкипящем слое
- •Сушильная установка кипящего слоя с двукратным использованием сушильного агента
- •Сушильные установки для штучных изделий Камерные сушила
- •Туннельные сушила
- •Установки для обжига строительных материалов Классификация установок
- •Печи для обжига формованных изделий
- •Устройство и принцип действия кольцевой печи
- •Работа печи
- •Устройство и принцип действия туннельной печи
- •Конструктивные элементы печи
- •Установки для получения силикатного расплава
- •Вагранка. Устройство и принцип действия коксовой вагранки
- •Вагранка для получения силикатного расплава
- •Ванные печи
- •Устройство и принцип действия регенеративной ванной печи
- •Электродуговые печи
- •Механизм тепло - и массообмена в процессе сушки
Понятия о внешнем и внутреннем тепло - и массообмене при тво
При затворении цемента водой за счёт реакции гидратации образуется пересыщенный раствор новообразований, из которого эти новообразования выделяются в виде геля и формируют первичную структуру цементного камня. Эта структура имеет вид рыхлого каркаса, который постепенно упрочняется.
Образующийся при гидратации гель занимает в два раза больший объем, чем зёрна цемента, из которых он образовался. Поэтому гель занимает то пространство, где раньше находились вода и воздух. Разница в занимаемых объёмах межу зёрнами цемента и образовавшимся гелем заставляет свободную влагу и воздух перемещаться по бетону, а сам бетон обмениваться влагой и воздухом с окружающей средой.
В процессе нагрева изделия пар отдавая теплоту, конденсируется на поверхности бетона. При этом изменяются температура (tПМ) и влагосодержание (UПМ) поверхности изделия и среды. Эти процессы являются внешними по отношению к изделию и поэтому их называют внешним тепло – и массообменом. Передвижение влаги и воздуха, а также изменение температурного поля внутри изделия называют внутренним тепло - и массообменом.
Внешний тепло - и массообмен при нагреве бетона
Внешний тепло - и массообмен определяет условия взаимодействия насыщенного пара, который подаётся в установку, и изделия, подвергаемого ТВО.
Условия в установке: установка герметична не полностью и в ней находится воздух. Давление в установке РУ равно атмосферному.
Процесс, происходящий в установке. В установку подаётся пар. Поскольку установка не является полностью герметичной, то давление в ней постоянно и слагается из парциального давления пара подаваемого в установку и парциального давления воздуха находящегося в ней: РУ = РВ! + РП! = 0,1 МПа.
Попадая на холодную поверхность изделия пар, превращается в конденсат и образует на ней плёнку толщиной δ. Поверхность изделия начинает нагреваться и её температура стремится к температуре паровоздушной смеси tПС или окружающей среды tСР в установке. При этом парциальное давление пара у поверхности плёнки конденсата снижается до значения РП!!, а парциальное давление воздуха возрастает до РВ!! И давление в установке становиться:
РУ = РП! + РВ! = РП!! + РВ!! = 0,1 МПа.
Определяемые параметры для процесса
1. Удельный поток теплоты qТ к материалу через плёнку конденсата
, (1)
где λ – теплопроводность водяной плёнки; tЖ – температура плёнки конденсата; tПМ – температура поверхности материала; δ – толщина плёнки конденсата.
2. Удельный поток пара конденсирующегося на поверхности изделия.
(2)
где βm – коэффициент массообмена при конденсации; РП! и РП! – соответственно парциальные давления пара в установке и у поверхности изделия.
3. Теплота, отдаваемая паром изделию при конденсации.
, (3)
где r – теплота парообразования.
4. Дополнительный перенос теплоты от паровоздушной смеси (среды) к плёнке конденсата
(4)
где α СР - коэффициент теплоотдачи от паровоздушной смеси (среды) к плёнке конденсата; tСР* - средняя температура ПВС; tЖ – температура плёнки конденсата.
Поскольку определение коэффициента βm весьма затруднительно, то в расчётах его заменяют коэффициентом αm (коэффициент массообмена при испарении с поверхности жидкой плёнки) и приравнивают к βm . Численно βm = 0,97αm.
5. Коэффициент массообмена αm .
(5)
где Ar – критерий Архимеда; F – поверхность испарения или конденсации; λ! – коэффициент массопроводности.
6. Коэффициент массоопроводности λ!.
, (6)
где К – коэффициент диффузии; μП – молекулярная масса пара; ТСР – средняя температура пограничного слоя; Rμ – универсальная газовая постоянная; ТО – абсолютная температура; ВО и В! – соответственно барометрическое давление воздуха при нормальных условиях и в установке.
Внешний тепло – и массообмен при изотермической выдержке
Принято считать, что изотермическая выдержка при ТВО начинается с момента, когда температура поверхности изделия достигнет температуры ПВС в установке, т.е. tПМ = tСР.
Вследствие реакции гидратации цемента, сопровождающейся выделением тепла внутренние слои изделия приобретают температуру на 5…7оС большую, чем температура ПВС в установке. При этом парциальное давление над поверхностью изделия РП!! становиться больше, чем парциальное давление пара в установке РП!, и с поверхности изделия начинает испаряться влага. К концу периода изотермической выдержки плёнка конденсата с поверхности изделия удаляется полностью, а сам бетон теряет значительное количество влаги.
В период подъёма температуры твердеющий бетон поглощает от 2 до 3% влаги, считая от количества воды затворения, а в период изотермической выдержки теряет от 1 до 1,5 %, т.е. перемещение влаги с поверхности изделия к центру и обратно свидетельствует о наличии внешних и внутренних массообменных процессов.