Расчет ямной пропарочной камеры

Ростовский государственный  строительный университет

Институт строительных технологий и материалов

Кафедра строительных материалов

 

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка курсового  проекта 

по дисциплине «Теплотехническое оборудование технологии строительных материалов»

 

 

Тема: Расчет ямной пропарочной  камеры

 

 

 

 

Выполнил студент гр. ПСМ-397 Сиомикова А.Е.

Руководитель проекта  Тимонов А.А.

К защите___________________________________________________

 

Проект защищен с оценкой___________________________________

 

 

Ростов-на-Дону

2013

Содержание

Введение4

1 Описание  работы ямной пропарочной камеры5

2 Конструктивный расчет  ямной камеры9

2.1 Определение размеров  форм с изделиями9

2.2 Определение внутренних  размеров камеры9

2.3 Определение наружных  размеров камеры10

3 Материальный баланс  ямной камеры13

3.1 Приходная часть баланса13

3.2 Расходная часть баланса14

4 Тепловой баланс ямной  камеры15

4.1 Период нагрева (I период)15

4.1.1 Расходная часть баланса15

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3

КП

 

 Разраб.

 Сиомикова А. Е.

 Провер.

Щулькин Л. П.

 Реценз

 

 Н. Контр.

 

 Утверд.

 

 

 

Лит.

Листов

28

4.1.2 Приходная часть баланса19

4.2 Период изотермической  выдержки21

4.2.1 Расходная часть баланса21

4.2.2 Приходная часть баланса23

5 Техника безопасности  при работе с ямными камерами  26

Выводы27

Список использованной литературы28

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

4 

 

КП

 

Введение

Тепловлажностной называют такую тепловую обработку, когда нагревают материал, в котором сохраняется влага. Тепловлажностная обработка строительных изделий обеспечивается созданием горячей (обычно 60-200 ^оС) и влажной (φ-100%) среды. Такую обработку применяют для ускорения твердения бетона и железобетона и улучшения при определенных условиях качество изделия по сравнению с твердением в естественных условиях.

Установки для тепловлажностной обработки разделяют по следующим признакам:

1. По режиму работы – на установки периодического и непрерывного действия. Установки периодического действия в свою очередь подразделяются на две группы: на работающие при атмосферном и избыточном давлении. Установки непрерывного действия могут работать только при атмосферном давлении. В качестве установок периодического действия применяют ямные и напольные камеры, кассеты, пакеты, термоформы и автоклавы.  Установки непрерывного действия изготовляют в виде горизонтальных и вертикальных камер, в которых происходит непрерывное или импульсное передвижение подвергаемого обработке материала.

2. По виду используемого теплоносителя различают установки, в которых используют водяной пар при атмосферном и избыточном давлениях; паровоздушную смесь, горячую воду, электроэнергию, продукты горения топлива и высокотемпературные органические теплоносители (горячие  масла, даутерм, дитолилметан и др.).

Кроме установок для тепловлажностной обработки технологии сборного бетона и железобетона применяют установки для разогрева бетонной смеси и подогрева заполнителей.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

5 

 

КП

 

1 Описание работы конструкции ямной камеры

Раньше всех на заводах  сборного бетона и железобетона появились  ямные камеры периодического действия. Постепенно с развитием промышленности несовершенные туннельные камеры периодического действия утратили свое значение, и в промышленности остались только камеры ямного типа. Технический прогресс привел к появлению новых типов установок периодического действия, таких как кассеты, пакеты, термоформы и др.

Камеры ямного типа. Простейшей и наиболее распространенной является пропарочная камера ямного типа. Эти камеры, которые называют просто ямными, применяют как на заводах, так и на полигонах. В зависимости от условий эксплуатации, уровня грунтовых вод камеру либо заглубляют в землю или устанавливают на уровне пола. В этом случае для обслуживания устраивают специальные площадки.

