Расчет ямной пропарочной камеры

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Введение

1. Описание конструкции и принципа работы ямной пропарочной камеры

2. Технологический расчет

2.1 Характеристика изделий, подвергаемых тепловой обработке

2.2 Выбор режима тепловой обработки

2.3 Физико-химические процессы, протекающие при тепловой обработке стеновых блоков в ямной пропарочной камере

2.4 Основные размеры ямной пропарочной камеры

2.5 Продолжительность рабочего цикла ямной пропарочной камеры

2.6 Производительность и необходимое количество тепловых установок

2.7 Материальный баланс ямной пропарочной камеры

3. Тепловой расчет

3.1 Период нагрева

3.2 Период изотермической выдержки

3.3 Период охлаждения

4. Аэродинамический расчет

5. Гидравлический расчет

5.1 Гидравлический расчет общего паропровода

5.2 Гидравлический расчет перфорированной трубы

5.3 Гидравлический расчет конденсатоотводящей системы

5.4 Технико-экономические показатели тепловой обработки

6. Охрана труда и техника безопасности при работе с ямной пропарочной камерой

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Твердение бетонных и железобетонных изделий (ЖБИ) на заводах при обычной температуре нерационально, так как слишком продолжительно, уменьшает оборачиваемость форм, задерживает выпуск готовой продукции. Для ускорения твердения бетона применяют тепловую обработку.

Значение тепловлажностной обработки бетона в технологической цепочке получения бетонных и железобетонных изделий общеизвестно. Тепловлажностная обработка - наиболее эффективный из существующих способов ускорения твердения бетона. Она является важнейшей технологической операцией при производстве железобетонных изделий.

Все мероприятия на заводах ЖБИ направлены на снижение расхода тепловой энергии и топлива без сокращения производственного цикла изготовления изделий применяются и самых различных условиях.

В последние годы основное внимание на заводах сборного железобетона уделяется повышению эффективности эксплуатации теплоиспользующего оборудования, выполнению комплекса доступных каждому заводу мероприятий по нормализации технологического теплопотребления, внедрению новых эффективных тепловых установок с повышенной теплозащитой ограждающих конструкций и энергосберегающих технологий с использованием пара, электроэнергии, продуктов сгорания природного газа и различных видов возобновляемых источников энергии [1].

При производстве сборных железобетонных изделий тепловая обработка является одним из наиболее энергоёмких переделов, потребляющим около 60% от общего количества энергозатрат. Теоретически на нагрев бетона и металла форм требуется всего 10-15%, то есть почти десятая часть тепловой энергии, расходуемой в настоящее время, а планируемые и не планируемые потери достигают 50% общего количества энергозатрат [2].

Энергетическая эффективность должна стать одним из основных критериев технологии производства наряду с такими показателями, как себестоимость, трудоемкость, материалоемкость, а также удельные капиталовложения. Поэтому проблема снижения энергозатрат при тепловой обработке сборных бетонных и железобетонных конструкций является весьма актуальной [3].

Выбор способа термообработки определяется видом конструкции. условиями её работы в период эксплуатации, видом армирования, классом бетона и другими факторами.

В целях экономного расходования энергии при тепловой обработке следует переходить от ямных камер к более эффективным щелевым и вертикальным камерам, использованию предварительно разогретых бетонных смесей, прогреву в кассетных установках, или пакетах термоформ [3].

Установки для тепловой обработки бетона могут быть периодического и непрерывного действия. К установкам периодического действия относятся камеры ямного типа, туннельные камеры, формовочные кассетные машины, стендовые установки и автоклавы. Установками непрерывного действия являются туннельные камеры, щелевые камеры, вертикальные камеры и термоформы, укладываемые в штабель пакетировщиком. При этом в качестве теплоносителя (источника тепловой энергии) могут использоваться водяной пар, паровоздушная смесь, горячий воздух, электрический ток, солнечная энергия, продукты сгорания природного газа [4].

Наиболее распространенным видом тепловой обработки бетона на заводах ЖБИ является прогрев изделий насыщенным паром в камерах пропаривания [2]. Применяют камеры периодического и непрерывного действия, чаще всего ямные камеры периодического действия.

Курсовая работа по дисциплине «Процессы и аппараты 2» нацелена на определение конструктивных характеристик, основных габаритов ямной пропарочной камеры и теплотехнических показателей ее работы.

Основные задачи курсовой работы:

- на основе глубокого изучения технической информации описать конструкцию и принцип работы тепловой установки; охарактеризовать основные процессы, протекающие при обработке материала в установке;

- обосновать выбор режима тепловой обработки изделий;

- выполнить технологический расчет установки и определить ее габариты;

- выполнить тепловой расчет установки, составить тепловой баланс и провести анализ основных затрат тепла;

- выполнить аэродинамический расчет установки;

- выполнить гидравлический расчет системы теплоснабжения установки;

- определить основные технико-экономические показатели тепловой обработки изделий в установке.

Курсовая работа предусматривает анализ режима работы и технико-экономических показателей. В данной работе выбрана производительность установки - 35 000 м3/год, объектом тепловлажностной обработки является стеновой блок.

Курсовая работа представлена в виде расчетно - пояснительной записки объемом страниц и листом формата А1 графической части с изображением ямной камеры и схем, характеризующих ее работу.

1. Описание конструкции и принципа работы ямной пропарочной камеры

Ямные камеры паропрогрева (рисунок 1) используют на стендовых, полуконвейерных и поточно-агрегатных линиях производства бетонных и железобетонных изделий. В курсовой работе принят агрегатно-поточный способ производства, который отличается ограниченным количеством технологических постов, на каждом из постов совмещается несколько операций. Формы транспортируются с помощью кранов. Одно из основных достоинств этого способа - возможность использования его для производства изделий без существенных переналадок технологических линий [3].

Камера представляет собой заглубленную в землю установку, где отформованные изделия подвергаются тепловлажностной обработке.

1 - пол; 2 - трап; 3 - конденсатоотводящее устройство; 4 - система конденсатоотвода; 5 - стена; 6 - отверстие для ввода пара; 7 - трубопровод; 8 - трубы; 9 - отверстие для вентиляции; 10 - канал; 11 - герметизирующий конус; 12 - червячный винт; 13 - приточный затвор; 14 - крышка; 15 - швеллер; 16 - уголок; 17 - теплоизоляция.

Рисунок 1 - Ямная пропарочная камера

Основными элементами ямной камеры являются стенки, бетонный пол с трапом для стока конденсата, съемная крышка с гидравлическим затвором, системы паропровода и конденсатоотвода.

Стены камеры имеют толщину 400 мм. Для снижения потерь теплоты в окружающую среду стены камеры снабжают теплоизоляцией 17. Стены камеры 5 имеют отверстие 6 для ввода пара, который подается вниз камеры по трубопроводу 7 от сети. Трубопровод заканчивается уложенными по периметру камеры трубами 8 с отверстиями - перфорациями, через которые пар поступает в камеру. Ямные камеры и кассеты обладают большой тепловой инерцией. Поэтому возможно так отрегулировать максимальное открытие клапана, подающего пар, чтобы поднятие температуры занимало время, приемлемое для технологии [4].

