3147
.pdf30 5.12.2. Вспомогательные расчеты
Для облегчения расчета, выполняемого вручную, а также для уменьшения громоздкости формул следует провести предварительные расчеты по ниже приведенным формулам.
1. Наружные размеры камеры определятся по следующим формулам, м:
L = Lщ.к. , |
|
|
(29) |
|||
В = В |
вн |
|
+ 2 × |
δ |
, |
(30) |
|
кам |
|
огр |
|
|
|
Н = |
Н |
вн + δ |
; |
(31) |
||
|
|
кам |
огр |
|
|
|
2. Объем бетона, который загружается в камеру за один час ее работы, м3/ч:
|
ч |
= |
60 |
×V |
ср.вз. |
|
|
|
V |
|
|
и |
; |
(32) |
|||
бет.кам. |
Rпоток |
× N кам |
||||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||
3. Количество форм-вагонеток, загружаемое в камеру за один час ее работы, ф-в/ч:
N фч −в = |
|
|
60 |
|
; |
(33) |
|||
R |
|
× N |
|
||||||
|
|
|
|
поток |
|
кам |
|
||
4. Площадь верхней поверхности щелевой камеры в зоне подъема |
|||||||||
температуры, м2: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F 1 |
|
= |
L |
× B ; |
|
|
(34) |
||
верх |
|
|
под |
|
|
|
|
|
|
5. Площадь боковой поверхности щелевой камеры в зоне подъема |
|||||||||
температуры, м2: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F 1 |
= 2 |
× L |
|
× H ; |
(35) |
||||
бок |
|
|
|
под |
|
|
|
|
|
6. Площадь нижней поверхности щелевой камеры в зоне подъема температуры, м2:
F 1 |
= L |
× B ; |
(36) |
ниж |
под |
|
|
7. Площадь верхней поверхности щелевой камеры в зоне изотермической выдержки, м2:
F 2 |
= L |
× B ; |
(37) |
верх |
изот |
|
|
8. Площадь боковой поверхности щелевой камеры в зоне изотермической выдержки, м2:
F 2 |
= 2 × L |
× H ; |
(38) |
бок |
изот |
|
|
9. Площадь нижней поверхности щелевой камеры в зоне изотермической выдержки, м2:
F 2 |
= L |
× B . |
(39) |
ниж |
изот |
|
|
31 5.12.3. Исходные данные для теплотехнического расчета
Теплотехнический расчет щелевой камеры производится вручную или с применением ЭВМ по программе "SCHEL.XLT", составленной доцентом Н.М.Конновым с применением электронных таблиц "EXEL 5.0". Для удобства выполнения теплотехнического расчета вручную все исходные данные систематизируются в виде таблицы.
Таблица 2 - Исходные данные для теплотехнического расчета щелевой камеры
Н а и м е н о в а н и е |
Обозна- |
Числен- |
|
|
ное |
п о к а з а т е л е й |
чение |
значение |
1 |
2 |
3 |
Характеристики изделий и форм-вагонеток, |
|
|
находящихся в камере |
|
|
1 |
Масса крупного заполнителя в 1 м3 бетона, кг .......... |
Гр |
||
2 |
...........Масса мелкого заполнителя в 1 м3 бетона, кг |
П |
||
3 |
...............................................Масса воды в 1 м3 бетона, кг |
В |
||
4 |
...................................................Масса цемента в 1 м3, кг |
Ц |
|
|
2 |
|
|
|
|
5 |
Марка цемента ................................................................... |
Мц |
|
|
6 |
Водоцементное отношение бетона .................................. |
В/Ц |
|
|
7 |
Масса арматуры, приходящейся на 1 м3 бетона ............ |
Gа |
|
|
8 |
Средневзвешенный объем бетона в одной формовке, м3 |
V ср.вз. |
|
|
|
|
и |
|
|
9 |
Средневзвешенный геометрический объем |
Vи |
|
|
|
одной формовки, м3 ................... |
|
||
10 |
Объем бетона, загружаемый в камеру в 1 час, м3/ч ..... |
Vбетч |
.кам. |
|
11 |
Число форм-вагонеток, загружаемых |
N фч −в. |
|
|
|
в камеру в 1 час, ф-в/ч ................... |
|
||
12 |
Масса формы-вагонетки, кг .......................................... |
Gф−в |
|
|
13 |
Количество воды, испаряемое на стадии |
Впод |
|
|
|
подъема температуры, кг ........ |
|
||
14 |
Количество воды, испаряемое на стадии |
Визот |
|
|
|
изотермической выдержки, кг .......... |
|
||
|
Характеристики щелевой камеры |
|
|
|
15 |
Длина щелевой камеры внутри, м .................................... |
Lщ.к. |
|
|
16 |
Ширина щелевой камеры внутри, м ............................... |
вн |
|
|
|
|
Вкам |
|
|
32
Продолжение таблицы 2
