Расчет параметров инфракрасной установки для обогрева железобетонной плиты перекрытия

Исходные данные. Перекрытие толщиной 0,12 м (см. рис. 82).

Рис. 82. Схема к расчету и конструированию инфракрасной установки для обогрева плиты перекрытия

1 - плита; 2 - трубчатые инфракрасные излучатели; 3 - короб-отражатель; 4 - полиамидная пленка; 5 - деревянная опалубка

Бетон объемной массы γ_б = 2400 кг/м³, удельной теплоемкостью C _б = 1,05 · 10³ Дж/(кг · °С).

Арматура удельной теплоемкостью C _а = 0,4810³ Дж/(кг · °С), расход арматуры Δ m _a = 150 кг/м³ бетона.

Опалубка деревянная толщиной 0,025 м, объемной массой γ_оп = 700 кг/м³, удельной теплоемкостью C _оп = 2,72 · 10³ Дж/(кг · °С), с коэффициентом теплопередачи K = 5,2 Вт/(м² · °С).

Плита обогревается с неопалубленной стороны с помощью инфракрасных установок типа «короб» размерами в плане 0,9×1,12 м и высотой h = 0,12 м. Отражатель выполнен из полированного алюминия.

Начальная температура бетона t _б.н = +10 °С.

Температура бетона на стадии изотермического прогрева на облучаемой поверхности t _и = 80 °С, на опалубленной поверхности t _и = 70 °С.

Температура наружного воздуха t _в = -20 °С.

Продолжительность периода разогрева τ_п = 4 ч.

Продолжительность периода изотермического прогрева τ_и = 8 ч.

Режим термообработки принят из условия обеспечения прочности бетона, равной 70 % от R ₂₈ по графику рис. 82.

Экзотермия цемента ввиду малой массивности плиты в расчетах не учитывается.

ХОД РАСЧЕТА

1. Средняя температура бетона конструкции составит:

за период разогрева [формула (69)].

за период изотермического прогрева [формула (70)]

2. Температура стенок инфракрасной установки составит:

в период разогрева [формула (71)]

в период изотермического прогрева [формула (72)]

3. Коэффициент теплоотдачи облучаемой поверхности [формула (68)] составит:

в период разогрева

в период изотермического прогрева

4. Объем бетона, прогреваемого одним коробом:

V _б = 0,9 · 1,12 · 0,12 = 0,121 м³.

5. Площадь конструкции, обогреваемая одним коробом:

F _о = F _оп = 0,9 · 1,12 = 1,008 м².

6. Масса арматурной стали в прогреваемом объеме

m _a = Δ m _a V _б = 150 · 0,121 = 18,15 кг.

7. Мощность, требуемая на период разогрева бетона одним коробом [формула (66)]:

8. Мощность, требуемая на период изотермического прогрева бетона одним коробом [формула (67)]:

P _и = 4,73 · 1,008 (80 + 20) + 5,2 · 1 008 (70 + 20) 848 Вт.

9. По табл. 56 для бетона находим, что степень черноты

ε = 0,65 - 0,85.

Примем ε = 0,7.

10. Энергетическая освещенность [формула (65)], требуемая на стадиях:

разогрева

изотермического прогрева

Примем

E _и = 2,17 кВт/м².

11. Зададимся следующими параметрами инфракрасной установки. Разместим под коробом три ТЭНа диаметром d = 18 мм с расстоянием между ними S = 300 мм (см. рис. 82). Тогда:

По табл. 57, используя правило интерполяции, получим

Аналогично по табл. 58 получим

12. По табл. 56 для полированного алюминия находим

ε₀ = 0,04 - 0,06.

Примем ε₀ = 0,05.

13. По формуле (75) определим коэффициент облученности:

φ = 0,481 + [(1 - 0,05)0,481 · 0,77 - 0,101] = 0,731.

14. По формуле (74) получим

15. Принимаем ТЭНы с погонной мощностью