Вертикальные камеры паропрогрева

       В период охлаждения бетона после изотермического прогрева в нем происходят следующие процессы. Вследствие того что изделие имеет температуру большую, чем среда камеры, из бетона начинает испаряться вода, поверхность его высыхает и становится светлее. Кроме того, вследствие разности температур в изделии возникают температурные перепады, которые приводят к образованию напряжений. При этом чем массивнее изделие и чем быстрее оно охлаждается, тем, естественно, больше температурные напряжения, которые могут привести к образованию трещин.

       Допустимая скорость понижения температуры зависит также и от прочности бетона, полученной к концу изотермического прогрева изделий. Температурные перепады приводят к образованию растягивающих напряжений. Поэтому чем выше прочность бетона, тем большие напряжения он может воспринять без разрушения.

       В тех случаях, когда предъявляются  повышенные требования к водонепроницаемости  и морозостойкости бетона, целесообразно охлаждать изделия путем орошения их водой с постепенным понижением ее температуры до температуры окружающей среды.

       Существенно влияют на появление температурных  трещин при охлаждении сквозняки. В  закрытом помещении без сквозняков температурный перепад 60—70° С может не вызвать образования трещин, в то время как при охлаждении на улице, особенно при ветре, даже при меньшем температурном перепаде возможно их возникновение.

       Следовательно, в зависимости от условий последующего остывания величина допустимого температурного перепада должна быть различной.

       Если  же изделия изготовляют на полигонах, а охлаждаются они на улице, то допустимым следует считать перепад 40°С. Независимо от места, где будут охлаждаться изделия (теплый склад или улица), необходимо, чтобы их со всех сторон омывал более холодный воздух. Одностороннее охлаждение, например, когда изделие находится на теплом полу, а охлаждается сверху, приводит к образованию трещин.

       2 Характеристика вертикальной камеры и изделий 
 

       Сушильные установки непрерывного действия представляют собой вытянутые (в высоту или  в длину в зависимости от удобства размещения в цехе) камеры, внутри которых с помощью конвейеров различных конструкций высушиваемый материал перемещается от загрузочного к разгрузочному концу. Из-за трудности создания надежных конвейерных устройств для транспортировки тяжелых форм и крупных стержней эти сушила применяются только для сушки мелких и средних стержней. Сушила непрерывного действия работают с постоянным во времени тепловым режимом.

       Вертикальная камера выполняется в виде башни со стенами рамно-щитовой конструкции. Пространство между внутренним и внешним стальными листами обшивки рам заполняется теплоизоляционным материалом (шлаковой или стеклянной ватой). Внутри сушила движется вертикальный конвейер, состоящий из двух непрерывных роликовых цепей с подвешенными на них этажерками. На полки этажерок укладывают подвергаемые сушке стержни. Количество полок на каждой из этажерок зависит от размера стержней. При массе стержней до 5 кг обычно на этажерке устанавливают по три полки, при сушке более крупных стержней количество полок уменьшается. Изменяя скорость движения конвейера, можно устанавливать различное время пребывания стержней в сушиле в зависимости от их массы. Загрузка стержней производится со стороны восходящей ветви конвейера, разгрузка — с противоположной стороны, причем загрузка и выгрузка обычно механизированы. 

       Топка сушила находится между двумя  ветвями конвейера; размещена выше уровня загрузочного и разгрузочного окон, чтобы предотвратить выбивание горячих дымовых газон. Топливо сжигается. б топке, расположенной внутри смесительной камеры, в которой происходит перемешивание выходящих из топки продуктов горения (с температурой 1000—1200° С) с холодным воздухом или отработанными газами. Наружная камера одновременно играет роль тепловой изоляции кладки топки. Приготовленный таким образом сушильный агент выходит из камеры смешения через отверстия в ее своде и поступает в сушильную камеру со стороны восходящей ветви конвейера. Поднявшись в верхнюю часть сушила, дымовые газы огибают перегородку, опускаются в нижнюю часть сушила, откуда дымососом часть их отводится для рециркуляции, а часть поступает в дымовую трубу. Вместо сплошной перегородки часто используются газоотбойные щиты, устанавливаемые над топкой. Меняя угол наклона этих щитов при помощи лебедки, можно регулировать распределение газовых потоков в сушильной камере. Помимо этого, дымовая труба соединена с верхней частью сушильной камеры четырьмя короткими трубопроводами с заслонками на каждом из них. Все эти средства позволяют регулировать работу сушила и подбирать тот режим сушки, который требуется для данных стержней.

