Реферат: Тепловая обработка сырья

--PAGE_BREAK--
1. Характеристика материалов (с расчетом состава бетона) и габаритные размеры изделий 1.1 Материалы для бетона


Керамзит — это экологически чистый утеплитель. В переводе с греческого языка на русский «керамзит» переводится как «обожженная глина». Он представляет собой легкий пористый материал, получаемый при ускоренном обжиге легкоплавких глин.

По внешнему виду керамзит напоминает гравий, то есть представляет собой гранулы преимущественно округлой или овальной формы различного размера, поэтому часто его называют керамзитовый гравий. В технологическом процессе изготовления керамзита наблюдаются два явления: при резком тепловом ударе, подготовленной специальным образом глины, она вспучивается, чем достигается высокая пористость материала, а внешняя поверхность быстро оплавляется, что придает материалу достаточно высокую прочность и устойчивость к внешним воздействиям и создает почти герметичную оболочку. Поэтому качество керамзита во многом определяется точностью исполнения технологического процесса.

В зависимости от режима обработки глины можно получить керамзит различной насыпной плотности (объемным весом) — от 200 до 400 кг/куб. м. и выше. Чем ниже плотность вещества, тем он более пористый, а значит, обладает более высокими теплоизоляционными свойствами. Но тем сложнее при производстве получить необходимую прочность. Материал также характеризуется величиной керамзитовых гранул, которая колеблется от 2 до <metricconverter productid=«40 мм» w:st=«on»>40 мм, и в зависимости от их размера подразделяется на фракции, например 5-<metricconverter productid=«10 мм» w:st=«on»>10 мм или 10-<metricconverter productid=«20 мм» w:st=«on»>20 мм. Основываясь на размерах, продукцию делят на керамзитовые гравий, щебень и песок.

Гравий — это частицы округлой формы диаметром 5 — <metricconverter productid=«40 мм» w:st=«on»>40 мм, получаемые вспучиванием легкоплавких глин. Он морозоустойчив, огнестоек, не впитывает воду и не содержит вредных примесей. Керамзитовый щебень — это наполнитель произвольной формы (преимущественно угловатой) с размерами частиц 5 — <metricconverter productid=«40 мм» w:st=«on»>40 мм. Он получается путем дробления кусков вспученной массы керамзита.

Таким образом, керамзит — это уникальный керамический пористый гравий, который обладает следующими свойствами:

— легкость и высокая прочность;

— отличная тепло и звукоизоляция;

— огнеупорность, влаго- и морозоустойчивость;

— кислотоустойчивость, химическая инертность;

— долговечность;

— экологически чистый натуральный материал;

— высокое отношение качество/цена.

Анализ теплоизоляционных и механических свойств керамзита позволяет использовать этот материал на российском и зарубежном рынке для теплоизоляции крыш, полов и стен, фундаментов и подвалов. Установлено, что рациональное использование керамзита в качестве теплоизолирующего материала при строительстве обеспечивает сокращение теплопотерь более чем на 75 %.

Необходимо особенно отметить такое важное свойство керамзита как экологическая чистота материала. Ведь состав керамзита — это только глина и ничего более. Таким образом, керамзит — абсолютно безопасный, природный материал.






Таблица 1.1

Технические характеристики

№

Показатели

Гравий керамзитовый

Технические требования

Достигнутые показатели

8/20 мм

4/10 мм

1

Марка по насыпной плотности (насыпная плотность), кг/мі

M350

М400

320 – 340

360 – 370

330 – 350

360 – 370

2

Марка по прочности (прочность), МПа

П50 (М350)

П50 (М400)

1,2-1,3 П50

1,6-1,7 П75

1,3-1,4 П50

1,6-1,7 П75

3

Зерновой состав, % по массе

85 < d < 100

D < 10

2D не допускается

D от 8 до 10

4

Морозостойкость 15 циклов (F15), потеря массы гравия, %

8

1,35

1,6

5

Содержание водорастворимых сернистых и серно- кислых соединений в пересчете на SO3, %

1

0,04

0,04

6

Потеря массы гравия при кипячении, %

5

1-3

0,3-0,7

7

Радиационное качество, Аэфф., Бк/кг

I класс материала

< 370

281

241

8

Коэффициент теплопроводности, Вт/м °С

От 0,10 до 0,12



Вода для затворения бетонной смеси должна соответствовать требованиям ГОСТ 23732-79 «Вода для бетонов и растворов. Технические условия».

Рекомендуется применять питьевую воду. Можно использовать технические оборотные и природные минерализованные воды с допустимым содержанием примесей.

Количество солей, ионов <img border=«0» width=«36» height=«24» src=«ref-1_1388053229-139.coolpic» v:shapes="_x0000_i1025">,<img border=«0» width=«29» height=«21» src=«ref-1_1388053368-110.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026">, взвешенных частиц не должно превышать значений, приведенных в табл. 1.2.


Таблица 1.2

Допустимое содержание примесей в воде

Назначение бетонов

Растворимые соли

Ионы

Взвешенные частицы

<img border=«0» width=«36» height=«24» src=«ref-1_1388053229-139.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027">

<img border=«0» width=«29» height=«21» src=«ref-1_1388053368-110.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028">

Для напряженных железобетонных конструкций, а также бетоны на глиноземистом цементе

2000

600

350

200

Для конструкций с напрягаемой арматурой, в том числе для водосбросных сооружений и зоны переменного уровня воды массивных сооружений

5000

2700

1200

200

Для неармированных конструкций, к которым не предъявляются требования по ограничению образования высолов

10000

2700

3500

300



Водородный показатель рН воды должен быть не менее 4 и не более 12,5.

Допускается не более 10 мг/л органических поверхностноактивных веществ, сахаров, фенолов.

Для улучшения свойств бетонной смеси, затвердевшего бетона, ускорения твердения бетона, замедления или ускорения сроков схватывания вводятся химические добавки, применение которых регламентируется.


    продолжение
--PAGE_BREAK--1.2 Подбор состава бетона


Различают номинальный лабораторный состав бетона, рассчитанный для сухих материалов, и производственно-полевой — для материалов в естественно-влажном состоянии. Лабораторный состав бетона определяют расчетно-экспериментальным методом, для чего вначале рассчитывают ориентировочный состав бетона, а затем уточняют его по результатам пробных замесов и испытаний контрольных образцов.




Исходные данные:

Керамзитовый бетон М250;

Фракция 10-20мм;

ОК=1-<metricconverter productid=«4 см» w:st=«on»>4 см;

Песок: сН=1450 кг/м3; сИ=2450 кг/м3;

Цемент: сН=1100 кг/м3; сИ=3100 кг/м3;

Керамзит: сН=600 кг/м3; сИ=1100 кг/м3;

Rц=40 МПа; Rb=19,3 МПа; Мк=2 мм.

Расчет состава керамзитобетона выполняют в такой последовательности:

вычисляют водоцементное отношение, расход воды, расход цемента, определяют расходы крупного и мелкого заполнителя на 1м3 бетонной смеси

1. Определим водоцементное отношение В/Ц – отношение массы воды к массе цемента из условий получения требуемого класса бетона в зависимости от активности цемента и качества материалов по формуле:
<img border=«0» width=«155» height=«49» src=«ref-1_1388053727-415.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029"> (1)
где А1и А2– коэффициенты, учитывающие качество материалов, которые принимаются по таблице 4;

Rb – предел прочности бетона на сжатие, МПа (кгс/см2);

Rц – активность цемента, МПа (кгс/см2).
Таблица 1.3

Значения коэффициентов, учитывающих качество материалов

Характеристика материалов для бетона

А1

А2

Высококачественные

Рядовые Пониженного качества

0,650,60 0,55

0,430,40 0,37

Примечания

а) К высококачественным материалам относят: портландцемент высокой активности с минимально допустимым количеством гидравлической добавки, щебень из плотных пород, песок плотный повышенной крупности, крупный и средней крупности. Заполнители должны быть не загрязненными, оптимального зернового состава.

б) К рядовым материалам относят: портландцемент средней активности или высокомарочный шлакопортландцемент, заполнители среднего качества, в том числе гравий.

в) К материалам пониженного качества относят: цементы низкой активности, непрочные крупные заполнители, мелкие пески



Рассчитаем водоцементное отношение по формуле (1).
<img border=«0» width=«216» height=«44» src=«ref-1_1388054142-498.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030">
2 Определим расход воды В, кг/м3, в зависимости от удобоукладываемости бетонной смеси, вида и крупности заполнителя ориентировочно по таблице 2.4.
Таблица 1.4

Водопотребность бетоннойсмеси

Марки по удобоукла-дываемости

Подви-

жность

ОК, см

Жест-кость, Ж

с.

Расход воды, кг/м3,при крупности, мм

гравия

щебня

10

20

40

70

10

20

40

70

Ж4

–

31 и

150

135

125

120

160

150

135

130





более

















Ж3

–

21-30

160

145

130

125

170

160

145

140

Ж2

–

11-20

165

150

135

130

175

165

150

145

Ж1



5-10

175

160

145

140

185

175

160

155

П1

1-4

4 и ме-

190

175

160

155

200

190

175

170

П2

5-9

нее

200

185

170

165

210

200

185

180

ПЗ

10-15

–

215

205

190

180

225

215

200

190

П4

16 и

–

225

220

205

195

235

230

215

205



более



















Примечания

а Значения водопотребности приведены для бетонной смеси на портландцементе с нормальной густотой цементного теста 26-28 % и песке с Мк = 2.

б На каждый процент повышения нормальной густоты цементного теста расход воды увеличивается на 3-5 кг/м3 при уменьшении НГЦТ — уменьшается на 3-5 кг/м3.

в Увеличение модуля крупности песка на каждые 0,5 вызывает необходимость уменьшения расхода воды на 3-5 кг/м3, уменьшение — повышения расхода воды на 3-5 кг/м3



Согласно таблице 1.4, водопотребность для бетонной смеси с нормальной густотой цементного теста 26-28%, песком с модулем крупности Мк=2 и щебнем фракцией 10 – 20 составит В = 175+5=180 л.

3 Определим расход цемента Ц, кг/м3, по известному В/Ц и водопотребности бетонной смеси:
Ц = В/(В/Ц)=180/0,77=234 кг
где В – расход воды, кг/м3;

В/Ц — отношение массы воды к массе цемента.

