10233
.pdf39
где mв.у – масса внутрикамерных устройств, кг. В учебной работе до-
пускается принимать mв.у от 500 до 1000 кг.
3.10.2.4 Расход тепла на нагрев ограждающих конструкций опреде-
ляется при однослойных стенках по формуле (3.51), при многослойных стенках по формулам (3.52) и (3.53). Формулы рассчитаны на одиночную камеру. В учебной работе допускается использовать данные формулы и для смежных камер с общими стенками.
При однослойных стенках:
Q14 = [0,5mогрСогр(tc + tн) + 0,5mкр.стСст(tc + tн.кр) + 0,5mкр.изСиз.кр(tc + tн.кр)
к |
|
+ 0,5mполСпол(tc + tн.пол)]/Vб, кДж/м³, |
(3.51) |
где Согр, Сиз.кр, Спол – теплоёмкость материала, соответственно,
ограждения, теплоизоляции крышки, пола, кДж/(кг·К);
tн, tн.кр, tн.пол – температура наружной поверхности, соответствен-
но, стенок, крышки, пола камеры, °С.
Температуры tн.кр и tн.пол могут существенно отличаться от tн и могут быть рассчитаны. Однако, конструкция крышки имеет ярко выраженную неоднородность, т.к. при мощной теплоизоляции имеются стальные рёбра жёсткости с большой теплопроводностью, и расчёт должен производиться по методике для неоднородной конструкции. В учебной работе допускает-
ся принимать tн.кр = 1,2tн, но не более 40 °С и tн.пол = (tс – 6) °С.
При многослойных стенках с внутренней теплоизоляцией:
Q14 = [0,5mогрСогр(tгр + tн) + 0,5mизСиз(tс + tгр) + mгСгtс + 0,5mкр.стСст(tc +
к |
|
tн.кр) + 0,5mкр.изСиз.кр(tc + tн.кр) + 0,5mполСпол(tc + tн.пол) ]/Vб, кДж/м³, |
(3.52) |
где Сг – теплоёмкость материала гидроизоляции, кДж/(кг·К);
tгр – температура границы между теплоизоляцией и несущим
40
слоем стенок камеры, °С.
При многослойных стенках с наружной теплоизоляцией:
Q14 = [0,5mогрСогр(tс + tгр) + 0,5mизСиз(tн + tгр) + mгСгtн + 0,5mкр.стСст(tc +
к |
|
tн.кр) + 0,5mкр.изСиз.кр(tc + tн.кр) + 0,5mполСпол(tc + tн.пол) ]/Vб, кДж/м³, |
(3.53) |
3.10.3.5 Расход тепла на нагрев воздуха в камере – небольшая статья расхода, составляющая менее 1 % от общего расхода тепла. Обычно опре-
деляется по формуле, предполагающей, что нагревается до температуры изотермической выдержки весь воздух в камере (на самом деле значитель-
ная часть воздуха вытесняется из камеры при значительно меньшей темпе-
ратуре):
|
|
|
|
8 |
в.у |
;8 · к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
(7 *7к* |
|
ф |
ф |
)·< |
·С |
возд |
·(! |
*! |
ос |
) |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Q |
1 |
= |
к |
б |
|
<ст |
|
возд |
|
с |
|
|
, кДж/м³, |
(3.54) |
|||
5 |
|
|
|
|
|
7к |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
где ρвозд – плотность воздуха при температуре tос, кг/м³;
Свозд – удельная теплоёмкость воздуха при температуре 0,5(tс –
tос), кДж/кг.
