Пропарочная камера ямного типа

СОДЕРЖАНИЕ: Содержание Введение. 3 1. Обоснование выбранного способа тепловой обработки. 4 2. Характеристика выпускаемой продукции. 7 3. Обоснование режима тепловой обработки. 19

Содержание

[1] , режимы тепловой обработки следует назначать путем установления оптимальной длительности и температурно-влажностных параметров от­дельных его периодов: предварительного выдерживания, подъема темпера­туры, изотермического прогрева (в том числе термосного выдерживания) и остывания с использованием, как правило, систем автоматического управления параметрами.

Длительность предварительного выдерживания следует назначать исходя из условий производства, но, как правило, не менее времени, приведенного в табл. 3.

Таблица 3

Длительность предварительного выдерживания

Таблица 4

Вид бетона

Способ тепловой

обработки

Предвари-

тельное вы-

держива-ние,

ч, не менее

Начальная проч-

ность бетона,

МПа (кгс/см2 )

Скорость

подъема тем-

пературы,

0 С/ч, не более

Тяжелый и легкий конструкционный

Пропаривание в камерах

1

До 0,1 (1)

0,1-0,2 (1-2)

0,2-0,4 (2-4)

0,4-05 (4-5)

Св. 0,5 (5)

15

25

35

45

60

Тяжелый для предварительно напря­женных конструкций, изготовляемых:

на стендах (без применения уст­ройств для регулирования натяжения арматуры при тепловой обработке)

в силовых формах

То же

-//-

1

-

0,2 (2) и более

До 0,2 (2)

35

60

Продолжение табл. 3

Вид бетона

Способ тепловой

обработки

Предвари-

тельное вы-

держива-ние,

ч, не менее

Начальная проч-

ность бетона,

МПа (кгс/см2)

Скорость

подъема тем-

пературы,

0С/ч, не более

Тяжелый с повышенными требова­ниями по морозостойкости, водонеп­ро­ницаемости; мескозернистый; жаро­стойкий

-//-

3

-

15

Легкий конструкционо-теплоизо­ля­ци­он­ный

Сухой прогрев в камерах

Пропаривание в термоформах

Пропаривание в камерах

1

2

3

-

-

-

50

40

30

При применении малонапорных и индукционных ка­мер, кассетных установок, предварительно разогретых смесей или при подъеме температуры в среде с пониженной влажностью, а также при из­готовлении изделий из жестких бетонных смесей с применением дисперс­ного армирования допускается тепловая обработка без предварительного выдерживания. При изготовлении предварительно напряженных конструк­ций в силовых формах предварительное выдерживание не должно превы­шать 1 ч.

Скорость подъема температуры в камерах и термоформах следует назначать с учетом конструкции изделий (однослойные, многослойные и т.п.), их массивности, конкретных условий производства, но, как правило, не более величин, указанных в табл. 3, за исключением случаев применения специальных методов тепловой обработки (термопригруз, камеры с из­быточным давлением и т.п.). Допускается подъем температуры среды с постоянно возрастающей скоростью или ступенчатый подъем темпера­туры (кроме предварительно напряженных конструкций). При изгото­влении предварительно напряженных конструкций в силовых формах необходимо применять пластифицирующие химические добавки, замедляю­щие рост прочности бетона в период подъема температуры.

Температуру и длительность изотермического прогрева следует на­значать с учетом вида бетона, активности и эффективности цемента при теп­ловой обработке, его тепловыделения и массивности изделий. Максималь­ная температура изотермического прогрева изделий из тяжелого, мелко­зернистого и легкого конструкционного бетона не должна превышать 80-85 0 С при применении портландцемента и БТЦ и 90-95 0 С - при при­менении шлакопортландцемента. При тепловой обработке изделий из кон­струкционно-теплоизоляционного легкого бетона температуру среды при изотермическом прогреве следует повышать до 90-95 0 С при паропрогреве и применении продуктов сгорания природного газа и до 120-140 0 С - при сухом прогреве электрическими и другими нагревателями. При тепло­вой обработке изделий из напрягающего бетона максимальная температура среды не должна превышать 85 0 С при использовании цемента НЦ-10 и 70-80 0 С при использовании цементов НЦ-20 и НЦ-40.

При назначении длительности изотермического прогрева изделий необходимо учитывать рост прочности бетона при их выдерживании в теп­ловых агрегатах без дополнительного теплоподвода (или с теплоподводом для компенсации теплопотерь), в период межсменных перерывов, во время выполнения доводочных работ в цехе и хранении на утепленных складах. При выдерживании изделий в нерабочее время в тепловых агрегатах по­дачу в них теплоносителя следует прекращать за 2-3 ч. до окончания изо­термического прогрева либо понижать температуру прогрева на 10-15 0 С.