4 Определим расход крупного заполнителя Щ, кг/м3, по формуле
<img border=«0» width=«285» height=«71» src=«ref-1_1388054640-731.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031">446 кг,
где а – коэффициент раздвижки зерен щебня, который принимается по таблице 2.5;

Vпуст – пустотность щебня в рыхлонасыпанном состоянии, подставляется в формулу в виде коэффициента;
<img border=«0» width=«216» height=«49» src=«ref-1_1388055371-487.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032">
<img border=«0» width=«33» height=«28» src=«ref-1_1388055858-217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033">– насыпная плотность щебня, кг/м3;

<img border=«0» width=«33» height=«28» src=«ref-1_1388056075-215.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034">– средняя плотность зерен щебня, кг/м3;




Таблица 1.5

Коэффициенты раздвижки зерен <img border=«0» width=«17» height=«16» src=«ref-1_1388056290-168.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035"> для пластичных бетонных смесей на песке с Вп = 7 %

Расход цемента, кг/м3

Водоцементное отношение

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

250

-

-

-

1,26

1,32

1.38

300

-

-

1,30

1,36

1,42

-

350

-

1,32

1,38

1,44

-

-

400

1,31

1,40

1,46

-

-

-

500

144

1,52

1,56

-

-

-

600

1,52

1,56

-

-

-

-



Примечания

а При других значениях В/Ц коэффициент а находят интерполяцией.

б При применении крупного песка с Вп < 7 % коэффициент а увеличивается на 0,03 на каждый процент увеличения Вп. При использовании мелкого песка с Вп > 7 % коэффициент а уменьшают на 0,03 на каждый процент увеличения Вп.

в Для жестких бетонных смесей при расходе цемента менее 400 кг/м3 коэффициент а принимают 1,05-1,15, в среднем 1,1.

5 Определим расход песка П, кг/м3, по формуле
<img border=«0» width=«489» height=«56» src=«ref-1_1388056458-1312.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036"> кг
где Ц, В, Щ – расход цемента, воды щебня в килограммах на 1м3 бетонной смеси;

сц, св, сп – истинная плотность цемента, воды, песка, кг/м3;

<img border=«0» width=«33» height=«28» src=«ref-1_1388056075-215.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">– средняя плотность зерен щебня, кг/м3.

6 Определим теоретическую среднюю плотность бетонной смеси.

Определив расход всех компонентов (воды, цемента, крупного и мелкого заполнителя) на 1м3 бетонной смеси, вычисляем её расчетную среднюю плотность по формуле.
<img border=«0» width=«363» height=«25» src=«ref-1_1388057985-560.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038"> кг/м3.
    продолжение
--PAGE_BREAK--1.3 Габаритные размеры изделий


<img border=«0» width=«213» height=«91» src=«ref-1_1388058545-2511.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_153»>

Рисунок 1 – Внутренняя стеновая панель
Vбет=<img border=«0» width=«100» height=«21» src=«ref-1_1388061056-198.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040">1,82 м3,

mбет=<img border=«0» width=«81» height=«21» src=«ref-1_1388061254-188.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">3076кг.



2. Описание технологического процесса изготовления изделий


При формовании на кассетной установке с применением вибрации арматурного каркаса или виброгребенки, бетонную смесь следует равномерно распределить по всей длине формовочного отсека. При этом обеспечиваются лучшие условия для выхода защемленного в ней воздуха. Бетонную смесь необходимо подавать в формовочные отсеки небольшими порциями, в результате чего достигается минимальное вовлечение воздуха в формуемое изделие.

Под действием вибрации бетонная смесь ведет себя как вязкая жидкость и создает давление, передающееся на стенки. Чем интенсивнее вибрация, тем больше это давление.

Если же бетонная смесь подвергается слабой вибрации или вибрируется не весь ее объем (как это происходит при вибрации через арматурный каркас), то боковое давление бетонных смесей будет значительно меньше.

Увеличение времени вибрации вызвано необходимостью равномерного распределения смеси по формовочному отсеку.

После укладки и уплотнения бетонной смеси верхнюю поверхность изделий заглаживают и покрывают пленкой или брезентом, чтобы предотвратить интенсивное испарение влаги с поверхности бетона, уменьшить усадку, термические напряжения из-за неравномерности прогрева бетона и снизить охлаждение бетона. Получить дополнительный прирост прочности бетона можно, применяя выдержку бетонной смеси в формовочных отсеках, включая подачу пара в паровые рубашки через 2-6 ч. после окончания формования. При этом прирост прочности колеблется от 5 до 20%, существенно удлиняется время оборачиваемости установки и снижается ее производительность.

Повторное вибрирование свежеуложенной бетонной смеси, не подвергающейся тепловой обработке, приводит, в конечном счете, к улучшению свойств бетона. Прочность бетона на сжатие увеличивается на 20-70%, уменьшается усадка, в большинстве случаев улучшается или не изменяется сцепление арматуры с бетоном, повышается морозостойкость.

После тепловой обработки производят распалубку изделия при достижении им распалубочной прочности. Существенно улучшаются условия распалубки за счет применения вибрации. В этом случае механизм перемещения небольшим усилием, приложенным к разделительной стенке, отрывает ее от изделия. Примерно на 5 сек. включают вибратор, установленный на отодвигаемой стенке. После отвода первой стенки изделие слегка приподнимают мостовым краном, тележку мостового крана откатывают на небольшое расстояние. При этом возникает незначительное усилие отрыва. Затем включают на короткое время вибратор, если изделие не отделилось от стенки, вибрацию повторяют. Длительную вибрацию при распалубке применять не рекомендуется, т.к. некоторые панели могут подвергнуться большим резонансным колебаниям, приводящим к трещинам.

Затем происходит чистка и смазка форм. От состояния поверхности разделительных стенок формовочного отсека, бортовой оснастки и вида смазки зависит качество изделия. Наличие на стенках даже тонкого слоя цементного раствора приводит к увеличению количества пузырьков защемленного воздуха и их размеров на поверхности изделия. Чистка ведется щеткой, тельфером чистка ведется снизу вверх.

