2.9. Площадь изолированных наружных стен кассеты

Определяется как сумма площадей двух крайних стенок кассеты, вычисленных по размерам формовочных листов:

F _изол = 2 ´ F _мет = 2 ´ (6,8 ´ 3,3) = 44,88 м².

Рис.1 Схема расположения тепловых секций и рабочих отсеков

в кассетной установке с 10 рабочими отсеками.

1 - подача пара в тепловую секцию; 2 - тепловая изоляция стенок кассеты; 3 – стенки (листы) тепловых секций; 4 – разделительные листы рабочих отсеков.

2.10. Масса теплоизоляции крайних стенок кассеты

Для уменьшения тепловых потерь в окружающее пространство крайние стенки кассеты защищают слоем тепловой изоляции, в качестве которого могут быть использованы изделия на основе минеральной или стеклянной ваты. Масса теплоизоляционного слоя определяется по формуле:

G_изол = F_изол ´ d_изол ´ r_изол = 44,88 ´ 0,1 ´ 150 = 612 кг,

где d_изол – толщина слоя теплоизоляции (0,1 – 0,2м); r_изол – средняя плотность теплоизоляционного материала (100 – 200 кг / м³).

2.1 Расход тепла

2.1.1. На нагрев сухих составляющих в бетонной смеси:

q₁^! = С_с ´ G_с ´ (t _к - t _н) = 0,84 ´ 64209,6 ´ (90 - 15) = 4045204,8 кДж,

где t _к; t _н – соответственно конечная и начальная температуры тепловой обработки, ^оС.

2.1.2. На нагрев воды в бетонной смеси:

q₂^! = С_в ´ G_в ´ (t _к - t _н) = 4,18 ´ 5292 ´ (90 - 15) = 1659042 кДж.

2.1.3. На нагрев арматуры в изделиях:

q₃^! = С_а ´ G_а ´ (t _к - t _н) = 0,48 ´ 735 ´ (90 - 15) = 26460 кДж.

2.1.4.Общее количество тепла, затраченное на нагрев свежеотформованных изделий:

q _общ^! = q₁^! + q₂^! + q₃^! = 4045204,8 + 1659042 + 26460 = 5730706,8 кДж.

2.1.5. На нагрев металла тепловых секций и разделительных листов рабочих отсеков:

q₄^! = 1.2 С_мет ´ _Gмет ´ (t _к - t _н) = 1,2 ´ 0,48 ´ 83928 ´ (90 - 15) = 3625689,6 кДж,

где 1,2 – коэффициент, учитывающий потери тепла на нагрев станины кассеты.

2.1.6. Потери тепла изолированной поверхностью крайних стенок кассеты:

q₅^! = F_изол ´ К₁ ´ (t _изол - t _ос) ´ t = 44,88 ´ 0,48 ´ (55 - 17) ´ 4,5 = 4653,16 кДж,

где t _изол; t _ос соответственно температура поверхности теплоизоляционного слоя, равная 40 – 60^оС; температура окружающей среды (воздуха в цехе);

t - время подъёма температуры и изотермической выдержки, ч;

К₁ – коэффициент теплопередачи для изолированной поверхности, Вт/ м^{2 о}С.

Вт/ м^{2 о}С.

где d_мет – толщина разделительных листов в рабочих отсеках и стенок тепловых секций, равная 0,024 м; d_изол – толщина слоя теплоизоляции, м;

l₁ и l₂ – соответственно коэффициенты теплопроводности металла – 58 Вт/ м ^оС; теплоизоляции 0,036 – 0,05 Вт/м ^оС; a₁ – коэффициент теплообмена между изолированной стенкой кассеты и окружающей средой, Вт/м^{2 о}С.

где А – коэффициент, зависящий от формы тепловой установки. В расчётах принимается равный - 2,2;

С – коэффициент излучения реального тела – 4,65 Вт/ м² оС.

2.1.7. Потери тепла неизолированной поверхностью кассеты:

q ₆^! = F_пов ´ К ₂ ´ (t_пов - t _ос) ´ t = 45,85 ´ 12,09 ´ (95 - 17) ´ 4,5 = 194585,5759 кДж,

F_{пов =} 45,85

где F_пов – площадь неизолированных поверхностей кассеты верхняя и нижняя плоскости, торцы кассеты; t_пов – температура неизолированной поверхности кассеты, равная t_к; К ₂ – коэффициент теплопередачи для неизолированной поверхности, Вт/ м^{2 о}С.

Вт/ м^{2 о}С,

где a₂ – коэффициент теплообмена между неизолированными поверхностями кассеты и окружающей средой, Вт/м^{2 о}С.

Вт/м^{2 о}С.

2.1.8. На нагрев изолированных стенок кассеты:

кДж,

где С_изол – теплоёмкость изолирующего материала, принимаемая в расчётах 0,67–0,84 кДж/кг^оС.