Вместо произведения ρвоздСвозд можно подставлять удельную объём-
ную теплоёмкость воздуха в килоджоулях на кубический метр – кельвин. 3.10.3.6 Потери тепла через ограждения камеры:
Q |
1 |
= |
(Когр·>ст?Ккр·>кр?Коп·>оп?[К>]пол)·(!с*!ос)·C0 |
, кДж/м³, |
(3.55) |
6 |
7к |
||||
|
|
|
б |
|
|
где Когр – коэффициент теплопередачи через стенки камеры,
41
Вт/(м²·К);
Fст – площадь поверхности стенок камеры выше уровня пола, м²;
Ккр – коэффициент теплопередачи через крышку камеры,
Вт/(м²·К);
Fкр – площадь горизонтальной поверхности крышки камеры, м²;
Коп– коэффициент теплопередачи через опоры (стойки) крышки камеры, Вт/(м²·К);
Fоп – площадь опор (стоек) крышки камеры, м². Рассчитывается как высота выступающей части опор крышки hоп (рисунок 3.6) умноженная на периметр крышки;
[КF]пол – усреднённое произведение коэффициента теплопереда-
чи через пол на его площадь, Вт/К;
τ1 – продолжительность стадии подъёма температуры в камере,
ч.
При пользовании данной формулой следует иметь в виду, что при
под-
становке численных значений в указанных единицах получаются ватты – часы на кубометр, и 1 Вт·ч/м³ = 3,6 кДж/м³. Перевод кельвинов в градусы Цельсия в данном случае не требуется.
Коп |
= |
|
0 |
|
|
, |
|||
|
|
|
|
||||||
0 |
|
1ст |
0 |
||||||
|
|
|
? |
|
|
? |
|
|
|
|
|
- |
2 |
ст |
- |
|
|||
|
|
0 |
|
|
|
D |
|||
(3.56)
где α1 и α2 – коэффициенты теплоотдачи стенки опоры, соответ-
ственно, с наружной и внутренней стороны, Вт/(м²·К);
δоп – толщина стенки опоры, м.
1ст
Но т.к. величина 2ст ничтожно мала по-сравнению с другими слагае-
|
|
|
|
|
|
|
42 |
мыми, то: |
|
|
|
|
|
|
|
Коп ≈ |
|
0 |
|
|
-0·-D |
|
|
|
|
|
= |
|
, |
(3.57) |
|
0 |
? |
0 |
-0?-D |
||||
- |
- |
|
|
||||
0 |
|
D |
|
|
|
|
|
Это также означает, что температуры стойки снаружи и изнутри бу-
дут различаться незначительно (не более чем на 0,05 °С), и их можно счи-
тать одинаковыми – tоп. Эту температуру можно найти из уравнения
tоп |
= |
-0·!ос?-D·!с |
, |
|
|||
|
|
-0?-D |
|
(3.58)
но, т.к. α1 и α2 сами являются функциями tоп, то решать его надо методом постепенных приближений. В учебной работе при температуре изотерми-
ческой выдержки tс = 80 °С допускается принять α1 = 11,9 Вт/(м²·К) и α2 = 13,7 Вт/(м²·К). При этом температура стенки составит tоп = 49,7 °С ≈ 50 °С.
При температуре изотермической выдержки tс = 60 °С допускается принять α1 = 12,8 Вт/(м²·К) и α2 = 11,6 Вт/(м²·К). При этом температура стенки со-
ставит tоп = 38,7 °С ≈ 39 °С.
[КF]пол напольных и малозаглубленных пропарочных камер реко-
мендуется определять по методике, применяемой для расчёта теплопотерь
через грунт зданий с неутеплёнными полами.
3.10.3.7 Потери тепла с уходящим конденсатом:
Q |
1 |
= |
∑0 F·G!ср |
, кДж/м³, |
(3.59) |
7 |
3п*G!ср |
||||
|
|
|
|
|
|
где ∑0 F – сумма затрат тепла Q11 |
– Q16 ; |
||||
43
G!ср – энтальпия конденсата при средней температуре на стадии
подъёма, кДж/кг;
Lп – удельная теплота парообразования при средней температуре
на стадии подъёма, кДж/кг.
