Основные габариты тепловой установки и теплотехнических показателей ее работы

     а между сечениями Х и Х суммарный поток равен: 

                                                     (3) 

     Вместе  с потоком теплоты, распространяемым внутрь материала путем теплопроводности, с потоком влаги передается часть тепловой энергии. Полный удельный поток теплоты, передаваемый внутрь материала, составит: 

                                                          (4) 

     Уравнения определяют поток массы в материале  при тепловлажностной обработке и в общем виде могут быть записаны: 

                                        (5) 

     Уравнения 11 и 12 определяют внутренний тепло- и массообмен при тепловлажностной обработке. Эти уравнения аналогичны полученным для процесса сушки [6]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2.4 Основные размеры и продолжительность  рабочего цикла тепловой установки 

     Размеры одной кассетной установки зависят  от габаритов изделий и их      количества.

     Исходные  данные для расчета кассетной  установки для изготовления балконных  плит:

     - количество изделий – 6 штук

     - количество паровых рубашек, 5

    Длина кассетной установки, L_K, м: 

    L_K = n_И · Н_И + n_СТ · Н_СТ + n_Р · H_Р + 2H_ИЗ,                             (6)

               = (6 · 0,15 + 12 · 0,025 + 5 · 0,15 + 2· 0,15)*2,278= 5,80м

    где  n_И – количество изделий в установке, шт.;

            Н_И – толщина изделия, 0,15м;

            n_СТ – количество разделительных стенок, шт.12;

            Н_СТ – толщина разделительной стенки, принимают 0,025 м;

          n_Р – количество паровых рубашек, шт.;

          Н_Р – толщина паровой рубашки, принимают 0,15 м;

          Н_ИЗ – толщина теплоизоляционного слоя,0,15 м. 

    Ширина  кассетной установки, В_К, м: 

                                В_К =  L_И + 2 H_СТ = 4,45м                                                   (7)  

    где L_И – длина изделия, м.

        

    Высота кассетной установки, Н_К, м,: 

        Н_К = B_ИЗД + 2H_СТ = 2,03                                           (8) 

    где B_И – ширина изделия, м. 

    Продолжительность рабочего цикла, t, ч, кассетной установки: 

При осадке конуса = 13-18 см. 

t = t_ТЕХ + t_П + t_ИЗ + t_ВСП = 4 + 2,5 + 3,5 + 2,0 = 12 часов 

где  t_ТЕХ –  продолжительность очистки, смазки, сборки форм, установки       арматуры, заполнения бетонной смесью, распалубки;

t_П   – продолжительность периода подъема температуры (нагрева), ч;

t_ИЗ  –  продолжительность периода изотермической выдержки (прогрева), ч;

t_ВСП – продолжительность вспомогательных операций; ч. 
 
 

     2.5 Производительность и необходимое  количеств тепловых установок 

    Годовая производительность кассетной установки, P м³/год: 

    Р = V_И · n_И · C · K_ОБ = 0,51894*6*249*2=1550,5927 м³/год 

     где V_И – объем изделия, м³;

     n_И – количество изделий в камере, шт.;

     С – количество рабочих суток в  году;

     К_ОБ – коэффициент оборачиваемости, равный =24/12=2;

     t_Ц – продолжительность рабочего цикла, ч. 

    Количество  кассетных установок для данного  производства, Nk, шт: 

    N_K = = = 11 шт                                                      (9)

    где П – годовая производительность предприятия, м³/год. 

     2.6 Материальный баланс тепловой  установки 

     Материальный  баланс тепловой установки составляют с учетом структуры изделия, состава  бетонной смеси и режима работы тепловой установки.

     Материальный  баланс основан на законе сохранения массы и отражает  количественные изменения содержания твердой и  жидкой фаз в процессе           тепловой обработки. Материальный баланс включает приходную и расходную части, его составляют по зонам для агрегатов непрерывного действия (таблица 4).

     Уравнение материального баланса в общем  виде: G_ПР = G_РАС

     Исходные  данные: 

     Масса сухих компонентов бетона, G_С, кг/ч: 

     G_C = (Ц + З) · V_И · n_И=(220+1780)*0,51894*6=6227,28 кг/ц                  (10) 

     где n_И – количество изделий, обрабатываемых за 1 цикл работы установки,  шт; 

     Масса воды затворения, G_B, кг/ц: 

     G_B = B · V_И · n_И= 200*0,51894*6= 622,728 кг/ц                             (11) 

     Масса арматуры, G_A, кг/ч: 

     G_A = A · V_И · n_И= 86,71*0,51894*6 = 270 кг/ц                         (12) 

     Масса форм, G_Ф, кг: 

     G_Ф = Ф · n_И = 1399*6 = 8394 кг                               (13)

      

     где Ф – масса одной формы =1399 кг, рассчитывают с учетом габаритов  формы и плотности металла;

     Ф = (2,75*1,24*2+2,79*0,15+1,24*0,15)*24*10^-3*7850=1390кг

                

     Количество  испаренной воды, В_ИСП и В⁰_ИСП, кг/ц: 

         В_ИСП = 0,1 · G_B=0,1*622,728=62,2728 кг/ц                                 (14) 

     В⁰_ИСП = 0,2 · G_B=0,2*622,728=124,5456 кг/ц                                  (15) 

     Количество  гидратной (связанной) воды, В_Г, кг/ч:

        

     В_Г = 0,15 · Ц · V_И · n_И=0,15*220*0,51894*6= 102,75кг/ц             (16) 

     Количество  остаточной влаги, В^|_ОСТ и В_ОСТ, кг/ч: 

     В^|_ОСТ = G_B – В_ИСП – В_Г=622,728-62,2728-102,75= 457,7 кг/ч                 (17) 

     В_ОСТ = G_B – В⁰_ИСП – В_ИСП – В_Г =622,728-124,5456-62,2728-102,75= =333,1596                                                                                                             (18)

   Таблица 3 –  Материальный баланс установок  периодического действия 

 

    3 ТЕПЛОВОЙ  РАСЧЕТ

    3.1 Уравнение теплового баланса для периода подъема температуры

          (нагрева):  
 

      

    _{Рисунок 5- Схема кассетной  установки}

    _{Исходные  данные:}

    L_П – длина общего паропровода, 40 м(7), L_ПТ   – длина перфорированной трубы(4), м=20; d₀ – диаметр отверстия, принимают 4 мм(3),толщина стенки – 0,025мм. Н_Р – толщина паровой рубашки, принимают 0,15 м;

Н_ИЗ – толщина теплоизоляционного слоя 0,15 м. [5]

       или   ,    (85) 

      – тепло, поступающее от экзотермических реакций,  протекающих при гидратации цемента, кДж/период; 

    Q

= (0,5) · 0,0023 · Q · · Т_СР · t_П · G_Ц = 0,5*0,0023*420*55*2,5*685,0008*0,9 = 43431,346 кДж/период

                  (19)

    где    (0,5) – степень гидратации цемента  при тепловлажностной

                                  обработке;

              Q – тепло экзотермических реакций, выделяемое за 28 сут

                           естественного твердения, кДж/кг;

                  – водоцементное отношение;

                  Т_СР – средняя температура в камере в период нагрева, ⁰С, равная

                        Т_СР = ;

                  G_Ц – масса цемента в изделиях, загруженных в камеру, кг, равная

                       G_Ц = Ц · V_И ·n_И;

                  Т_ОКР – температура окружающей среды, принимают 20 ⁰С;

          Т_ИЗ – температура изотермической выдержки, 90⁰С. 

    Расход  тепла на нагрев сухой части бетона, Q , кДж/период, от температуры окружающей среды до заданной температуры изотермической выдержки: 

    Q

= G_C ·C_C · (T_ИЗ – Т_ОКР) = 6227,28*0,84*70=366164,06  (20)   

                                    

    где  G_C – масса сухих компонентов бетона, кг/период, принимают

                         из материального баланса;

         С_С – удельная теплоемкость бетона, 0,84 кДж/(кг ·⁰С);

    Расход  тепла на нагрев воды в составе  бетона, Q , кДж/период: 

Q = G_B · C_B · (Т_ИЗ – Т_ОКР)= 622,728*4,725*70 = 205967,29 кДж/период      (21) 

    где G_B – масса воды затворения, кг/период (из материального баланса 622,728 кг);