ГОУ ВПО
Якутська державний університет ім М. К. Аммосова
Інженерно-технічний факультет
Кафедра ПСМіК
Пояснювальна записка
До курсового проекту з дисципліни:
Теплотехнічне обладнання підприємств будівельної індустрії
На тему:
Розробка теплової установки для ТВО бетону
Виконала: Ст.гр.ПСМіК-06
Решетова Є.А.
Перевірив: Турунтаев Г.Г.
Якутськ, 2009р.
Зміст
Введення
1 Пристрій і принцип роботи автоклава
2 ТВО бетону при надмірному, в порівнянні з атмосферним, тиском. Автоклав
3 Технологічний розрахунок
4 Теплотехнічний розрахунок
5 Розрахунок подачі пари (теплоносія)
6 Техніко-економічні показники
7 Автоматизація теплової обробки виробів
8 Охорона праці і техніка безпеки
Використана література
Введення
Залізобетонні конструкції є базою сучасної будівельної індустрії. Їх застосовують: у промисловому, цивільному та сільськогосподарському будівництві-для будинків різного призначення; в транспортному будівництві-для метрополітенів, мостів, тунелів: в енергетичному-для гідроелектростанцій, атомних реакторів, і т.д.Такое широке поширення в будівництві залізобетон отримав внаслідок багатьох його позитивних властивостей: довговічності, вогнестійкості, стійкості проти атмосферних впливів, високої опірності статичним і динамічним навантаженням і ін
Ефективність застосування бетону в сучасному будівництві в значній мірі визначається темпами виробництва залізобетонних виробів. Прискорення твердіння бетону набуває особливого значення при виготовленні виробів в заводських умовах, так як завдяки скороченню термінів виготовлення досягається максимальне використання виробничих площ, підвищення оборотності форм та іншого дорогого обладнання. Вирішальним засобом прискорення тверднення бетону в умовах заводської технології виробництва є теплова обробка.
Процес теплової обробки займає 70-80% часу всього циклу виготовлення.
На заводах збірного залізобетону застосовуються різні установки прискореного тверднення бетону. Підвищення ефективності роботи цих установок є найважливішим заходом щодо збільшення випуску продукції.
Важливе значення має також скорочення питомих витрат тепла на теплову обробку бетону. Великі питомі витрати тепла викликають на багатьох підприємствах перебої в роботі, особливо в зимовий час.
У зв'язку з цим набувають великого значення дослідження теплотехнічних характеристик установок для теплової обробки виробів.
Теплова обробка оцінюється за міцністю досягнутої до часу її закінчення у відсотках від міцності того ж бетону в 28-добовому віці нормального тверднення. Ефективність такої обробки залежить від вибору вихідних матеріалів і складу бетону, а також від прийнятого режиму обробки.
1 Пристрій і принцип роботи автоклава
Тепловологісна обробка виробів під тиском вище атмосферного здійснюється в автоклавах. Ці установки (тупикові з однієї кришкою або прохідні з двома) представляють собою герметично закриваються сталеві судини циліндричної форми діаметром 2,2-3,6 м і довжиною 15-30 м.
Автоклав встановлюють на опорах дозволяють йому подовжаться при нагріванні. Пар подеется через штуцер до перфорованої трубі, розміщеної всередині автоклава. конденсат видаляють через спускний клапан. Усередині автоклава прокладений рейковий шлях, а який укочують вагонетки з пропарюють виробами.
Щоб уникнути великих теплових втрат у навколишнє середовище всі зовнішні поверхні автоклава покривають тепловою ізоляцією, що сприяє інтенсифікації самого технологічного процесу і, крім того, є одним з найважливіших заходів щодо охорони праці.
Слід мати на увазі, що температура, що створюється в автоклаві, залежить не від загального тиску в ньому, а тільки від парціального тиску пари, тому присутність повітря в автоклав є шкідливим. При зменшенні температури насичення повітря зазвичай відсмоктують шляхом вакуумування.
Особливість теплової обробки в автоклавах-збереження води в рідкій фазі при тиску насиченої пари 0,9-1,3 МПа і температурі близько 160-180 о С. Це створює сприятливі умови як для значного прискорення твердіння, так і для утворення нових фаз і з'єднань в бетоні.
Основна складова цементуючого речовини, що визначає міцність, гідросилікати і, меншою мірою, гідроалюмінатами і гідроферритами кальцію. У залежності від технологічних факторів склади цих сполук можуть змінюватися.
