Проект завода по производству ЖБИ мощностью 70 000 м3/год

ign="justify">    где V_к – объем пропарочной камеры, м³ (V_к = м³);

    T_ф – годовой фонд времени работы камеры, ч (T_ф =  ч);

    K_з – коэффициент загрузки камеры, доли ед., τ_ц – продолжительность полного цикла работы камеры, ч (τ_ц = 10 часов);

    K_з = V_б / V_к,

    где V_б – объем бетона в плотном теле в камере, м³ (V_б = 6 м³);

    V_к – объем камеры,

    K_з=  6/ 39,3 = 0,152

    Q_к = 39,3 * 253 * 0,152 = 1511,3 м³ 

    А. Период нагрева.

    1. Статьи расхода  теплоты.

    1.1. Нагрев бетонной  смеси (Q₁):

    Q₁ = М_б.с. * С_б.с. * (t_k – t_н)_б.с.,

    где М_б.с. – общая масса бетонной смеси, находящаяся в камере, кг;

    С_б.с. – удельная теплоемкость бетонной смеси;

    t_k – t_н – соответственно конечная и начальная температуры бетонной смеси в период нагрева.

    М_б.с = V_б * ρ_б.с.- = 5,4 * 2446 = 13208,4 кг

    С_б.с.=   С_ар ( Ц +  П + Щ) + С_в * В + С_м * А/ ( Ц +  П + Щ + В + А) = 0,2 (260.2 + 882,5 + 1168,6) + 93,5 + 0,115 * 328,8/ (260.2 + 882,5 + 1168,6 + 93,5 + 328,8) = 0,234 кКал/ кг ºС

    Q₁ = 13208,4 * 0,23 * (80 – 18) = 18835,7 кКал = 78733 кДж

    1.2. Нагрев форм и конструкций пакетировщика (Q₂):

    Q₂ =  М_ф * С_м * (t_k – t_н)_ф,

    где М_ф – общая масса металла, находящегося в камере, кг; С_м – удельная теплоемкость металла; t_k – t_н – конечная и начальная температура металла в период нагрева.

    Q₂ = 14000 * 0,115 (80 – 18) = 99820 кКал = 417247,6 кДж

    1.3. Теплота, аккумулированная  ограждениями камеры (Q₃).

    Расход  теплоты на нагрев ограждений складывается из теплоты, требуемой на нагрев стен, пола и крышки камеры. Однако, учитывая, что на практике крышка на камеру, в  которой начинается процесс ТВО, устанавливается с камеры,  которой процесс ТВО уже закончился, т.е. крышка имеет высокую температуру, то расходом теплоты на нагрев крышки можно пренебречь и учесть его в неучтенных потерях.

    Таким образом, расход теплоты на нагрев ограждений камеры (Q ₃):

    Q₃ = Q₃' + Q₃'' ;

    где Q₃' – расход теплоты на нагрев пола;

    Q₃'' – расход теплоты на нагрев стен камеры.

    1.3.1. Расход теплоты на нагрев пола (Q₃'):

    Q₃' = 0,85 * (t_из – t_о.с – 35) * F_n * (λ_огр * С_огр * ρ_огр * τ),

    где t_из – температура изотермической выдержки;

    t_о.с – температура окружающей среды;

    λ_огр ,С_огр, ρ_огр – удельная теплоемкость, коэффициент теплопроводности и плотность материала пола;

    F_n – площадь пола по внутреннему обмеру;

    τ – продолжительность периода нагрева.

    Q₃' = 0,85 * (80-18-35) *  99.6 (1,9 * 0,2 * 2446 * 1,5) = 85350.8 кКал =355742 кДж

    1.3.2. Расход теплоты на нагрев стен камеры (Q₃'').

    Стены камеры – трехслойные (металлический  лист, теплоизоляционный слой из пенопласта и минваты и наружный слой из тяжелого бетона)

    Q₃'' = Q_вн + Q_из + Q_нар

    1) Задаемся температурой наружной поверхности t₄ = 21,8  ºС

    Определяем  коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности в окружающую среду (α₂)

    α₂= А * ( t₄ - t_о.с) + С/ ( t₄ - t_о.с) * [((273 + t₄) /100) -((273 + t_о.с.) /100)], [Вт/ м² ºС]

    А – коэффициент, учитывающий расположение теплопередающей поверхности;

    t₄,  t_о.с – температура на наружной поверхности и температура окружающей среды;

    С – излучательная способность  серого тела.

    α₂ = 2,2 (21,8 – 18) + [((273 + 21,8) /100) -((273 + 18_.) /100)] = 7,7397[Вт/ м² ºС]

    2) Вычисляют коэффициент теплопередачи  через ограждение (К)

    К = 1/ (1/ α₁ + ( δ_i λ_i) + 1/ α₂),

    где δ_i, λ_i – толщина, м и коэффициент теплопроводности ί-го слоя ограждения; α₁, α₂ – соответственно коэффициент тепловосприятия внутренней поверхностью и коэффициент теплоотдачи наружной поверхностью.