Для смазки на предприятиях применяют прямую эмульсию следующего состава: 20% продукта ЭКС-А (эмульсол кислый синтетический с кислотным числом 8-10), 79,5% воды мягкой или конденсата, 0,5% кальцинированной соды. При ее применении поверхность получается хорошего качества. Также применяют обратные эмульсии.

После чистки и смазки установка готова к укладке и формованию бетонной смеси. Цикл повторяется.

3. Выбор и обоснование режима ТВО


При назначении режима ТВО изделий из легких бетонов существенное влияние оказывают не только особенности применяемого цемента, класса бетона, удобоукладываемость бетонной смеси, но и структура бетона, наличие в его составе вовлеченного воздуха и его объем, прочность и объемная концентрация крупного заполнителя, гидравлическая активность мелкого заполнителя.

Для обеспечения минимальной отпускной прочности следует правильно выбирать режим тепловой обработки бетона.

Такой режим может, осуществляется в тепловых установках периодического и непрерывного действия (в камерах ямного, туннельного и щелевого типов), оборудованных регистрами, ТЭНами, колориферами или теплогенераторами для сжигания природного газа. Максимальная температура среды в камерах сухого прогрева может быть повышена в зависимости от необходимой длительности тепловой обработки до 150°С. С целью обеспечения заданной влажности изделий камеры рекомендуется оборудовать системой вентиляции.

При тепловой обработке в термоформах не следует укрывать открытую поверхность изделий.

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 выбираем температуру и продолжительность изотермического прогрева. Для пропаривания в камерах паром температура tИЗ=85°С. При этом продолжительность изотермического прогрева t2=10ч. продолжительность изотермического прогрева должна определятся временем, необходимым для достижения в центре изделий температуры больше 80°С.

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

Температуру окружающей среды принимаем равной t=20°C. Так как толщина изделия d=140 мм, следовательно длительность охлаждения в камере t3=4 ч.

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

1.   подъема температуры;

2.   изотермической выдержки.

Расчет производим, используя критериальные зависимости теплопроводности при нестационарных условиях. Определяем критерий Фурье:
<img border=«0» width=«63» height=«46» src=«ref-1_1388061442-222.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">,
где:

ф – продолжительность расчетного периода ТВО, ч;

R–определяющий размер изделия, м;

<img border=«0» width=«54» height=«24» src=«ref-1_1388061664-275.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">,

б – коэффициент температуропроводности бетонной смеси, м2/с. Определяем по формуле:
<img border=«0» width=«78» height=«57» src=«ref-1_1388061939-290.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">,
где:

л – коэффициент теплопроводности твердого бетона (л=1,95), Вт/мМєС;

<img border=«0» width=«23» height=«41» src=«ref-1_1388062229-116.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045"> – удельная теплоемкость бетона (<img border=«0» width=«23» height=«41» src=«ref-1_1388062229-116.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">=0,84), к Дж/кгМєС;

<img border=«0» width=«20» height=«29» src=«ref-1_1388062461-104.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047"> – средняя плотность бетона, кг/м3.

Для первого периода ТВО:
<img border=«0» width=«177» height=«51» src=«ref-1_1388062565-1065.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048"> , м2/с,

<img border=«0» width=«147» height=«52» src=«ref-1_1388063630-825.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049">.
Определяем критерий Био:
<img border=«0» width=«67» height=«47» src=«ref-1_1388064455-356.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">,
где:

б=150 – коэффициент теплопроводности от паровоздушной среды к поверхности изделия, Вт/м2·С.

Для первого периода ТВО:
<img border=«0» width=«161» height=«53» src=«ref-1_1388064811-808.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051">.
С помощью критериев и монограмм находим безразмерные температуры на поверхности и в центре изделия:
<img border=«0» width=«83» height=«60» src=«ref-1_1388065619-267.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052">,

<img border=«0» width=«87» height=«61» src=«ref-1_1388065886-278.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">,
где:

<img border=«0» width=«19» height=«41» src=«ref-1_1388066164-107.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">– температура паровоздушной среды;

<img border=«0» width=«19» height=«31» src=«ref-1_1388066271-112.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">– температура поверхности изделия;

<img border=«0» width=«19» height=«31» src=«ref-1_1388066383-111.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056">– температура бетона в начале расчетного периода;

<img border=«0» width=«19» height=«35» src=«ref-1_1388066494-117.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057">– температура в центре изделия.

Из графика для определения температуры на поверхности изделия:
<img border=«0» width=«132» height=«72» src=«ref-1_1388066611-581.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058">.
Температура паровоздушной среды в первый период ТВО <img border=«0» width=«19» height=«41» src=«ref-1_1388066164-107.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059">=90°С, а температура бетона в начале расчетного периода <img border=«0» width=«19» height=«31» src=«ref-1_1388066383-111.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">=20°С, следовательно:
<img border=«0» width=«137» height=«53» src=«ref-1_1388067410-716.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061">,

<img border=«0» width=«179» height=«35» src=«ref-1_1388068126-793.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062"> °С.
Определим температуру в центре изделия в I-й период ТВО аналогичным образом, т.е. из графика для определения температуры в центре изделия известно, что:




<img border=«0» width=«91» height=«51» src=«ref-1_1388068919-285.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063">,

<img border=«0» width=«125» height=«49» src=«ref-1_1388069204-377.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064">,

<img border=«0» width=«160» height=«34» src=«ref-1_1388069581-649.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065"> °С.
Режим ТВО выбран правильно, если к концу Iпериода температура поверхности изделия равна температуре среды (допускается +10 –10 °С). Проверка:
<img border=«0» width=«136» height=«29» src=«ref-1_1388070230-466.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066"> °С
условие выполняется. Следовательно, режим ТВО выбран верно.