Для запобігання деструктивних процесів на ранній стадії тверднення бетону застосовують режими з швидким підйомом температури до 1-2 ч., які забезпечують створення надлишкового тиску пароповітряної середовища (0,03-0,05 МПа) в автоклаві в початковий період запарювання, коли відбувається обтиснення бетону пароповітряної середовищем, що запобігає розвитку в ньому деструктивних процесів у початковій стадії твердіння.
Надмірний тиск створюється або подачею пари в герметично закритий авоклав, або подачею пари при відкритих вентилях для випуску повітря і конденсату. При створенні надлишкового тиску за допомогою подачі пари ст герметично закритий автоклав з-за зниження температури запарювання на 5-7 о С в порівнянні з відсутньою температурою середовища чистого насиченого пара максимальний тиск в автоклаві при ізотермічної витримки збільшує на 0,1-0,25 МПа. Надмірний тиск за допомогою подачі пари при відкритих вентилях для випуску повітря і конденсату створюється через 10-15 хв після продувки автоклава.
Для запобігання опади бетонної суміші за рахунок створення надлишкового тиску на ранній стадії тверднення пластична міцність бетону перед запарюванням повинна бути не менше 0,35 МПа.
Тривалість ізотермічної витримки призначають з урахуванням часу, необхідного для повного прогріву вироби, і для взаємодії в'яжучого з кремнеземисті компонентом, що забезпечує максимальну міцність виробу по всьому перерізу.
Тривалість третин стадії запарювання встановлюють залежно від товщини виробів, виду і щільності бетону.
2 ТВО бетону при надмірному в порівнянні з атмосферним, тиском. Автоклав
Дослідження показали, що надлишковий тиск у період твердіння бетону має великий вплив на його будову і міцність. Міцність бетону, прогреваемого у формах під тиском 0,25 МПа, вище, ніж у закритих формах в 1,5 рази.
Механічне обтиснення бетону 0,005-0,01 МПа дозволяє скоротити цикл ТВО і збільшити міцність, навіть жорсткі металеві форми здатні протистояти температурні і вологісні розширення бетону, покращуючи його механічні показники, тому спостерігається тенденція використання надлишкового тиску в період ТВО, не тільки для отримання силікатних і легких бетонів, але і для ТВО важкого бетону.
Якщо будь-який бетон помістити в герметичну установку, і провести ТВО пором, то в ньому, як і при ТВО в установках з атмосферним тиском, буде йти процеси тепло-та масо-обміну.
Візьмемо повністю герметичну установку 1, помістимо в неї виріб 2 в сталевій формі.
Рис 1.Система герметичній установки автоклава
Встановимо устаткування подачі пари 3, систему відведення конденсату 4, систему вакуумування 5, вентиль на системі 6, і запобіжний клапан 7, защіщающій2 установку від розвитку в ній сверхдопустімого тиску.
У таку установку можна, закриваючи вентиль на системі відбору повітря, подати пар за системою 3 необхідний надлишковий тиск 1-1,2 МПа, тоді пар буде надходити в установку в якій вже знаходиться повітря, загальний тиск Ру почне зростати. У будь-який момент вона буде складатися з парціального тиску пари Р 'п і парціального тиску повітря Р в', відповідно до зростання тиску в установці буде збільшуватися і температура, тому що температура пари усередині установки для даного випадку є функцію його парціального тиску t п = f (Р 'п). Пар конденсується на матеріалі, віддає теплоту матеріалу, нагріваючи відкриту поверхню і створює плівку конденсату, одночасно нагрівається і форма.
Розглянемо цей процес на необмеженої пластині з координатами Х та Y.
Поверхня матеріалу буде нагріватися дещо більше ніж днище форми і температурне поле в пластині пошириться по неравнобочной гіперболі, якщо його відкласти на осі У в обраному масштабі. З огляду на нерівномірність температурного поля Т 1 і Т 2 викликають приватні потоки маси q mt 1 і q mt 2 в слідстві термообробки.
Матеріал зволожується під дією приватного потоку маси q mt 1 від плівки конденсату, товщиною δ, а у днища форми волога пересувається до центру вироби за рахунок приватного потоку маси q mt 2, у результаті поле вологовмісту U приймає характер висхідній параболи через що утворився градієнта вологовмісту Δ U виникає приватне потік маси q mv.