       Стержни перед выдачей из сушила охлаждаются. Зоной охлаждения служит участок нисходящей ветви конвейера между дымоотборным отверстием и разгрузочным окном. Охлаждение стержней осуществляется воздухом, подсасываемым в сушильную камеру через окно разгрузки.

       Отопление может осуществляться любым видом топлива (твердым, жидким или газообразным), сжигание которого осуществляется с помощью топливосжигательных устройств. 
 
 

       3 Номенклатура выпускаемых изделий 
 

       Основными изделиями, которые пропариваются в вертикальной камере, являются железобетонные плиты. Свойства железобетона оказывают большое влияние на процесс протекания тепловлажностной обработки. Исходя из этого, необходимо выявить основные свойства железобетона и его номенклатуру. 

Таблица 2 – Номенклатура железобетонных изделий

         
 
 

       

4. Расчет

 
 

       4.1 Конструктивный расчет 

       Для расчета рассмотрим изделие ПК 46-12

       1)Длина камеры:

       L_к=2L_ф+3L₁, где

       L_ф- длина формы вагонетки ( в среднем длина изделия +0,5)

       L₁ – расстояние между стенкой камеры и формой 

       L_к=2*5,1+3*0,5=11,7 м 

       2) Ширина камеры

       В_к=В_ф+2В₁;м, где

       В_ф- ширина формы

       В₁-то же, что L₁, только по ширине

       В_к=1,2+1=2,2

       3) Высота камеры

       Н_к=n_яh_ф+(n_я+1)h₁; м, где: 

       h_ф- высота формы (высота вагонетки 0,31 м + толщина изделия)

       h₁ – высота консоли поворотных устройств и расстояние от формы до пола камеры и потолка

       n_я – количество ярусов 

       Н_к=6*0,67+5*0,2=5,02 м 

       4) Количество камер определяют по формуле:

       

        - годовая производительность  завода

        - количество рабочих часов  в году

        - время тепловой обработки,  час

        - количество изделий, находящихся  в камере 

         

       Вычислим  длины зон, подставив значения:

             для зоны подогрева - L_I = 5,02 ( 3,5 / 12) = 1,45м;

             для зоны изотермической выдержки - L_II = 5,02 (6/ 12) = 2,5 м;

             для зоны охлаждения - L_III = 5,02 ( 2,5 / 12) = 1,05м; 

       4.2 Технологический расчет 

       Длительность  технологического цикла работы установки:

       τ_ц=τ_з+τ_пред+τ_ТВО+ τ_{р ,}ч,  τ_ц=1,6+0,16+16+0,86=18,62ч.

       τ_з– длительность загрузки установки, которая равна: τ_з=( τ_ф+τ_тр)* n;

       τ_ф–время формования, определяемое по нормам технологического проектирования; 5 минут

       τ_тр – время транспортирования формы с изделием от формовочного постп в установку; 5 минут

       τ_з = (0.08+0.08)*10=1.6ч. 

         τ_пред– время предварительной выдержки, берётся по нормам технологического проектирования; 0,16 ч (10 минут)

       τ_ТВО –длительность режима тепловой обработки, выбирается по нормам технологического проектирования; 16 часов

       τ_р –длительность разгрузки камеры: τ_р=( τ_ск+τ_тр* n), где τ_ск≈0,06 ч (4 мин) – время открытия камеры. τ_р=(0,06+0,08*10)=0,86ч.

       Суточная  оборачиваемость установки:

       К_сут=24/ τ_ц, ч. 

       К_сут=24/18,62=1,29ч.

       Количество  циклов работы установки в год:

       К_год= τ_год* k_исп / τ_ц,где

       τ_год– время работы одной установки в год от количества рабочих дней (обычно 260) и смен, ч. τ_год= τ_ц*260=18,62*260=4840 , k_исп=0,9 – коэффициент использования установки.

       К_год=4840*0,9/18,62=234

       Годовая производительность одной установки:

       N=Е*К_сут*260, м³ где

       Е – вместимость камеры по изделиям, Е=V_изд*20=2,059*20=41,2, м³.

       N=41,2*1,29*260=13818м³

       n_устан.=П/ N, штук.

       n_устан.=200000/13818=14,47,  

       4.3 Теплотехнический расчет. Аэродинамический расчет 

       Температура разогрева 85 С⁰

       Общий расход тепловой энергии  Q, МДж/м³ при разогреве бетона изделий определяется по формуле:

       Q = K(Q_б + Q_м + Q_р^п),                                                 

       где K - коэффициент, учитывающий потери тепла с конденсатом. Численные значения коэффициента определяются по табл. 1 прил. 3 и равняется при температуре разогрева 85 С⁰ составляет 1,07