Расчет, конструирование и составление теплового баланса установок для тепловой обработки строительных материалов и изделий

Министерство образования Республики Беларусь

 

Белорусский национальный технический университет

 

 

кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция»

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

по дисциплине: «Теплотехника и теплотехническое оборудование».

 

Тема проекта: «Расчет, конструирование и составление теплового баланса установок для тепловой обработки строительных материалов и изделий».

 

 

 

 

 

 

                                     Исполнитель:     студент гр. 112224

Ефимович  К..А.

 

 

 

                               Руководитель:             к.т.н., доцент

Орлович А.И.

 

 

Минск-2007

 

Содержание:

Введение……………………………………………………………………..3

1.Краткое описание технологического процесса……………………….4-7

2.Характеристика изделия и формы…………………………………….8-10

3.Состав бетонной смеси…………………………………………………11

4. Выбор и обоснование режима тепловой обработки……………….12-17

5.Определение требуемого количества тепловых агрегатов их размеров и схемы размещения………………………………………………………18

6.Составление и расчет уравнения теплового баланса установки…..19-25

7.Определение часовых и удельных расходов теплоты и теплоносителя              по периодам (зонам) тепловой обработки…………………………….26

8.Составление схемы подачи теплоносителя, построение циклограммы работы ТУ и расчет тепловых нагрузок и параметров сети……………………………………………………………………27-28

9.Предложения по экономии энергоресурсов  и повышения качества изделий………………………………………………………………….29

10.Мероприятия по технике безопасности, охране труда и противопожарной технике……………………………………..........30-31

Перечень использованной литературы………………………………......32.

 

Введение

 

 

В курсовом проекте рассмотрен процесс производства внутренних стеновых панелей, тепловая обработка которых производится в кассетной установке.

Назначение режимов тепловой обработки произведено на основании нормативной литературы с учетом вида и класса бетона, активности цемента, толщины изделия, способа подъема теплоты и других факторов. Для проверки режима произведен расчет температур изделия на протяжении всего процесса тепловой обработки.

Теплотехнический расчет установки основан на физических процессах и представляет собой расчет теплового баланса. Баланс состоит из расходной и приходной частей и наиболее полно отражает происходящие в установке явления теплообмена.

На основании всех расчетов спроектированы тепловые сети и технологические линии по производству изделий с учетом заданных условий производства и проектной мощности, описаны мероприятия по технике безопасности, охране труда, противопожарной технике.

В настоящее время в кассетных установках изготавливается большая часть объема изделий для жилищного строительства. В таких установках формование и тепловая обработка изделий производится в сборно-разборных формах.

   В кассетных установках железобетонные изделия подвергаются контактному нагреву, т.е. тепло от паровоздушной  среды через металлические  стенки рубашек передается изделиям.

Изготовление панелей в кассетных формах обеспечивает высокую точность сборных деталей и хорошее качество поверхности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Краткое описание технологического процесса:

 

Процесс изготовления железобетонных внутренних стеновых панелей в кассетных установках включают следующие основные операции:

Очистка и смазка формы:

Изготовление внутренних стеновых панелей начинают с подготовки форм к бетонированию, которая включает очистку от наплывов бетона (рабочую и наружную поверхности, стыки), смазку и сборку кассеты.

Проверяют исправность соединений, при необходимости очищают от грязи.

Наносят на очищенную поверхность тонкий (0.15мм) равномерный слой эмульсионной смазки.

Установка арматурного каркаса:

Арматурный каркас застропляют стропами, затем подают команду крановщику на его подъем и перемещение, укладывают в кассету и расстропляют.

Сборка формы:

Осуществляется с помощью механизма распалубки и сборки кассет.

Формование:

При помощи пневмотранспорта подается в форму бетонная смесь, одновременно с подачей бетонной смеси производится прерывистое вибрирование. Затем устанавливаются закладные детали и заглаживается поверхность свежезаформованного бетона. Через 1-2 часа еще раз тщательно заглаживаются верхние поверхности изделий и после схватывания бетонной смеси при помощи крана извлекают металлические каналообразователи.