Произведем аналогичный расчет для второго периода ТВО. Критерии Фурье и Био:
<img border=«0» width=«164» height=«57» src=«ref-1_1388070696-864.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067">,

<img border=«0» width=«170» height=«55» src=«ref-1_1388071560-823.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068">.
Находим безразмерные температуры на поверхности и в центре изделия:
<img border=«0» width=«127» height=«70» src=«ref-1_1388072383-601.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069">, <img border=«0» width=«121» height=«74» src=«ref-1_1388072984-580.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070">,






Следовательно:
<img border=«0» width=«110» height=«43» src=«ref-1_1388073564-341.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071">; <img border=«0» width=«113» height=«49» src=«ref-1_1388073905-351.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072">;

<img border=«0» width=«142» height=«33» src=«ref-1_1388074256-591.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073">°С.

<img border=«0» width=«155» height=«39» src=«ref-1_1388074847-616.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074"> °С.
Вывод: режим ТВО выбран правильно, так как к концу второго периода
<img border=«0» width=«19» height=«31» src=«ref-1_1388066271-112.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075">-<img border=«0» width=«19» height=«35» src=«ref-1_1388066494-117.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076">=84–78=6 °С, что в пределах допустимого, т.е. (<img border=«0» width=«19» height=«31» src=«ref-1_1388075692-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077">-<img border=«0» width=«19» height=«31» src=«ref-1_1388066271-112.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078">) и

(<img border=«0» width=«19» height=«31» src=«ref-1_1388066271-112.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079">-<img border=«0» width=«19» height=«35» src=«ref-1_1388066494-117.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080">) <img border=«0» width=«32» height=«19» src=«ref-1_1388076139-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081"> °С.
В результате получаем:
<img border=«0» width=«220» height=«32» src=«ref-1_1388076253-693.coolpic» v:shapes="_x0000_i1082">, ч.
Рассчитаем средние температура бетона за соответствующие периоды ТВО:
<img border=«0» width=«222» height=«125» src=«ref-1_1388076946-1994.coolpic» v:shapes="_x0000_i1083">



    продолжение
--PAGE_BREAK--4. Определение габаритных размеров и требуемого количества тепловых агрегатов


Габариты кассетной установки выбираем по габаритам пропариваемых изделий из таблицы 11.8 (ТКП 45-5.03-13-2005):

Габариты панели внутренней стеновой :

— длина—5200 мм;

— ширина—2500 мм;

— толщина—140 мм.

Следовательно выберем кассетную установку типа СМЖ-3212:

— габаритные размеры — <img border=«0» width=«81» height=«18» src=«ref-1_1388078940-187.coolpic» v:shapes="_x0000_i1084">м;

— количество изделий – 10;

-<img border=«0» width=«48» height=«20» src=«ref-1_1388079127-165.coolpic» v:shapes="_x0000_i1085">т/мі

Определяем число установок:
<img border=«0» width=«138» height=«52» src=«ref-1_1388079292-410.coolpic» v:shapes="_x0000_i1086">
где:

<img border=«0» width=«28» height=«31» src=«ref-1_1388079702-213.coolpic» v:shapes="_x0000_i1087"> – годовая производительность цеха (<img border=«0» width=«88» height=«30» src=«ref-1_1388079915-433.coolpic» v:shapes="_x0000_i1088">), м3;

<img border=«0» width=«23» height=«35» src=«ref-1_1388080348-187.coolpic» v:shapes="_x0000_i1089"> – продолжительность цикла работы установки;
<img border=«0» width=«141» height=«32» src=«ref-1_1388080535-420.coolpic» v:shapes="_x0000_i1090">
<img border=«0» width=«49» height=«35» src=«ref-1_1388080955-255.coolpic» v:shapes="_x0000_i1091">время загрузки и выгрузки изделия (<img border=«0» width=«92» height=«33» src=«ref-1_1388081210-219.coolpic» v:shapes="_x0000_i1092">);

<img border=«0» width=«29» height=«20» src=«ref-1_1388081429-121.coolpic» v:shapes="_x0000_i1093">– суммарный объем бетона одновременно обрабатываемого в одной установке, м3; <img border=«0» width=«150» height=«31» src=«ref-1_1388081550-644.coolpic» v:shapes="_x0000_i1094">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 1-2шт.
<img border=«0» width=«253» height=«50» src=«ref-1_1388082194-1369.coolpic» v:shapes="_x0000_i1095">.
Требуемое количество кассетных установок составляет 4 камеры. Т.к. число установок Д<5, то резерв не предусматривается.



5. Описание конструкции установки и порядок ее работы


<img border=«0» width=«361» height=«194» src=«ref-1_1388083563-3226.coolpic» v:shapes="_x0000_i1096">

Рисунок 2 – Схема кассетной установки



1 – станина; 2 – паровые отсеки (рубашки); 3 – разделительная стенка;

4 – отсек для формования изделия; 5 – теплоизолирующая стенка;

6 – фиксирующие упоры; 7 – механизм сжатия; 8 – механизм привода.



