Технология тепловой обработки наружной однослойной стеновой панели по конвейерной технологии

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 30 Марта 2014 в 13:59, курсовая работа

Краткое описание

Полный цикл тепловлажностной обработки складывается из четырех периодов: предварительного выдерживания до пропаривания, подъема температуры в камере, изотермического прогрева, охлаждения изделий.
Предварительное выдерживание изделий до пропаривания способствует образованию структуры бетона в условиях отсутствия температурных деформаций и миграции влаги, что положительно отражается на прочности и стойкости готовых изделий. Оптимальное время предварительного выдерживания колеблется от 2 до 10 ч и соответствует началу схватывания бетона, при котором он приобретает прочность около 0,3...0,5 МПа.

Содержание

Введение 5
1 Обоснование способа производства 7
2 Обоснование способа тепловой обработки 9
3 Расчёт габаритов и количества установок 14
3.1 Расчёт состава бетона 14
3.2 Расчёт габаритов камеры 15
4 Выбор ограждающих конструкций 18
5 Теплотехнический расчёт 21
6 Гидравлический расчёт 30
7 Использование теплоты вторичных ресурсов 34
8 Техника безопасности и охрана окружающей среды 35
Заключение 37
Список использованных литературных источников 38

Прикрепленные файлы: 1 файл

КуРсАч.docx

— 402.91 Кб (Скачать документ)

Время нахождения вагонетки в щелевой пропарочной камере соответствует времени тепловой обработки. Изменяя интервал загрузки, можно менять время тепловой обработки изделий. По длине  камеру условно делят на три зоны. Первая, начиная от места загрузки, является зоной нагревания, вторая зона, где материал выдерживается при достигнутой в зоне нагревания температуре, называется зоной изотермической выдержки, в третьей зоне проходит охлаждение материала. В зоне нагревания и зоне изотермической выдержки в качестве теплоносителя используется пар.

Изделия охлаждают наружным воздухом. Для движения наружного воздуха зона охлаждения с каждой стороны оборудуется дополнительными каналами. Схема зоны охлаждения, отличающаяся только   наличем  боковых каналов.

В одном из боковых   каналов   зоны  охлаждении устраивают две-три заборные шахты, снабженные жаллюзийными решетками  для регулирования количеств забираемого наружного воздуха. Воздух через шахты  поступает в канал, откуда через окна поступает в зону охлаждения, отбирает теплоту от изделий. Отработанный  (нагретый)   воздух через окна попадает в канал , из которого через патрубок забирается вентилятором и через трубу выбрасывается в атмосферу.

При использовании пара для его подачи применяют двухсторонние стояки-коллекторы, причем их первая пара размещена на расстоянии 18—20 м от входа в камеру. Стояки располагают с шагом 3—6 м и заканчивают их установку на расстоянии 35—40 м от выгрузочного конца камеры. Чтобы исключить попадание пара в зону охлаждения, на границе зон выдержки и охлаждения устраивают воздушную завесу. Максимальная температура в камере при использовании пара достигает 353—358 К.

Ограждения камер выполняют из кирпича и железобетона. Торцы закрывают гибкими шторами: брезентовыми, резиновыми и т.д. по длине камеры разделены на стационарные зоны: подогрева, изотермического нагрева и охлаждения. В каждой зоне постоянно поддерживаются требуемые температурно-влажностные условия. Зоны отделены одна от другой воздушными завесами, которые устанавливаются на торцах камер. Назначение воздушных завес: предотвращать переход паровоздушной смеси из одной зоны в другую и выход смеси в цех или засасывание в камеру холодного воздуха из цеха.

Из зоны подогрева воздух отсасывается и подается в четыре воздушные завесы: две в торцах камеры и две на зонах изотермического прогрева. Воздух, подаваемый в первые три завесы, предварительно подогревается в калориферах, а подогреваемый в четвертую завесу, проходя через такой же калорифер, и подогревает в нем воду, которая поступает в зону охлаждения и через перфорированные трубы-разбрызгиватели увлажняет остывающие изделия. Нагретый и увлажненный воздух из зоны охлаждения вновь поступает в зону подогрева или выбрасывается в атмосферу.

Пар подается в камеру по системе регистров и перфорированных труб. Регистры расположены на полу камеры и занимают почти всю ее длину, за исключением участка в зоне охлаждения. Из общего паропровода пар поступает в регистры всех камер. Каждая группа регистров имеет свой конденсатопровод с подпорной шайбой. Конденсатопровод выходит к торцу камеры со стороны подъемника.

Острый пар подается только в начало зоны подогрева и в конец зоны изотермического подогрева. В обоих случаях перфорированные трубы расположены вблизи воздушных завес. Пар интенсивно перемешивается с горячим воздухом и равномерно распределяется внутри камеры.

В данном курсовом проекте используется  горизонтальная щелевая пропарочная камера.

 

 

 

 

 

3 Расчёт габаритов и количества установок

3.1 Cостав  бетона.

Принимаем панели с оконными проёмами марки 2ПС 60.33.35-50Л. Стеновые панели изготавливаются однослойными из лёгкого бетона – керамзитобетона марки М50 и классом по прочности В3,5.

Наружные стеновые панели изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ 11024.

Условные обозначения марки: первая группа содержит обозначение типа панели – 2ПС и ее номинальные габаритные размеры 5990×3275×350мм (значения которых округляют до целого числа): длину и высоту в дециметрах – 60 и 33, толщину в сантиметрах – 35. Во второй группе указывают марку бетона по прочности на сжатие и вид бетона – 50Л, т.е марка М50, легкий бетон.

Рисунок 3.1− Схема панели 2ПС 60.33.35-50Л.

Объём бетона применяемый для изготовления панели – 5,84 м3. Расход арматурной стали на изделие – 94 кг.

Исходные данные для расчёта:

Цемент марки: ПЦ400-Д20. Жесткость керамзитобетонной смеси: 5-10 с. Отношение фракций керамзитового гравия 5-10 и 10-20: 40/60%. Плотность фракции 5-10: 1,25 кг/л; 10-20: 1,19 кг/л. Мелкий заполнитель: керамзитовый песок, плотностью 0,7 кг/л.

Расход цемента составляет Ц1 = 260 кг/м3, поправочные коэффициенты на цемент М50 равен 0,9 и при жёсткости 10 с – 0,9, по наибольшей крупности заполнителя 0,9.

 

3.2  Расчёт габаритов  камеры

Для получения 70% от проектной прочности бетона за столь короткое время необходима тепловая обработка изделия. Для этого применяем установку непрерывного действия туннельного типа – щелевую камеру.

Для цеха изготовления панелей устанавливаем следующий режим работы:

  • по прерывной неделе в 2 смены,

  • 262 рабочих дней в году.

Количество рабочих часов в сутки при двух сменах – 16 часов, т.е. продолжительность смены – 8 часов.

Для щелевых камер устанавливаем следующий режим работы:

  • по прерывной неделе в 2 смены,

  • 262 рабочих дней в году

 

Количество изделий, подвергаемых тепловой обработке одновременно:

N

где

=0,95 - коэффициент  использования установки;

- годовая производительность  цеха ,;

- общее время  тепловой обработки, ч;

- годовой фонд  времени, ч;

- объём материала  в одном изделии,

Часовая производительность камеры:

 

Количество изделий, находящихся одновременно в одной камере:

 

Применим 2 камеры, в каждой находится 15 изделий.

Длина камеры:

 

где lф – длина формы-вагонетки с изделеем, м;

Принимаем длину – 96 м.

Длина щелевой камеры должна быть не более 120 м.

Ширина камеры:

 

где bф – ширина формы с изделиями, м;

       bз – расстояние между формой и стенкой камеры, м.

Принимаем ширину – 4 м.

Высота камеры:

 

 

где hф – высота формы с изделием, м;

      h1 –высота вагонетки = 0,2м;

h2 – расстояние от пола камеры до рельсового пути до вагонетки = 0,2м;

h3 – расстояние от поверхности изделия до потолка камеры = 0,2м.

Принимаем высоту камеры 1,5 м.

Длина зоны нагрева изделий:

 

 
где τн – расчетное время нагревания изделий, ч;

τобщ – общее время тепловой обработки, ч.

Длина зоны изотермической выдержки:

 

где τиз – время изотермического выдерживания, ч.

Длина зоны охлаждения:

 

 

где τохл – время охлаждения изделий, ч.

Общее время одного цикла работы установки:

 

 

 время загрузки  камеры, ч;

 время тепловой  обработки (в нашем случаи 1,5 ч + 7,5+2 ч), ч; 

 время разгрузки  камеры, ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Выбор ограждающих  конструкций

Для  расчёта ограждающих конструкций воспользуемся методом последовательных приближений.

Задаёмся ограждающей конструкцией из керамзитобетона толщиной 30 см. Коэффициент теплопроводности керамзитобетона λ=0,47 Вт/(м·ºС), Тц=160С, Тк=850С- температура в камере 0С , Тп2 - не менее 400С.

Определим коэффициент теплопередачи:

Рисунок 4.3− «Сечение ограждающей конструкии».


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где  α – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2·ºС);

δ/λ – тепловая проводимость стенки;

αвн→∞;

αнар=8…10.

 

Температура наружной поверхности камеры:

 

где  Тц=16 – температура цеха, ºС;

       Твн=85 – температура, равная температуре теплоносителя, ºС.

ºС.

Для полученной температуры определяем αл и αк и сравниваем с принятым значением.

где  εпр=0,93…0,95 – приведённая степень черноты для керамзитобетона и металла;

с=5,67 – коэффициент излучения абсолютно чёрного тела;

Тж=289 – температура окружающей среды, К;

tж=16 – то же, ºС.