Якщо розглянути поле температур і вологовмісту по перерізу пластини і порівняти з процесом нагрівання у відкритій формі, вміщеній в установку з атмосферним тиском, то можна помітити їх ідентичність. Однак, в силу збільшення різниці температур в установці, з тиском 1-1,2 МПа, свежезагруженной матеріалів і паро-воздушку сумішшю, перепади температур і вологовмісту значно вище. Отже у виробі, внаслідок збільшення періодів температур і вологовмісту при температурному розширенні шарів і при набуханні шарів через збільшення перепаду вологовмісту виникає ідентичне за формою, але значно більше напружений стан. Проте, у розглянутій установці на відкриту поверхню бетону діє надлишковий тиск, що разом зі стінками і дном форми, обжимає бетон у процесі нагрівання і дозволяє отримати кращу структуру і підвищити якість виробів.
Рис 2.Схема розподілу темпартур, вологовмісту і тиску для періоду нагріву в установці з надлишковим тиском в порівнянні з атмосферним
1-матеріал ,2-днище форми ,3-плівка конденсату товщиною δ
U, T, P-криві розподілу вологовмісту, температур і тиску відповідно
Δ U, Δ T, Δ P-напрям векторів градієнтів
q mt, q mv, q mp-приватні потоки маси
Розглянемо вплив надлишкового тиску, що утворюється всередині матеріалу, на внутрішній тепло-та масо-обмін. За вказаною раніше причини в матеріалі виникає надлишковий тиск, пропорційне температурі матеріалу в кожній точці поперечного перерізу. Якщо при атмосферному тиску в установці, це тиск на поверхні релаксувати, т о в даному випадку з поверхні на матеріал і через нещільність в днищі буде діяти значно більше надлишковий тиск ніж усередині матеріалу, тому релаксації не буде, а скоріше навпаки, тиск у матеріалі буде трохи вище ніж у процесі нагрівання, тому вважається що крива Р буде аналогом кривої Т, відповідно ΔР 1 і ΔР 2 зумовлюють виникнення приватних потоків маси q mp 1 і q mp 2 спрямованих до центра виробів.
Порівнюючи суму приватних потоків маси можна відзначити, що в установці працює з надлишковим тиском у днища форми бетон повинен характеризуватися меншим вологовмістом, ніж в установці працює при атмосферному тиску.
Оброблений бетон при надлишковому тиску має кращу структуру і більш високі показники міцності.
Надмірний тиск компенсує порушення структури, що виникають із-за великої нерівномірності вологовмісту.
Для підвищення температури і коефіцієнта тепловіддачі до матеріалу в установці, що працює на надлишковому тиску, застосовують вакуумування або продувку. і той і інший методи розраховані на видалення повітря і отримання середовища чистого пара.В цьому випадку досягається більш висока температура і більший коефіцієнт тепловіддачі до матеріалу при одному і тому ж тиску.
Процес вакуумування виглядає так: після завантаження, установку герметизують і включають вакуум-насос, вакуумируют повітря до досягнення 70-75% повного вакууму протягом 10-15 мін.Прі цьому крім повітря з установки, віддаляється і частина повітря з бетону, що дозволяє отримувати вироби з більш щільною структурою, подача пари з парціальним тиском, дозволяє обжати бетон, і також поліпшити його показники міцності.
Продування установки виглядає так: після завантаження установку не герметизують, залишають відкритими двері або гідравлічний затвор,
Починають подавати пар, який змішується з повітрям, утворюючи паро-повітряну суміш. Свіжі порції пара поступово витісняють її і температура в певний момент при атмосферному тиску досягає 100 про С. Після цього установку повністю герметизують, подача пари продовжується і досягає заданого значення.
Продування дозволяє збільшити температуру більше ніж вакуумування, т. К. з установки видаляється все повітря, однак, триває вона 1-2 год при нагріванні до 100 о С саме тоді коли бетон потребує обтисненні.
Під час ізотермічної витримки, внаслідок зрівнювання температурного поля і поля вологовмісту, відбувається ослаблення напруженого стану при охолодженні з автоклава скидається пар, тиск падає температура знижується. Зниження температури призводить до охолодження матеріалу, що супроводжується випаровуванням вологи.
У матеріалі виникають перепади Т і Δ U, а в міру наближення тиску до атмосферному виникає ΔР.Еті градієнти викликають приватні потоки маси, спрямовані до поверхні аналогічні процесу в камері, де ТВО ведеться насиченою парою.
Таким чином тепло-та масо-обмін, а також виникаючі напружені стану при обробці парою в автоклаві, близькі з фізичної сутності до процесів проходять в пропарювальної камері при ТВО.
