Ямная камера

 

Для упрощения громоздких теплотехнических расчетов в проектировании примем сопоставление приходов и  расходов тепла (в кДж/цикл ) на полный цикл тепловой обработки.

 

                3.1      I    Приход   тепла, кДж/цикл

1. Приход тепла, за счет  экзотермии цемента:                                                       

где:  G_ц - масса цемента, кг;

        М - марка цемента (500 или 400);

         t_I+II - температура средняя для цикла, ºC.

 

2.  Приход тепла с  теплоносителем (с паром): 

                                                                       

         где   G_ПАРА -  масса пара необходимая для тепловой обработки, кг;

                   i_ПАРА - энтальпия пара, кДж/кг;

                     при  t=80°C  и P=1атм.

                         

Тогда суммарный приход тепла  за тепловую обработку будет:

                                     

3.2.   II     Расход  тепла, кДж/цикл 

 

1.Расход тепла на нагрев  сухих материалов бетонной смеси:

                                                             

где  :   

       -  средняя массовая теплоемкость;

        t₁ и t₂  -  конечная и начальная температура, ˚C  (для материалов)

2.Расход тепла на нагрев  и испарение воды (из бетона  при тепловой обработке в камере):

                                                  

    где  :   G_w1 - масса воды, испарившейся с поверхности бетона, кг 

                     t_ср - средняя температура при тепловой обработке

                     ( )               

3.Расход тепла на разогрев  воды, оставшейся в бетоне (при  тепловой обработке):

                                                            

            где:  

                      с_в - теплоемкость воды, кДж/кг*°С    ( )

                       t₁ и t₂  - конечная и начальная температура воды, ˚C

4. Расход тепла на нагрев металла всех форм в камере:

                                                        

где:  G_ф  - масса форм в камере, кг;

       c_cт- теплоемкость стали,  кДж/кг*°С (c_cт=0,46)

         t₁ и t₂  - температура форм, ˚C

5 .Расход тепла, пошедший на нагрев (аккумулирование) конструкций камеры. Просчитывается отдельно для каждой конструкции – для стен, пола и крышки, затем суммируется, по общей зависимости:

                                                                              

                 где: G_конс- масса рассчитываемой конструкции, кг;

          c_конс- усредненная теплоемкость, кДж/кг*°С ;  

          t₁ и t₂  конечная и начальная температуры, ˚C.

 Тогда статья 6 определиться, как:

                                  

6.Потери тепла с паром свободного пространства:

                                                                 

     

где: V_кам- внутренний объем камеры, м3; 

 V_ф+V_кон.эл.- объем, который занимают формы и конструкций в камере, м³;                             

 ρ_пара - плотность пара при Р=1атм, t=80 °С ( ρ_пара=3,41 кг/м³)

 i_пара- энтальпия пара при тех же условиях (i_пара=2644 кДж/кг)

 

7.Потери тепла поверхностью камеры в окружающую среду:  

                                         

где : F_i- рассчитываемая поверхность потерь тепла, м2;

      α_i- суммарный коэффициент теплоотдачи, Вт/м²*°С ,определяется экспериментально;

     α_i=от 29 до 64

 α_i= от 29 до 64 Вт/м²°С   при температуре поверхности 40-60°С

     t_пов и t_ос- соответственно температура поверхности камеры и окружающей среды, в °С

    τ- время рассчитываемого периода, час. Примем   τ=1.

8.Тепло, уносимое готовой продукцией и формами. (изделия еще в форме):   

                                       

где :G_ф и G_изд   - масса форм и бетонных изделий, кг;

с_ф и с_б - теплоемкости стали и бетона,

t₄₀- температура форм и бетона, ˚C     

 

9.Тепло, уносимое конденсатом пара.

                                                                            

    где  :  G_конд- масса конденсата пара, кг;

            определяется как,  ;

            i_конд - энтальпия горячей воды, выше 80˚C 

 

10.Неучтенные потери тепла – 10% от .