Скорость остывания среды в камерах в период снижения темпера­туры изделий из тяжелого бетона после изотермического прогрева, как правило, должна быть не более 30 0 С/ч., а при повышенных требованиях по морозостойкости и водонепроницаемости, а также при тепловой обработке изделий из мелкозернистого и напрягающего бетонов, многослойных и с отделочными слоями - не более 20 0 С/ч. При выгрузке изделий из камер температурный перепад между поверхностью изделий и температурой ок­ружающей среды на должен превышать 40 0 С.

Относительную влажность среды в период изотермического прогре­ва изделий из тяжелого, мелкозернистого, конструкционного легкого и на­прягающего бетонов необходимо поддерживать на уровне 90100%. При использовании продуктов сгорания природного газа период подъема сле­дует проводить в среде с относительной влажностью 20-60% с последу­ющим доувлажнением до 80% на стадии изотермического прогрева. При относительной влажности среды менее 80% необходимо предусматривать мероприятия для защиты бетона изделий от испарения влаги. При тепловой обработке изделий из конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона относительную влажность среды следует поддерживать в пределах 20-60 %.

При тепловой обработке изделий в кассетных установках следует обеспечивать равномерный нагрев изделий. Температура в нагрева­тел­ь­ных отсеках должна составлять 90-95 0 С. При этом следует применять подъем температуры со скоростью 60-70 0 С/ч. и изотермический прогрев, разделен­ный на два периода: с подачей пара (тепла) в тепловой отсек и термосным выдерживанием без подачи пара (тепла); длительность этих периодов необ­ходимо определять в зависимости от вида, класса (марки) бетона по проч­ности и толщины изделий с учетом требований нормативно-технической до­кументации.

Двухстадийную тепловую обработку: первую стадию - для полу­чения распалубочной прочности и вторую - для достижения отпускной и передаточной прочности - следует производить по режимам, устанавли­ваемым опытным путем с учетом требований ОНТП 7-80.

При использовании предварительного разогрева бетонных сме­сей паром или электроэнергией температура смеси допускается, как пра­вило, не более 60 0 С. При этом длительность последующей тепловой обработки в различных агрегатах следует сократить не менее чем на 1 ч. Время выдерживания изделий от окончания формования до начала тепловой об­работки не должно превышать 20 мин. (без специальных мероприятий, предотвращающих остывание смеси). Предварительный разогрев смесей для изготовления изделий из напрягающего бетона не допускается.

Тепловую обработку в индукционных камерах следует применять при изготовлении густоармированных изделий (ригелей, балок, колонн, плит перекрытий и покрытий, опор ЛЭП, труб и т.п.) по режимам, применяемым в условиях прогрева в среде с пониженной относительной влаж­ностью в соответствии с нормативно-технической документацией.

При тепловой обработке предварительно напряженных конструк­ций, изготовляемых на стендах и в силовых формах, необходимо предусматривать указанные в рабочих чертежах мероприятия по предотвраще­нию возникновения трещин. Перепад между температурой среды в каме­рах и упоров при изготовлении изделий на стендах не должен превышать 65 0 С.

В целях экономичного использования тепловой энергии при назначении режимов ТВО следует учитывать последующее нарастание прочности бетона изделий вследствие его остывания в цехе в течение 12 ч.

В зависимости от способа тепловой обработки выбирается температура и продолжительность изотермического прогрева. Для пропаривания в камерах паром температура tИЗ = 85 0 С. При этом продолжительность изотермического прогрева t2 = 10 ч. продолжительность изотермического прогрева должна определятся временем, необходимым для достижения в центре изделий температуры больше 80 0 С.

Скорость остывания поверхности изделий после изотермического прогрева не должна быть больше 40 0 С/ч. При выгрузке изделий из камеры температурный перепад между поверхностью изделий и температурой окружающей среды не должен превышать 40 0 С.

Температура окружающей среды принимается равной t0 = 20 0 C. Так как толщина изделия d = 160 мм, следовательно длительность охлаждения в камере t3 = 4 ч.

Выбранный режим проверяется расчетом средних температур по сечению изделий к концу основных периодов ТВО:

- подъема температуры;

- изотермической выдержки.

Расчет производится, используя критериальные зависимости теплопроводности при нестационарных условиях. Определяется критерий Фурье (7):

,

(7)

где ф – продолжительность расчетного периода ТВО;

R – определяющий размер изделия, ;

б – коэффициент температуропроводности бетонной смеси;

– определяется по формуле (8):

,

(8)

где – коэффициент теплопроводности твердого бетона ( = 1,95);

– удельная теплоемкость бетона ( = 0,84),к Дж/кгМєС;

– средняя плотность бетона.