3 Технологічний розрахунок
Тривалість теплового циклу роботи камери:
τ = τ з + τ н + τ і + τ о + τ в, ч
Де:
τ з, τ н, τ і, τ о, τ по-відповідно час завантаження, нагріву, ізотермічної витримки, охолодження і розвантаження, год
τ н = (t 2 - t 1) \ V п, год
де:
t 1 - температура цеху;
t 2 - початкова температура;
V п-швидкість підйому температури.
t 1 = 16 o C, t 2 = 180 o C, V п = 25 о С \ ч
τ н = (180-16) \ 25 = 6,56 год
τ о = (t 2 - t '1) \ V о, ч
де:
t '1-температура, при якій вироби витягуються з камери після ТВО, З
V о-швидкість зниження температури в камері,
t '1 = 40 о С, V o = 30 o C \ год
τ о = (180-40) \ 30 = 4,67 год
τ = 1 +6,56 +5 +4,67 +1 = 18,23 год
Добова продуктивність теплових установок:
Vc = V г \ (τ г + k ρ), м3 / доб,
Де:
V г-річна продуктивність заводу (цеху), м3 \ год;
τ пана нормоване кількість робочих днів у році;
k ρ-коефіцієнт використання обладнання.
V г = 13560 м 3 \ год, τ р = 245, до р = 0,91
Vc = 13560 \ (245 * 0,91) = 60,82 м 3 / доб
Оборотність камер:
m = 24 \ τ
m = 1,37
Кількість виробів, виготовлених за добу:
m з = Vc \ V і,
V і-обсяг одного виробу, м3
V і-= 2,669 м 3
m з = 23
Кількість виробів, що завантажуються в камеру:
n і = H \ h
n з = 12 шт
де:
H-орієнтовна висота робочого простору пропарювальної камери, м
h-крок вироби по висоті (сума висоти форми і відстані між ними), м
Основні розміри робочої камери теплової установки:
Ширина B = в +2 в "+2 в ', м В = 1,906 м
Довжина L = l +2 в "+2 в ', м L = 19,158 м
Висота H = (a + a ') n і + c' (n і -1) + c + d, м Н = 3,5 м
Де:
по-ширина виробу, м
в'-відстань від внутрішньої стінки камери до форми, м
в "-ширина полки форми, м
l-довжина виробу, м
а-товщина виробу, м
а'-товщина дна форми, м
с-відстань від дна камери до низу форми, м
с'-відстань між формами, м
d-відстань від кришки камери до верхньої форми, м
Виходячи з отриманих розрахункових даних вибираємо автоклав тупикового типу з параметрами:
D = 2 м; L корп = 19,245 м; Раб.давленіе = 0,9 МПа; Ширина колії вагонетки = 0,75 м; Маса = 20,57 т; Габаритні розміри: L = 20,825 м, В = 2 м, Н = 4 м.
Об'єм робочої камери установки:
V к = L * B * H, м3 V k = 127,803 м 3
Коефіцієнт завантаження камери:
k з = (V і * n і) \ V до к = (2,669 * 12) \ 127,803 = 0,25
кількість пропарювальних камер з урахуванням резерву:
nk = n з \ (n і * m) + (1 ... 2), шт n k = 2
4 Теплотехнічний розрахунок
Рівняння теплового балансу установки має вигляд:
Q іст = Q б + Q в + Q ф + Q о + Q 5 + Q п - Q екз, кДж,
Де:
Q іст-кількість теплоти, кДж, яке повинне бути підведене джерелом (теплоносієм) до епловой установці,
Q б-теплота на нагрівання бетонних і залізобетонних виробів у камері, кДж;
Q в-теплота на нагрів води в бетонній суміші виробів камери, кДж;
Q ф-теплота на нагрівання форм, арматури та інших закладних частин з металу, кДж;
Q о-теплота, що витрачається на нагрівання огороджувальних конструкцій (стін, кришки, статі), кДж;
Q 5-втрати теплоти конструкцією теплової установки в навколишнє середовище, кДж;
Q п - невраховані втрати теплоти, кДж;
Q прим-кількість теплоти, що виділяється в процесі екзотермічних реакцій цементу з водою замішування, кДж.
Q б = G б * сб (t 2 - t 1), кДж
Q в = G в * св (t 2 - t 1), кДж
Q ф = G ф * сф (t 2 - t 1), кДж
Де:
G б, G в, G ф-відповідно повна маса бетонних виробів, води в бетонній суміші виробів і металу (форма, арматура, закладні деталі) в камері, кг;
сб, св, сф-відповідно питомі теплоємності сухої маси бетону, води й металу, кДж \ (кг К);
t 2-максимальна температура в кінці стадії нагріву, З
t 1-початкова температура С, як правило, приймається рівною температурі цеху.