II. Суммарный расход тепла,  за полный цикл тепловой обработки  в развернутом виде составит (общие  потери).

1)  

=349138+572722+5299+135924+498+412033+6339168+10908

(G_пара-156)*334=7825690+334*G_пара

2)  неучтенные потери     ст.10  =  

Q₁₀=0.1*(7637662+334*G_пара)=782569+33.4*G_пара

   Q_II= +Q₁₀=7825690+334*G_пара+782569+33.4*G_пара=8608259+367.4*

*G_пара

          3.3 Уравнение теплового баланса соответственно будет: 

     Приход тепла, кДж/цикл     =    Расход тепла,  кДж/цикл    

 

41287,7+G_пара*2644 = 8608259+367,4*G_пара

                          2276,6G_пара=8566971,3

                          G_пара=3763 кг

Удельный расход пара в 1 час определится:

∆G_пара=G_пара/V_б

                                                           G_пара=3763/9,216=408 кг*пара/м³

 

 

 

                                 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.Схема теплового контроля автоматизации тепловой установки

 

Регулирование процесса тепловлажностной обработки производят с помощью ручного управления, полуавтоматического и автоматического регулирования.

Ручное управление процессом часто приводит к тепловым ударам, резким колебаниям температуры среды, увеличению расхода теплоносителя и, в результате, снижению качества изделий.

Для повышения устойчивости регулирования режимов тепловлажностной обработки должна быть обеспечена стабильная работа систем теплоснабжения установок. В частности, при использовании пара устанавливают регулятор давления, обеспечивающий постоянное (в пределах 3 %) давление пара на входе в 6...10 тепловых установок. Диаметр регулятора подбирают по расходу пара, давлению до и после регулятора.

Полуавтоматическое  регулирование обеспечивается установкой дроссельных диафрагм и регуляторов температуры прямого действия. Дроссельная диафрагма представляет собой металлическую пластину толщиной 3... 5 мм. Одна диафрагма устанавливается во фланцевом соединении с отверстием такого диаметра, который обеспечивает расход пара на нагрев установки с заданной скоростью; другая — на обводном паропроводе для поддержания изотермического прогрева.

Регуляторы температуры  прямого действия (РПД), оборудованные  сильфонными датчиками с передачей импульса по капиллярной трубке и установленные на паропроводе около камеры, автоматически поддерживают температуру изотермического выдерживания, регулируя подачу и отклонение пара. Как показал опыт промышленной эксплуатации, более совершенными являются системы, основанные на применении программных электронных регуляторов температуры. Они обеспечивают высокую точность и устойчивость регулирования температурного режима, а также автоматический контроль и сигнализацию процесса тепловой обработки. Применение электронных регуляторов позволяет осуществлять централизованное дистанционное управление автоматизированными объектами, что значительно повышает удобство обслуживания, а также надежность работы измерительной и регулирующей аппаратуры. От стабильности теплового режима зависят качество изделий, снижение длительности их обработки и расход тепловой энергии.

Все действующие САР процесса тепловой обработки подразделяются на две основные группы. К первой группе относятся САР на базе программных  регуляторов, отрабатывающих всю необходимую  программу режима термообработки: подъем и снижение температуры, изотермическое выдерживание. Большое распространение получили электронные регуляторы типа ПРТЭ и ЭРП, применяемые в установках периодического действия.

Одна из эффективных систем автоматического управления тепловлажностной обработки основана на применении программного электронного регулятора температуры типа ПРТЭ-2М (рисунок 4). Регулирование температурного режима по заданной программе осуществляется за счет изменения количества пара, подаваемого в камеру в периоды подъема температуры и изотермического прогрева. Регулирующий орган, установленный на паровом вводе в камеру, получает командные импульсы от программного регулятора температуры, смонтированного на центральном щите управления.

