Период изотермической
выдержки
РАСХОДНЫЕ СТАТЬИ
1. Расход
теплоты на нагрев материала.
Определяем температуру центра
бетона в конце периода изотермической
выдержки по номограмме в приложении 4
в зависимости от значений τиз, R2/a, (b-m).
Определяем среднюю температуру изделия
в конце периода нагрев:
Средняя температура бетона
за весь период нагрева:
За период подъёма температуры
изделие будет иметь
По графикам (приложение 5) находим,
что при 68,7 град·ч, В/Ц=0,3 и марке цемента
М50 тепловыделение 1 кг цемента составит
Qэ=8 ккал/кг,
а для 1 м3 бетона:
Определяем среднюю температуру
изделия в конце периода изотермической
выдержки. Для этого по номограмме в приложении
6 определяем Апл.
Температура центра панели
без учета экзотермии в конце изотермической
выдержки:
а температура поверхности
Средняя температура в конце
периода изотермической выдержки:
Средняя температура за весь
период изотермической выдержки:
Количество градусо-часов за
весь период изотермической выдержки:
Определяем общее количество
градусо-часов за периоды подъёма температур
и изотермической выдержки:
По приложению 2 [3] находим, что
для полученных градусо-часов, В/Ц=0,3 и
марки цемента 50 тепловыделение 1 кг цемента
составит Qэкз=55 ккал/кг,
а для 1 м3 бетона:
Вычисляем значение m, характеризующее
тепловыделение цемента при изотермической
выдержке:
Удельный расход тепла в период
изотермической выдержки:
Общий расход теплоты, затраченной
на нагрев бетона в процессе изотермической
выдержки:
Можно предположить, что
изделие нагревать не надо, т. к. оно нагреется
за счёт экзотермии цемента.
2. Расход
теплоты на нагрев форм и
транспорта.
Определяем количество теплоты,
затраченное на нагрев формы транспорта:
3. Теплопотери
через ограждающую конструкцию.
Теплопотери через ограждающую
конструкцию:
где Fвн. – внутренняя
площадь ограждающей конструкции, м2:
Fнар. – наружная
площадь ограждающей конструкции, м2:
4. Теплота,
отводимая конденсатом.
5. Теплота,
расходуемая на нагрев подсасываемого
воздуха.
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:
Таблица5.2−Тепловой баланс
установки
Расходные
статьи |
Q,
ккал |
% |
Приходные
статьи |
Q,
ккал |
% |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Теплота, расходуемая
на нагрев изделия |
0 |
0 |
Теплота, вносимая
теплоносителем |
131255,5 |
83,8 |
Теплота, расходуемая
на нагрев форм и транспорта |
12051,94 |
7,7 |
Теплота, от экзотермии
вяжущего |
12181,22 |
16,2 |
Расход теплоты через
огр. конструкции |
103876,48 |
76 |
|
|
|
Теплота, отводимая
конденсатом |
5909,5 |
3,8 |
Теплота, расходуемая
на нагрев подсасываемого воздуха |
2291,4 |
1,6 |
Неучтённые потери |
17120,85 |
10,9 |
| |
156695,5 |
100 |
|
156691,1 |
100 |
6 Гидравлический
расчёт
Гидравлический расчёт составляется
по тепловому балансу расхода пара для
определения диаметров подводящих паропроводов
и необходимого давления пара, поступающего
в систему.
Исходные данные:
вид теплоносителя |
пар |
температура теплоносителя |
|
удельная теплоемкость теплоносителя |
|
коэффициент теплопроводности |
|
критерий Прандтля |
|
коэффициент кинематической
вязкости |
|
Критерий Грасгофа:
где х – линейный размер тела
по направлению потока среды (теплоносителя),
м.
Табл. 7.1. Зависимость c и n от произведения
|
|
с |
n |
<0,001 |
0,45 |
0 |
От 0,001 до 500 |
1,18 |
1/8 |
От 500 до 2·107 |
0,54 |
1/4 |
>2·107 |
0,135 |
1/3 |
Критерий Нуссельта:
где c, n – коэффициенты, зависящие
от произведения
.
Коэффициент теплоотдачи при
конвективном потоке,
:
Коэффициент теплоотдачи при
конвективном потоке:
9,0008
Определяем значение коэффициента
теплопередачи:
где
– коэффициент теплоотдачи от теплоносителя
к стенке трубопровода,
;
– толщина стенки трубопровода,
м;
– коэффициент теплопроводности
стенки трубопровода,
;
– толщина слоя бетона, м;
– коэффициент теплопроводности
бетона,
;
– толщина стального листа,
м;
– коэффициент теплопроводности
стали,
.
Определим тепловую нагрузку:
где
– теплота, вносимая теплоносителем
за период подъема температуры, Дж;
– продолжительность подъема
температуры, ч.
Определим поверхность системы
нагрева:
где
– температура теплоносителя, ºС;
– температура нижней поверхности
изделия, ºС.
Определим расход теплоносителя:
Определим среднюю скорость
потока в трубопроводе:
Составим циклограмму работы
щелевой камеры тепловой обработки (риснок7.1)
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.