Кроме отверстия для ввода пара в стене камеры делают отверстие 9 для вентиляции в период охлаждения. Оно соединяется каналом 10 с вентилятором, который отбирает паровоздушную смесь из камеры [5].

Днище камеры устраивают из бетона с теплоизоляционным слоем и с гидроизоляцией. Днище имеет уклон 0,005-0,01 для стока конденсата в слив, оборудовано гидрозатвором. В приямке трапа 2, куда стекает конденсат, есть конденсатоотводящее устройство 3, в качестве которого чаще всего ставят водоотделительную петлю. Устройство отводит конденсат, но не пропускает пар.

Крышка ямной камеры в основном состоит из двух составных частей (существуют и другие разновидности крышек). Крышка камеры 14 - жесткий металлический каркас, заполненный теплоизоляционным материалом для уменьшения потерь в окружающую среду. На внутренней поверхности крышки конденсируется пар. Если крышка не теплоизолирована, то количество конденсата велико, его крупные капли разрушают поверхность пропариваемых изделий. Для изоляции камеры во время подогрева и изотермической выдержки от системы вентиляции устраивают герметизирующий конус 11, который с помощью червячного винта 12, снабженного маховиком, может подниматься и опускаться. При поднятом конусе происходит вентиляция, при опущенном - камера надежно изолирована от этой системы. Кроме герметизирующего конуса в таких же целях может применяться гидравлический (водяной) затвор путем установки швеллера 15 (глубина 100-150 мм). Крышку по периметру обрамляют уголком 16, входящим в швеллер. Полость швеллера заполняют водой, которая предотвращает выбивание пара из камеры. Внутренняя поверхность крышки имеет уклоны к бокам, что обеспечивает стекание конденсата к стенкам. При этом пар не попадает на изделие и происходит автоматическое пополнение гидравлического затвора. Установку и съем крышки осуществляют с помощью гидропривода или мостового крана [4].

Ямная камера работает следующим образом. С камеры краном снимают крышку и в нее устанавливают формы с изделиями таким образом, чтобы они со всех сторон обтекались паром. Для установки форм в ямные камеры пропаривания применяют стойки с поворотными кронштейнами. Крышку закрывают и в соответствии с принятым режимом тепловой обработки в камере поднимают температуру путем подачи пара через парораздающий коллектор с соплами. Цикл пропаривания складывается из предварительной выдержки изделий в теплой камере до подачи пара, подъема температуры в камере до максимальной, изотермической выдержки изделий при максимальной температуре и охлаждения изделий продувкой воздуха и составляет. Продолжительность тепловлажностной обработки зависит в основном от толщины изделий, активности и расхода на 1 м3 бетона применяемого портландцемента и назначения конструкции.

Подача пара в ямную камеру может осуществляться двумя различными способами. По одной из схем коллектор для подачи пара распологают на уровне 0,6-0,7 высоты камеры. Циркуляция обеспечивается энергией струй пара, выходящих из крупноразмерный точечных сопел, оси которых направлены вниз. Другая схема предусматривает поступление пара по горизонтальному паропроводу, расположенному по нижнему периметру камеры, откуда направляется в вертикальные перфорированные стояки. В курсовой работе подача острого пара предусмотрена через закольцованную перфорированную трубу (рисунок 2), расположенную у днища камеры по ее периметру. Истекающий из трубы пар поднимается, смешивается с воздухом, образуя паровоздушную смесь.

1 - магистральный паропровод; 2 - дроссельная диафрагма; 3 - общий паропровод; 4 - кран; 5 - паропровод ямной камеры; 6 - закольцованная перфорированная труба

Рисунок 2 - Схема пароснабжения ямной камеры

Тепло материалу передается конвективно-кондуктивным методом. Форма имеет непосредственный контакт с теплоносителем. Перенос теплоты форме осуществляется за счет хаотического движения микрочастиц (конвекция). Теплопередача от формы к изделию осуществляется в результате теплопроводности за счет разности температур (кондукция).

Для повышения эффективности прогрева в ямных камерах применяют два принципиально различных метода организации теплового процесса: в паровоздушной среде с принудительной циркуляцией и в среде чистого насыщенного пара. Паровоздушная смесь состоит из сухого воздуха и водяного пара. Прогрев изделий в среде чистого насыщенного пара целесообразен при необходимости повышения температуры до 100oC для твердения бетонов на шлаковых цементах. Так как в курсовой работе в качестве вяжущего используется портландцемент, тепловую обработку следует осуществлять в паровоздушной среде. При этом обеспечивается равномерное омывание поверхностей изделий, а также сокращается цикл прогрева вследствие увеличения коэффициента теплоотдачи греющей среды.

Коллектор для подачи пара расположен на уровне 0,6 высоты камеры. Циркуляция обеспечивается энергией струй пара, выходящих из крупноразмерных точечных сопел, оси которых направлены вниз. Скоростные потоки греющей среды проникают вследствие разности давлений ко всем поверхностям изделий и выравнивают температуру среды по высоте камеры. Применение принудительной циркуляции греющей среды снижает удельный расход пара до 150-200 кг/м3 [4].

Снижение расхода теплоносителя при тепловой обработке бетона -- настоятельное требование производства. Для этой цели служат следующие мероприятия: надежная теплоизоляция трубопроводов, подающих теплоноситель; поддержание затворов ямных камер или завесов других тепловых агрегатов в надлежащем состоянии; повышение коэффициента заполнения камер изделиями; автоматизация режимов тепловой обработки изделий.

2. Технологический расчет

2.1 Характеристика изделий, подвергаемых тепловой обработке

Широкое применение в строительстве получили сборные железобетонные детали и конструкции, изготовленные на заводах и доставляемые на объекты строительства в готовом виде.

Сборные железобетонные детали отличаются высоким качеством и долговечностью, не требуют специального ухода во время эксплуатации, их применение сокращает сроки строительства, уменьшает трудоемкость, сокращает расход леса и металла, упрощает производство работ в зимний период [1].

В данной курсовой работе используется одна из распространенных деталей из сборного железобетона - стеновой блок, а именно блок внутренней стены вертикальный.

Характеристика стенового блока представлена в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристика стенового блока

Размеры, мм	Объем V, м3	Масса, кг	Средняя плотность бетона кг/м3	Расход материалов, кг/м3
Длина, Lи	Ширина, Ви	Толщина, Ни				Цемент, Ц	Заполнители, З	Вода, В
							Щебень, Щ	Песок, П
2180	1190	300	0,778	1516	2000	250	1415	640	140

Технологический расчет в данной курсовой работе выполняется в соответствии с методикой, рекомендуемой для данного типа проектируемой установки.

Расчет состава обычного (тяжелого) бетона должен выполняться по единому методу [2]. Состав бетона рассчитывают по абсолютным объемам на основе формул для определения расхода воды, цемента, песка и крупного заполнителя (щебня) при следующих исходных данных:

- Марка портландцемента 400;

- Подвижность бетонной смеси по ОК на 4-5 см;

Материалы:

- Портландцемент активностью 40 МПа;

Песок средней крупности: водопотребность 7%

плотность 2,63 кг/л

насыпная плотность 1,48 кг/л

Порядок расчета состава следующий:

В зависимости от требуемой прочности, срока и условий твердения бетона принимается Ц/В = 1,8.

