Расчет теплотехнического оборудования. Камера ямного типа

 

II. Подбор состава бетонной смеси. 

     Необходимо  рассчитать и выбрать состав бетона для колонны из тяжелого бетона.

1. Выбираем подходящий по виду и свойствам бетон [4]:

     Класс бетона B30.

     Марка (активность) цемента 400.

     K_м.п. =1,09 – коэффициент межпартионной вариации.

     ν_n = 0,11 – коэффициент вариации прочности бетона.

2. Расчет лабораторного состава бетона [5].

• Расчет средней прочности бетона:

     R_б=1,1 K_м.п.

     R_б=1,1 1,09=43,89 МПа

• Определение водоцементного отношения В/Ц:

     В/Ц= = =0,43

• Определение расхода цемента:

     Ц=

           В=158,7 (расход воды определяется по графикам [5] таблица зависимости расхода воды, для осадки конуса около 5...9см).

     Ц= =369,1 кг/м³

• Определение расхода щебня:

     Щ= , где

                 α – коэффициент раздвижки зёрен; α=1,38 (из таблицы в зависимости от расхода цемента [5]).

     П_щ – пустотность щебня в %; П_щ = 0,43 % .

     γ_щ – насыпная плотность щебня; у_щ = 1,48 кг/м³;

     ρ_щ – истинная плотность щебня; р_щ = 2,6 кг/м³

     Щ= =1270 кг/м³ 

     

• Определение расхода песка:

     П=[1000–( )]× , где

     ρ_щ – истинная плотность щебня; р_щ = 2,6кг/л.

     ρ_п – истинная плотность песка; р_п = 2,63 кг/л.

     ρ_ц – истинная плотность цемента; р_ц = 3,1 кг/л.

     П=[1000–( )]×2,63 = 622,3кг.

3. Производственный  состав бетона

• Влажность песка 3%, П = 622,3кг, тогда:

     В_п – содержание воды в песке; В_п=622,3×0,03=18,7л.

• Влажность щебня 2%, Щ = 1270кг, тогда:

     В_щ – содержание воды в щебне; В_щ=1270×0,02=25,4л.

           Итого: В_пщ=44,1л.

• Тогда пересчитаем:

     П=622,3+18,7=641кг

     Щ=1270+25,4=1295,4кг

     В=158,7–44,1=145,8л.

• Найдём коэффициент выхода смеси:

            , где

                  , , - насыпная плотность цемента, песка и щебня соответственно.

• Расчётная плотность смеси:

     П+Щ+В+Ц=369,1+1295,4+641+145,8=2451,3 кг/м³

 

     III. Конструктивный расчет тепловой установки. 

• Длина камеры составляет

      где

           L – длина одного изделия, м;

           n – количество изделий укладываемых по длине камеры, шт.;

           L₁ – расстояние между изделиями, изделием и стенкой камеры с учетом размера формы.

     

• Ширина камеры составляет

      где

     B – ширина одного изделия, м;

     n₁ – количество изделий укладываемых по ширине, шт.;

           B₁ – расстояние между изделиями, изделием и стенкой камеры с учетом размера формы, B₁=0,35…0,40 м. Так как ширина изделия превышает 2м, то значение B₁принимаем равным 1.

     

• Глубина камеры равна

      где

           H-высота одного изделия, м;

           H₁-расстояние между отдельными изделиями по высоте, м, с учетом размера форм. H₁ принимается равным не менее 0,03 м;

           H₂- расстояние между нижней формой и дном камеры, H₂=0,15 м;

           H₃-расстояние между верхним изделием и крышкой камеры, H₃>0,05 м.

     

• Полезный объем  камеры V_п , м³_,

      где

     V_и- объем одного изделия, м³;

     n₀-общие количество изделий в камере, шт.

     

• Коэффициент использования  камер по объему определяется как  отношение полезного объема камеры V_п, м³, к полному геометрическому объему камеры V, м³:

     

     согласно  нормам технического проектирования K³0,1.

     

     IV. Расчет производительности установки 

     Производительность  установок периодического действия определяется длительностью цикла работы установки и оборачиваемостью ее полезных объемов.

     Длительность  цикла работы установки равна:

      где

      _з – время загрузки изделий в установку, ч;

                  _п.в – время предварительной выдержки изделия в установке перед тепловой обработкой, ч;

      _т.о – время тепловой обработки, ч;

      _в – время выгрузки изделий из установки, ч.

1. Примем: [1,приложение 2 ]

     предварительное выдерживание – 2,5 ч

     прогрев – 3 ч

     изотермический прогрев – 5ч

     охлаждение – 2 ч

2. Время загрузки определяется по выражению

      , где

      _ф – цикл формирования одного изделия, ч;

                 M_ф, – количество формовочных постов, обслуживающих одновременно данную установку,

                 n₀ – количество изделий, загружаемых в установку, соответственно, шт.

      =0,875

3. Время выгрузки установки

       где

     P_кр- производительность крана по выгрузке изделий, м³/ч.

           Так как изделия выгружаются  из камер в общем технологическом  ритме, то можно считать  = .

     

4. Оборачиваемость установок периодического действия, 1/сут:

      где

     24 – суточный фонд рабочего времени, ч/сут;

                 К_в – коэффициент использования камер во времени. При двухсменной работе формовочного отделения К_в=0,85, при трехсменной – К_в = 0,9...0,95.

     

5. По рассчитанной теоретической оборачиваемости  О_т определяется производительность одной установки, м ³/год:

      где

                 N – расчетное количество рабочих суток в году, сут/год;

                 К_с – коэффициент, учитывающий возможные срывы производства, аварии, неблагоприятные метеорологические условия и т.д., К_с = 0,85...0,9.

     

6. В зависимости  от исходных данных определяется потребное  количество установок по заданной общей производительности:

      где

                 М – потребное количество установок для обработки заданного количества изделий, шт.;

                 Р – заданная годовая производительность отделения тепловой обработки или технологической линии, м³/год;

                 Р_у – производительность одной установки, м³/год.

     

7. Возьмем в своей  курсовой работе число установок равное 15.

 

V. Расчет коэффициента теплообмена между 
греющей средой и прогреваемым изделием. 

     

• Выбираем режим  тепловой обработки в ямной камере[1,приложение 2 ]:

           t₀ = 20 °C (начальная температура среды)

           t_из = 80 °C

           t_n = 3 ч (время подъема температуры, т.е. период прогрева)

           t_из = 5 ч (время изотермической выдержки)

           t_oxл = 2 ч (время охлаждения)

             = 80%

• Скорость подъема температуры среды в установке

     b = °C/ч

• Средняя температура конденсатной пленки

     t_ср= t_с – , где

     t_c – температура среды в определенный момент времени t

     t_c= t_o+b× .

• По номограмме определяем коэффициент теплообмена a при =80 %
1. для середины периода прогрева

     t_c = 20+20×1,5=50 °С

     t_ср = 50– =45 °C

     a_п=12 Вт/(м²×°С)

2. для конца периода прогрева

     t_c =20+20×3=80 °С

     t_cp = 80– =75 °С

     a_кп=48,7 Вт/(м²×°С)

3. в период изотермической выдержки

     t_c = 80 °С

     t_ср=80–5/2=77,5 °С

     a_из=51,5 Вт/(м²×°С)

 

VI. Расчет тепловыделения бетона при тепловой обработке 

     Для проведения расчета с помощью номограммы определяют критерии подобия Био и Фурье: