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

 

 

Потери теплоты. Количество теплоты отданное кассетой в окружающую среду определяем по выражению

, кДж                    (13)

где

aн- коэффициент теплоотдачи у наружной поверхности формы, Вт/(м2 ºС)

F- площадь поверхности формы, м2;

tн- конечная температура поверхности формы в соответствующем периоде, ºС;

t0- температура воздуха в цеху или на улице, ºС.

Коэффициент aн рассчитываем по следующей формуле

                                       (13*)

Где tпов  ,Tпов , - температура наружной поверхности установки по стоградусной шкале и шкале Кельвина соответственно;

t’пов  ,T’пов, - температура лучевоспринимающей поверхности по стоградусной шкале и шкале Кельвина соответственно;

Ф- коэффициент, принимаемый для вертикальных поверхностей ограждающих конструкций (2,2) и горизонтальных  поверхностей обращённых вверх (1,8);

c’- приведенный коэффициент лучеиспускания поверхностей ограждения, Вт/(м2∙ К4);

c'=c0∙ε,

где c0 =5,67 Вт/ (м2∙ К4)- постоянная лучеиспускания абсолютно чёрного тела;

ε=0,95 – степень черноты полного нормального излучения материала ограждения ;

c’=5,67∙0,95=5,3865 Вт/(м2∙ К4).

 

Для боков с минеральной ватой:

подъём температуры: tпов =(17,8+15)/2=16,4 0C:

,Вт/(м2 ºС);

изотермическая выдержка: tпов=17,8 0C:

, Вт/(м2ºС);

Площадь поверхности принимаем м2

Рассчитаем потери теплоты по периодам тепловой обработки

подъем температуры:

, кДж изотермическая выдержка:

, кДж.

 

Для верха кассеты укрытой теплопароизоляцией:

подъём температуры: tпов =(17,8+15)/2=16,4 0C:

,Вт/(м2 ºС);

изотермическая выдержка: tпов=17,8 0C:

, Вт/(м2ºС);

Площадь поверхности принимаем м2

Рассчитаем потери теплоты по периодам тепловой обработки

подъем температуры:

, кДж изотермическая выдержка:

, кДж.

Для низа кассеты:

подъём температуры, tпов =(46,1+15)/2=30,55 0C:

 Вт/(м2 ºС);

изотермическая выдержка, tпов=69,9+46,1/2=58 0C:

Вт/(м2ºС);

(F=1,804*7,4=13,3м2)

Рассчитаем потери теплоты через низ кассеты по периодам тепловой обработки:

подъем температуры:

  кДж

изотермическая выдержка:

  кДж

       

        Для боковых стенок кассеты (без теплоизоляции):

подъём температуры, tпов =(46,1+15)/2=30,55 0C:

 Вт/(м2 ºС);

изотермическая выдержка, tпов=69,9+46,1/2=58 0C:

Вт/(м2ºС);

(F=2*1,804*3,2=11,5м2)

Рассчитаем потери теплоты через бока кассеты по периодам тепловой обработки:

подъем температуры:

  кДж

изотермическая выдержка:

  кДж

 

Суммарные потери в окружающие среды по периодам тепловой обработки  составляют:

подъем температуры:

, кДж

изотермическая выдержка:

, кДж

 

Теплота, теряемая с конденсатом. Теплота, теряемая с конденсатом, рассчитывается по формуле

кДж                             (16)

где

Gк- количество конденсата;

iк- энтальпия конденсата, уходящего из установки, кДж/кг.

    кДж/кг                        (17)

где

ск- теплоемкость конденсата (для воды ск=4,189), кДж/кг∙ ºС;

tк =60 ºС - температура конденсата (на 10ºС ниже температуры изотермического прогрева).

Рассчитаем энтальпию конденсата по формуле (17)

, кДж/кг 

Тогда, теплота, теряемая с конденсатом равна

кДж                            (18)

Без учета теплоты гидратации бетона, после преобразования формула (10) имеет вид

                       (19)

Подставив  (17*) в (18) с учетом того, что  получим

                                                               (20)

или

На основании выше перечисленных формул количество теплоносителя необходимого для работы установки рассчитывается по формуле

 

   iп = i’+r∙x – энтальпия теплоносителя, поступающего в установку, кДж/кг;

P = 0,2 МПа – давление на входе в кассету;

i’ = 504,74 кДж/кг – энтальпия воды на линии насыщения;

r = 2202 кДж/кг – теплота фазового перехода;

x = 0,93 – степень сухости водяного пара;

                      iп =504,74+2202∙0,93=2552,6 кДж/кг; 

                    (21)

 

 

Подъём температуры:

кг

 

Изотермическая выдержка:

кг

Суммарный расход теплоносителя:

, кг.

Теплота, теряемая с конденсатом по формуле (16) равна:

Подъём температуры:

кДж

Изотермическая выдержка:

                   кДж

 

 

Статьи расходов:

 

№п.п.	Статья расхода	І, кДж/ч	II, кДж/ч	∑	%
1	Qб	907959,8	1721801,9	2629761,7	55,2
2	Qогр	1322738,9	-	1322738,9	27,7
3	Qпот	15562,4	196287,6	211850	4,4
4	Qк	351901,1	251390,3	603291,4	12,7
				∑общ= 4767642	1       100

 

 

 

 

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

 

Часовой расход теплоносителя для периодов подъема температуры и изотермической выдержки определяется по формулам:

, кг/ч                          (22)

, кг/ч                          (23)

где -  расходы теплоносителя за периоды подъема температуры и изотермической выдержки соответственно, кДж.

tI, tII- продолжительность каждого периода, ч.

По формулам (22) и (23) рассчитаем часовые расходы пара

, кг/ч,

, кг/ч.

Удельный расход теплоносителя на 1 м3 бетона рассчитывается по выражению:

, кг/м3                     (24)

где

Vб =20,736 м3 - суммарный объем бетона, одновременно загружаемого в установку, м3.

, кг/м3

Удельный расход теплоты на 1 м3 бетона рассчитывается  по выражению:

, кДж                           (25)

 кДж/м3

 

 

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

 

Построим циклограмму работы тепловых установок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Диаметр труб отходящих от установок рассчитывается по формуле

   ,м                   (26)

                        где gr =1400,1 кг/ч – максимальный часовой расход установки (период нагрева);

                          – скорость пара в трубопроводе;

                          кг/м3- средняя плотность пара на участке, принимается по величине заданного давления пара на вводе в цех P1=0,42 МПа и давления перед узлом регулирования P2=0,2 МПа

                    , МПа.

Далее рассчитаем трубопровод на всех его участках по формуле (26)  с учетом применяемых режимов работы тепловых установок и расходов теплоносителя.

 

        

 

Принимаем трубу dу=100

 

Максимальный расход теплоносителя, исходя из циклограммы, происходит в тот момент, когда 1 установка работает в режиме подъема температуры, а вторая в режиме  изотермической выдержки. Диаметр трубы необходимой при таком расходе

 

 

Принимаем трубу dу=125

 

 

 

 

9.Предложения по экономии энергоресурсов и повышения качества изделий:

 

 

Тепловую обработку бетонных и железобетонных изделий следует производить с учетом закономерностей тепло- и массопереноса, параметров бетонной смеси и метода тепловлажностной обработки. 

Наиболее эффективными способами ускорения твердения бетона являются химические добавки – ускорители твердения и комплексные добавки, содержащие в себе суперпластификатор и ускоритель твердения. Использование химических добавок при тепловой обработке позволяет сократить цикл производственного процесса и температуру тепловой обработки при производстве внутренних стеновых панелей.

Для сокращения производственного цикла и повышения качества бетона можно применить такие методы и режимы тепловой обработки как, например, предварительный паро- и электроразогрев составляющих бетонной смеси или самой бетонной смеси с последующим кратковременным воздействием тепла.

Применение предварительного паро- и электроразогрева бетонной смеси позволяет значительно уменьшить время тепловой обработки. Из общего цикла практически полностью исключается время предварительной выдержки и подъема температуры, до 1,5 раз сокращается длительность изотермического прогрева.   

 

10.Мероприятия по технике безопасности, охране труда и противопожарной технике:

 

Охрана труда должна осуществляться в полном соответствии с «Правилами по технике безопасности и производственной санитарии на предприятиях строительной промышленности».