Рисунок 7.1 – Циклограмма работы
щелевой камеры тепловой обработки
Составляем схему подводящего
трубопровода к блоку из одной камеры
(рисунок 7.2)
Рисунок 7.2 – Схема подводящего
трубопровода к блоку из одной камеры
Результаты гидравлического
расчета представлены в таблице 7.1
Таблица 7.1 – Гидравлический
расчет трубопровода
Участок |
G, кг/ч |
d, мм |
ω, м/с |
l, м |
∑
|
R, Па |
Па·м |
z, Па |
Rl+z, Па |
Q, Вт |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
ac |
293,85 |
62 |
0,32 |
3,7 |
0 |
85 |
351,5 |
0 |
351,5 |
623479,32 |
Bc |
293,85 |
62 |
0,32 |
3,7 |
0 |
85 |
351,5 |
0 |
351,5 |
623479,32 |
cd |
293,85 |
62 |
0,32 |
3,7 |
0 |
85 |
351,5 |
0 |
351,5 |
623479,32 |
de |
587,7 |
76 |
0,64 |
1,7 |
7 |
220 |
374 |
506084 |
506457,9 |
1246958,6 |
507512,4 |
часовой расход пара на участке,
кг/ч;
внутренний диаметр трубопровода,
мм;
длина паропровода на участке,
м;
коэффициент местного сопротивления;
потери на трение 1 м трубопровода,
Па;
скорость движения теплоносителя,
м/с;
суммарные потери на трение
на участке, Па;
потери на местные сопротивления
на участке, Па;
полное сопротивление на участке,
Па;
– количество теплоты, транспортируемое
с паром на участке, кДж/ч.
Рассчитываем давление
пара, которое необходимо подавать в систему:
7 Использование теплоты
вторичных ресурсов
Производство
строительных материалов является энергоемкой
отраслью. Поэтому даже небольшой
процент экономии энергоресурсов имеет
большое значение. Вторичное использование теплоты,
выбрасываемой в атмосферу с отходящими
газами печей, сушилок, конденсата пропарочных
камер, — один из важных вопросов, стоящих
перед отраслью.
Экономия
таких ресурсов может осуществляться
двумя путями. Первый путь предусматривает
повышение эффективности технологических
тепловых установок — сушилок, печей,
пропарочных камер и т. п. В результате
улучшения организации технологического
процесса, условий тепло- и массообмена,
режимов работы тепловых установок, применения
эффективной теплоизоляции, снижения
массы ограждающих конструкций, совершенствования
процессов сжигания топлива значительно
повышается КПД процесса тепловой обработки.
Второй
путь предполагает использование ВЭР,
позволяющее экономить общий расход тепловой
энергии по предприятиям строительной
индустрии.
Здесь излагается
использование вторичных энергетических
ресурсов, образующихся при работе тепловых установок.
Для тепловых установок, применяющихся
в строительной индустрии, энергосодержащими отходами являются
отработанные газы печей и сушилок, конденсат,
отбираемый от пропарочных камер (конденсат
от автоклавов используется при перепуске
самими автоклавами), и теплота выгружаемой
продукции. Экономическая целесообразность
использования вторичных энергетических
ресурсов (ВЭР) определяется их температурным
уровнем, тепловой мощностью и непрерывностью выдачи.
В процессе
производства тепловой обработки затрачивается
огромное количество тепла. Часть отработанного
теплоносителя (конденсат, пар, топочные
газы) после использования все еще обладает
значительным запасом энергии. Данную
энегрию можно вновь использовать в рекуператорах,
регенераторах. Отработанные печные газы
могут направляться в сушилку. Допускается
использование конденсата в период изотермии.
Экономия
энергоресурсов и их полное использование
имеют большое значение для Республики
Беларусь.
8 Техника безопасности
и охрана окружающей среды
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 за
соблюдением правил и инструкций по охране
труда и технике безопасности осуществляется
органами государственного надзора и
общественными организациями, которые
и разрабатывают эти нормы.
Согласно действующим нормативам,
в цехах, где размещаются тепловые установки,
необходимо иметь: паспорт установленной
формы с протоколами и 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; инструкции
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.
На стадии проектирования предусматриваются
нормы безопасной работы и эксплуатации
тепловых установок. Каждая тепловая установка
разрабатывается с таким расчетом, чтобы
она создавала оптимальные условия ведения
технологического процесса и безопасные
условия труда. Для этого необходимо, чтобы
поверхности установок были теплоизолированы
и имели температуру не выше 40 °С.
Проектировать топки, сушила,
печи, в которых используются продукты
горения топлива, разрешается только на
давление менее атмосферного (разрежение).
Установки для тепловлажностной обработки
проектируют с обязательной герметизацией.
Эти установки оборудуют вентиляцией
рабочего пространства, которая включается
перед выгрузкой изделий и тем самым позволяет
удалять пар из установки.
Оборудование тепловых установок
проектируют с ограждением, а его включение
в работу должно сопровождаться звуковой
и световой сигнализацией. Площадки для
обслуживания, находящиеся выше уровня
пола, оборудуют прочным ограждением и
сплошной обшивкой по нижнему контуру.
Отопление и вентиляция цехов,
в которых устанавливают тепловые установки,
необходимо рассчитывать с учетом выделения
теплоты, испарения влаги и выделения
пыли. Электрооборудование тепловых установок
проектируют с заземлением. Все переносное
освещение делают низковольтным.
Электрооборудование тепловых
установок должно быть запроектировано
с ограждением и заземлением.