Расчет ямной пропарочной камеры

Так как ямная камера является установкой с принудительным охлаждением изделий, необходимо осуществить выбор вентилятора. Для этого использована специальная номограмма, составленная для геометрически подобных вентиляторов (рисунок 11).

Для подбора вентилятора необходимо знать объем воздуха для охлаждения VВ (м3/ч) и полное давление h (н/м2).

Объем воздуха, VВ, м3/ч:

VВ = 1,2 ? VЧ, (67)

где 1,2 - коэффициент, учитывающий что при охлаждении испаряется и образует паровоздушную смесь вода гидрозатвора вентиляционного отверстия, гидрозатвора крышки, частично испаряется влага с поверхности изделий и конденсат, находящийся на формах и конструкциях камеры.

VВ =1,2?=32236,74

Значение полного давления принимают из интервала равным 500 н/м2.

По номограмме подобраны вентиляторы №10, №12, №14 и №16. Однако при выборе вентилятора необходимо, чтобы он работал в режиме максимального КПД. Наибольшее значение КПД имеет вентилятор №10. Номер вентилятора указывает размер диаметра рабочего колеса в дм. А=6000 об/мин, КПД=0,65.

Рисунок 11 - Номограмма для подбора центробежных вентиляторов низкого давления серии ВРН

Число оборотов вентилятора, n, об/мин:

n = , (68)

где А - условное число оборотов колеса, об/мин,

N - номер вентилятора.

n =

Мощность на валу электродвигателя вентилятора, Nдв, кВт:

Nдв = , (69)

где Vt - производительность вентилятора при заданной температуре, м3/ч;

КПД - коэффициент полезного действия вентилятора;

КПД П - коэффициент полезного действия передачи.

Коэффициент полезного действия передачи, КПД П в зависимости от вида передачи равен 0,98 (эластичная муфта); 0,95 (клиноременная), 0,90 (плоскоременная). Наиболее экономично соединение вентилятора с двигателем при помощи муфт, что требует соответствия числа оборотов вентилятора и двигателя, КПД П=0,98.

Nдв =

Характеристика вентилятора представлена в таблице 11.

Таблица 11 - Характеристика вентилятора

Тип	Производительность, м3/ч	Полное давление, н/м2	Скорость вращения, об/мин	Мощность электродвигателя, кВт
ВД-10	36000	500	500	1,25

5. Гидравлический расчет

Гидравлический расчет основан на материальном балансе расхода пара.

5.1 Гидравлический расчет общего паропровода ямной камеры

Гидравлический расчет общего паропровода ямной камеры осуществляют согласно принятой схеме пароснабжения (рисунок 12). Для расчета используют часовой расход пара в период нагревания, как величину наибольшую в сравнении с изотермическим периодом.

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

Рисунок 12 - Схема пароснабжения двух ямных камер

Диаметр общего паропровода, dП, м:

dП = 3,5 , (70)

где Gmax - максимальный расход пара, кг/с;

щП - скорость движения пара в трубопроводе, принята 40 м/с;

сП - плотность пара, кг/м3, принята 0,2933.

dП = 3,5?

Максимальный расход пара характерен для периода подъема температуры, Gmax, кг/с:

Gmax = , (71)

где - расход пара для одной установки в период нагрева, кг/период;

NК - количество тепловых установок, шт;

1,2 - коэффициент, учитывающий запас производительности парового котла.

Gmax =

Линейные потери давления, РЛ, Па:

РЛ = RЛ · LП, (72)

где RЛ - удельное сопротивление 1 погонного метра паропровода, Па/м;

LП - длина общего паропровода, м, для двух установок принимаем равным 30 (рисунок 12).

РЛ = 0,04 · 30=1,2

Удельное сопротивление паропровода, RЛ, Па/м:

RЛ = 0,29 · У0,5, (73)

где У - шероховатость стенок, принимают 0,0002.