Кассетные установки применяются для формования и тепловлажностной обработки панелей, лестничных маршей, ребристых плит и ряда других изделий, применяемых в строительстве. Как формование, так и тепловлажностная обработка осуществляются в кассетах в вертикальном положении. Масса сформованного бетона находится в кассете в замкнутом пространстве, что способствует более интенсивной тепловлажностной обработке. Форма-кассета (рис. 2) состоит из ряда отсеков, образованных стальными вертикальными стенками, причем отсеки, используемые для формования бетона, чередуются с отсеками для пара (паровая рубашка). Крайние отсеки теплоизолируют. Бетон подают в отсеки 4 и после уплотнения подвергают тепловой обработке. Для тепловой обработки пар подают в отсеки 2 и прогревают с двух сторон сразу два изделия, разделенные стальной перегородкой 3.

Тепловлажностная обработка складывается из двух периодов: первый — прогрев, второй — изотермическая выдержка, после чего кассету разбирают, а изделия распалубливают. В кассетах изделия не охлаждают. Время тепловой обработки бетона в кассетах, составляет 6—8 ч, поэтому выгружают изделия с прочностью 50-60% проектной. Отправлять такие изделия на стройку невозможно, однако дальнейшая выдержка в кассетах приводит к снижению их оборачиваемости. Поэтому распалубленные изделия ставят в специальную яму-камеру вертикально, вплотную друг к другу. При этом изделия охлаждаются очень медленно и продолжают в течение 15—18 ч набирать прочность. К концу такого добора прочности они набирают так же, как и изделия, выгружаемые из камер, прочность, равную 0,7—0,75 марочной, и, согласно принятым нормам, могут быть отправлены на строительные площадки.

Прогрев изделий через стенку в кассетах паром из-за большого расслоения температур по высоте 30—40°С затруднен, поэтому применяют эжекторное пароснабжение кассет. Схема такого пароснабжения показана на рис. 3. Пар из паропровода 1 подается в эжектор 2 и эжектирует паровоздушную смесь, отбираемую из паровых отсеков по трубопроводу 13. Смесь подается в паровые отсеки, отдает теплоту, а сама через трубопроводы 11 отбирается за счет разрежения, создаваемого эжектором. Часть отработанной смеси через трубопровод 12 выбрасывается в атмосферу. Такое пароснабжение кассетных установок дает возможность снизить неравномерность температур между верхом и низом кассет до 5—7°С, что вполне приемлемо для тепловлажностной обработки.

Обогревают изделия в кассетах через металлическую разделительную стенку, верх изделия на время тепловой обработки изолируют. Таким образом, массообмена между теплоносителем и материалом и материалом и окружающей средой практически не происходит. Наиболее выгоден и прост в исполнении электрообогрев. В этом случае в паровые отсеки вместо подачи пара монтируют ТЭНы или любые другие электронагреватели и уже ими через стенку нагревают бетон. При любом способе изделия из бетона нагревают до 80—90 °С в течение 1,5—2 ч и далее выдерживают при этой температуре 4—6 ч. Расход в кассетах пара или любого другого источника теплоты в пересчете на теплоту, выделяемую паром, составляет 150—250 кг на <metricconverter productid=«1 м3» w:st=«on»>1 м3 бетона.



<img border=«0» width=«361» height=«196» src=«ref-1_1388086789-2255.coolpic» v:shapes="_x0000_i1097">

Рисунок 3 – Схема эжекторного пароснабжения кассетной установки



1 — подача свежего пара в эжектор; 2 — эжектор; 3 — диффузор; 4 — подача смеси пара и рециркулята в паровые отсеки; 5 — отбор конденсата; 7 — конденсатопровод; 8 — паровые отсеки; 9 — нагреваемые изделия; 10 — прокладка; 11 — отбор паровоздушной смеси из паровых отсеков; 12 — трубопровод с вентилем для выпуска части отработанного теплоносителя в атмосферу; 13 — подача паровоздушной смеси (рециркулята) в эжектор.



    продолжение
--PAGE_BREAK--6. 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 следующей формуле:
<img border=«0» width=«357» height=«37» src=«ref-1_1388089044-787.coolpic» v:shapes="_x0000_i1098">,
где:

<img border=«0» width=«33» height=«25» src=«ref-1_1388089831-128.coolpic» v:shapes="_x0000_i1099"> – суммарный расход теплоты за период или в соотвествующей зоне ТВО, кДж/ч;

<img border=«0» width=«207» height=«30» src=«ref-1_1388089959-466.coolpic» v:shapes="_x0000_i1100">– количество теплоты, необходимое соответственно для нагрева бетона, формы, ограждений, на потери в окружающую среду, на испарение воды затворения, на нагрев среды установки;

<img border=«0» width=«43» height=«31» src=«ref-1_1388090425-159.coolpic» v:shapes="_x0000_i1101"> – количество теплоты, выделяющееся в процессе реакции гидратации цемента;

в – коэффициент запаса на нерасчитываемые затраты теплоты

(в=0,5-1,2), принимаем в=1,1.

Проведем теплотехнический расчет для установки периодического действия.