Камеры имеют прямоугольную  форму и изготовляют их из железобетона, стены камеры снабжаю теплоизоляцией для снижения потерь теплоты в  окружающую среду. Пол камеры делают с уклоном для стока конденсата. В полу есть трап для вывода конденсата. В приямке трапа, куда стекает  конденсат, делают конденсатоотводящее  устройство, в качестве которого чаще всего ставят водоотделительную петлю.

Назначение конденсатоотводящего устройства – выпускать конденсат  в систему конденсатоотвода и не пропускать пар. Стены камеры имеют отверстие для вода пара, который подается вниз камеры по трубопроводу от сети. Трубопровод закапчивается уложенными по периметру камеры трубами с отверстиями –перфорациями, через которые пар поступает в камеру. Кроме отверстия для ввода пара в стене камеры делают отверстие для вентиляции в период охлаждения. Оно соединяется каналом с вентилятором, который отбирает паровоздушную смесь из камеры.

Для изоляции камеры во время подогрева и изотермической выдержки от системы вентиляции устраивают герметизирующий конус, который с помощью червячного винта, снабженного маховиком, может подниматься и опускаться. При поднятом конусе Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

6 

 

КП

 

происходит вентиляция, при  опущенном камера надежно изолирована  от этой системы. Кроме герметизирующего конуса в таких же целях могут применятся различные затворы, например, водяной инжекторной конструкции Гипростроммаша.

В камеру с помощью направляющих, в качестве которых используют опорные  стойки, краном загружают изделия  в формах. Каждая форма от следующей изолируется прокладками из металла для того, чтобы пар обогревал формы со всех сторон. Высота камеры достиает 2,5 – 3 м. Ширину и длину обычно выбирают с учетом размещения в ней двух штабелей изделий в формах. Между штабелями изделий и между штабелем и стенками камеры устраивают зазоры, чтобы обеспечить захват изделий автоматическими траверсами при загрузке и разгрузке камеры.

Иногда в камерах подвергают тепловлажностной обработке предварительно выдержанные изделия, набрав достаточную  прочность для их распалубки. Такие  изделия на поддонах загружают на дополнительно устанавливаемые стойки с кронштейнами – упорами. При укладке изделия на нижний кронштейн за счет тяг открывается следующий и т.д., позволяя загружать изделия на всю высоту камеры. После загрузки камера закрывается крышкой, представляющей собой металлический каркас, заполненный теплоизоляционным материалом. Низ и верх крышки изолируют металлическим листом. Крышку так же, как и пол, делают с уклоном i = 0,005 – 0,01 для стока конденсата. Для герметизации крышки служит водяной затвор. Для этого на верхних обрезах степ камеры устанавливают швеллер, а крышку по её периметру оборудуют уголком, который входит в швеллер. Швеллер заполняют водой кроме того, конденсат с крышки также стекает в швеллер.

Образующийся таким образом  в нем слой воды предотвращает  выбивание пара в цех через  соединения крышки с камерой. Здесь было разобрано простейшее устройство ямной камеры.

Конструкции камер, применяющиеся на заводах, несколько различаются, но Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

7 

 

КП

 

при любом исполнении имеют  все рассмотренные устройства, как-то: систему подачи пара и отвода конденсата, вентиляционное устройство и др., однако конструктивно они могут отличаться друг от друга. Работа камеры заключается в следующем. После разгрузки её чистят и проверяют. Проверяют работу вентилей подачи пара, надежно ли закрывается герметизирующий конус. После проверки камеру загружают изделиями, закрывают крышкой и включают подачу пара. Пар поступая снизу в камеру, где находится поднимается вверх, смешивается с ним и нагревает, образуя паровоздушную смесь. Одновременно пар конденсируется на изделиях, стенах, крышке, нагревает их, а сам в виде конденсата стекает в конденсатоотборное устройство. Пар в камеру полается под давлением 0,105 – 0,101 МПа. Далее изделия выдерживают в камере при достигнутой температуре.

При изотермическом прогреве, как только температура и камере достигает максимальной, количество подаваемого пара снижают, ибо потребность в нем уменьшается. После изотермической выдержки начинают охлаждение. Для этого отключают подачу пара, поднимают конус и соединяют вентиляционный канал камеры с вентиляционной системой. Пар из камеры и с поверхности материала вместе с воздухом начинает удаляться в вентиляционную сеть, а крышка камеры начинает пропускать воздух из цеха благодаря испарению влаги из швеллера в камеру. Кроме того, в камерах, в стенке, противоположной каналу, выводящему паровоздушную смесь, иногда устраивают приточный затвор для впуска воздуха в камеру во время охлаждения. Увеличивая или уменьшая отбор паровоздушной смеси через канал изменяют темп охлаждения продукции.

Ямная камера работает по циклу порядка 12 – 15 ч. Он включает время на загрузку, на разогрев изделий, на изотермическую выдержку и охлаждение, а также на выгрузку материала. Удельный расход пара в таких камерах 200 – 300 кг/м³ бетона. В хорошо оборудованных и правильно эксплуатируемых камерах при хорошей организации теплоснабжения удельный расход пара может быть снижен до 120 – 150 кг па 1 м³ бетона.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

8 

 

КП

 

В некоторых случаях для тепловлажностной обработки в камерах необходима более высокая температура порядка 100°С. Такая температура в ямных камерах может быть достигнута благодаря некоторым конструктивным изменениям, предложенным проф. Л. А. Семеновым. Отличие камеры Л. Л. Семенова от нашей камеры, заключается в устройстве дополнительного паропровода, позволяющего подавать пар сверху, и трубы для выпуска смеси.

В такой камере можно задать максимальную температуру нагрева  в 100°С. Загрузка, выгрузка и тепловлажностная обработка осуществляется также как и в нашей камере.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

9 

 

КП

 

2 Конструктивный  расчет ямной камеры

2.1 Определение размеров  формы с изделием, м

Длина формы

          (2.1)

где: l_и – длина изделия, м

Ширина формы

          (2.2)

где: b_и – ширина изделия, м

Высота формы

          (2.3)

где: h_и – высота изделия, м

h_под – высота поддона формы, м

2.2 Определение внутренних  размеров камеры, м

Длина камеры составляет

         (2.4)

где: l_ф – длина формы;

n – количество форм, укладываемых по длине камеры, шт. Если l_ф ≥ 4м, то n = 1;

l – расстояние между формами и формой и стенкой (l = 0,15-0,25м);

Ширина камеры составляет

         (2.5)

где: b_ф – ширина формы, м;

n₁ – количество форм, укладываемых по ширине камеры, шт. Если b_ф ≥ 2м, то n₁=1;

b=l

Высота камеры равна

       (2.6)

где: h_ф – высота формы, м;

h₁ – расстояние между формами по высоте камеры (h₁ ≥ 0,03м);

h₂ – расстояние между нижней формой и полом камеры (h₂ ≥ 0,15м);

h₃ – расстояние между верхней формой и крышкой камеры, h₃ ≥ 0,05 м;

n₂ – количество форм по высоте, шт (n₂=7).

Коэффициент заполнения камеры бетоном

         (2.7)

где: n_изд – количество изделий в камере (n_изд = n₁·n₂·n₃=14 шт);

 – объем бетона в изделии, м³.

2.3 Определение наружных  размеров камеры, м

Принимаем, что стены и пол из керамзитобетона, а теплоизоляционный материал крышки – минеральная вата, тогда коэффициент теплопроводности стен и пола λ=0,41 Вт/(м·^оС), а λ_кр=0,063 Вт/(м·^оС)– коэффициент теплопроводности крышки.

Коэффициент теплопередачи  для условий изотермической выдержки II период.

          (2.8)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

10 

 

КП

 

где: t – температура изотермической выдержки,

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

11 

 

КП

 

          (2.9)

Толщина стен, м

         (2.10)

где: – коэффициент теплоотдачи от паровоздушной среды к внутренней поверхности стен камеры, Вт/(м²·^оС);

– коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стен в окружающую среду, ( =7-10 Вт/(м²·^оС));

– толщина стен, ;

– коэффициент теплопроводности материала стены, ( = 0,41 Вт/(м·^оС)).