RЛ = 0,29 · 0,00020,5

Местные сопротивления паропровода, РМ, Па:

РМ = RЛ · LЭ (74)

РМ = 0,107 · 301,4=32,24

Эквивалентная длина местных сопротивлений паропровода, LЭ, м:

LЭ = 76,4 · , (75)

где е - коэффициент местного сопротивления, принят

1,2+5,2+4,0+1+1=12,4 (рисунок 12).

LЭ = 76,4 · 12,4?0,41,25=301,4

Суммарная потеря давления (сопротивление движению пара) в общем паропроводе, Р, Па:

Р = РЛ + РМ (76)

Р = 0,107+32,24=32,35

Диаметр подводящего паропровода к одной тепловой установке:

dП = 3,5?

Максимальный расход пара для одной установки, кг/с:

Gmax =

5.2 Гидравлический расчет перфорированной трубы

Количество отверстий в перфорированной трубе, Д, шт.:

Д = 1,273, (77)

где Уb - суммарная площадь отверстий, мм2;

d0 - диаметр отверстия, принят 4 мм.

Д = 1,273

Cуммарная площадь отверстий, Уb, мм2:

Уb = , (78)

где Gmax - максимальный расход пара, кг/ч, равный 456,37;

qi - расход пара, кг/мм2 · с, принят 0,68.

Уb =

Расстояние между отверстиями в перфорированной трубе, Х, м:

ямная пропарочная камера расчет

Х = , (79)

где LПТ - длина перфорированной трубы, м, равна 2? (12,7+3,7)=32,8 (рисунок 12).

Х =

Диаметр перфорированной трубы, dР, м:

dР = 1,13 · (80)

dР = 1,13 · =0,041

Линейные потери давления перфорированной трубы, РЛ ПТ, Па:

РЛ ПТ = 7816,7?32,8=256387,76

Удельное сопротивление перфорированной трубы, RЛ ПТ, Па/м:

RЛ ПТ = 0,29 · 0,00020,5

Местные сопротивления перфорированной трубы, РМ ПТ, Па:

РМ ПТ = 7816,7 · 5,4=42210,18

Эквивалентная длина местных сопротивлений перфорированной трубы, LЭ ПТ, м:

LЭ ПТ = 76,4 · 4?0,041,25=5,4

Суммарная потеря давления в перфорированной трубе, Р ПТ, Па:

Р ПТ= РЛ ПТ + РМ ПТ (81)

Р ПТ = 256387,76+ 42210,18=298597,94

Необходимое давление пара в начале системы, РН, МПа:

РН = РВХ + 1,2 УР·10-6, (82)

где РВХ - давление пара в перфорированной трубе перед входом в камеру, принято 0,12 МПа;

УР - суммарное сопротивление движению пара в общем паропроводе и в перфорированной трубе, Па.

УР= Р + РПТ =13,2+ 298597,94=298611,14

РН = 0,12 + 1,2 ? 298611,14 · 10-6=0,47

5.3 Гидравлический расчет конденсатопровода

Диаметр конденсатопровода, dК, м:

dК = 3,5 , (83)

где - количество образовавшегося конденсата, кг/с,

= 0,9=0,9?0,25=0,225;

щК - скорость движения конденсата, принята 0,5 м/с;

сК - плотность конденсата, кг/м3, принята 1000.

dК = 3,5?

5.4 Технико-экономические показатели работы ямной камеры

Технико-экономические показатели тепловлажностной обработки условно делят на две группы.

К первой группе относят показатели, характеризующие работу самой тепловой установки:

- производительность установки за единицу времени, 20695,68 м3/год;

- удельные затраты теплоносителя, 242,4 кг/м3;

- коэффициент загрузки, характеризующий степень использования

емкости установки, 0,71;

- коэффициент полезного действия, КПД:

КПД = . (84)

КПД =

- формоемкость, М, кг/м3:

М = , (85)

где Ф - масса формы, кг;

VИ - объем изделия, м3.

М =

Ко второй группе относят показатели, являющиеся исходными данными для расчетов источников энергии:

- расход пара, 1097,24 кг/ч;

- расход воздуха на охлаждение, 26863,95 м3/ч.

Технико-экономические показатели ямной камеры приведены в таблице 12.