6.1 Расчет теплоты для нагрева изделий определяем по формуле:


<img border=«0» width=«165» height=«32» src=«ref-1_1388090584-502.coolpic» v:shapes="_x0000_i1102">, кДж,

где:

<img border=«0» width=«27» height=«31» src=«ref-1_1388091086-125.coolpic» v:shapes="_x0000_i1103">– средневзвешенная теплоемкость бетонной смеси

(<img border=«0» width=«27» height=«31» src=«ref-1_1388091086-125.coolpic» v:shapes="_x0000_i1104">=0,84), кДж/кг∙К;

<img border=«0» width=«33» height=«31» src=«ref-1_1388091336-145.coolpic» v:shapes="_x0000_i1105"> – масса бетонных изделий, кг.
<img border=«0» width=«45» height=«28» src=«ref-1_1388091481-152.coolpic» v:shapes="_x0000_i1106">сбVб=18,2·1690=30758 кг,
Vб– суммарный объем бетона изделий в зоне;

<img border=«0» width=«41» height=«31» src=«ref-1_1388091633-211.coolpic» v:shapes="_x0000_i1107"> – средние значения температур в начале и конце соответствующего периода или зоны, єС.

Расчет теплоты для нагрева изделий производится по периодам:

Для первого периода:
<img border=«0» width=«77» height=«30» src=«ref-1_1388091844-216.coolpic» v:shapes="_x0000_i1108">; <img border=«0» width=«49» height=«34» src=«ref-1_1388092060-170.coolpic» v:shapes="_x0000_i1109">°С,
следовательно, для первого периода теплота для нагрева изделия равна:
<img border=«0» width=«252» height=«35» src=«ref-1_1388092230-1056.coolpic» v:shapes="_x0000_i1110">, кДж.
Для второго периода:
<img border=«0» width=«104» height=«39» src=«ref-1_1388093286-425.coolpic» v:shapes="_x0000_i1111">; <img border=«0» width=«62» height=«39» src=«ref-1_1388093711-349.coolpic» v:shapes="_x0000_i1112"> °С,




Следовательно, для второго периода теплота для нагрева изделий равна:
<img border=«0» width=«215» height=«30» src=«ref-1_1388094060-442.coolpic» v:shapes="_x0000_i1113">, кДж.


6.2 Расчет теплоты для нагрева форм


Определяется по формуле:
<img border=«0» width=«214» height=«51» src=«ref-1_1388094502-748.coolpic» v:shapes="_x0000_i1114">, кДж,
где:

<img border=«0» width=«29» height=«35» src=«ref-1_1388095250-141.coolpic» v:shapes="_x0000_i1115"> – теплоемкость материала формы (СФ=См=0,46), кДж/кг·К;

<img border=«0» width=«36» height=«35» src=«ref-1_1388095391-158.coolpic» v:shapes="_x0000_i1116"> – масса форм, кг.

<img border=«0» width=«101» height=«29» src=«ref-1_1388095549-262.coolpic» v:shapes="_x0000_i1117">, кг,
где:

<img border=«0» width=«40» height=«31» src=«ref-1_1388095811-156.coolpic» v:shapes="_x0000_i1118">– объем бетона одного изделия, м3;

<img border=«0» width=«28» height=«31» src=«ref-1_1388095967-130.coolpic» v:shapes="_x0000_i1119"> – удельная металлоемкость форм. Для балок принимаем

<img border=«0» width=«28» height=«31» src=«ref-1_1388095967-130.coolpic» v:shapes="_x0000_i1120">=1,4 т/м3.

<img border=«0» width=«57» height=«41» src=«ref-1_1388096227-288.coolpic» v:shapes="_x0000_i1121"> – конечные и начальные температуры форм, °С; (принимаются равным температуре поверхности изделий в конце и начале периода).






<img border=«0» width=«191» height=«34» src=«ref-1_1388096515-410.coolpic» v:shapes="_x0000_i1122"> кг;
Для первого периода:
<img border=«0» width=«241» height=«34» src=«ref-1_1388096925-493.coolpic» v:shapes="_x0000_i1123"> кДж.

Для второго периода:
<img border=«0» width=«243» height=«35» src=«ref-1_1388097418-525.coolpic» v:shapes="_x0000_i1124">, кДж.


    продолжение
--PAGE_BREAK--6.3 Расчет потерь теплоты через ограждающие конструкции установки.


<img border=«0» width=«259» height=«26» src=«ref-1_1388097943-539.coolpic» v:shapes="_x0000_i1125">
где К=<img border=«0» width=«23» height=«45» src=«ref-1_1388098482-131.coolpic» v:shapes="_x0000_i1126">;

Ri— термическое сопротивление слоя ограждения <img border=«0» width=«37» height=«44» src=«ref-1_1388098613-180.coolpic» v:shapes="_x0000_i1127">;

Fi– площадь поверхности ограждения;

tср– температура среды установки, С;

tн — температура наружного воздуха, С.
<img border=«0» width=«147» height=«47» src=«ref-1_1388098793-466.coolpic» v:shapes="_x0000_i1128">
<img border=«0» width=«47» height=«24» src=«ref-1_1388099259-143.coolpic» v:shapes="_x0000_i1129">  — коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхности ограждения,

<img border=«0» width=«111» height=«25» src=«ref-1_1388099402-245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1130"> и <img border=«0» width=«20» height=«24» src=«ref-1_1388099647-101.coolpic» v:shapes="_x0000_i1131">=10 Вт / м2 С

<img border=«0» width=«17» height=«24» src=«ref-1_1388099748-94.coolpic» v:shapes="_x0000_i1132"> и <img border=«0» width=«17» height=«24» src=«ref-1_1388099842-96.coolpic» v:shapes="_x0000_i1133">  — толщины слоев ограждения и коэффициент теплопроводности материалов.