Следует подчеркнуть, что поступающие на предприятия рабочие должны допускаться к работе только после обучения их безопасным приемам работы и инструктажа по технике безопасности. Ежеквартально должен проводиться дополнительный инструктаж и ежегодно — повторное обучение  технике безопасности непосредственно на рабочем месте.

На действующих предприятиях необходимо оградить движущиеся части всех механизмов и двигателей, а также электроустановки, приямки, люки, площадки и т. п.

Должны быть заземлены электродвигатели, а также разного вида электрическая аппаратура. Необходимо предусматривать соответствующие устройства и установки подъемно-транспортных механизмов для безопасного ведения ремонтных работ.

На участке, где ведутся монтажные работы, не производятся другие работы. Очистка, подлежащих монтажу элементов конструкций от грязи и наледи производится до их подъема. Запрещается подъем сборных железобетонных конструкций, не имеющих монтажных петель или меток, обеспечивающих их правильную строповку и монтаж.

При производстве монтажных (демонтажных) работ в условиях действующего предприятия эксплуатируемые электросети и другие действующие инженерные системы в зоне работ, как правило, отключаются и закорачиваются. Оборудование и трубопроводы освобождены от взрывоопасных, горючих и вредных веществ.

При производстве монтажных работ для закрепления технологической и монтажной оснастки используются оборудование и трубопроводы, а также технологические и строительные конструкции с согласованием с лицами, ответственными за правильную их эксплуатацию.

При передвижении конструкций и оборудования лебедками грузоподъемность тормозных лебедок должна быть равна грузоподъемности тяговых, если иные требования не установлены проектом. Распаковка и расконсервация подлежащего монтажу оборудования производится в зонах, отведенных в соответствии с проектом производства работ, и осуществляется на специальных стеллажах или подкладках высотой не менее 100мм. При расконсервации оборудования не допускается применение материалов со взрыво- и пожароопасными свойствами.

В процессе выполнения сборочных операций, совмещения отверстий и проверка их совпадения в монтируемых деталях производится с использованием специального оборудования. Проверять совпадение отверстий в монтируемых деталях пальцами рук не допускается.

При монтаже оборудования должна быть исключена возможность самопроизвольного или случайного его включения.

При перемещении оборудования расстояние между ним и выступающими частями смонтированного оборудования или других конструкций должны быть по горизонтали не  менее 1м, по вертикали - 0,5м.

При монтаже оборудования с использованием домкратов должны быть приняты меры, исключающие возможность перекоса или опрокидывания домкратов.

Согласно действующим нормативам, в цехах, где размещаются тепловые установки, необходимо иметь: паспорт установленной формы с протоколами актами испытаний, осмотров и ремонтов на каждую установку; рабочие чертежи находящегося оборудования и схемы размещения КИП; исполнительные схемы всех трубопроводов с нумерацией арматуры и электрооборудования; инструкция по эксплуатации и ремонту. В таких инструкциях должно быть краткое описание установок, порядок их пуска, условия безопасной работы, порядок остановки, указаны меры предотвращения аварии. Кроме того, инструкции должны содержать четкие указания о порядке допуска к ремонту установок, о мерах безопасного обслуживания и противопожарных мероприятиях.

Поверхности тепловых установок должны быть теплоизолированы и иметь температуру не выше 40 0С.

Площадки для обслуживания, находящиеся выше уровня пола, оборудуют прочным ограждением и сплошной обшивкой по нижнему контуру.

Электрооборудование тепловых установок должно быть ограждено и заземлено. Все переносное освещение делают низковольтным.     

 

Перечень использованной литературы:

1. Ахвердов И.Н. Технология железобетонных изделий и конструкций специального назначения. - Мн.: Наука и техника, 1993.

2. Вознесенский А.А. Тепловые установки в производстве строительных материалов и изделий. – М.: Стройиздат, 1964.

   3.СТБ 1151 «Плиты стеновые внутренние и блоки вентиляционные бетонные и железобетонные для зданий. Общие технические условия».

    4.Нестеров Л.В, Орлович А.И. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Теплотехника и теплотехнического оборудование». - Мн.: БГПА, 1997.

    5.СНБ 2.04.01.-97. Строительная теплотехника. - Мн.: Министерство архитектуры и строительства РБ, 1997.

Пособие по тепловой обработке сборных железобетонных конструкций и изделий (к СНИП 3.09.01-85).- ВНИИжелезобетона.-