Расход воды определяется в зависимости от требуемой подвижности бетонной смеси ориентировочно по графику и равен:

(1)

Расход цемента с округлением до 5 кг:

(2)

Коэффициент раздвижки выбирается в зависимости от количества бетонной смеси и заполнителя и устанавливается ориентировочно по графику б = 1,1.

Расход щебня определяется по формуле:

(3)

Расход песка определяется по формуле:

(4)

В результате проектирования состава бетона определено такое соотношение между материалами, при котором будет гарантирована прочность бетона в конструкции с учетом технологии ее изготовления (ямная пропарочная камера), необходимая подвижность бетонной смеси и экономичность бетона.

2.2 Выбор режима тепловой обработки

Режим тепловлажностной обработки - совокупность основных теплотехнических параметров: температуры, влажности и давления среды; скорости подъема и снижения температуры; продолжительности периодов.

Общий цикл пропаривания разделяют на 4 периода: предварительное выдерживание - время от момента окончания формования до начала повышения температуры среды камеры; подъем температуры среды в камере; изотермический прогрев - выдерживание при наивысшей заданной температуре, охлаждение - понижение температуры среды камеры.

Предварительно выдерживание

Для того чтобы при тепловом воздействие структура бетона не нарушалась, бетон должен обладать начальной (критической) прочностью. Кроме того, быстрый нагрев после формования приводит к преждевременному уплотнению оболочек вокруг зерен цемента, замедлению реакции и недостаточному использованию цемента. Поэтому предварительное выдерживание при температуре окружающей среды обязательно.

Рекомендуемая продолжительность предварительного выдерживания бетона до пропаривания для линейных изделий постоянного сечения в бортовых формах - 2,5 ч [8].

Подъем температуры

Повышение температуры прогрева следует осуществлять со скоростью, соответствующей начальной прочности бетона, типу формы изделия, его толщине. В таком случае при начальной прочности бетона 0,1 - 0,2 МПа и толщине изделия до 250 мм скорость подъема температуры должна быть не более 15-20/час. Подъем температуры среды в камере со скоростью более 60/час независимо от начальной прочности бетона не рекомендуется.

Изотермический прогрев

Основной стадией процесса тепловлажностной обработки, при которой идет интенсивный набор прочности бетона, является изотермический прогрев. Изотермический прогрев бетона характеризуется принятой максимальной температурой среды и продолжительностью прогрева.

В период изотермического прогрева, т.е. при поддерживании заданной максимальной температуры среды, происходит дальнейший нагрев внутренних слоев изделий, что приводит к повышению температуры бетона на 7 - 15 выше температуры среды. Наиболее интенсивное тепловыделение происходит в первые 3 ч прогрева, затем начинается понижение температуры бетона до выравнивания ее с температурой среды [9].

Охлаждение

После изотермического выдерживания производят понижение температуры среды камеры не более 4 - 6/час. При выдерживании таким образом изделий в течение 1 - 3 ч они остывают на 5 - 20. Снижение температуры среды в камере должно производится плавно. Чем выше прочность бетона, тем больше может быть температурный перепад без опасения ухудшить структуру бетона вследствие возникающих при этом внутренних температурных напряжений [2].

Многочисленность факторов влияния на процессы твердения бетона при тепловлажностной обработке затрудняет разработку метода расчета режимов.

Факторы, определяющие выбор режима тепловлажностной обработки:

1. Вид вяжущего вещества, вещественный состав цемента, фазовый состав клинкера - определяющие факторы при выборе способа тепловой обработки, температуры и продолжительности процесса. При тепловлажностной обработке бетона на портландцементе оптимальная температура изотермического прогрева составляет 80oС.

2. Консистенция бетонной смеси, водоцементное отношение. Предварительное выдерживание и период нагрева зависят от удобоукладываемости бетонной смеси. Так в курсовой работе применяется жесткая бетонная смесь, осадка конуса составляет 4-5 см, возможно сокращение цикла обработки на 1 ч.

3. Массивность изделия и вид бетона. С увеличением массивности изделий возрастают температурные перепады между наружными и внутренними слоями бетона, увеличиваются напряжения, вероятны деформации. Для изделий из тяжелого бетона на портландцементе толщиной более 300 мм рекомендуется режим 13,0 (3,5+6,5+3,0). В данной курсовой работе для стеновых блоков предусмотрена предварительная выдержка, выбран цикл тепловой обработки.

4. Тип тепловой установки. Рекомендуемая температура изотермической выдержки в ямных камерах составляет 80-90оС. В курсовой работе пропаривание изделия осуществляется при температуре 80оС.

С учетом состава и структурных особенностей бетонной смеси, конструктивных особенностей изделия и типа тепловой установки выбран следующий режим тепловлажностной обработки, который представлен в виде графика на рисунке 4.

Рисунок 4 - График режима тепловой обработки в ямной камере с предварительной выдержкой

Управление режимом тепловой обработки нацелено на устранение деструктивных процессов в твердеющем бетоне, улучшение его строительно-технических свойств.

2.3 Физико-химические процессы, протекающие при тепловой обработки изделия в ямной камере

В процессе тепловлажностной обработки происходит ряд физических, физико-химических и химических процессов, которые и формируют структурную прочность бетона.

Структура свежесформованного бетона состоит из твердой, жидкой и газообразной фаз. Пространство между твердыми компонентами бетона и газообразной фазой связано системой оводненных капилляров. Радиус капилляров зависит от содержания воды в бетонной смеси, удельной поверхности твердых компонентов. В первые часы после приготовления бетонной смеси основные формы связи воды - физико-химическая и физико-механическая. Пористость свежеуложенного бетона определяется объемом, занятым испаряемой (физико-механической) водой, и объемом газообразной фазы. Источниками газообразной фазы в свежеуложенной бетонной смеси являются: воздух, вовлеченный в процессе приготовления и укладки смеси; воздух, адсорбционно связанный поверхностями твердых частиц; воздух, растворенный в воде и переходящий в свободное состояние под влиянием вибрации и нагрева.

Внешний тепло- и массобмен определяет условия взаимодействия насыщенного пара, который подается в ямную камеру, и изделия, подвергаемого тепловлажностной обработке. От условий взаимодействия насыщенного пара с изделием зависит скорость нагрева изделия и степень его увлажнения с поверхности, а также температурное поле в установке для тепловлажностной обработки.

Свежеуложенная бетонная смесь имеет весьма незначительную структурную прочность. Газообразная и жидкая фазы заключены в оболочку, которая не препятствует их свободному температурному расширению. При нагревании до 80оС объем газообразной фазы увеличивается в 2,2 раза. Жидкая фаза также свободно расширяется, раздвигая твердые составляющие свежесформованного бетона. Относительное увеличение объема воды в температурном интервале 20-80оС составляет 2,7. Вода и газ способны увеличиваться в объеме на 1-2 порядка больше, чем твердые компоненты, и мигрировать под действием температурно-влажностных градиентов. Следовательно, расширение жидкой и газообразной фаз при нагревании свежесформованного бетона будет приводить к разрыхлению его структуры и образованию дополнительного порового пространства, которое обычно заполняется воздухом.

В период предварительного выдерживания перед нагреванием бетонная смесь приобретает начальную структурную прочность и является аналогом затвердевшего бетона. В такой структуре газообразная и жидкая фазы заключены в жесткую оболочку, недеформирующуюся при нагреве и способную сопротивляться тепловому воздействию.

В период нагрева температура и давление пара среды камеры больше, чем изделия. Общее давление в этой зоне будет складываться из парциального давления водяного пара и парциального давления воздуха. Пар, отдавая свою теплоту, конденсируется на поверхности бетона. Это сопровождается изменением температуры и влагосодержания поверхности изделия и среды: повышается влажность наружных слоев, которые нагреваются и увеличиваются в объеме в большей степени, чём внутренние. Возникает градиент температуры и влажности в изделии, который вызывает миграцию влаги.

Повышение температуры в тепловом агрегате приводит к прогреву и расширению составляющих бетона, из которых наибольшие значения имеют вовлеченный воздух и вода. Тепловое расширение газообразной и жидкой фаз (паровоздушной смеси), находящихся в порах, создает в бетоне избыточное давление. Величина избыточного давления зависит от внешнего и внутреннего массообмена, направления движения влаги.

Влага, движущаяся к внутренним слоям бетона, запирает газообразную фазу. Газообразная фаза стремится выйти из бетона и движется навстречу потоку мигрирующей влаги в направлении, обратном температурному градиенту. Следовательно, расширение паровоздушной смеси в ограниченном объеме и ее дополнительное сжатие расширяющейся и мигрирующей влагой способствуют увеличению избыточного давления в порах и капиллярах.

Возникновение избыточного давления в газообразной фазе приводит к разрыхлению структуры и повышению пористости, если материал в этот момент не обладает необходимой прочностью и не в состоянии противостоять деструктивным процессам.

Большим внутренним резервом бетона, способствующим его сопротивлению деструктивным процессам, является контракция. Контракция - явление сжатия, химической усадки системы «цемент - вода» в процессе их взаимодействия. Основная причина уменьшения общего объема при твердении системы «цемент-вода» - различие плотностей исходных и конечных продуктов реакции. Как следствие, общий объем системы уменьшается, так как объем новообразований - кристаллогидрата меньше, чем сумма объемов реагирующих веществ в результате повышения плотности химически связанной воды. Во всем объеме в процессе твердения возникают контракционные поры, поэтому внешний объем твердеющего цементного камня и бетона практически не изменяется.

Возможны различные случаи взаимодействия между избыточным давлением в бетоне и вакуумом: при быстром нагреве свежеуложенного бетона теплофизические процессы, обусловливающие избыточное давление, опережают развитие контракции и нарастание прочности; при медленном нагреве теплофизические процессы развиваются одновременно с контракцией. В результате избыточное давление незначительно, а в определенных условиях может и не возникать.

Для снижения деструктивных процессов, возникающих в бетоне в период подъема температуры, возможно: увеличение длительности предварительного выдерживания; применение рациональных скоростей подъема температуры; создание заданных параметров паровоздушной среды в камере по температуре, давлению и относительной влажности; использование предварительно разогретых бетонных смесей.

К началу периода изотермического выдерживания температура бетона по всему сечению изделия выравнивается и достигает максимальных значений температуры среды в тепловом агрегате. В этих условиях прекращаются основные физические процессы, происходящие под действием температурного градиента. Бетон достигает размеров, наибольших для данного состава и режима тепловлажностной обработки.

При изотермическом выдерживании интенсифицируется гидратация вяжущего, формируется структура цементирующего вещества, фиксируется сложившаяся к этому периоду капиллярно-пористая макроструктура бетона.

Процессы гидратации и твердения сопровождаются тепловыделением и контракцией. Вследствие экзотермии вяжущего температура бетона становится на 2 - 7о С выше температуры среды в камере. Возникающий температурный градиент должен был бы привести к увеличению избыточного давления. В действительности внутреннее давление в газообразной фазе бетона уменьшается вплоть до развития вакуума за счет одновременно протекающей контракции. Следовательно, градиенты температуры и давления, возникающие при изотермической выдержке, имеют иное направление, чем при подъеме температуры. Поэтому конденсат, сосредоточенный на поверхности изделия, будет не только испаряться под действием градиентов температуры и давления, но и всасываться бетоном вследствие возникновения внутриобъ-емного вакуума.

При изотермическом прогреве протекают физические и физико-химические процессы в микроструктуре цементирующего вещества. Кристаллогидраты могут иметь различный и иной, чем негидратированные зерна цемента, коэффициент температурного расширения. Возможно развитие внутрипорового давления, объемных изменений и других процессов, вызывающих собственное напряжение в цементном камне бетона.

При снижении температуры в установке, температура бетона и давление пара в нем будут выше, чем в среде. В бетоне начинается движение нагретого воздуха к открытой поверхности, а также миграция влаги из глубинных слоев и ее интенсивное испарение.

В период охлаждения в установку подают воздух из окружающей среды, который охлаждая материал, нагревается сам. При нагреве уменьшается его относительная влажность. За счет этого воздух ассимилирует значительно большее количество с поверхности материала, стен и крышки и при влажности 100% отработанный воздух удаляется из установки.

При охлаждении протекает целый комплекс взаимосвязанных процессов, которые завершают формирование структуры бетона:

- интенсивное обезвоживание бетона, и, как следствие, усадочные деформации;

- температурные перепады по сечению изделия, приводящие к растягивающим напряжениям;

- дополнительное выделение кристаллогидратов.

Возникающие перепады температуры и влагосодержания между поверхностью и центральными слоями бетона, усиливающийся массоперенос внутри изделия воздействуют на структуру материала и способны привести к ее частичному разрушению. Интенсивность миграции и испарения влаги зависит от водосодержания бетонной смеси. Доля перемещаемой и испаряемой влаги может достигнуть 20 - 40% количества воды затворения. Миграция воды сопровождается возникновением длинных открытых каналов, увеличением пористости цементного камня.

При охлаждении компоненты бетона стремятся сокращаться в объеме соответственно своему коэффициенту температурного расширения. В местах контакта цементного камня и заполнителей могут возникнуть растягивающие напряжения.

Резкое охлаждение вызывает большой градиент температуры, при котором температура внутри изделия значительно выше, чем снаружи. Замедленное снижение температуры позволяет уменьшить деформационные напряжения.

2.4 Основные размеры тепловой установки

Основные габариты ямной камеры зависят от номенклатуры изделий, размеров форм и технических зазоров, определяются расчетом по эскизу принятой садки изделий, которая обеспечивает устойчивость, равномерную газонепроницаемость и максимальное использование рабочего пространства.