G б = 16727 кг
G в = 4270,4 кг
G м = 26250,672 кг
З б = 0,837 З в = 4,187 С м = 0,481
Q б = 16727 * 0,837 (180-16) = 2016071,8 кДж
Q в = 4270,4 * 4,187 (180-16) = 2574743,73 кДж
Q м = 26250,672 * 0,481 (180-16) = 1818226,545 кДж
Q о = 0,85 (t 2 - t у-35) √ з * λ * ρ * τ т * F, кДж
Де:
t в-температура навколишнього середовища (цеху), З
с, λ, ρ-питома теплоємність і щільність матеріалу, з якого виконано огородження;
F-площа огорожі, яка акумулює теплоту, м2;
τ т-тривалість циклу теплової обробки,
τ т = τ н + τ з + τ в,
τ т = 8,56 год
F = 173,305 м 2
Q о = 0,85 (180-16-35) √ 0,46 * 56 * 7800 * 8,56 * 173,305 = 24921652,8245 кДж
Q 5 = Q 5 '+ Q 5 "+ Q 5'"
Де:
Q 5'-втрати теплоти в навколишнє середовище через стіни установки, дотичної з повітряним середовищем цеху, тобто виступає над землею, кДж;
Q 5 "-втрати теплоти в навколишнє середовище через кришку, кДж;
Q 5 '"-втрати теплоти через підлогу і стіни, дотичні з землею, кДж
Q 5 '= F * q * τ
Для визначення величини теплового потоку від стіни до повітряного середовища цеху q (кДж \ год) необхідно прийняти в відповідними до діючих вимог температуру зовнішньої поверхні вертикальної стінки t нар і підрахувати значення коефіцієнта теплоотдачіот стінки в навколишнє середовище α 2:
α 2 = 2,6 +4 √ t нар-t в + (сі \ (t нар-t в)) [((273 + t нар) \ 100) 4 - ((273 + t в) \ 100 4] =
= 2,6 4 √ 20-16 + (4,6 \ (20-16)) [((273 +20) \ 100) 4 - ((273 +16) \ 100) 4] = 8,21
де:
с і-величина, що характеризує випромінювальну здатність стінки; приймається рівною 4,6.
Як теплоізоляція установки виберемо плити мінераловатні з теплопровідністю λ з = 0,059 ВТ \ (м 2 * о С). Задамо товщину теплоізоляції δ = 0,22 м і знайдемо величину теплового потоку від стіни до повітряного середовища цеху:
q = [(t ср - t в) * 3,6] \ (δ i \ λ i +1 \ Α 2), кДж;
де:
t сер - середня температура внутрішньої поверхні стінки (огорожі), о С; приймається рівним 150 о С
α 1-коефіцієнт тепловіддачі від теплоносія до внутрішньої поверхні стінок (огороджень) камери, Вт / м 2 К;
q = ((150-16) \ 3,6) \ (0,024 \ 56 +0,22 \ 0,059 +0,003 \ 56 +1 / 8,21) = 125,263 кДж \ год
Перевіряємо значення температури зовнішньої стінки формулою:
t нар = t ср - q \ 3,6 * (δ з \ λ з + δ ст \ λ ст + δ з \ λ з) = 150 - 125,263 \ 3,6 * (0,024 \ 56 +0,22 \ 0,059 +0,003 \ 56) = 20,238 о С
Q 5 = 173,305 * 125,263 * 8,56 = 185826,508 кДж
Невраховані втрати:
Q п = (0,1 ... 0,2) (Q б + Q в + Q ф + Q о + Q 5), кДж
Q п = 0,15 * (2016071,8 +2574743,73 +1818226,545 +185826,508) = 5402478,211 кДж
Q прим = q прим * G ц, кДж
Де:
G ц-маса цементу у всіх виробах, що завантажуються в камеру, кг
q прим-теплота виділяється при гідратації 1 кг цементу, кДж \ кг
t ср.б = [0,5 (t 1 + t 2) + t 2 + (t 2 + t 1 ') 0,5] \ 3 = (0,5 (180 +16) +180 + (180 + 16) * 0,5) \ 3 =
= 125 о С
q прим = 0,0023 q 28 * t ср.б (В \ Ц) 0,44 τ = 0,0023 * 335 * 125 * (0,4) 0,44 * 6,56 = 464,385 кДж \ кг
G ц = Ц * V і * n з = 450 * 12 * 2,669 = 14412,6 кг
Q прим = 14412,6 * 464,385 = 6692005,251 кД
q 28-кількість теплоти екзотермії при твердінні бетону в природних умовах, кДж \ кг (приймається за довідковими даними);
τ-тривалість аналізованого періоду ТВО для якого визначається Q екз, год
Загальна витрата теплоти за період нагрівання:
Q н іст = 2016071,8 +2574743,73 +1818226,545 +185826,508 +5402478,211-6692005,251 = 34726994,3667 кДж
Витрата пари (теплоносія) в період підйому температури:
D н = Q іст \ [(i "-i k) τ н], кг \ год
Де:
i "і i k -Відповідно ентальпії пара подається в камеру, і конденсату, що відводиться з камери, кДж \ кг i "= 2758 і i k = 675,5
D н = 34726994,3667 \ ((2758-675,5) * 6,56)) = 2542,01 кг \ год
У період ізотермічної витримки рівняння теплового балансу має вигляд:
Q і іст = Q 5 + Q п + Q вл - Q екз, кДж,
Де:
Q вл - витрата теплоти на випаровування вологи з бетону в період ізотермічної витримки, кДж.