Таблица 12 - Технико-экономические показатели ямной камеры

Технико-экономические показатели	Ямная камера
Производительность, м3/год	20695,68
Удельные затраты теплоносителя, кг/м3	242,4
Коэффициент загрузки	0,71
Коэффициент полезного действия	0,70
Формоемкость, кг/м3	1381,7
Часовой расход пара, кг/ч	1097,24
Расход воздуха на охлаждение, м3/ч	26863,95

6. Охрана труда и техника безопасности при работе с ямными камерами

Тепловые установки на заводах строительных материалов и изделий являются агрегатами повышенной опасности, так как их работа связана с выделением теплоты, влаги, пыли, дымовых газов. Поэтому условия труда при эксплуатации таких установок строго регламентируются соответствующими правилами и инструкциями. Контроль над соблюдением правил и инструкций по охране труда и технике безопасности осуществляется органами государственного надзора и общественными организациями, которые и разрабатывают эти нормы.

Нормальная работа ямной камеры обеспечивается прежде всего надлежащим состоянием оборудования, поставляющего теплоноситель нужных параметров. Особое внимание при проектировании тепловых установок следует уделять очистке работающих теплоносителей от уносов пыли и мелких частиц материала. Для тепловых установок следует проектировать специальные очистные устройства.

Температурный режим следует контролировать непрерывно с помощью дистанционных регистрирующих или показывающих термометров, которые располагаются в защитных нишах средней части ямных камер. Исправность работы приборов контролируется не реже одного раза в 10 дней ртутным термометром. Необходимо контролировать герметизацию камеры, неисправности немедленно устранять.

Сократить теплопотери при термообработке изделий можно не допуская неисправности в работе оборудования. Пропарочные ямные камеры очень часто работают с неисправными крышками - не действуют или плохо действуют водяные затворы, в результате чего наблюдается перекос крышек, это приводит к большим потерям пара. В цехе для работающих создаются неблагоприятные гигиенические условия, высокая влажность способствует быстрому корродированию металлических конструкций, оборудования. Избежать больших потерь тепла можно путем своевременного ремонта и профилактического осмотра камер. Также во избежание повышенной температуры наружной поверхности, крышку и стены камеры снабжают теплоизоляцией.

При всех способах контроля в журнале отмечают: время загрузки агрегата, срок предварительного выдерживания, время окончания подачи пара, открытия крышки камеры, выгрузки изделий. В зимнее время не реже одного раза в смену отмечают температуру воздуха в помещении, где производится распалубка изделий.

Состояние паропроводов необходимо систематически проверять. Ремонт паропровода допускается только при снятом давлении и отключении его от магистрали. Парораспределительные устройства необходимо ограждать или устанавливать в местах, исключающих возможность ожогов обслуживающего персонала. Паропроводы необходимо покрывать теплоизоляцией.

Для снижения расхода теплоносителя при тепловой обработке бетона должны быть обеспечены: 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.

Крышки ямных камер должны быть герметичны, оборудованы песочными или водяными затворами. В водяных затворах должна быть обеспечена циркуляция воды. Все неисправности герметизации необходимо немедленно устранять. Перемещаемые грузоподъемными механизмами крышки необходимо строповать за все петли.

Для изоляции камеры во время подогрева и изотермической выдержки от системы вентиляции устраивают герметизирующий конус, который поднимаясь и опускаясь регулирует подачу холодного воздуха в камеру.

Доступ рабочих в камеры разрешается при температуре в них не выше 40о С. Ямные камеры внутри должны быть оборудованы скобами или иметь переносные лестницы для спуска или подъема рабочих при выполнении ремонтных или других работ [11].

Электрооборудование и электроприборы, размещенные в цехах, где производят тепловлажностную обработку, должны быть рассчитаны на работу во влажной среде. Электродвигатели должны иметь заземление. В цехах, где расположены, вывешивают инструкции по охране труда при обслуживании данной тепловой установки.

Заключение

Выполнен теплотехнический расчет ямной пропарочной камеры для тепловлажностной обработки стеновых блоков на технологической линии производительностью 35000 м3/год.

Определены конструктивные характеристики, основные габариты тепловой установки и теплотехнические показатели ее работы.

