3.3 Тепловой баланс

ямной пропарочной камеры

Составлен на период ее работы на всю массу загруженных изделий.

1. Приход тепла, кДж/период

- С паром

Q₁ = D_п* h”

Q₁=D_п* 2683

D_п- расход пара за период работы ямной пропарочной камеры, кг/период

h” – энтальпия пара (теплосодержание), кДж/кг

- От экзотермических реакций твердения цемента

Q₂=q_экз*M_цем

Q₂= 430 * 1669, 2 = 717756 кДж

где: М_цем– масса цемента в пропариваемых изделиях, кг

М_цем= Е_к* Ц

М_цем= 6,42 * 260 = 1669,2 кг

где: Е_к– ёмкость камеры, м³бетона

Ц – расход цемента на 1 м³бетона

q_экз– удельная экзотермия цемента, кДж/кг цем.

q_экз=

q_экз = = 430 кДж/кг

где: М – марка цемента

θ – число градусо-часов тепловой обработки, град*ч

θ = 0,5 (t₁+t₂)*T₁+t₂*T₂

θ = 0,5 (100 + 20)* 4 + 100 * 3 = 540 град*ч

где: t₁– начальная температура,⁰С

t₂– максимальная температура нагрева изделий,⁰С

θ > 290, значит а = 0,84 + 0,0002*θ = 0,948

В/Ц – водоцементное отношение

Всего приход тепла:

Q_прих=Q₁+Q₂

Q_прих= 2683*D_n+ 717756

2. Расход тепла, кДж/период

- На нагрев сухой массы бетона

Q`₁= М_б* С_б * (t₂-t₁)

Q’₁= 14124 * 0,9 *(100 – 20) = 1016928 кДж

где: М_б– масса пропариваемого бетона, кг

М_б= Е_к* ɣ_с.б.

М_б= 6,42 * 2200 = 14124

Е_к– емкость камеры, м³бетона

ɣ_с.б.– объемная масса бетона, кг/м³

С_б– массовая теплоемкость бетона (= 0,9) кДж/кг*К

t₁– начальная температура,⁰С

t₂– максимальная температура нагрева изделий,⁰С

- На испарение части воды затворения

Q’₂=W* (2493 + 1,97 *t_ср)

Q’₂= 141,24(2493 + 1,97 * 60) = 368805 кДж

где: W– масса испаренной воды (для плотного бетона = 1% от массы), кг

W= 0,01 * М_б

W= 0,01 * 14124 = 141,24 кг

t_ср– средняя температура за период,⁰С

t_ср= == 60⁰C

- На нагрев воды, оставшейся в изделиях

Q’₃= (M_в–W)*C_в*(t₂^в–t₁^в)

Q’₃= (815,34 – 141,24 * 4,19 *(100 – 20) = 225958 кДж

где: M_в– масса воды затворения, кг

M_в= В * Е_к

M_в= 127 * 6,42 = 815,34 кг

В – расход воды на 1 м³бетона, кг

С_в– теплоемкость воды ( = 4,19) кДж/кг*К

t₂^в– максимальная температура нагрева воды в изделиях,⁰С

t₁^в– начальная температура нагрева воды в изделиях,⁰С

- На нагрев арматуры и закладных деталей

Q’₄= М_а* С_а*(t₂^в–t₁^в)

Q’₄= 577,8 * 0,48 *(100 – 20) = 22187 кДж

где: М_а– масса арматуры в пропариваемых изделиях, кг

М_а=m_a* Е_к

М_а= 90 * 6,42 = 577,8 кг

m_a– расход арматуры на 1 м³бетона, кг/ м³бетона

С_а– теплоемкость арматуры(=0,48), кДж/кг * К

t₂^в– максимальная температура нагрева арматуры,⁰С

t₁^в– начальная температура нагрева арматуры,⁰С

- На нагрев транспортных устройств

Q’₅ = М_тр* С_тр*(t₂^тр–t₁^тр)

Q’₅ = 2736 * 0,48* (100 – 20 ) = 105062 кДж

где: М_тр– масса транспортных устройств в камере, кг

Изделия укладываются в ямной камере от стойки с кронштейнами, поэтому:

М_тр=m_тр* Н_к* п

М_тр= 120 * 3,8 * 6 = 2736 кг

m_тр– удельная норма расхода металла в кг на 1 м длины стойки с кронштейнами (=120), кг/м

Н_к– высота камеры, м

п – число стоек в камере (=6)

С_тр– теплоемкость транспортных устройств

t₂^тр– максимальная температура нагрева стоек,⁰С

t₁^тр– начальная температура нагрева стоек,⁰С

- На нагрев форм

Q’₆= * С_ф*(t₂^ф–t₁^ф)

Q’₆= 15408 * 0,48 *(100 – 20) = 591667 кДж

где: M_ф - масса форм в камере, кг

M_ф =m_ф* Е_к

M_ф = 2400 * 6,42 = 15408 кг

где: m_ф– масса форм на 1 м³ формуемых изделий

- На аккумуляцию ограждающих конструкций камеры

Q’₇= 30% отQ_прих

Q’₇= 0,3(2683*D_п+ 717756) = 805 *D_п+215326

- Ограждениями в окружающую среду

Q’₈ = 3,6 * 0,59(t_n+ 100) *F*T

Q’₈ = 3,6 * 0,59(104 +100) * 132, 24 * 7 = 400972 кДж

где: t_n - температура теплоносителя внутри рабочего пространства камеры,⁰С

F– поверхность ограждающих конструкций камеры, м

F= [ 2(6,8*3,8) + 2(3,8*3,8) + 2(6,8*3,8) ] = 132,24 м2

Т – время подъема температуры и изометрической выдержки изделий, ч

Т = Т₁+ Т₂

Т = 4 +3 = 7 часов

- Потери тепла с конденсатом

Q’₉= (0,9 *D_n–V_св*ρ’’) *h’

Q’₉= (0,9*D_п– 89,3 * 0,6992) * 439,34 = 395,4 *D_п– 27120 кДж

где: h’ – энтальпия конденсата, кДж/кг

ρ’’ – плотность пара, кг/м³

V_св– свободный обьем камеры, м³

V_св=V_к–V_б–V_ф–V_тр

где: V_св– свободный объем камеры, м³

V_св= 98 – 6,42 – 1,975 – 0,35 = 89,3 м³

где: V_к– объем камеры, м³

V_к=L_к* В_к * Н_к

V_к= 6,8 * 3,8 * 3,8 = 98 м³

V_б– объем бетона в камере, м³

V_б= Е_к= 6,42 м³

V_ф– объем форм в камере, м³

V_ф= == 1,975 м³

V_тр– объем транспортных устройств в камере

V_тр== = 0,35 м

- На нагрев пара, занимающего свободный объем камеры

Q’_w=V_св *ρ’’ *h’’

Q’_w= 89,3 * 0,6992 * 2683 = 167522 кДж

Всего расход тепла:

Q_расх=Q’₁+Q’₂+Q’₃+Q’₄+Q’₅+Q’₆+Q’₇+Q’₈+Q’₉+Q’_w

Q_расх= 1016928+368805+225958+22187+105062+591667+805*D_п

+215326+400972+395,4*D_п– 27120+167522 = 3087317 + 1200*D_п

Приравняв статьи расхода и прихода получим уравнение с неизвестным D_п

Q_расх=Q_прих

3087317 + 1200* D_п= 2683*D_n+ 717756

2369561 = 1483* D_n

D_n= 1597,8 кг пара/ период

Таблица теплового баланса

Приход тепла	кДж	%	Расход тепла	кДж	%
Q1 Q2	4286897 717756	85,65 14,35	Q’1 Q’2 Q’3 Q’4 Q’5 Q’6 Q’7 Q’8 Q’9 Q’w	1016928 368805 225958 22187 105062 591667 1502184 400972 604650 167522	20,3 7,36 4,51 0,44 2,09 11,87 30,01 8 12,08 3,34
Итого	5004653	100		5004677	100

определяем процент невязки баланса:

%_{невязки} = ()*100%

%_{невязки} = ()*100% = 0,00048%

- Определяем удельный расход нормального пара:

dн.п.= (D_п· h")/Пчас · 2676; кгн.п./м³бет.

dн.п.= ( 248 · 2636,3)/6,8· 2676 = 129,53; кгн.п./м³бет.