Тепловлажностная обработка:

Тепловлажностная обработка производится непосредственно в самой установке. Пар подается в паровые рубашки, которые далее прогревают бетон до нужной температуры.

 

 

 

 

 

 

 

Конструкция и принцип работы кассетной установки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.

1-станина; 2-паровые рубашки; 3-разделительная стенка; 4-отсеки для формования изделий; 5-теплоизолирующие стенки; 6-фиксирующие упоры; 7-механизм сжатия; 8-приводной механизм;

 

Рис. 2.

1-подача свежего пара в эжектор; 2-эжектор; 3-диффузор; 4- подача смеси пара и рециркулята в паровые отсеки; 5- отбор конденсата; 6- конденсатоотводчик; 7 конденсатопровод; 8- паровые отсеки; 9- нагреваемые изделия; 10- прокладка; 11- отбор паровоздушной смеси из паровых отсеков; 12- трубопровод с вентилем для выпуска части отработанного теплоносителя, в атмосферу; 13- подача паровоздушной смеси (рециркулята)   в  эжектор

 

Кассетные установки применяются для формования и тепловлажностной обработки панелей, лестничных маршей, ребристых плит и ряда других изделий, применяемых в строительстве. Как формование, так и тепловлажностная обработка осуществляются в кассетах в вертикальном положении. Масса сформованного бетона находится в кассете в замкнутом пространстве, что способствует более интенсивной тепловлажностной обработке. Форма-кассета (рис. 1.) состоит из ряда отсеков, образованных стальными вертикальными стенками, причем отсеки, используемые для формования бетона, чередуются с отсеками для пара (паровая рубашка). Крайние отсеки теплоизолируют. Бетон подают в отсеки 4 и после уплотнения подвергают тепловой обработке. Для тепловой обработки пар подают в отсеки 2 и прогревают с двух сторон сразу два изделия, разделенные стальной перегородкой 3.

Тепловлажностная обработка складывается из двух периодов: первый — прогрев, второй — изотермическая "выдержка, после чего кассета остывает вместе с изделиями. Время тепловой обработки бетона в кассетах составляет 4—8 ч. Отпускную прочность изделия добирают при остывании. К концу такого добора прочности они набирают прочность, равную 0,7—0,75 марочной, и, согласно принятым нормам, могут быть отправлены на строительные площадки.

Прогрев изделий через стенку в кассетах паром из-за большого расслоения температур по высоте 30—40 °С затруднен, поэтому применяют эжекторное пароснабжение кассет. Схема такого пароснабжения показана на (рис. 2) Пар из паропровода 1 подается в эжектор 2 и эжектирует паровоздушную смесь, отбираемую из паровых отсеков по трубопроводу 13. Смесь подается в паровые отсеки, отдает теплоту, а сама через трубопроводы 11 отбирается за счет разрежения, создаваемого эжектором. Часть отработанной смеси через трубопровод 12 выбрасывается в атмосферу. Такое пароснабжение кассетных установок дает возможность снизить неравномерность температур между верхом и низом кассет до 5—7°С, что вполне приемлемо для тепловлажностной обработки.

Обогревают изделия в кассетах через металлическую разделительную стенку, верх изделия на время тепловой обработки тепло- и влагоизолируют. Таким образом массообмена между теплоносителем и материалом и материалом и окружающей средой практически не происходит. Нагревать тепловые отсеки кассет можно любыми источниками тепла. Так в промышленности кроме пара можно применять обогрев горячим воздухом или дымовыми газами, высококипящими жидкостями, масляным теплоносителем и электронагревателями. Наиболее выгоден и прост в исполнении электрообогрев. В этом случае в паровые отсеки вместо подачи пара монтируют тэны или любые другие электронагреватели и уже ими через стенку нагревают бетон. При любом способе изделия из бетона нагревают до 70—90 °С в течение 1—2 ч и далее выдерживают при этой температуре 4—6 ч. Расход в кассетах пара или любого другого источника теплоты в пересчете на теплоту, выделяемую, паром, составляет 100—200 кг на 1 м3 бетона.

 

Распалубка:

После остывания кассетной установки с готовым изделием при помощи машины для распалубки и сборки кассет вынимают готовые изделия.

 Доводка маркировки и сдача ОТК:

 

Доводка внутренних стеновых панелей производиться на линии отделки методом втирания, которая состоит из следующих технологических постов: загрузки панелей, огрунтовки, шпатлевания и выгрузки панелей. После того как с панелями будут произведены вышеперечисленные операции, необходимо прочистить электроканалы с помощью металлического стержня, очистить верх панели, снять наплывы бетона, произвести окончательную подчистку поверхностей от остатков шпатлевки.

Затем изделия маркируются и перевозятся к месту погрузки.

     На торцевую или боковую поверхность конструкций  внутренних стеновых панелей несмываемой краской темного цвета наносят следующие надписи:

-товарный  знак или краткое наименование  предприятия изготовителя;

-марка конструкции;

-дата изготовления  конструкции;

-масса конструкции (для конструкций, масса которых  превышает 0,5т);

-штамп технического  контроля.

И сдают готовую продукцию ОТК.

 

 

 

 

2.Характеристика изделия и формы:

 

В данном курсовом проекте в качестве строительного изделия принята внутренняя стеновая панель, размеры которой м.

       Внутренние стеновые панели должны обладать следующими характеристиками:

1. Внутренние стеновые панели должны соответствовать            СТБ 1151-99 «Панели стеновые  внутренние, и блоки вентиляционные бетонные, и железобетонные для зданий. Общие технические условия» и изготавливаются по рабочим чертежам. 

2. Фактическая прочность бетона (в проектном возрасте и отпускная) должна соответствовать требуемой, назначаемой по ГОСТ 18105 в зависимости от нормируемой прочности бетона, указанной в проектной документации, и от показателя фактической однородности прочности бетона;

3. Внутренние стеновые панели следует изготовлять из тяжелого бетона по ГОСТ 26633, класс бетона  по прочности на сжатие должен соответствовать установленному в проектной документации и быть не ниже С16/20,С25/30;

4. Поставку внутренних стеновых панелей потребителю следует производить после достижения бетоном требуемой отпускной прочности. Требуемая отпускная прочность должна составлять не менее 70% в летний период года и 90% в зимний период (в процентах от класса бетона  по прочности на сжатие).

5. Форма и размеры арматурных и закладных изделий и их положение во внутренних стеновых панелях должны соответствовать указанным в рабочих чертежах;

6. Материалы, применяемые для приготовления бетона, должны обеспечивать выполнение технических требований к бетону, установленных настоящим стандартом, при соблюдении заданных технологических режимов;

7. Толщина защитного слоя бетона до арматуры во внутренних стеновых панелях должна соответствовать указанной в рабочих чертежах;

8. Требования к качеству поверхностей и внешнему виду панелей по ГОСТ 13015.0.

 

 

 

 

 

Удельная эффективная активность естественных радионуклидов бетона панелей не должна превышать 370 Бк/кг.

Номинальная длина плиты	Предельное отклонение
	По длине	По высоте, при номинальной высоте плиты			По толщине, при номинальной толщине плиты
		До 1600	1600–2500	Св. 2500	До 100	Св. 100
До 2500	6
2500–4000	8	5	5	5	3	5
Св. 4000	10	6	6	6

 

Качество поверхностей панелей (кроме поверхностей, отделываемых в процессе изготовления) должно удовлетворять требованиям, указанным для категорий:

А4 – лицевых подготовленных под оклейку обоями или другими рулонными материалами, под облицовку плиточными материалами на клею;

А7 – невидимых условий эксплуатации.

В бетоне внутренних стеновых панелей, поставляемых потребителю, трещины не допускаются за исключением усадочных и других поверхностных технологических трещин, ширина которых не должна превышать, мм:

0,1 – в  панелях из тяжелого  бетона, которые при эксплуатации могут подвергаться переменному замораживанию и оттаиванию в водонасыщенном состоянии или в условиях эпизодического водонасыщения.