3.10.3.8 Прочие потери тепла (с пролётным паром и др.): |
|
||
Q18 |
= |
μ·∑0H F, |
кДж/м³, |
(3.60)
где μ – коэффициент, учитывающий прочие потери, принимающийся
равным:
-0,15 при автоматическом регулировании режима ТО;
-0,3 при ручном и полуавтоматическом регулировании.
3.10.3.9 Суммарный расход тепла в период подъёма температуры:
Q1р |
= |
∑0I F, |
кДж/м³. |
(3.61)
3.10.4 Расход тепла на стадии изотермической выдержки
3.10.4.1 Потери тепла через ограждения камеры:
Q |
2 |
= |
(Когр·>ст?Ккр·>кр?Коп·>оп?[К>]пол)·(!с*!ос)·JD |
, кДж/м³, |
(3.62) |
1 |
7к |
||||
|
|
|
б |
|
|
где τ2 – продолжительность изотермической выдержки, ч.
3.10.4.2 Потери тепла с уходящим конденсатом:
44
Q |
2 |
= |
F0D·G!ср |
, |
кДж/м³. |
2 |
3п*G!ср |
||||
|
|
|
|
|
(3.63)
3.10.4.3 Прочие потери тепла:
Q23 = μ(Q21 + Q22 ), кДж/м³. |
(3.64) |
3.10.4.4 Суммарный расход тепла в период изотермической выдерж-
ки:
Q2р |
= |
∑0K FGD, |
кДж/м³. |
(3.65)
3.10.5 Общий расход тепла на тепловую обработку:
Qр |
= |
Q1р |
+ |
Q2р, |
кДж/м³. |
(3.66)
3.10.6 Приход тепла
3.10.6.1 Приход тепла осуществляется за счёт двух источников – па-
ра и экзотермических реакций цемента. Он должен компенсировать общий расход тепла на стадиях подъёма температуры и изотермической выдерж-
ки.
3.10.6.2 Тепловыделение 1 м³ бетона на стадии подъёма температуры определяется по формуле
45
Q1э = q1э ·Ц, кДж/м³, |
(3.67) |
где q1э – тепловыделение 1 кг цемента на стадии подъёма температу-
ры, кДж. Его можно определять графоаналитическим методом Н.Б. Марь-
ямова [12] или рассчитывать по формуле (3.67);
Ц – расход цемента на 1 м³ бетона, кг/м³.
|
В |
|
0,44 |
|
-bΘ |
|
qэ = 1,85qэ28( |
|
) |
|
·(1 – ае |
), кДж/кг, |
(3.68) |
Ц |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
где qэ28 – тепловыделение 1 кг цемента за 28 сут твердения в нор-
мальных условиях, кДж/кг. Ориентировочно принимается по таблице 3.6;
е – основание натурального логарифма;
Θ – градусо-часы, т.е. произведение температуры цемента на его температуру, °С·ч;
аи b – коэффициенты, определяемые в зависимости от Θ:
-при Θ ≤ 375 а = 1,00; b = 0,0015;
-при 375 ≤ Θ ≤ 2000 а = 0,666; b = 0,0004.
Таблица 3.6 – Примерное тепловыделение цементов на основе
портландцементного клинкера при 28-суточном твердении в нормальных условиях
Тип цемента |
Активность цемента, |
qэ28, кДж/кг |
|
МПа |
|||
|
|
||
Портландцемент, |
30 |
290 |
|
40 |
340 |
||
портландцемент с ак- |
|||
50 |
380 |
||
тивными минераль- |
|||
55 |
390 |
||
ными добавками |
|||
60 |
420 |
||
|
|||
Шлакопортландцемент |
30 |
270 |
|
40 |
320 |
||
|
46
Градусо-часы определяются по формуле
Θ = tбτ, °С·ч, |
(3.69) |
где tб – температура цемента (бетона);
τ – продолжительность твердения.
Данная формула подразумевает постоянную температуру прогрева.