Для первого периода ТВО:

м2 /с;

.

Критерий Био (9):

,

(9)

где б = 150 – коэффициент теплопроводности от паровоздушной среды к поверхности изделия.

1. Для первого периода ТВО:

.

С помощью критериев и монограмм находится безразмерные температуры на поверхности и в центре изделия (10-11):

,

(10)

(11)

где – температура паровоздушной среды;

– температура поверхности изделия;

– температура бетона в начале расчетного периода;

– температура в центре изделия.

Из графика для определения температуры на поверхности изделия (12):

.

(12)

Температура паровоздушной среды в первый период ТВО = 90 0 С, а температура бетона в начале расчетного периода = 20 0 С, следовательно:

,

0 С.

Температура в центре изделия в первый период ТВО определяется аналогичным образом, то есть, из графика для определения температуры в центре изделия известно, что:

,

,

0 С.

Режим ТВО выбран правильно, если к концу первого периода температура поверхности изделия равна температуре среды (допускается ±10 0 С). Проверка:

0 С.

Условие выполняется. Следовательно, режим ТВО выбран верно.

2. Для второго периода ТВО. Критерии Фурье и Био:

,

.

Безразмерные температуры на поверхности и в центре изделия:

,

,

Следовательно:

;

;

0 С.

0 С.

Вывод: режим ТВО выбран правильно, так как к концу второго периода

- = 84 – 78 = 6 0 С, что в пределах допустимого, то есть, ( - ) и ( - ) 0 С.

В результате:

ч.

Средние температура бетона за соответствующие периоды ТВО:

График ТВО показан на рис. 2.


Рисунок 2 – График ТВО

4. Технологический расчет. Обоснование типа тепловой установки, конструкция, работа

Габариты установки выбирают по габаритам пропариваемых изделий из табл. 1:

- длина - 2000 мм.;

- ширина - 495 мм.;

- высота - 160 мм.

Следовательно требуется установка типа СМЖ-3212:

- габаритные размеры – 12,0 1,5 2,0 м.;

- количество изделий – 100 ед.

Число установок (13):

,

(13)

где – годовая производительность цеха ( м3 );

– продолжительность цикла работы установки (14):

,

(14)

время загрузки и выгрузки изделия ();

– суммарный объем бетона одновременно обрабатываемого в одной установке ( м3 );

м – число рабочих дней в году (м = 253 дн.);

z – продолжительность рабочей смены (z = 8 ч.);

к – число смен (к = 2);

Если D 5, то резерв 1-2 шт.

.

Требуемое количество установок составляет 5 ед. Так как число установок не превышает пяти, то резерв не предусматривается.

Конструкция ямной камеры ТВО представлена на рис. 3.

1 - цементный пол с железнением, 2 - железобетонная плита, 3 - бетонная или железобетонная подготовка, 4 - стена из монолитного бетона, 5 - крышка, 6 - сборная железобетонная плита, 7 - каналы для подачи пара и отвода конденсата

Рисунок 3 – Ямная камера ТВО

Ямные камеры располагают обычно ниже уровня пола. Стены 4 камеры делают бетонными или кирпичными. Формы и размеры камер устанавливают с учетом номенклатуры вы пускаемых изделий и требуемой производительности полигона. Чаще всего камеры объединяют в блоки, состоящие из 4-8 камер, что уменьшает охлаждение стен. Загружают изделия в камеры и разгружают кранами.

Ямные камеры закрывают съемными деревянными крышками 5 с металлическим каркасом и хорошей тепло- и пароизоляцией по контуру и по поверхности. Пар под покрытие и колпаки подают гибким шлангом с наконечником из перфорированной трубы. Остывает изделие в камере после прекращения подачи пара.

Расход пара на полигонах при пропаривании бетона в летних условиях в ямных камерах 300-400, а в зимних условиях, соответственно 500-600 кг. на 1 м3 изделия.

Для уменьшения расхода пара и обеспечения заданного режима подогрева применяют пропарочные полуавтоматические камеры ямного типа с повышенной герметичностью конструкции (рис. 4).