Длина ямной камеры, LК, м:

LК = Lф · n1 + (n1+1) · L1, (4)

где LФ - длина формы с изделием, м, равная Lф = LИ + 0,2;

n1 - количество форм по длине камеры, по эскизу садки n1=4;

L1 - зазор между формой и стенкой камеры, между штабелями форм, принят 0,1м;

LИ - длина изделия, м.

Длина ямной камеры 7-13 м.

LК = (2,18+0,2) · 4 + (4+1) · 0,1=10,02

Ширина ямной камеры, ВК, м:

ВК = Bф · n2 + (n2 + 1) · L1, (5)

где Bф - ширина формы с изделием, м, равная Вф = ВИ + 0,2;

ВИ - ширина изделия, м;

n2 - количество форм по ширине камеры.

Ширина ямной камеры 1,5 - 4 м.

ВК = (1,19+0,2) · 2 + (2 + 1) · 0,1=3,08

Высота ямной камеры, НК,м:

НК = (НФ + Н1) · n3 + Н2 + Н3, (6)

где НФ - высота формы с изделием, м, равная НФ =НИ + 0,025;

n3 - количество форм по высоте камеры;

Н1 - зазор между формами с изделиями по высоте

(размер прокладки, кронштейна-упора) принят 0,05 м;

Н2 - пространство между нижней формой и днищем камеры,

принято 0,15 м;

Н3 - зазор между верхним изделием и крышкой камеры,

принят 0,05 м;

НИ - толщина изделия, м.

Высота ямной камеры до 3 м.

НК = (0,3+0,025+0,05) · 6 + 0,15 + 0,05=2,45

Объем ямной камеры, VК, м3:

VК = LК · ВК · НК. (7)

VК = 10,02 · 3,08 · 2,45=75,61

Количество изделий в ямной камере, nИ, шт.:

nИ = n1 · n2 · n3. (8)

nИ = 4 · 2 · 6=46

Эскиз садки изделий с учетом рассчитанных габаритов ямной камеры представлен на рисунке 5. а.)

1 - камера, 2 - прокладка, 3 - изделие, 4 - форма

Рисунок 5 - Эскиз садки изделий в ямной камере

а.) вид сверху; б.) вид сбоку

2.5 Продолжительность рабочего цикла ямной камеры

Для определения производительности технологической линии рассчитывают продолжительность рабочего цикла ямной камеры, производительность и необходимое количество тепловых установок.

Рабочий цикл ямной камеры составляет время от начала подготовки рабочего пространства камеры до окончания выгрузки готовой продукции.

Продолжительность рабочего цикла ямной камеры, t Ц, ч:

tЦ = tЗАГ + tП + tИЗ + tОХЛ + tВЫГ, (9)

где tЗАГ - продолжительность загрузки изделий в камеру, принята 1ч;

tВЫГ - продолжительность выгрузки изделий из камеры, принимают 0,5tЗАГ;

tП, tИЗ, tОХЛ - соответственно продолжительность периодов подъема

температуры, изотермической выдержки и охлаждения, ч.

tЦ = 1 + 2 + 5+ 2 + 0,5=10,5

2.6 Производительность и необходимое количество тепловых установок

Годовая производительность ямной камеры, Р, м3/год:

Р = VИ · nИ · C · KОБ, (10)

где VИ - объем изделия, м3;

С - количество рабочих суток в году, принято для агрегатно-поточной линии 253 дня [10];

КОБ - коэффициент оборачиваемости, равный .

Р = 0,778 · 46 · 253 · =20695,68

Количество тепловых агрегатов, NК, шт.:

NK = , (11)

где П - годовая производительность предприятия, м3/год.

NK =

Степень полезного использования объема камер характеризуется коэффициентом заполнения и коэффициентом загрузки.

Коэффициент заполнения, КЗ:

КЗ = . (12)

КЗ =

Получен небольшой коэффициент заполнения, так как стеновые блоки занимают не полный объем формы.

Коэффициент загрузки, КЗАГР:

КЗАГР = . (13)

КЗАГР =

где VБ - объем всех изделий, м3;

VФ - объем всех форм, загруженных в камеру, м3.

2.7 Материальный баланс ямной камеры

Материальный баланс выражает соотношение между статьями прихода и статьями расхода, его составляют на цикл работы камеры. Материальный баланс основан на законе сохранения массы и отражает количественные изменения содержания твердой и жидкой фаз в процессе тепловой обработки.

Для расчета материального баланса необходимы данные о структуре изделия, режиме работы ямной камеры и таблица 1.

Уравнение материального баланса в общем виде: GПР = GРАС.

Масса сухих компонентов бетона, GС, кг/цикл:

GC = (Ц + З) · VИ · nИ, (14)

где nИ -количество изделий, обрабатываемых в одной ямной камере, шт.

GC = (250+1415+640) · 0,778 · 46=82491,34

Масса воды затворения, GB, кг/цикл:

GB = B · VИ · nИ (15)

GB = 140· 0,778 · 46=5010,32

Масса арматуры, GA, кг/цикл:

GA = A · VИ · nИ (16)

GA = 6,72 · 0,778 · 46=240,49

Масса форм, GФ, кг/цикл:

GФ= Ф · nИ, (17)

где Ф - масса одной формы, принята 1075 кг.

GФ= 1075 · 46=49450

Количество испаренной воды, ВИСП, кг/цикл:

ВИСП = 0,1 · GB. (18)

ВИСП = 0,1 · 5010,32=501,032

Количество испаренной воды, В0ИСП, кг/цикл:

В0ИСП = 0,2 · GB. (19)

В0ИСП = 0,2 · 5010,32=1002,064

Количество гидратной (связанной) воды, ВГ, кг/цикл:

ВГ = 0,15 · Ц · VИ · nИ (20)

ВГ = 0,15 · 250 · 0,778 · 46=1342,05

Количество остаточной влаги, В|ОСТ, кг/цикл:

В|ОСТ = GB - ВИСП - ВГ. (21)

В|ОСТ = 5010,32 - 501,032 - 1342,05=3167,238

Количество остаточной влаги, ВОСТ, кг/цикл:

ВОСТ = GB - В0ИСП - ВИСП - ВГ = В|ОСТ - В0ИСП. (22)

ВОСТ = 5010,32 - 1002,064 - 501,032 - 1342,05 = 2165,174

Таблица 3 - Материальный баланс ямной камеры

Приходная часть	Расходная часть
Тяжелый бетон	Тяжелый бетон
Вид	Количество, кг/цикл	Вид	Количество, кг/цикл
Сухие компоненты бетона	82491,34	Сухие компоненты бетона	82491,34
Вода затворения	5010,32	Арматура	240,49
Арматура	240,49	Формы	49450
Формы	49450	Вода, в том числе:
		испаренная гидратная остаточная (влажность изделий)	501,032 1342,05 3167,238
Итого	137192,15	Итого	137192,15

3. Тепловой расчет

3.1 Период нагрева

Тепловой расчет ямной камеры направлен на определение количества теплоты, затрачиваемой на обработку стеновых блоков которое осуществляют на основе материального и теплового балансов.