При изменяющейся температуре (например, на стадии подъёма температу-
ры) в правой части равенства должен быть интеграл. При нагреве бетона с постоянной скоростью в расчёт часто берут среднюю температуру за пе-
риод, но центральная часть изделий нагревается довольно медленно, и
средняя температура бетона не равна среднему арифметическому началь-
ной и конечной температур в камере на стадии подъёма. Поэтому в каче-
стве tб здесь рекомендуется принять 0,25(tос + tс).
С учётом предварительной выдержки (τ0) градусо-часы на стадии подъёма температуры составят:
Θ = tос·τ0 + 0,25(tос + tс)·τ1, °С·ч, |
(3.70) |
При Θ ≤ 300 °С·ч допускается пользоваться более простой формулой
qэ = 0,0023qц28 |
· ( |
В |
)0,44 |
· Θ, кДж/кг. |
(3.71) |
|
|||||
|
|
Ц |
|
|
|
3.10.6.3 Тепло, приносимое паром на стадии подъёма температуры,
определяется по формуле
Q1п = Q1р – Q1э , кДж/м³. |
(3.72) |
47
3.10.6.4 Тепловыделение 1 м³ бетона на стадии изотермической вы-
держки определяется по формуле, аналогичной (3.67):
Q2э = q2э ·Ц, кДж/м³, |
(3.73) |
где q2э – тепловыделение 1 кг цемента на стадии изотермической вы-
держки, кДж.
q2э определяется как разность между тепловыделением 1 кг цемента за две стадии ТО – подъёма температуры и изотермической выдержки – q1+2э
и q1э . При расчёте q1+2э по формуле (3.67) градусо-часы следует рассчитывать
как
Θ = tос·τ0 + 0,25(tос + tс)τ1 + 0,85tс·τ2, °С·ч, |
(3.74) |
где коэффициент 0,85 учитывает, что к началу изотермической вы-
держки бетон в среднем имеет температуру меньшую tс.
3.10.6.5 Тепло, приносимое паром на стадии изотермической вы-
держки, определяется по формуле
Q2п = Q2р – Q2э , кДж/м³. |
(3.75) |
Если по расчёту Q2п окажется отрицательным, это означает, что пар подаваться не должен, но материалы в камере нагреются немного выше расчётной температуры tиз. В этом случае надо привести данное объясне-
ние и приравнять Q2п к нулю.
3.10.6.6 Тепло, приносимое паром за весь цикл ТО определяется по
|
|
|
48 |
|
|
формуле |
|
|
|
|
|
Qп |
= |
Q1п |
+ |
Q2п, |
кДж/м³. |
(3.76) |
|
|
|
|
|
3.10.7 Результаты расчётов рекомендуется представить в табличной форме – см. таблицу 3.7. Если в п. 3.10.6.5 Q2п получалось отрицательным,
то при замене его нулём тепловой баланс в таблице не сойдётся. В данном случае это не является ошибкой, и в примечании надо дать соответствую-
щие объяснения.
3.10.8 Определяются основные технико-экономические показатели работы ямных пропарочных камер.
Тепловой коэффициент полезного действия равен:
|
|
0 |
|
|
Кпд |
= |
100 |
F0 |
. |
F |
||||
|
|
|
п |
|
(3.77)
Таблица 3.7 – Тепловой баланс ямной пропарочной камеры
|
|
|
Численное значение |
|
||
|
Наименование статьи |
|
Стадия 1, |
Стадия 2, |
За обе стадии, |
|
|
|
|
кДж |
кДж |
кДж |
% |
|
|
Расход тепла |
|
|
|
|
1 |
Нагрев изделий |
|
|
|
|
|
2 |
Нагрев форм |
|
|
|
|
|
3 |
Нагрев внутрикамерных |
|
|
|
|
|
устройств |
|
|
|
|
|
|
4 |
Нагрев ограждающих |
|
|
|
|
|
конструкций |
|
|
|
|
|
|
5 |
Нагрев воздуха в камере |
|
|
|
|
|