Для важкого бетону
Q вл = 0,015 * G вл * r, кДж;
r-теплота пароутворювача, кДж \ кг;
Q вл = 0,015 * 4270,4 * 2082 = 133364,592 кДж
q прим = 0,0023 q 28 * t ср.б (В \ Ц) 0,44 τ = 0,0023 * 335 * 125 * (0,4) 0,44 * 5 = 357,2 кДж \ кг
Q прим = 5148457,88
Q і іст = 185826,508 +5402478,211 +133364,592-5148457,88 = 573211,431 кДж
Витрата пари в період ізотермічної витримки:
D і = Q і іст \ [(i "- i k) τ і], кг \ год
D і = 573211,431 \ ((2758-675,5) * 5) = 55,05 кг \ год
Питома витрата теплоти і пари (теплоносія):
q у = (Q іст + Q і іст) \ (V і * n і) кДж, м 3 бетону;
q у = (573211,431 +34726994,3667) \ (2,669 * 12) = 1102167,0350 кДж / м 3 бетону
d = q у \ (i "- i k), кг пара \ м 3
d = 1102167,0350 \ (2758-675,5) = 296,4 кг пара \ м 3
5 Розрахунок подачі пари (теплоносія)
F тр = D н (і) \ (ρ * ω * 3600),
Де:
F тр-площа поперечного перерізу паропроводів, м 2
ρ-щільність пари, кг \ м 3
ω-швидкість пара, м \ с.
F тр = 2542,01 \ (3600 * 25 * 5,51) = 0,00512 м 2 або 5,12 см 2
D = √ (5,12 * 4) \ 3,14 = 2,5 діаметр трубопроводу приймає рівним 3 см.
Кількість отворів у перфорованих трубах для подачі в камеру необхідного витрати пари:
n = D н (і) \ [0,67 d 2 0 √ (0,02 +0,48 p 1) (p 1 - p 2) * 100], шт
де:
p 1 і p 2-абсолютний тиск пари в перфорованою трубі і камері.
n = 2542,01 \ (0,67 * 3 2 √ (0,02 +0,48 * 0,15) (0,15-0,1) * 100) = 196,5 = 197 шт.
6 Техніко-економічні показники
1.Призначення і тип установки: Автоклав
2.Види матеріалу: Плити перекриття ребристі
3.Проізводітельность установки: 13560 м 3 \ год
4.Суточная продуктивність установки: 60,82 м 3 / доб
5.Колічество виробів, що розміщується в установці: 12
6.Класс міцності бетону: У 15
7.Время нагрівання: 6,56 год
8.Время охолодження: 4,67 год
9.Продолжітельность повного циклу роботи камери: 18,23 год
10.Теплота на нагрів бетонних і залізобетонних виробів у камері: 2016071,8 кДж
11.Теплота на нагрів води в бетонній суміші камери: 2574743,73 кДж
12.Теплота на нагрівання металу в камері: 1818226,545 кДж
13.Потері теплоти через стіни установки: 185826,508 кДж
14.Неучтенние втрати теплоти: 5402478,211 кДж
15.Расход пари в період підйому температури: 2542,01 кг \ год
16.Расход пари в період ізотермічної витримки: 93,18 кг \ год
17.Удельний витрата теплоти і пари за весь цикл теплової обробки: 369643,75 кДж / м 3 бетону
18.Площадь поперечного перерізу паропроводів: 5,12 см 2
19.Діаметр паропроводу: 2,5 см
20.Колічество отворів у перфорованих паропроводах, для подачі необхідної кількості пари в установку: 197 шт.