1 - труба для подачи пара в камеру, 2 - верхние перфорированные трубы, 3 – клапан, 4 - крышка колодца, 5 - металлическая решетка, 6 - труба для выпуска паровоздушной смеси, 7 - колодец, 8 - обратная выходная труба, 9 - поддонное пространство, 10 - нижняя перфорированная труба

Рисунок 4 – Конструкция полуавтоматической ямной камеры ТВО

Перфорированные трубы 2 и 10 для подачи пара расположены в верхней и нижней частях камеры. Обратная выходная труба 8 расположена у пола. Из нее паровоздушная смесь по трубе 6 через клапан 3 выпускается в атмосферу.

В этой камере пропаривают при температуре 100 0 С и при 100%-ной относительной влажности. Благодаря равномерной и высокой температуре выдерживания срок пропаривания сокращается до 6-8 ч. при расходе пара на 1 м3 изделий не более 150-250 кг.

После тепловлажностной обработки изделия распалубливают. Разборку сборно-разборных форм начинают с удаления схваток, фиксаторов и клиньев, подъема накладных скоб и других закрепляющих приспособлений. После этого снимают или отодвигают в сторону (при шарнирном креплении к поддону) торцевые и боковые стенки формы при помощи рычагов. Изделия с поддона формы снимают краном или каким-либо другим подъемным механизмом.

5. Теплотехнический расчет

В ходе теплотехнического расчета составляются уравнения теплового баланса для каждого периода ТВО или для каждой из зон ТВО. Уравнение составляется для одного теплового агрегата, работающего в неблагоприятных условиях.

Количество теплоты, расходуемое за каждый период или в каждой зоне ТВО, определяется по формуле (15):

,

(15)

где: – суммарный расход теплоты за период или в соотвествующей зоне ТВО, кДж/ч;

– количество теплоты, необходимое соответственно для нагрева бетона, формы, ограждений, на потери в окружающую среду, на испарение воды затворения, на нагрев среды установки;

– количество теплоты, выделяющееся в процессе реакции гидратации цемента;

в – коэффициент запаса на нерасчитываемые затраты теплоты (в=0,5-1,2).

1. Расчет теплоты для нагрева изделий определяем по формуле (16):

,

(16)

где:– средневзвешенная теплоемкость бетонной смеси ( = 0,84 кДж/кгК),;

– масса бетонных изделий, кг.

115,84 1690 = 30758 кг.;

– средние значения температур в начале и конце соответствующего периода или зоны.

Расчет теплоты для нагрева изделий производится по периодам.

Для первого периода:

;

°С.

Следовательно, для первого периода теплота для нагрева изделия равна:

кДж.

Для второго периода:

;

°С.

Следовательно, для второго периода теплота для нагрева изделий равна:

, кДж.

2. Расчет теплоты для нагрева форм .

Определяется по формуле (17):

,

(17)

где – теплоемкость материала формы (СФ = 0,46 кДж/кгК);

– масса форм.

– конечные и начальные температуры форм (принимаются равным температуре поверхности изделий в конце и начале периода).

кг;

Для первого периода:

кДж.

Для второго периода:

, кДж.

3. Расчет потерь теплоты через ограждающие конструкции установки (18)

,

(18)

где К = ;

Ri - термическое сопротивление слоя ограждения (19);

Fi – площадь поверхности ограждения;

tср – температура среды установки;

tн - температура наружного воздуха.

,

(19)

- коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхности ограждения ( и =10 Вт/м2 );

и - толщины слоев ограждения и коэффициент теплопроводности материалов.

Для первого периода:

кДж/ч

Для второго периода

кДж/ч

4. Теплота экзотермических реакций гидратации цемента (20):

,

(20)

где = 250 КДж/кг – теплота гидротации цемента при его твердении в нормальных условиях в течении 28 суток (принимается равной марке цемента);

– расход воды и цемента в бетоне;

– средняя температура бетона за период обработки;

– объем бетона в соответствующий период обработки, м3.

Для первого периода:

кДж.

Для второго периода:

кДж.

Следовательно, суммарный расход теплоты:

кДж.

кДж.

7. Определение удельных часовых расходов теплоты и теплоносителя

Часовые расходы теплоты, кДж/ч (21-22):

(21)

(22)

где и – расходы тепла в соответствующий период обработки, кДж/ч.

Часовые расходы теплоносителя (пара), кг/ч (23-24):

(23)

(24)

где Dh – используемое теплосодержание единицы теплоносителя (25);

кДж/кг,

(25)

где кДж/кг;

, кДж/кг;

=640 кДж/кг – теплосодержание теплоносителя при заданном Рц=0,58 МПа;

= 2109 – теплота парообразования при заданном;

– степень сухости пара в соответствии с заданием (=0,86).

Удельный расход тепла и теплоносителя (пара) определяем по формулам (26-27):

, кДж/м3 ,

(26)

кг/м3

(27)

6. Аэродинамический расчет

В ходе расчета определяются диаметры магистральных и подводящих паропроводов.