 

 

 

 

 

 

 

а — структурная (I — исполнительный механизм (соленоидный вентиль типа СВБ); 2 — программный регулятор типа ПРТЭ-2М; 3 — самопишущий потенциометр для контроля режима; 4 — датчики); б — функциональная (I— крышка; 2 — гидрозатвор камеры; 3 — гидрозатвор системы вентиляции; 4 — система пароподачи; 5 — регулятор давления; и — исполнительный механизм подачи пара)

Рисунок 6. Схемы автоматизации ямной камеры паропрогрева

Контроль и регистрация  регулируемой температуры среды  осуществляется автоматическим мостом. Датчики программного регулятора и  автоматического моста измеряют температуру паровоздушной среды. Установка датчиков, расположенной посредине одной из продольных стенок камеры, позволяет предохранить их от повреждений при загрузке и выгрузке изделий и защитить от непосредственного воздействия острого пара. Стабилизация давления пара осуществляется с помощью регулятора давления, установленного на магистральном цеховом паропроводе.

Основным элементом системы  является программный регулятор температуры типа ПРТЭ-2М, обеспечивающий автоматическое регулирование температурного режима по заданной программе при максимальной продолжительности цикла обработки в пределах 24 ч.

Режим тепловлажностной обработки задают посредством реостатного задатчика, движок которого кинематически связан с программным диском-лекалом, закрепленным на валу синхронного электродвигателя и совершающим полный оборот за 24 ч. В качестве исполнительного механизма используется электромагнитный соленоидный вентиль типа СВВ с диаметром условного прохода 50 или 70 мм. Регулятор может работать при температуре окружающей среды от —10 до +40 °С. Чувствительность его не менее 0,5 °С. Пределы регулирования температуры 20...100 °С.

Функциональная схема  регулирования процесса тепловлажностной обработки в периодических установках приведена на рисунке 6  б. После загрузки изделий и закрытия крышки с помощью переключателя 1—1 и вентиля 2—1 заполняют гидрозатворы системы вентиляции. Информацию об уровне воды подает сигнализатор 3—1. Затем включают программный регулятор температуры 4—1 типа ПРТЭ-2М В соответствии с изменением выходного сигнала задающего устройства (копир с изменяющимся профилем) регулятор при помощи исполнительного механизма 2—3 (электромагнитный вентиль типа СВВ)

управляет расходом пара в  камере. Давление в паропроводе поддерживает регулятор 5—2,

После окончания активного  периода тепловлажностной обработки (прогрева и изотермического выдерживания) с помощью переключателя 1—2 и вентиля 2—2 выпускают воду из гидрозатворов системы вентиляции. Затем, используя дистанционное управление 1—3, включают вентилятор для охлаждения изделий.

Аналогична схема подключения  и работы программного регулятора температуры ЭРП-61. Программу работы задают с помощью профилированного диска, кинематически связанного с движком потенциометрического задатчика. Информацию о температуре передает малоинерционный термодатчик ТДР-61. В качестве исполнительного механизма используют запорно-регулирующий паровой клапан ПРК-61 с диаметром условного прохода 50 мм. Регулятор снабжен двумя концевыми выключателями, обеспечивающими остановку программного диска по окончании цикла и сигнализацию в цех.

Применение блочных программных  регуляторов типа БМРТЭ-12 позволяет  автоматически контролировать и  регулировать режимы термообработки на 12 установках. Регулятор имеет блокировочные  контакты для подключения приборов контроля прочности бетона, а также выходы для подключения исполнительных механизмов. Регулятор состоит из блока управления и трех 4-канальных программных блоков. На лицевой панели блока размещены 4 программных устройства и сигнализация. Блоки соединяются между собой гибкими кабелями со штыревыми разъемами. Регулятор допускает работу с различным количеством программных блоков; его схема предусматривает возможность подключения регистрирующего электронного моста ЭМП-209М для записи температуры.

Вследствие большой инерции  теплового процесса возможно использование  одного автоматического регулятора температуры для управления.многими постами. В этом случае коммутирующее устройство подключают к регулятору камеры (термоформы, кассеты).

В системе многоканального  импульсного регулирования МИР-68 обегающее устройство типа ОУ-25И периодически по каждому из 25-и каналов подключает к электронному усилителю типа Э-М один из измерительных блоков с присоединенным с нему датчиком.