7 Автоматизація теплової обробки виробів
Ефективність управління виробництвом в сучасних умовах значною мірою визначається наявністю методів і технічних засобів управління якістю продукції на всіх стадіях технологічного процесу. Завдання управління якістю продукції, оптимізації технологічних процесів вирішуються на базі комплексної автоматизації виробництва, широкого впровадження систем і засобів автоматизації. Одним з основних умов успішного вирішення завдань автоматизації виробництва є забезпечення систем автоматичного управління технологічними засобами оперативного автоматичного контролю параметрів-характеристик автоматизованих технологічних процесів - фізичних, хімічних та інших величин, інформація про які необхідна для забезпечення оптимального управління тим чи іншим процесом. Ступінь забезпеченості технологічного процесу такими засобами поряд з рівнем механізації автоматизованого виробництва (процесу, переділу) і досягаються техніко-економічні ефекти є визначальними, а часто, і лімітуючими при оцінці можливості та доцільності організації автоматизованого управління, створення конкретних систем автоматизації в виробництві збірного залізобетону.
Автоматизація технологічного процесу виробництва залізобетону вимагає використання автоматизованих засобів для контролю основних збурюючих впливів і якісних характеристик залізобетонних виробів, інформація від яких може використовуватися з метою оптимального управління виробництвом.
Теплова обробка, забезпечує прискорене тверднення відформованих бетонних виробів у спеціальних теплоагрегатах. Основна мета автоматичного контролю та управління цим процесом полягає в дотриманні заданих режимів тверднення бетону при мінімальному витраті енергоресурсів.
Ефективність автоматизації теплової обробки багато в чому визначається вибором регульованого параметра, що характеризує хід процесу прискореного твердіння бетону.
Більшість існуючих систем автоматичного контролю і управління процесами теплової обробки залізобетонних виробів призначено для регулювання процесу тверднення (а також його контролю) по температурі теплоносія (в обсязі теплової установки - камера-автоклав) або конденсату, що відводить з відсіків термоформ, касет або інших установок, де прогрів бетону здійснюється без безпосереднього контакту теплоносія з бетоном.
Системи автоматичного управління процесом у автоклавах забезпечує програмне регулювання процесу по тиску або температури, вимірювання і запис контрольованих параметрів, блокування подачі теплоносія в завісімотсі від стану кришок автоклава, повторне використання відпрацьованого пара, світлозвукову технологічну і аварійну сигналізацію. Програмне регулювання теплового процесу по тиску засноване на перетворенні показників манометра в електричний сигнал постійного струму, який подається на вхід регулятора. Після завантаження автоклава, закриття кришок, спрацьовують блокувальні пристрої і починається процес запарки. Якщо тиск лінії перепускного пара більше ніж у автоклава, то пар надходить з цієї лінії до тих пір, поки різниця тисків не досягне 0,18-0,2 МПа.Прі такої різниці переключаться виконавчі механізми, керовані регулятором на подачу теплоносієм з лінії гострої пари. Пар, випущений з автоклава, надходить у перепускний лінію до досягнення зазначеної різниці тисків після чого пара випускається в атмосферу. Светозвуковая технологічна і аварійна сигналізація відображає положення регулюючих і запарного органів, кришок автоклавів, неприпустиме відхилення регульованого параметра від заданого.
Основним параметром для системи автоматичного регулювання процесу теплової обробки в автоклавах повинна бути температура, автоматично підтримувана згідно заданою програмою:
Рис.3 Схема пароснабжения двох автоклавів паровим акумулятором
На Рис.3 показана схема паропостачання з паровим акумулятором, де за системою 1 подається робоча пара з системи паропостачання підприємства. Ця система має підводи до кожного автоклава, що на малюнку позначені відповідно I і II. Системи 3 передбачає видалення конденсату з кожного автоклава через конденсаторноотделительное пристрій 4 в конденсаційну мережу. Система 2 служить для приєднання автоклавів до вакуум-насоса. Система 5 призначена для відбору пари з автоклавів і передачі його або в паровій акумулятор, або на перепуск в іншій автоклав, або для викиду відпрацьованої пари в атмосферу через трубопровід 7. Система 6 служить для перепуску пари в автоклави. Призначення системи 8-передавати пар в ємність-акумулятор III або для відбору з акумулятора. Всі системи забезпечені вентилями 10.
