Скорость  остывания поверхности изделий  после изотермического прогрева не должна быть больше 40 ⁰С/ч. При выгрузке изделий из камеры температурный перепад между поверхностью изделий и температурой окружающей среды не должен превышать 40 ⁰С.

    Температура окружающей среды принимается равной t₀ = 20 ⁰C. Так как толщина изделия d = 160 мм, следовательно длительность охлаждения в камере t₃ = 4 ч.

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

    - подъема температуры;

    - изотермической выдержки.

    Расчет  производится, используя критериальные зависимости теплопроводности при нестационарных условиях. Определяется критерий Фурье (7):

    где ф – продолжительность расчетного периода ТВО;

    R – определяющий размер изделия, ;

    б – коэффициент температуропроводности бетонной смеси;

    α – определяется по формуле (8): 

    где λ – коэффициент теплопроводности твердого бетона (λ = 1,95);

      – удельная теплоемкость  бетона ( = 0,84),к Дж/кгМєС;

      – средняя плотность бетона. 

    Для первого периода ТВО:

 м²/с;

.

    Критерий Био (9):

    где б = 150 – коэффициент теплопроводности от паровоздушной среды к поверхности изделия. 

    1. Для первого периода ТВО:

.

    С помощью критериев и монограмм находится безразмерные температуры на поверхности и в центре изделия (10-11):

    где – температура паровоздушной среды;

     – температура поверхности изделия;

     – температура бетона в начале расчетного периода;

     – температура в центре изделия. 

    Из  графика для определения температуры  на поверхности изделия (12):

 

    Температура паровоздушной среды в первый период ТВО = 90 ⁰С, а температура бетона в начале расчетного периода = 20 ⁰С, следовательно:

     ,

      ⁰С.

    Температура в центре изделия в первый период ТВО определяется аналогичным образом, то есть, из графика для определения температуры в центре изделия известно, что:

,

,

 ⁰С.

    Режим ТВО выбран правильно, если к концу  первого периода температура поверхности изделия равна температуре среды (допускается ±10 ⁰С). Проверка:

 ⁰С.

    Условие выполняется. Следовательно, режим ТВО выбран верно.

    2. Для второго периода ТВО. Критерии Фурье и Био:

,

.

    Безразмерные температуры на поверхности и в центре изделия:

,

,

    Следовательно:

;

;

 ⁰С.

 ⁰С.

    Вывод: режим ТВО выбран правильно, так  как к концу второго периода 

      - = 84 – 78 = 6 ⁰С, что в пределах допустимого, то есть, ( - ) и ( - ) ⁰С.

    В результате:

 ч.

    Средние температура бетона за соответствующие периоды ТВО:

    График  ТВО показан на рис. 2.

      
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 2 – График ТВО

4. Технологический расчет. Обоснование типа тепловой установки, конструкция, работа

 
 

    Габариты  установки выбирают по габаритам пропариваемых изделий из табл. 1:

    - длина - 2000 мм.;

    - ширина - 495 мм.;

    - высота - 160 мм.

    Следовательно требуется установка типа СМЖ-3212:

    - габаритные размеры – 12,0 × 1,5 × 2,0 м.;

    - количество изделий – 100 ед.

    Число установок (13):

    где – годовая производительность цеха ( м³);

      – продолжительность цикла  работы установки (14): 

 

     время загрузки и выгрузки изделия ( );

     – суммарный объем бетона одновременно обрабатываемого в одной установке ( 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 1-2 шт.

.

    Требуемое количество установок составляет 5 ед. Так как число установок не превышает пяти, то резерв не предусматривается.

    Конструкция ямной камеры ТВО представлена на рис. 3.

1 - цементный пол с железнением, 2 - железобетонная плита, 3 - бетонная или железобетонная подготовка, 4 - стена из монолитного бетона, 5 - крышка, 6 - сборная железобетонная плита, 7 - каналы для подачи пара и отвода конденсата

Рисунок 3 – Ямная камера ТВО 

    Ямные камеры располагают обычно ниже уровня пола. Стены 4 камеры делают бетонными или кирпичными. Формы и размеры камер устанавливают с учетом номенклатуры вы пускаемых изделий и требуемой производительности полигона. Чаще всего камеры объединяют в блоки, состоящие из 4-8 камер, что уменьшает охлаждение стен. Загружают изделия в камеры и разгружают кранами.

    Ямные камеры закрывают съемными деревянными  крышками 5 с металлическим каркасом и хорошей тепло- и пароизоляцией  по контуру и по поверхности. Пар  под покрытие и колпаки подают гибким шлангом с наконечником из перфорированной трубы. Остывает изделие в камере после прекращения подачи пара.

    Расход  пара на полигонах при пропаривании бетона в летних условиях в ямных  камерах 300-400, а в зимних условиях, соответственно 500-600 кг. на 1 м³ изделия.

    Для уменьшения расхода пара и обеспечения  заданного режима подогрева применяют  пропарочные полуавтоматические камеры ямного типа с повышенной герметичностью конструкции (рис. 4).

    

1 - труба для подачи пара в камеру, 2 - верхние перфорированные трубы, 3 – клапан, 4 - крышка колодца, 5 - металлическая решетка, 6 - труба для выпуска паровоздушной смеси, 7 - колодец, 8 - обратная выходная труба, 9 - поддонное пространство, 10 - нижняя перфорированная труба

Рисунок 4 – Конструкция полуавтоматической ямной камеры ТВО 

    Перфорированные трубы 2 и 10 для подачи пара расположены  в верхней и нижней частях камеры. Обратная выходная труба 8 расположена  у пола. Из нее паровоздушная смесь  по трубе 6 через клапан 3 выпускается  в атмосферу. 

    В этой камере пропаривают при температуре 100 ⁰С и при 100%-ной относительной влажности. Благодаря равномерной и высокой температуре выдерживания срок пропаривания сокращается до 6-8 ч. при расходе пара на 1 м³ изделий не более 150-250 кг.

    После тепловлажностной обработки изделия распалубливают. Разборку сборно-разборных форм начинают с удаления схваток, фиксаторов и клиньев, подъема накладных скоб и других закрепляющих приспособлений. После этого снимают или отодвигают в сторону (при шарнирном креплении к поддону) торцевые и боковые стенки формы при помощи рычагов. Изделия с поддона формы снимают краном или каким-либо другим подъемным механизмом.

5. 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 формуле (15):

    где: – суммарный расход теплоты за период или в соотвествующей зоне ТВО, кДж/ч;

     – количество теплоты, необходимое  соответственно для нагрева бетона, формы, ограждений, на потери в окружающую среду, на испарение воды затворения, на нагрев среды установки;

      – количество теплоты,  выделяющееся в процессе реакции  гидратации цемента;

    в – коэффициент запаса на нерасчитываемые  затраты теплоты (в=0,5-1,2). 

    1. Расчет теплоты для нагрева изделий определяем по формуле (16):

    где: – средневзвешенная теплоемкость бетонной смеси ( = 0,84 кДж/кг×К),;

      – масса бетонных изделий,  кг. 

      115,84 × 1690 = 30758 кг.;

      – средние значения температур  в начале и конце соответствующего  периода или зоны. 

    Расчет  теплоты для нагрева изделий  производится по периодам.

    Для первого периода:

     ;

     °С.

    Следовательно, для первого периода теплота для нагрева изделия равна:

 кДж.

    Для второго периода:

     ;

      °С.

    Следовательно, для второго периода теплота  для нагрева изделий равна:

, кДж. 

    2. Расчет теплоты для нагрева форм.