Тепловой баланс основан на законе сохранения энергии и включает приходную QПР и расходную QРАСХ части. Уравнение теплового баланса имеет вид:

QПР = QРАСХ, (23)

где QПР - теплота, введенная в камеру, кДж;

QРАСХ - теплота, затраченная в процессе обработки изделий, кДж.

Тепловой баланс составляют отдельно для каждого периода тепловлажностной обработки: нагрева, изотермической выдержки и охлаждения. Неизвестной величиной является количество теплоты, внесенной теплоносителем, QТ.

Уравнение теплового баланса для периода нагрева:

Q = Q или

Q + Q = Q+Q+Q+Q+ Q+Q+Q+Q+Q+Q, (24)

где Q - тепло, приходящее с теплоносителем в период нагрева, искомый показатель, кДж/период;

Тепло, приходящее от экзотермических реакций, протекающих при гидратации цемента, Q, кДж/период:

Q = 0,6 · 0,0023 · Q · · ТСР · tП · GЦ, (25)

где Q - тепло экзотермических реакций, выделяемое за 28 сут

естественного твердения, кДж/кг, равное 0,55 [9];

- водоцементное отношение;

ТСР - средняя температура в камере в период нагрева, 0С, равная

ТСР =;

GЦ - масса цемента в изделиях, загруженных в камеру, кг, равная

GЦ = Ц · VИ ·nИ, GЦ = 250?0,778?46=8947;

ТОКР - температура окружающей среды, принята 20 0С;

ТИЗ - температура изотермической выдержки, 0С.

Q = 0,6 · 0,0023 · 420 · · · 2 · 8947=399297,452

Расход тепла на нагрев сухой части бетона, Q, кДж/период, от температуры окружающей среды до заданной температуры изотермической выдержки:

Q = GC ·CC · (TИЗ - ТОКР), (26)

где GC - масса сухих компонентов бетона, кг/период, таблица 2;

СС - удельная теплоемкость бетона, равная 0,84 [9].

Q = 82491,34 ·0,84 · (80 - 20)=4157563,536

Расход тепла на нагрев воды в составе бетона, Q, кДж/период:

Q = GB · CB · (ТИЗ - ТОКР), (27)

где GB - масса воды затворения, кг/период, таблица 2;

CB - удельная теплоемкость воды, равная 4,185 [9].

Q = 5010,32 · 4,185 · (80 - 20)=1258091,352

Расход тепла на нагрев арматуры изделий, Q, кДж/период:

Q = GA · CM · (ТИЗ - ТОКР), (28)

где GА - масса стальной арматуры, кг/период, таблица 2;

СМ - удельная теплоемкость металла, равная 0,46 [9].

Q = 240,49 · 0,46 · (80 - 20)=6637,524

Расход тепла на нагрев форм, Q, кДж/период:

Q = GФ · CM · (ТИЗ - ТОКР), (29)

где GФ - масса форм, кг/период, таблица 2.

Q = 49450 · 0,46 · (80 -20)=1364820

Расход тепла на нагрев ограждающих конструкций камеры (стен, пола), Q, кДж/период:

Q = 0,85· (ТИЗ - ТОКР - 35) · (2LKHK + 2BKHK + LKBK) ?

? , (30)

где лСТ - коэффициент теплопроводности материала стен и пола, Вт/(м·0С), равный 0,41 для керамзитобетона;

ССТ - удельная теплоемкость материала стен и пола, кДж/(кг·0С), Равная 0,56 для керамзитобетона;

сСТ - средняя плотность материала стен и пола, кг/м3, равная 1700 для керамзитобетона.

Стены и пол ямной камеры выполнены из керамзитобетона.

Q = 0,85· (80 - 20 - 35) · (2?10,02?2,45+2?3,08?2,45+10,02?3,08) ?

?

Расход тепла на нагрев металлической крышки с утеплителем, Q, кДж/период:

Q = (GМК · СМ + 0,6GИЗ · СИЗ) · (ТИЗ - ТОКР), (31)

где GМК - масса металла крышки, кг;

GИЗ - масса изоляции крышки, кг;

СИЗ - удельная теплоемкость теплоизоляционного материала,

кДж/(кг·0С), равная 0,75 для минеральной ваты;

0,6 - указывает, что теплоизоляционный слой прогревается до температуры, меньшей ТИЗ.

Крышка ямной камеры состоит из двух прослоек металла толщиной 0,005 м со слоем 0,1 м минеральной ваты между ними (рисунок 6).

Масса металла крышки:

GМК = 0,005 · 11,02 · 4,08 · 7800 · 2 = 3507,00 кг

Масса изоляции:

GИЗ = 0,1 · 11,02 · 4,08 · 100 = 449,61 кг



Рисунок 6 - Эскиз крышки ямной камеры

Q = (3507,00 · 0,46 + 0,6 · 449,61 · 0,75) · (80 - 20)=108932,67

Потери тепла в окружающую среду через надземные части стен и крышку камеры, Q, кДж/период:

Q = 3,6 tП (ТСР - ТОКР) · (К F + ККРFКР), (32)

где К, ККР - соответственно коэффициенты теплопередачи через надземные части стен и крышку камеры, Вт/(м2 · 0С);

F - площадь надземных частей камеры, м2;

FКР-поверхность крышки камеры, FКР = LK·BK=10,02·3,08=30,86м2.

Стены ямной камеры устроены из трех слоев: керамзитобетона толщиной 0,05 м; минеральной ваты толщиной 0,3 м; керамзитобетона толщиной 0,05 м (рисунок 7).

Рисунок 7 - Стена ямной камеры

Коэффициент теплопередачи, К, Вт/(м2 · 0С), в общем случае:

К = , (33)

где б1 - коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к ограждению

камеры, принят 25 Вт/(м2 · 0С);

б2 - коэффициент теплоотдачи наружными стенами камеры

в окружающую среду, принят 7 Вт /(м2 · 0С);

bi - толщина каждого слоя многослойного ограждения камеры, м;

лi - коэффициент теплопроводности материалов каждого слоя

ограждения камеры, Вт/(м · 0С).

Коэффициент теплопередачи для стен камеры, К, Вт/(м2 · 0С):

К =

Коэффициент теплопередачи для крышки камеры, ККР, Вт/(м2 · 0С):

ККР =

Наружная поверхность стен, выступающих над уровнем пола цеха, F,м2:

F = 2LK H + 2BK H, (34)

где H - высота надземной части стен камеры, м.

Камера заглублена в землю так, что ее края возвышаются над полом цеха на высоту 0,6 м (рисунок 8).

F = 2?10,02?0,6+2?3,08?0,6=15,72

Q = 3,6 ? 2 ? (50 - 20) · (0,184?15,72+0,54?30,86)=4233,75

Рисунок 8 - Эскиз заглубления ямной камеры

Потери тепла в окружающую среду через пол и подземную часть стен камеры, Q, кДж/период:

Q = 3,6 · tПТСРК[2LK(HK - H) + 2BK(HK - H) + LKBK], (35)

где К - коэффициент теплопередачи через подземные части стен и пол, принят К = 0,5 К=0,5 ?0,184=0,09 Вт/(м2 · 0С).