    К = 1/ [(0,002/40) + (0,1/0,059) + (0,3/1,6) + (1/7,7397)] = 0,4971

    3) Определяем величину удельного  теплового потока (q), проходящего  через ограждение:

    ,

    где  t₁ = t_ср – средняя за период нагрева температура внутренней поверхности охлаждения.

    q = 0,4971 * (80-18) = 30,8

    4) Проверяем правильность принятого  значения температуры наружной  поверхности ограждения t₄:

    t₄ = t₁ – q * ( δ_i λ_i),

    t₄ = 80–30,8( + + ) = 22,01 ºС

    t₁ = t_ср = t_из = 80ºС

    – так как коэффициент теплопроводности металла велик, температуры на внутренней и наружной поверхностях металлической стенки равны:

    t₂ = t₁;

    – температура на границе теплоизоляция  – наружный бетонный слой:

    t₃ = t₁ – q * ( δ₁ / λ₁ + δ₂ / λ₂);

    t₃ = 80 – 30,8 ( + ) = 27,8 ºС

    – температура наружной поверхности камеры t₄ определена при проверке (см. п. 4) и t₄ = 22,01 ºС

    Определяем  расход теплоты на нагрев каждого  слоя, что в сумме дает расход теплоты на нагрев стенки в целом:

    Q₃'' = Q_вн + Q_из + Q_нар

    – определяем расход теплоты на нагрев внутренней металлической обшивки (Q_вн):

    Q_вн = М_м * С_м * ( t₁ – t_нач),

    где М_м, С_м – масса и удельная теплоемкость металлической внутренней обшивки;

    t_нач – начальная температура обшивки, которая может быть принята равной t_о.с;

    Q_вн = 580,45 * 0,115 (80 – 18) = 4138,61 кКал = 17327,53 кДж

    – определяем расход теплоты на нагрев теплоизоляционного слоя Q_изол:

    Q_изол = М_изол * С_изол * [0,5 * (t₂ + t₃) - t_нач],

    где М_изол, С_изол - масса и удельная теплоемкость теплоизоляционного слоя;

    t₂, t₃ – температура на внутренней и наружной поверхностях слоя теплоизоляции, определенные ранее;

    V_изол = 3,468 м³;

    ρ_из = 50 кг/ м³

    Q_изол = 173,4 * 0,6 ( - 18) = 3735 кКал = 15567,5 кДж

    – расход теплоты на нагрев наружного бетонного слоя (Q_нар);

    Q_нар = М_б * С_б * [0,5 * (t₃ + t₄) - t_нач],

    где М_б, С_б - масса и удельная теплоемкость наружной несущей стенки;

      t₃, t₄ - температура на внутренней и наружной поверхностях несущей стенки.

    V_изол = 10,87 м³;

    ρ_б = 2446 кг/ м³

    Q_нар = 26588,02 * 0,2 ( - 18) = 36718,05 кКал = 153701,8 кДж

    Следовательно Q₃'' = 17327,53 + 15567,5 + 153701,8 = 186696,83 кДж

    Q₃ = 355742 + 186696,83 = 542439 кДж

    1.4. Потери теплоты через ограждения (Q₄):

    Данная  расходная статья складывается из трех составляющих: потери через крышку в цех (Q₄'), потери через стенки камеры в цех (Q₄'') и потери через пол и стены (если камера заглублена) в землю (Q₄''').

    Q₄ = Q₄' + Q₄'' + Q₄''';

    1.4.1. Потери тепла через  крышку камеры (Q₄'):

    Q₄' = F_кр * q * τ ,

    где F_кр -  площадь крышки по наружному обмеру, м²

    q – удельный тепловой поток,  проходящий через крышку;

    τ – продолжительность теплопередачи (время нагрева).

    1) Задаемся температурой наружной  поверхности t_нар = 20 ºС

    2) Определяем коэффициент теплоотдачи  (α₂) [Вт/ м² ºС]:

    α₂ = А * ( t_нар - t_о.с) + С/ ( t_нар - t_о.с) * [((273 + t_нар) /100) -((273 + t_о.с.) /100)], [Вт/ м² ºС]

    где t_нар – принятая температура наружной поверхности;

    α₂ = 2,6 * (20 – 18) + [(273 + 20 /100) – (273 + 18/100) ] = 7,673[Вт/ м² ºС]

    3) Определяем коэффициент теплопередачи  через ограждение (К):

    К = 1/ (1/ α₁ + ( δ_i λ_i) + 1/ α₂),

    К = 1/ [(0,002/40) + (0,1/0,059) + (0,3/1,6) + (1/7,673)] = 0,5478

    4) Определяем величину удельного  теплового потока через ограждение (q):

    q = К * ( t_ср - t_о.с),

    где К – коэффициент теплопередачи  через ограждение;

    t_ср – среднее значение температуры внутренней поверхности ограждения за период нагрева:

    q = 0,5478 * ( - 18) = 16,9

    5) Проверяем правильность принятого  значения температуры наружной  поверхности ограждения (t_нар):

    t_нар = t_ср – q * ( δ_i λ_i),

    t_нар = 49–16,9( + + ) = 20,01 ºС

    Q₄' = 99,6 * 16,9 * 1,5 = 2524,9 кКал = 10523,6 кДж

    1.4.2. Потери теплоты  в окружающую среду  через стенки камеры (Q₄''):

    Q₄'' =  q * F_ст * τ ,

    где F_ст – площадь стен по наружному обмеру, выступающих из земли, м²

    q – удельный тепловой поток,  проходящий через ограждение.

    1) t_нар = 20,2 ºС;

    2) α₂ = 2,2 * (20.2– 18) + [(273 + 20.2 /100) – (273 + 18/100) ] = 7,265 [Вт/ м² ºС]

    3) К = 1/ [(0,002/40) + (0,1/0,059) + (0,3/1,6) + (1/7,265)] = 0,498

    4) q = 0,495 * ( - 18) = 15,45

    5) t_нар = 49–15,45( + + ) = 19,92 ºС