2.1.9. Потери тепла c конденсатом:

q₈^! = D ´ С_кн ´ t _кн = 4,18 ´ 70 ´ D = 292,6 D

где D – расход пара за периоды подъёма температуры и изотермической выдержки изделий при тепловой обработке, то есть за время t₁ и t_{2 .} Значения t₁ и t₂ принимаются в соответствие с режимами тепловой обработки изделий в кассетах; С_кн – теплоёмкость конденсата, равная 4,18 кДж/кг^оС;

t _кн – температура конденсата. Для расчётов принимается в пределах 60 - 80 ^оС.

2.1.10. Потери тепла через неплотности:

q₉^! = К ´ I^! ´ D = 0,15 ´ 2675D = 401,25 D = 874319,74

где К – коэффициент утечки пара через неплотности, равный 0,15 – 0,20;

I^! - энтальпия пара, кДж/ кг (табл. 5 приложения).

2.1.11. Общий расход тепла на термообработку изделий и нагрев металлических элементов кассетной установки:

Q^! = q₁^! + q₂^! + q₃^! + ¼+ q₉^! = 4045204,8 + 1659042 + 26460 + 3625689,6 + 4653,16 + 194585,5759 + 17870,4 + 292,6 D + 401,25D = 9573505,534 + 827,6D кДж/период.

2.2 Приход тепла

2.2.1. Тепло, выделяемое при экзотермических реакциях гидратации цемента в период подъёма температуры и изотермической выдержки:

- тепло, выделяемое 1 кг цемента при гидратации в период подъёма температуры:

кДж/кг,

где Q - количество градусочасов тепловой обработки бетона, град.ч.; М – марка цемента.

град.ч

а = 0,32 + 0,002 ´ Q, при Q < 290 град.ч;

а = 0,84 + 0,0002 ´ Q, при Q > 290 град.ч, откуда G_цем а = 0,32 + 0,002 ´ 53 = 0,43.

2.2.2. Количество тепла, выделенное цементом, находящимся в изделиях, в период подъёма температуры:

q_t1 = q _{экз t1} ´ G_цем = 37,44 ´ 7026,6 = 263075,904 кДж,

где G_цем – масса цемента в изделиях, кг, откуда

G_цем = m ´V_изд ´ g _цем = 14 ´ 2,1 ´ 239 = 7026,6 кг.

- тепло, выделяемое 1 кг цемента при гидратации в период изотермической выдержки:

кДж/кг.

- количество градусов – часов тепловой обработки изделий в период изотермической выдержки:

Q = t_к ´ t₂ = 90 ´ 3,5 = 315 град.ч; а = 0,84 + 0,0002 ´ Q = 0,84 + 0,0002 ´ 315 = 0,903.

2.2.3. Количество тепла, выделенное цементом, находящимся в изделиях, в период изотермической выдержки:

q_{t 2} = q _{экз t2} ´ G_цем = 214,21 ´ 7026,6 = 1505198,139 кДж.

2.2.4. Общее количество тепла, выделенное при экзотермических реакциях гидратации цемента за периоды подъёма температуры и изотермической выдержки:

Q_экз = q _t1 + q _t2 = 263075,904 + 1505198,139 = 1768274,043 кДж.

2.2.5. Количество тепла, вносимое паром в установку:

Q_п = I^! ´ Д = 2675 ´ D кДж,

2.2.6. Общее количество тепла, вносимое в установку паром и выделенное за счёт экзотермических реакций гидратации цемента:

Q_общ = Q_п + Q_экз = 1768274,043 + 10736734,41 = 13070100,52 кДж,

2.2.6 Уравнение теплового баланса

На основании произведённых расчётов статей прихода и расхода тепла составляем уравнение теплового баланса кассетной установки:

Q_п + Q_экз = q₁^! + q₂^! + q₃^! + ¼+ q₉^! = 1768274,043 + 2675D = 4045204,8 + 1659042 + 26460 + 3625689,6 + 4653,16 + 194585,5759 + 17870,4 + 292,6 D + 401,25D = 9189896,91 + 799,82, откуда:

-расход пара на периоды подъёма температуры и изотермической выдержки

D = 7805231,491/1847,4 = 4224,98 кг/ период;

-удельный расход пара

d = D / V_бет = 4224,98 / 29,4 = 143,71 кг / м³,

где V_бет = V_изд ´ m = 2,1´ 14 = 29,4 м³;

-секундный расход пара

кг/с.

Найденное значение расхода пара за период подставляем в те уравнения, где эта величина была неизвестной, и решаем их. Затем, составляем таблицу теплового баланса и определяем его невязку.

q₈^! = Д ´ С_кн ´ t _кн = 4224,98 ´ 4,18 ´ 70 = 1236229,693 кДж.

q₉^! = К ´ I^! ´ D = 0,15 ´ 2675 ´ 4224,98 = 1695273,225 кДж.

Q_п = I^! ´ D = 2675 ´ 4224,98 = 11301826,48 кДж.