Устройство и принцип работы щелевой камеры

При производстве наружных стеновых панелей в данном проекте, для тепловлажностной обработки целесообразно использовать щелевые пропарочные камеры.

Достоинства:

- тепловлажностная обработка изделий в камере производится по режиму с переменной относительной влажностью;

- автоматизация производства;

- рациональное использование площадей цеха, так как камера расположена ниже уровня пола.

Схема щелевой пропарочной камеры представлена на рисунке 3.1

 

 

1- форма- вагонетка с отформованным изделием; 2- снижатель;

3-маханическая штора; 4- камера; 5- подъемник.

Рисунок 3.1 – Схема щелевой пропарочной камеры

Щелевая пропарочная камера представляет собой туннель длинной 86,4м, шириной 3,68 и высотой 1,05м. Продолжительность тепловлажностной обработки составляет 9 часов: 3ч –происходит нагревание изделия, от 18 °С до 85 °С, 4 ч –изотермическая выдержка изделия при t=85°С и 2ч –остывание изделия до 40°С.

Стенки камеры выполнены из керамзитобетона толщиной 300мм. Перекрытие имеет уклон к одной из продольных стен для стока конденсата. Поверхность внутри самой камеры покрыта слоем гидроизоляции. Двери камеры снабжены уплотнителями из термостойкой резины. Глухой пар подается в камеру через трубы по всей длине по бокам камеры. Нагрев изделия в камере осуществляется «глухим» паром, который имеет непосредственный контакт с изделием. Конденсат отводится по специальным каналам, тепловлажностная обработка регулируется изменением количества поступающего пара в камеру с помощью установленных на паропроводах вентилей.

Принцип работы камеры заключается в следующем. После загрузки камеры, закрывается дверь, и начинают подавать пар по трубам. Пар подают в начале периода подогрева и в конце периода изотермической выдержки. Воздух перед тем как подать в камеру нагревают в паровых калориферах и подают в туннель двумя вентиляторами, образующими две циркуляционные системы по одной для зоны подогрева и охлаждения. Теплообмен между изделиями и паровоздушной смесью происходит с вынужденной конвекцией. По окончанию изотермической выдержки подача пара прекращается и из камеры удаляется паровоздушная смесь. Затем в камеру подают воздух, который охлаждает изделие. После охлаждения изделия, камера открывается и производится разгрузка.

Приход тепла

Приход тепла в камеру Q_прих, кДж, определяют по формуле:

 

Q_прих= Q₁+Q₂, (3.1)

где Q₁- приход тепла с паром, кДж, рассчитывают по формуле:

 

Q₁=Дп * i`` (3.2)

где Дп- расход пара за период работы камеры, величин не известная, будет определена в конце расчета.

i- энтальпия пара, справочная величина, кДж/кг………………2700

Q₁= 2700* i``

Q₂- приход тепла от экзотермической реакции твердения цемента, кДж, определяют по формуле:

Q₂=q_экз * М_цем, (3.3)

где q_экз удельная изотермия цемента, кДж, рассчитывают по формуле:

 

q_экз = , (3.4)

где - марка цемента………………………..…………………….............400

В- расход воды на 1 м³ бетона, справочная величина, л………….…190

Ø- число градусо-часов тепловой обработки рассчитывают по

формуле:

Ø=0,5•(t₁+t₂)•τ₁+t₂•τ₂, (3.5)

где t₁- начальная температура, справочная величина,ºС………...…….80

t₂- максимальная температура, справочная величина, ºС………....15

τ₁- время подъема температуры, принято по ОНТП-07-85,ч….…..3

τ₂- время изотермической выдержки, принято по ОНТП-07-85,ч...4

 

Ø= 0.5*(80+15)*3+80*4= 462

Если Ø>290,то а =0.84+0.002* Ø

а= 0,84+0,0028 * 462 = 2,13

 

q_экз = =487,68 кДж

М_цем - масса цемента, кг, рассчитывают по формуле:

М_цем = V_б.к * Ц, (3.6)

где V_б.к – объем бетона в камере6, м³, рассчитывают по формуле:

V_б.к = N* V_изд , (3.7)

где N – количество изделий в камере, шт………….…………………….24

V_изд- объем бетона в одном изделии, м³…………………………….1,15

V_б.к =24*1,15= =27,6 м³

Ц- расход цемента на 1 м³, кг………….…………………………..333,3

М_цем = 27,6*333,3= 9199,08 кг

Q2 = 487*9199,08= 4486207 кДж

Q_прих = 2700Дп+4486207 кДж

Расход тепла

Расход тепла на нагрев сухой массы бетона , кДж, определяется по формуле:

= М_б*С_б*(t₂-t₁), (3.8)

где М_б – масса пропариваемого бетона в кассете, кг, определяется по формуле:

М_б = V_б.к * ρ_о , (3.9)

где С_б= теплоемкость тяжелого бетона, кДж/кг…….……………….…0,88

ρ_о – средняя плотность бетона, кг/м³, определяется по формуле:

ρ_о = Ц+П+Щ, (3.10)

где П- расход песка на 1 м³ бетона, кг…………………………………….546

Щ- расход щебня на 1 м³ бетона, кг……………………………1369,86

ρ_о = 333,3+546+ 1369,86 = 2249,16 кг/ м³

М_б = 27,6*225,49= 62079,81

= 62076,81*0,88(80-15)=3550793 кДж

Расход тепла на испарение части воды затворения Q₂ , кДж, рассчитывают по формуле:

Q₂= W(2493+1,97* t_ср), (3.11)

где W- масса испарившиеся воды затворения, кг, рассчитывают по формуле:

W= 0,01* М_б , (3.12)

W= 0,01* 62076,81=820,76 кг

t_ср – средняя температура за период нагрева, °С, рассчитывают по формуле:

t_ср = , (3.13)

t_ср = = 47,5 °С

Q₂ = 620,76*(2493+1,97*47,5)=1605639кДж

Расход тепла на нагрев воды оставшийся в изделии, Q₃ , кДж, рассчитываю по формуле:

Q₃= (М_в – W)*С_в*(t₂-t₁), (3.14)

где М_в – масса воды затворения, кг, определяется по формуле:

М_в = V_б.к *В, (3.15)

М_в = 27,6*190= 5244 кг

С_в- удельная теплоемкость воды, кДж/кг⁰К…………………...…...0.48

Q₃= (5244-620,76)*4,2*(80-15)=1262144кДж

Расход тепла на нагрев арматуры и закладных деталей Q₄, кДж, рассчитываю по формуле:

Q₄= М_а*С_а*(t₂-t₁), (3.16)

где М_а – масса арматуры в пропариваемых изделиях, кг, определяется по формуле:

М_а = m_а* N, (3.17)

m_а – масса арматуры в одном изделии, кг ……………………..105,67

С_а- удельная теплоемкость металла, кдж/кг⁰К……………………0.48

М_а = 105,67*24=2536,08 кг

Q₄= 2536,08*0,48(80-15)=79125 кДж

Расход тепла на нагрев кассетной установки, , кДж, определяется по формуле:

Q₅= М_ф*С_ф*(t₂-t₁), (3.18)

где М_ф – масса форм в камере, кг, рассчитывается по формуле:

М_ф= m_ф * n, (3.19)

где m_ф- масса одной формы, кг……………………………………….3000

n- количество форм в камере, шт………………………………….....12

М_ф= 3000*12=36000 кг

Q₅ = 36000*0,48*(80-15)=1123200 кДж

Расход тепла на аккумуляцию ограждающих конструкций Q₆, кДж, рассчитывается по формуле:

Q₆= М_огр*С_огр*t_огр, (3.20)

где М_огр- масса ограждения, кг, рассчитывают по формуле:

М_огр= V_огр* ρ_о, (3.21)

где V_огр – объем ограждения конструкций, м³, рассчитывают по формуле:

V_огр= V_нар- V_внутр, (3.22)

V_нар= (L_к+2*δ)*(В_к+2*δ)*(Н_к+δ), (3.23)

где δ – толщина стенок камеры, м………………………………………0,3

V_нар= (86,4+2*0,3)*(3,68+2*0,3)*(1,05+0,3)=502,68 м³

V_внутр= L_к* В_к* Н_к, (3.24)

V_внутр= 86,4*3,68*1,05=333,54 м³

V_огр= 502,68-333,84=168,84 м³

ρ_о- средняя плотность керамзитобетона, кг/м³…………………...1400

М_огр= 168,84*1400=236376 кг

Q₆= 2363766*0,75*40=7091280 кДж

Расход потери тепла ограждениями в окружающую среду Q₇, кДж, рассчитывается по формуле:

Q₇= 3,6*0,9(t_п+100)τ*F, (3.25)

t_п- температура теплоносителя внутри рабочего пространства каме- ры t_п= t₂, °С………………………………………………..…………………….80

τ- время подъема и изотермической выдержки, ч……………………..7

F- поверхность ограждающих конструкций камеры, м², рассчитывают по формуле:

F = 2* L”_к* Н”_к+2*В”_к+ L”_к* В”_к, (3.26)

где L”_к – наружная длина камер с учетом толщины стенок, м………86,7

Н”_к –наружная высота камер с учетом толщины камер, м…….…3,98

В”_к- наружная ширина камер с учетом толщины стенок, м….…..1,35

F= 2*86,7*1,35+2*3,98*1,35+86,7*3,98=589,74 м²

Q₇= 3,6*0,59*(80+100)*7*589,74=1578286 кДж

Расход потери тепла с конденсатом Q₈, кДж, рассчитывается по формуле:

 

Q₈= (0,9*Дп -V_св *ρ”)*i`, (3.27)

где V_св- свободный объем камеры, м³, рассчитывают по пормуле:

V_св= V_внут- V_б.к- V_ф, (3.28)

где V_ф- объем форм в камере, м³, рассчитывают по формуле:

V_ф= , (3.29)

где ρ_ф плотность формы, кг/м³…………………………………….…7850

V_ф= = 4,58 м³

V_св=333,84-27,6-4,58=301,66 м³

ρ”– плотность пара, кг/м³…………………………………………0,69

i` – энтальпия конденсата, кДж/кг………………………………..340

Q₈= (0,9*Дп-301,66*0,69)*340= 306Дп-70769,43 кДж

Расход тепла на нагрев пара(воздуха)занимающего свободный объем камеры Q₉, кДж, рассчитывают по формуле:

Q₉= V_св * ρ”* i”, (3.30)

Q₉=301,66*0,69*2700=561992 кДж

Всего расход тепла Q_расх , кДж, рассчитывают по формуле:

Q_расх= Q₁+ Q₂+ Q₃ +Q₄+ Q₅+ Q₆ +Q₇ +Q₈ +Q₉, (3.31)

Q_расх=3550793+1605639+1262144+79126+1123200+7091280+1578286+ +306*Дп-707069+561992=16781691 кДж

Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем статьи прихода к статьям расхода:

Q_прих= Q_расх, (3.32)

2700Дп+4486207=306Дп+16781691

2700Дп-306Дп=16781691-4486207

2394Дп=12295484

Дп=5135 кДж

Удельный расход пара d_п, кг/м³, рассчитывают по формуле:

d_п = , (3.33)

d_п = = 186 кг/м³

Данные теплового расчета сводят в таблицу 3.1

Таблица 3.1– Данные теплового расчета

Наименование статей баланса	Количество тепла, кДж	%
Приход тепла:
1.С паром		82,6
2.От экзотермической реакции		17,4
Всего:
Расход тепла:
1.На нагрев сухой массы бетона		17,22
2.На испарение части воды затворения		7,6
3.На нагрев воды, оставшийся в изделиях		6,26
4.На нагрев арматуры и закладных деталей		0,39
5.На нагрев форм		10,34
6.На аккумуляцию ограждающих конструкций камеры		34,25
7.Потери тепла ограждениями в окружающую среду		11,86
8.Потери тепла с конденсатом		9,47
9.На нагрев пара (воздуха) занимающего свободный объем камеры		2,16
Всего:

 

Если после подставки Дп, в уравнении теплового баланса имеет место неравенства Н, %, та рассчитывают процент невязки баланса по формуле:

Н= *100, (3.34)

Н= *100=0,012%

Удельный расход тепла q кДж/м³, рассчитывают по формуле:

q= d_п*i”, (3.35)

q= 186*1700=502200 кДж/м³

Часовой расход пара Д_час, кг/час, рассчитывают по формуле:

Д_час=Q_час*d_п, (3.36)

Д_час= 6,57*168=1103,76 кг/час

Часовая производительность цеха П_час, м³, рассчитывается по формуле:

П_час= , (3.37)

П_час= = 6,57 м³

Годовой расход пара Д_год, т/год, рассчитывается по формуле:

Д_год= , (3.38)

Д_год= =4368 т/год

Часовой расход тепла Q_час, кДж/час, рассчитывается по формуле:

Q_час = Д_час* i”, (3.39)

Q_час =1103,76*2700=2980152кДж/час

Годовой расход тепла Q_год , МДж, рассчитывают по формуле:

Q_год= * i”, (3.40)

Q_год= * 2700= 11793,6 МДж

Часовой расход условного топлива В_час, кг/час, рассчитывается по формуле:

В_час = , (3.41)

где - теплота сгорания условного топлива, кДж/кг………..…...29330 ɳ- К.П.Д котельной установки…………………………….……….0,8

В_час = = 127 кг/час