Нехай у першому автоклаві закінчився період ізотермічної витримки, що проводиться при Р = 1 МПа, другий автоклав тільки завантажений і потребує подачі пари, робоча ємність-парової акумулятор заповнений гарячою водою при тиску 0,1 МПа, автоклави призначені для вакуумування без продування. Так як автоклав II потребує парі, а з автоклава I потрібно відбирати пар, то з одного в інший пара перепускают.
Для цього відкривають вентилі а, б, в, г, всі інші повинні бути закрити.Тогда автоклави I і II виявляться з'єднаними між собою через систему 5 (вентиль а) і систему 6 (вентилі б і в) і вентиль г, що забезпечує подачу пари в автоклав II через перфоровану трубу. Шлях пара показаний пунктирною лінією.
8 Охорона праці і техніка безпеки
Всі роботи пов'язані з виготовленням бетонних і залізобетонних виробів, повинні виконуватися, як правило, механізованим способом.
Загальні вимоги для машин і устаткування:
-Перед пуском машин необхідно переконається в надійному кріпленні огороджень всіх переміщаються деталей, кріпленні заземлюючого проводу у пусковий електроапаратури, у відсутності поблизу запускається механізму людей;
-Всі майданчики для обслуговування обладнання повинні бути огороджені поручнями висотою 1,2 м.
-Пуск і зупинку устаткування працює в загальному потоці необхідний здійснювати тільки після подачі певних сигналів (звукових або світлових)
-Робітник, що обслуговує технологічне обладнання не повинен самостійно ремонтувати або налагоджувати електричну пускову або блокує апаратуру.
У цехах де за технологічними умовами розрахункова температура повітря нижче 20 о С, необхідно передбачити повітряні завіси. У всіх виробничих або допоміжних будинках повинна передбачатися природна або примусова вентиляція.
З метою запобігання забруднення повітря приміщень зі шкідливими виділеннями: обладнання, прилади, трубопроводи та інші джерела, що виділяють теплоту повинні бути теплоізольовані. Агрегати та обладнання, при експлуатації яких відбувається вологовиділення, повинні бути вкриті та влагоізолірованни. Технологічні процеси, пов'язані з виділенням пилу повинні бути організовані так, щоб їхня робота здійснювалася без участі людей, а що виділяються технологічні викиди повинні бути очищені перед викидом в атмосферу.
У цехах, де використовуються вібраційні машини, повинні бути вжиті заходи щодо усунення впливу вібрації та зниження рівня шуму.
При виготовленні бетонної суміші необхідно стежити за справністю роботи вентиляційної системи, герметизацією кабін пультів управління дозаторами і змішувачами, системою сигналізації та автоматизації.
Для запобігання витоку пари з установок в період ТВО, в місцях примикання кришок до камер встановлюють спеціалізовані затвори, які забезпечують достатній рівень герметизації.
Паропроводи покривають теплоізоляцією, а парораспределітельние пристрої обгороджують або встановлюють у місцях, що виключають можливість опіків обслуговуючого персоналу. Доступ робітників у камери дозволяється при температурі в них не вище 40 о С.
Всі працівники, зайняті на прогріві бетонних конструкцій повинні пройти інструктаж з правил охорони праці та отримати відповідні посвідчення. Зону прогріву потрібно захистити і обладнати системою сигналізації та блокування.
Використана література
1. Загальносоюзні норми технологічного проектування підприємств збірного залізобетону (ОНТП-7-80) / Мінбудматеріалів СССР.-М: Стройиздат, 1983.-32с.
2. Загальносоюзні норми технологічного проектування підприємство з виробництва виробів з ніздрюватого та щільного бетонів автоклавного тверднення (ОНТП 09-85) / Мінбудматеріалів СРСР .- Таллінн: Стройиздат, 1986.-115с.
3. Інструкція з виготовлення виробів з пористого бетону (СН 277-80) / Держбуд СССР.-М: Стройиздат, 1981.-48с.
4. Допомога по тепловій обробці збірних залізобетонних конструкцій і виробів (до СНіП 3.09.01-85) .- М: Стройиздат, 1989.-49с.
5. Виробництво збірних залізобетонних виробів: Довідник / Г. І. Бердичівський, А.П. Василів, Л.А. Малініна та ін; Під ред. К.В. Михайлова, К.М. Королева.-2е вид., Перераб. і доп. -М.: Стройиздат, 1989.-447с.
6. Довідник з виробництва збірних залізобетонних виробів. Під ред. Б.Г. Скрамтаєва і П.К. Балатьева Т. 1-2 М., Стройиздат, 1965.-453с.