Q = 3,6 · 2 ?50 ? 0,09[2 ? 10,02(2,45-0,6) + 2 ?3,08(2,45-0,6) + 10,02?3,08]=2570,34

Расход тепла на нагрев свободного пространства камеры, Q, кДж/период:

Q = VCB · сП · iП, (36)

где VСВ - свободный объем камеры, м3;

сП - плотность пара, принята 0,0172 кг/м3;

iП - энтальпия пара, принята 2538 кДж/кг.

Свободный объем камеры, VСВ,м3:

VСВ = VK - VИ · nИ - , (37)

где сМ - плотность металла форм, принята 7850 кг/м3.

VВ = 115,13 - 1,32 · 24 - 79,01

Q = 79,01 · 0,0172 · 2538=3449

Неучтенные потери тепла, Q, кДж/период, составляют 10 % от суммы статей расхода тепла за период нагрева.

Q=0,1?(4157563,536+1258091,352+6637,524+1364820+141649,17+108932,67+4233,75+2570,34+3449)=0,1?7047947,34=704794,73

Суммарный расход тепла за период нагрева, Q,кДж/период:

Q = 1,1 ? (Q+Q+Q+Q+Q+Q+Q+Q+Q) (38)

Q=1,1?(4157563,536+1258091,352+6637,524+1364820+141649,17+108932,67+4233,75+2570,34+3449)=1,1?7047947,34=7752742,074

Тепло, вносимое теплоносителем в камеру в период нагрева, Q, кДж/период:

Q = Q - Q. (39)

Q =7752742,074-399297,452=7353444,62

3.2 Период изотермической выдержки

Уравнение теплового баланса для периода изотермической выдержки:

Q = Q или

Q, (40)

где Q - тепло, приходящее с теплоносителем в период

изотермической выдержки, искомый показатель, кДж/период.

Расход тепла на испарение части воды затворения, Q, кДж/период:

Q = (2493 +1,97 · ТИЗ) · ВИСП, (41)

где ВИСП - масса испарившейся воды, кг;

2493 - скрытая теплота парообразования, кДж/кг;

1,97 - теплоемкость пара, кДж/(кг · 0С).

Q = (2493 +1,97 · 80) · 501,032=1328035,41

Расчет других составляющих уравнений теплового баланса:

Q= 0,6 · 0,0023 · QЭ.28· tИЗ · ТИЗ · GЦ; (42)

Q= 0,6 · 0,0023 · 420?· 5 · 80 · 7920=1597189,809

Q = 0,85 (ТИЗ - ТОКР - 35) · (2LKHK + 2BKHK + LKBK) ?

?; (43)

Q = 0,85 (80 - 20 - 35) · (2?10,02?2,45+2?3,08?2,45+10,02?3,08) ?

? =200300,708

Q = 3,6 · tИЗ (ТИЗ - ТОКР) · (КF + KКРFКР); (44)

Q = 3,6 · 5 ? (80 - 20) · (0,18?15,72+ 0,54?30,86)=21043,152

Q = 3,6 · tИЗ ·ТИЗ · К[2LK(HK - H) +2BK (HK - H)+LKBK]; (45)

Q = 3,6 · 5 ·80 · 0,09 ? [2 ?10,02?(2,45-0,6) +2?3,08? (2,45-0,6)+10,02?3,08]=10281,375

Q = GC · CC · TИЗ; (46)

Q = 82491,34 · 0,56 · 80=3695612,032

Q = GВ · CВ · TИЗ; (47)

Q = 5010,32 · 4,2 · 80=1683467,52

Q = GА · CМ · TИЗ; (48)

Q = 240,49 · 0,46 · 80=8850,032

Q = GФ · CМ · TИЗ. (49)

Q = 49450 · 0,46 · 80=1819760

Общий расход тепла за период изотермического прогрева, Q, кДж/период:

. (50)

Q2расх=1,1?(1328035,41+200300,708+21043,152+10281,375+3695612,032+1683467,52+8850,032+1819760) = 1,1 ? 8767350,229=9644085,2519

Тепло теплоносителя, вносимое в период прогрева, Q, кДж/период:

Q = Q - Q. (51)

Q =9644085,251-1597189,809=8046895,4429

Результаты расчета теплового баланса по периодам нагрева и изотермической выдержки сведены в таблицах 4 и 5.

Таблица 4 - Тепловой баланс установки в период нагрева

Приход тепла	Расход тепла
наименование статей	количество тепла	наименование статей	количество тепла
	кДж/период (кДж/ч)	%		кДж/период (кДж/ч)	%
1. Теплоноситель	7353444,62	94, 9	1.Сухая часть бетона	4157563,536	53,62
2. Экзотермические реакции гидратации цемента	399297,452	5,1	2. Вода в составе бетона	1258091,352	16,22
			3. Арматура изделий	6637,52	0,08
			4. Формы	1364820	17,6
			5. Ограждающие конструкции камеры	141649,17	1,82
			6. Крышка камеры	108932,67	1,44
			7. В окружающую среду	2570,34	0,033
			8. Свободное пространство камеры	3449	0,044
			9. Неучтенные потери	709028,484	9,14
Итого	7752742,072	100	Итого	7752742,072	100

Таблица 5 - Тепловой баланс установки в период изотермической выдержки

Приход тепла	Расход тепла
наименование статей	количество тепла	наименование статей	количество тепла
	кДж/период (кДж/ч)	%		кДж/период (кДж/ч)	%
1. Теплоноситель	8046895,4429	83,44	1.Сухая часть бетона	3695612,032	38,48
2. Экзотермические реакции гидратации цемента	1597189,809	16,56	2. Вода в составе бетона	1683467,52	17,45
			3. Испарение части воды затворения	1328035,41	13,7
			4. Арматура изделий	8850,032	0,09
			5. Формы	1819760	18,8
			6. Ограждающие конструкции камеры	200300,708	2,07
			7. В окружающую среду	38655,32	0,40
			9. Неучтенные потери	869404,22	9,01
Итого	9644085,2519	100	Итого	9644085,2519	100

Удельные расходные показатели установки являются весьма важной технико-экономической характеристикой. Зная количество теплоты, затраченное на тепловую обработку, можно определить удельный расход теплоносителя, затраченного на тепловую обработку.

Расход пара на тепловую обработку, GТ, кг:

GT = , (52)

где QТ - количество теплоты, затраченное на тепловую обработку, кДж, Q для периода нагрева и Q для периода изотермической выдержки;

iП - энтальпия пара, принята 2538 кДж/кг;

4,2 - теплоемкость воды, кДж/(кг · 0С);

ТКОНД - температура конденсата, принята 65 0С.

Для периода нагрева:

=

Для периода изотермической выдержки:

=

= + =3422,84+4257,87=7680,71

Часовой расход пара, qЧ, кг/ч:

qЧ = , (53)

где t - продолжительность периода, ч.

Для периода нагрева:

=

Для периода изотермической выдержки:

=

qЧ =

Удельный расход пара, qУД, кг/м3:

qУД = (54)

Для периода нагрева:

=

Для периода изотермической выдержки:

=

qУД = 108,04+134,40=242,44

Среднестатистический удельный расход пара для камер ямного типа 140-250 кг/м3. Удельный расход пара для данной камеры составляет 242,44 кг/м3. Результаты расчета представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Расход пара для тепловлажностной обработки бетонных изделий в ямной камере

Показатели	Расход пара, кг
	период подъема температуры	период изотермической выдержки	цикл тепловой обработки
Общий расход	=3422,84	=4257,87	= 7680,71
Часовой расход	= 1711,42	= 851,574	qЧ = 1097,24
Удельный расход на 1 м3	= 108,04	= 134,40	qУД = 242,44

3.3 Период охлаждения

Тепловой расчет периода охлаждения направлен на определение количества холодного воздуха, поступающего в камеру.

В приходной части теплового баланса учитывают теплоту, отдаваемую изделиями, формами, конструкциями камеры. В расходной части учитывают теплоту, затраченную на испарение влаги, на нагревание поступающего воздуха, потери теплоты в окружающую среду. В расчетах использованы данные материального баланса (таблица 1).

Уравнение теплового баланса для периода охлаждения:

Q = Q или

, (55)

где - тепло, принимаемое воздухом, кДж/период, неизвестная величина.

Тепло, удаляемое от сухой части бетона, , кДж/период:

= (GC + BГ) · СС · (ТИЗ - ТК), (56)

где ТК - конечная температура бетона, принята 50 0С.

= (82491,34 + 1342,05) · 0,84 · (80 - 50)= 2112601,428

Тепло, удаляемое от остаточной влаги в бетоне, , кДж/период:

= ВОСТ · СВ · (ТИЗ - ТК) (57)

= 2165,174 · 4,185 · (80 - 50)= 271837,5957

Тепло, удаляемое от арматуры изделий, ,кДж/период:

 = GА · СМ · (ТИЗ - ТК) (58)

= 1698 · 0,46 · (80 - 50)=27337,8

Тепло, удаляемое от форм, , кДж/период:

= GФ · СМ · (ТИЗ - ТК) (59)

= 49450 · 0,46 · (80 - 50)= 682410

Тепло, удаляемое от ограждающих конструкций камеры, , кДж/период:

= GCT · CCT · (TИЗ - ), (60)

где GCT - масса стен и пола, кг;

- средняя температура стен камеры, 0С.

Стены ямной камеры устроены из трех слоев (рисунок 8).

Масса керамзитобетона:

m=ск? Vк=1700?0,05?10,02?2,45?2+1700?0,05?3,08?2,45?2= 5456,15 кг

Масса минеральной ваты:

m =см? Vм=100?0,3?10,02?2,45?2+100?0,3?3,08?2,45?2= 1925,7 кг

Масса стен:

m=5456,15 +1925,7+5456,15 =12838 кг

Пол ямной камеры имеет уклон для стока конденсата (рисунок 10).



Рисунок 10 - Эскиз пола ямной камеры

mпола=1700?3,08?10,02?(0,3+?0,05)= 17051,034 кг

GCT= mстен+ mпола=12838 + 17051,034 =29889,034 кг

= 29889,034 · 0,56 · (80 - )=251067,88

Тепло, удаляемое от крышки камеры, , кДж/период:

= (GMK · CM + 0,6 GИЗ · СИЗ)· (ТИЗ - ТК) (61)

= (3507 · 0,46 + 0,6 ? 449,61 · 0,75)· (80 - 50)= 54466,3

Потери тепла в окружающую среду через надземные части стен и крышку камеры, , кДж/период:

= 3,6 tОХЛ (· +·FКР) (62)

Коэффициент теплопередачи для стен камеры, , Вт/(м2 · 0С):

=

Коэффициент теплопередачи для крышки камеры, , Вт/(м2 · 0С):

=

При расчете , принят б1 = 10 Вт/(м2 · 0С) с учетом слабого насыщения воздуха водяными парами.

= 3,6? 2 ? ? (0,182· 19,68+0,526·30,86)= 3566,54

Потери тепла в окружающую среду через подземные части стен и пол камеры, , кДж/период:

= 3,6 tОХЛ · [2LK(HK -)+2BK(HK -)+LKBK] (66)

= 0,5=0,5?0,182=0,091

= 3,6 ?2 ? ·0,091 ? [2 ?10,02 ?(2,45-0,6)+2 ?3,08 ?(2,45-0,6)+10,02?3,08]= 2339,01

Тепло, затраченное на испарение влаги, , кДж/период:

= (2493 + 1,97 · ТК) · ВИСП (63)

 = (2493 + 1,97 · 50) · 501,032=1298424,42

Тепло, принимаемое воздухом, поступающим в камеру,, кДж/период:

= (64)

=(2112601,42+271837,59+27337,8+682410+251067,88+54466,3)-(1298424,42 +3566,54+2339,01)= 2095391,02

Объем воздуха на охлаждение, VО, м3:

VО = , (65)

где СВ - теплоемкость воздуха, принията 1,3 кДж/(0С · м3);

ТК - конечная температура воздуха, 0С;

ТН - начальная температура воздуха, 0С.

VО =

Часовая потребность в воздухе, VЧ, м3/ч, на охлаждение:

VЧ = , (66)

где tОХЛ - продолжительность периода охлаждения, ч.

VЧ =

Результаты расчетов представлены в таблице 11.

Таблица 11 - Тепловой баланс ямной камеры в период охлаждения

Приход тепла	Расход тепла
наименование статей	количество тепла	наименование статей	количество тепла
	кДж/период (кДж/ч)	%		кДж/период (кДж/ч)	%
1.Сухая часть бетона	2112601,428	62,3	1. Поступающий в камеру воздух	2095391,02	61,7 38,2 0,10
2. Влага гигроскопическая	271837,59	8,0	2. Испарение влаги	1298424,42
3. Арматура	27337,8	0,80	3. В окружающую среду	3566,54
4. Формы	682410	20,0
5. Элементы конструкции камеры(стены, пол, крышка)	303195,16	8,9
Итого	3397381,98	100	Итого	3397381,98	100

4. Аэродинамический расчет

В период охлаждения теплоноситель не подают в установку. Остывание изделий естественным путем происходит медленно, увеличивается теплоотдача внутрь помещения, что ухудшает санитарные условия работы. Поэтому целесообразно принудительное охлаждение посредством вентиляции камер.

Центробежные вентиляторы находят широкое применение в печах и сушилах для подачи холодного воздуха в зоны охлаждения печей, в горелки, топки, для подачи горячего воздуха в сушила, для циркуляции печных газов в зонах подогрева или охлаждения, а также в качестве дымососов прямого действия. В камере ямного типа вентилятор подает холодный воздух в зону охлаждения установки.

Аэродинамический расчет основан на тепловом балансе периода охлаждения. Цель расчета - определение параметров работы и выбора агрегата, обеспечивающего движение через установку воздуха, необходимого для охлаждения, определение способа транспортировки воздуха в установку и вида транспортных устройств.