 

 

 

Критерий Грасгофа:

где х – линейный размер тела по направлению потока среды (теплоносителя), м.

 

 

Критерий Нуссельта:

где c, n – коэффициенты, зависящие от произведения .

 

 

Коэффициент теплоотдачи при конвективном потоке:

 

9,0008

Принимаем , К=1,334.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Теплотехнический  расчёт

Тепловой баланс камер непрерывного действия

Период нагрева

РАСХОДНЫЕ СТАТЬИ

1. Расход  теплоты на нагрев материала.

Определяем теплоёмкость бетона.

 

Теплоёмкость бетонной смеси:

 

 

 

Коэффициент температуропроводности бетона:

 

где  λб=0,28 – коэффициент теплопроводности лёгкого бетона, Вт/(м·ºС);

ρб=920 кг/м3 – плотность бетонной смеси:

 

 

Вычисляем величину А, принимая во внимание, что при марке цемента М50

 

 

Критерий Био:

Критерий Фурье:

=

Для найденных значений Fo и Bi по приложению 3 находим значение с2=0,6.

Величина, характеризующая тепловыделение цемента в процессе тепловой обработки:

где  Ц – расход цемента на 1 м3 бетона, кг;

t0=16˚C;

b – скорость подъёма температуры:

 

 

По приложению 1 [3] находим, что для неограниченной пластины при Fo=1,867, ψпл=0,8.

Определяем удельный расход теплоты на нагрев бетона:

 

=

Расход теплоты на нагрев изделий в камере:

где nч – количество изделий, поступающих в камеру в час.

 

 

2. Расход теплоты на нагрев транспорта и формы.

 

Принимаем металлоёмкость равную 2 т/м3 бетона.

Определяем температуру поверхности бетона в конце периода нагрева по номограмме в приложении 4 в зависимости от значений τн, R2/a, (b-m).

τн=1,5 ч

 

=43,47

                      

                       tц=t0+b

Определяем количество теплоты, затраченное на нагрев формы транспорта:

3. Теплопотери через ограждающую конструкцию.

Т. к. две  камеры расположены друг  возле  друга, то  потеря тепла будет происходить через  две крайние стенки  камер.  

Теплопотери через ограждающую конструкцию:

где  F – площадь ограждающей конструкции:

где  Fвн. – внутренняя площадь ограждающей конструкции, м2:

 

Fнар. – наружная площадь ограждающей конструкции, м2:

 

 

 

4. Теплота, отводимая конденсатом.

где  Ткон.=40˚С – температура конденсата

     с=4,19 кДж/кг∙0С – теплоёмкость  пара

     0,95 – к-т для  острого  пара

МП – масса пара, кг

5. Теплота, расходуемая на нагрев подсасываемого  воздуха.

где Св – удельная массовая теплоёмкость воздуха, кДж/(кг·ºС);

Mв – масса воздуха, подсасываемого в камеру, кг:

где b – ширина проёма, м;

h – высота проёма, м;

n – число проёмов;

τ – время открытия проёма, ч;

kпр – коэффициент, учитывающий перекрытие проёма изделием, заслонкой, шторой и др. препятствиями:

где  Sизд – площадь изделия в разрезе, м2;

Sколёс – площадь вагонетки в разрезе, м2;

Sобщ – внутренняя площадь камеры в разрезе, м2.

 

где ρ16 – плотность воздуха при Т=16ºС, кг/м3;

ρк – плотность воздуха при Тк=80ºС, кг/м3.

 

 

 кДж

 

6. Теплота  арматуры и закладных деталей.

         0,45*94*(85-16)=2918,7 кДж

- 0,45 -удельная массовая теплоемкость металла,

-масса закладных деталей  и арматуры, загружаемых в камеру, кг.

- температура окружающей  среды в цехе.

7. Неучтенные потери.

 

 

ПРИХОДНЫЕ СТАТЬИ

Теплота, вносимая теплоносителем:

 

где h’’ – энтальпия пара, ккал;

x – коэффициент сухости пара.

Составляем тепловой баланс установки.

 

 

          

Удельный расход пара в час:

 

 

 

Таблица 5.1−Тепловой баланс установки

Расходные статьи

Q,

кДж

%

Приходные

статьи

Q,

кДж

%

1

2

3

4

5

6

Теплота, расходуемая на нагрев изделия

443477,22

69,1

Теплота, вносимая теплоносителем

616780,02

100

Теплота, расходуемая на нагрев форм и транспорта

126545,33

20,29

     

Расход теплоты через огр. конструкции

43281,87

10,34

     

Теплота, отводимая конденсатом

11814,2

2,73

     

Теплота, расходуемая на нагрев подсасываемого воздуха

2291,4

0,37

     

Неучтённые потери

92517

15,43

     
 

616780,02

100

 

616780,02

100

Информация о работе Технология тепловой обработки наружной однослойной стеновой панели по конвейерной технологии