-Определяем годовой расход пара:

Дгод= dн.п · Пгод; кг пара

Дгод= 129,53· 65000 = 8419450; кг пара

-Определяем суточный расход пара:

Дсут.=Дгод/Т;

Дсут.= 8419450/340 = 24763,08; кг пара

-Определяем часовой расход пара:

Дчас=Дсут/с;

Где с-число рабочих часов в сутки; час

Дчас=24763,08/24=1031,8 ; кг пара

-Определяем годовой расход натурального топлива:

Вгод=(Дгод · hн.п.)/Qн.р. · ηк.у.;

Где hн.п - энтальпия нормального пара; кДж/кг

Qн.р.- теплота сгорания топлива; кДж/кг

Ηк.у.- к.п.д. котельной установки (0,6÷0,8)

Вгод=(8419450 · 2676)/ 17468,71 · 0,8 = 1612200,4; кг/год

-Определяем суточный расход натурального топлива:

Всутки= Вгод/347; кг/сутки

Всутки= 1612200,4/340 = 4741,7; кг/сутки

-Определяем часовой расход натурального топлива:

Вчас=Вгод/340 · 24; кг/час

Вчас=1612200,4/8328=197,5;кг/час

-Определяем годовой расход условного топлива:

Вусл.год=(Дгод · hн.п.)/Qусл. · ηк.у.;

Где hн.п.- энтальпия нормального пара; кДж/кг

Qусл.- теплота сгорания условного топлива; кДж/кг

ηк.у.- к.п.д. котельной установки (0,6÷0,8)

Вусл.год = (8419450 · 2676)/ 29300 · 0,8 = 961196,6; кг/год

-Определяем суточный расход условного топлива:

Всут.усл.=Вусл.год/340; кг/сут

Всут.усл.= 961196,6/340 =2827,04; кг/сут

-Определяем часовой расход условного топлива:

Вчас.усл.=Вгод.усл./340 · 24; кг/час

Вчас.усл.= 961196,6/340 · 24=117,8 ;кг/час

4. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРОЕКТИРУЕМОЙ УСТАНОВКИ

К самостоятельной работе на оборудовании для тепловой обработки железобетонных изделий с применением водяного пара допускаются лица не моложе 18 лет, обученные правилам его эксплуатации.

Стенки и крышку камеры следует содержать в исправном состоянии. Прорыв пара через трещины в стенках или неплотные соединения в крышке должен быть немедленно устранен. Камера должна быть оборудована песочным или водяным затвором, обеспечивающим герметическое соединение по всему периметру прилегания к ней крышки. При водяном затворе должна быть обеспечена циркуляция находящейся в ней воды.

В процессе тепловой обработки ж/б изделий избыточное давление паровоздушной среды в камере не должно превышать 30 мм водного столба. Крышку камеры необходимо оборудовать подъемными петлями, позволяющими снимать и устанавливать ее на камеру при помощи мостового крана. Запрещается укладывать на крышку камеры какие-либо предметы, за исключением крышек смежных камер, а также находиться на ней людям.

Камера должна быть оборудована каналами для свободного стока конденсата, образующегося в процессе тепловой обработки. Каналы и весь тракт стока конденсата необходимо содержать в исправном состоянии.

В камерах, эксплуатируемых внутри закрытых помещений, подъем крышек разрешается только после удаления из них паровоздушной смеси. камеры, находящиеся внутри закрытых помещений, должны быть оборудованы системой вытяжной вентиляции для их принудительного проветривания по окончанию обработки.

Доступ обслуживающего персонала в камеру при температуре выше 40 ⁰С запрещен. Давление пара, подаваемого в камере, не должно превышать 0,2 МПа.

Грузозахватные средства для подъема и опускания изделий должны соответствовать массе наибольшего изделия, загружаемого в камеру.