Площадь поперечного сечения паропровода определяется по формуле (28):

м2

(28)

где GП – расход пара на расчетном участке паропровода (29);

кг/ч

(29)

rСР = 3,169 кг/м3 – средняя плотность пара на участке (принимается по заданному давлению PЦ);

u - скорость пара (u=35 м/с – магистральный паропровод; u=30 м/с - подводящий).

Расчет диаметров производится из условия обеспечения принятой скорости движения пара.

м2 ;

м.

По ГОСТ 3262-75 принимается диаметр трубы 101,3 мм.

м2 ;

м.

По ГОСТ 3262-75 принимаем диаметр трубы 114 мм.

7. Мероприятия по охране труда и 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.

Особое внимание при проектировании тепловых установок следует уделять очистке работающих теплоносителей от уносов пыли и мелких частиц материала. Согласно нормативным указаниям, для тепловых установок следует проектировать специальные очистные устройства.

При эксплуатации тепловых установок в цехах, где они расположены, кроме соблюдения требований, упомянутых в общих положениях, обязательно должны быть вывешены на видном месте инструкции по правилам эксплуатации установок и охране труда. Весь обслуживающий персонал тепловых установок допускается к работе только после изучения, а также после обязательного документального оформления проверки его знаний.

Крышки ямных пропарочных камер должны быть достаточно герметичны и оборудованы водяными затворами. На стенах ямных камер предусматривают скобы для спуска рабочих при ремонте и чистке. Каждую такую камеру оборудуют вентиляцией.

Туннельные и щелевые камеры снабжают блокировкой снижателей и подъемников для загрузки форм-вагонеток. Все камеры, пакеты и кассеты должны иметь герметичные системы подвода пара, оборудованные надежными вентилями. В цехах, где расположены камеры, кассеты, пакеты и другие установки, обязательно устраивают приточно-вытяжную вентиляцию.

Электрооборудование и электроприборы, размещенные в цехах, где производят тепловлажностную обработку, должны быть рассчитаны на работу во влажной среде. Электродвигатели должны иметь обязательное заземление.

В цехах, где расположены установки для тепловлажностной обработки, вывешивают инструкции по охране труда при обслуживании данных тепловых установок.

8. Технико-экономическая часть

1. Назначение и тип установки – Камера пропарочная ямного типа.

2. Вид изделий – плиты железобетонные плоские.

3. Производительность установки в год – 25 тыс. м3 .

4. Суточная производительность установки – 99 м3 .

5. Количество изделий, размещаемых в установке – 100 ед.

6. класс прочности бетона – В15.

7. Время нагрева – 1 ч.

8. Время изотермического выдерживания – 5 ч.

9. Время охлаждения – 4 ч.

10. Продолжительность полного цикла работы камеры – 11 ч.

11. Теплота на нагрев изделий – 1550204 кДж.

12. Теплота на нагрев форм – 900176 кДж.

13. Потери тепла через ограждающие конструкции – 83802 кДж.

14. Теплота экзотермических реакций гидратации – 1707103 кДж.

15. Часовые расходы теплоты – 1645268 кДж.

16. Расход пара в период подъема температуры – 807 кг/ч.

17. расход пара в период изотермического выдерживания – 6,06 кг/ч.

18. Площадь поперечного сечения паропроводов – магистральный 8,0110-3 ; поводящий 9,4410-3 .

19. Диаметр паропровода – магистральный 101,3 мм., подводящий 114 мм.

20. Количество отверстий в перфорированных паропроводах – 197 шт.

Список использованной литературы

1. В.В. Перегудов, М.И. Роговой «Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей». М., Стройиздат, 1983.

2. В.Н. Чубуков, В.Н. Основин, Л.В. Шуляков «Строительные материалы и изделия» Мн., Дизайн ПРО, 2000.

3. Справочник по технологии сборного железобетона. Под общ. ред. Стефанова Б.В., Киев, Вища школа, 1978.

4. Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий сборного железобетона (ОНТП-7-80). М., Стройиздат, 1983.

5. Рекомендации по снижению расхода тепловой энергии в камерах для тепловой обработки железобетонных изделий. ВНИИЖБ., М., Стройиздат, 1984.

6. Пособие по тепловой обработке сборных железобетонных конструкций и изделий (к СНиП 3.09.01-85). ВНИИЖБ., М., 1989.


[1] СНиП 3.09.01-85. Производство сборных железобетонных конструкций и изделий. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 40 с.

Скачать архив с текстом документа