Основные габариты ямной камеры зависят от номенклатуры обрабатываемых изделий, размеров форм, количества производимых блоков и т.д.

В ходе расчета выявлено, что ямная камера занимает большую производственную площадь, что обусловлено большой производительностью конвейера. Длина ямной камеры компенсируется сравнительно небольшой высотой, вследствие этого минимизируются перепады температуры среды в поперечном сечении и создаются одинаковые температурно-влажностные условия, способствующие обработке стеновых блоков.

Выбор режима тепловой обработки осуществлен с учетом работы ямной камеры (установка периодического действия) и видом обрабатываемого изделия. Длительность тепловой обработки составляет 11 часов (2ч + 2ч + 5ч + 2ч), что необходимо для благоприятного развития процессов гидратации цементов и формирования начальной структуры бетона.

В результате гидравлических расчетов определены основные характеристики системы пароснабжения: диаметр общего паропровода, перфорированной трубы, конденсатоотводящей сети и системы регистров.

Важной технико-экономической характеристикой установок является расход теплоносителя, использующийся для сравнения показателей работы различных теплотехнических агрегатов.

Расход теплоносителя в ямной камере составляет 242,44 кг/м3, что по сравнению с показателями других тепловых установок является близким к максимальным. Это объясняется разностью максимальной температуры бетона и температуры в цехе, теплоемкостью бетона, металлоемкостью изделий, продолжительностью тепловой обработки и невысоким коэффициентом заполнения камер, а также использованием не совершенных теплоизоляционных материалов.

Недостатком ямной камеры являются большие потери тепла через крышку установки, что требует увеличения продолжительности обработки и расхода теплоносителя, а, следовательно, к увеличению экономических затрат.

Существенным отличием ямной камеры от других тепловых агрегатов является повышенная производительность, высокая степень механизации и автоматизации процессов, а также качество обработанного изделия. Также, эти камеры просты в обращении, хорошо вписываются в существующие технологии производства бетонных и железобетонных изделий. Однако на тепловую обработку изделий в ямных камерах расходуется только 17…35 % тепловой энергии, а остальное составляют теплопотери. Это связано с потерями через ограждающие конструкции и неплотности, с несовершенством систем теплоснабжения. Поэтому актуальна проблема проектирования ямных пропарочных камер с минимальным расходом теплоты.

Графическая часть курсовой работы представлена 1 листом формата А1, на котором изображена схема ямной пропарочной камеры, система пароснабжения, соответствующая показателям работы теплового агрегата.

Список литературы

1. Пособие к СНиП 3.09.01-85 Пособие по тепловой обработке сборных железобетонных конструкций и изделий- М.: Стройиздат, 1989.

2. Черкасов Г.И. Введение в технологию бетона - М.: Стройиздат, 1974. - 310 с.

3. Чаус К.В. Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций - М.: Стройиздат, 1971. - 360 с.

4. Горинштейн Л.Л. Основы автоматики и автоматизации производственных процессов - М.: Стройиздат, 1968. - 89 с.

5. Перегудов В.В., Роговой М.И. Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей. - М.: Стройиздат, 1983. - 416 с.

6. Казачек Г.А. Бетоны. Материалы, технологии, оборудование - М.: Стройиздат, 1955. -682 с.

7. Баженов Ю.М.., Комар А.Г. Технология бетонных и железобетонных изделий. - М.: Стройиздат, 1984. - 672 с.

8. Мясковский И.Г Основы автоматизации производства - М.: Стройиздат, 1990. - 336 с.

9. Мирюк О.А. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине « Процессы и аппараты 2». - Рудный: Рудненский индустриальный институт, 2008. - 85 с.

10. ОНТП 07-85 Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий сборного железобетона

11. Долин П.А. Справочная книга по технике безопасности в энергетике. Книга 2. - М.: Стройиздат, 1979. - 608 с.

12. Мирюк О.А. Тепловлажностная обработка бетона: процессы и установки / Учебное пособие. - Рудный: РИИ, 2004. - 120 с.

Размещено на Allbest.ru