Т.к. утепляем минераловатными плитами, то<img border=«0» width=«15» height=«19» src=«ref-1_1388099938-89.coolpic» v:shapes="_x0000_i1134">=0,05 <img border=«0» width=«15» height=«19» src=«ref-1_1388100027-90.coolpic» v:shapes="_x0000_i1135">=0,05

Рассчитаем R1



R1 =<img border=«0» width=«119» height=«35» src=«ref-1_1388100117-320.coolpic» v:shapes="_x0000_i1136"><img border=«0» width=«37» height=«44» src=«ref-1_1388098613-180.coolpic» v:shapes="_x0000_i1137">

<img border=«0» width=«92» height=«44» src=«ref-1_1388100617-246.coolpic» v:shapes="_x0000_i1138">
Для первого периода
QIпот=<img border=«0» width=«231» height=«21» src=«ref-1_1388100863-383.coolpic» v:shapes="_x0000_i1139">кДж/ч
Для второго периода
Q11пот= <img border=«0» width=«243» height=«21» src=«ref-1_1388101246-402.coolpic» v:shapes="_x0000_i1140">кДж/ч


6.4 Теплота экзотермических реакций гидратации цемента


<img border=«0» width=«318» height=«41» src=«ref-1_1388101648-784.coolpic» v:shapes="_x0000_i1141">, кДж/ч,
где:

<img border=«0» width=«31» height=«37» src=«ref-1_1388102432-155.coolpic» v:shapes="_x0000_i1142">=250 – теплота гидротации цемента при его твердении в нормальных условиях в течении 28 суток (принимается равной марке цемента), кДж/кг;

<img border=«0» width=«33» height=«19» src=«ref-1_1388102587-124.coolpic» v:shapes="_x0000_i1143">– расход воды и цемента в бетоне, кг/м3;

<img border=«0» width=«24» height=«40» src=«ref-1_1388102711-148.coolpic» v:shapes="_x0000_i1144"> – средняя температура бетона за период обработки,°С;

<img border=«0» width=«25» height=«29» src=«ref-1_1388102859-118.coolpic» v:shapes="_x0000_i1145"> – объем бетона в соответствующий период обработки, м3.

Для первого периода:
<img border=«0» width=«398» height=«37» src=«ref-1_1388102977-1501.coolpic» v:shapes="_x0000_i1146"> кДж.
Для второго периода:
<img border=«0» width=«449» height=«44» src=«ref-1_1388104478-1708.coolpic» v:shapes="_x0000_i1147"> кДж.
Следовательно, суммарный расход теплоты:
<img border=«0» width=«397» height=«37» src=«ref-1_1388106186-1490.coolpic» v:shapes="_x0000_i1148"> кДж.

<img border=«0» width=«386» height=«36» src=«ref-1_1388107676-1451.coolpic» v:shapes="_x0000_i1149"> кДж.



7. Определение удельных часовых расходов теплоты и теплоносителя


1. Часовые расходы теплоты, кДж/ч:
<img border=«0» width=«218» height=«53» src=«ref-1_1388109127-540.coolpic» v:shapes="_x0000_i1150">кДж/ч,

<img border=«0» width=«198» height=«53» src=«ref-1_1388109667-500.coolpic» v:shapes="_x0000_i1151"> кДж/ч,
где:

<img border=«0» width=«27» height=«37» src=«ref-1_1388110167-131.coolpic» v:shapes="_x0000_i1152"> и <img border=«0» width=«29» height=«37» src=«ref-1_1388110298-141.coolpic» v:shapes="_x0000_i1153">– расходы тепла в соответствующий период обработки, кДж/ч.

2. Часовые расходы теплоносителя (пара), кг/ч:
<img border=«0» width=«168» height=«51» src=«ref-1_1388110439-503.coolpic» v:shapes="_x0000_i1154">кг/ч,

<img border=«0» width=«168» height=«52» src=«ref-1_1388110942-496.coolpic» v:shapes="_x0000_i1155">кг/ч,
где:

Dh– используемое теплосодержание единицы теплоносителя, кДж/кг;
<img border=«0» width=«266» height=«30» src=«ref-1_1388111438-848.coolpic» v:shapes="_x0000_i1156">кДж/кг,
где:
<img border=«0» width=«287» height=«32» src=«ref-1_1388112286-1012.coolpic» v:shapes="_x0000_i1157">кДж/кг;

<img border=«0» width=«140» height=«28» src=«ref-1_1388113298-418.coolpic» v:shapes="_x0000_i1158">, кДж/кг;
<img border=«0» width=«17» height=«20» src=«ref-1_1388113716-124.coolpic» v:shapes="_x0000_i1159">=640 кДж/кг – теплосодержание теплоносителя при заданном Рц=0,58 МПа;

<img border=«0» width=«13» height=«15» src=«ref-1_1388113840-86.coolpic» v:shapes="_x0000_i1160">=2109 – теплота парообразования при заданном Рц;

<img border=«0» width=«15» height=«16» src=«ref-1_1388113926-88.coolpic» v:shapes="_x0000_i1161"> – степень сухости пара в соответствии с заданием (<img border=«0» width=«15» height=«16» src=«ref-1_1388113926-88.coolpic» v:shapes="_x0000_i1162">=0,86).

3. Удельный расход тепла и теплоносителя (пара) определяем по формулам:
<img border=«0» width=«321» height=«58» src=«ref-1_1388114102-780.coolpic» v:shapes="_x0000_i1163">, кДж/м3,

<img border=«0» width=«139» height=«40» src=«ref-1_1388114882-414.coolpic» v:shapes="_x0000_i1164">, кг/м3.
    продолжение
--PAGE_BREAK--