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
3 |
17 |
Высота щелевой камеры внутри, м ................................. |
|
|
|
|
|
Нкамвн |
|
|
18 |
Длина щелевой камеры снаружи, м ................................ |
|
|
|
|
|
L |
|
|
19 |
Ширина щелевой камеры снаружи, м .............................. |
|
|
|
|
|
B |
|
|
20 |
Высота щелевой камеры снаружи, м ............................... |
|
|
|
|
|
H |
|
|
21 |
Длина зоны подъема температуры, м .............................. |
|
|
|
|
|
Lпод |
|
|
22 |
Длина зоны изотермической выдержки, м ..................... |
|
|
|
|
|
Lизот |
|
|
23 |
Коэффиц. теплопередачи ограждений щелевой камеры, |
|
|
|
|||||
|
Вт / ( м2 ×° С) ................. |
|
|
|
|
|
К |
огр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24 |
Площадь верхней поверхности щелевой |
|
2 |
|
|
|
F 1 |
|
|
25 |
камеры в зоне подъема температуры, м |
|
............ |
|
|
верх |
|
||
Площадь боковой поверхности щелевой |
|
2 |
|
|
|
F |
1 |
|
|
26 |
камеры в зоне подъема температуры, м |
|
............ |
|
|
бок |
|
||
Площадь нижней поверхности щелевой |
|
2 |
|
|
|
F 1 |
|
|
|
27 |
камеры в зоне подъема температуры, м |
|
............ |
|
|
нижн |
|
||
Площадь верхней поверхности щелевой |
2 |
|
|
|
F 2 |
|
|||
|
камеры в зоне изотермической выдержки, м |
|
|
............ |
|
|
верхн |
|
|
28 |
Площадь боковой поверхности щелевой |
|
|
|
2 |
..... |
F |
2 |
|
29 |
камеры в зоне изотермической выдержки, м |
|
бок |
|
|||||
Площадь нижней поверхности щелевой |
|
|
2 |
|
|
F 2 |
|
||
|
камеры в зоне изотермической выдержки, м |
|
...... |
|
нижн |
|
|||
30 |
Число форм-вагонеток, располагающихся по |
|
|
|
|
|
nф-в |
|
|
|
длине щелевой камеры |
........ |
|
|
|
|
|||
|
Температурные характеристики |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и режим тепловой обработки |
|
|
|
|
|
|
|
|
31 |
Температура воздуха в цехе, 0С .................................... |
|
|
|
|
|
tос |
|
|
32 |
Начальная температура бетона, оС ................................ |
|
|
|
|
|
tб |
|
|
33 |
Температура изотермической выдержки, 0С ................ |
|
|
|
|
|
tс |
|
|
34 |
Начальная температура форм, 0С ................................... |
|
|
|
|
|
tф |
|
|
35 |
Продолжительность предварительной выдержки, ч ...... |
|
τпв |
|
|||||
36 |
Продолжительность подъема температуры, ч |
|
.............. |
|
|
|
τ1 |
|
|
37 |
Продолжительность изотермической выдержки, ч ...... |
|
τ2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
Теплофизические характеристики водяного пара |
|
|
|
|
||||
|
и конденсата |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
38 Скрытая теплота парообразования при средней |
|
|
|
r1 |
|
||||
температуре за стадию подъема температуры, кДж/кг ... |
|
||||||||
39 Скрытая теплота парообразования при температуре |
|
r2 |
|
||||||
|
изотермической выдержки, кДж/кг |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
i / |
|
||
40 |
Теплосодержание конденсата при средней температу- |
|
|||||||
ре на стадии подъема температуры, кДж/кг ...................... |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
33
Продолжение таблицы 2
|
1 |
2 |
3 |
41 |
Теплосодержание конденсата при температуре |
i / |
|
|
изотермической выдержки, кДж/кг .............................. |
2 |
|
|
Прочие исходные данные |
|
|
42 |
Коэффициент, учитывающий прочие потери ............... |
μ |
|
43 |
Принятое в расчете количество камер, шт .................... |
N кам |
|
|
Годовая программа цеха, м3/год |
|
|
44 |
Пгод |
|
|
|
Физические константы |
|
|
45 |
Удельная теплоемкость |
|
|
|
|
||
|
металла (сталь), кДж/кг х °С ............................ |
См |
0,482 |
46 |
Удельная теплоемкость твердой фазы |
|
|
|
бетона, кДж/кг х °С ................... |
Ств |
0,837 |
47 |
..................Удельная теплоемкость воды, кДж/кг х °С |
Св |
4,187 |
|
Характеристики теплоносителя |
|
|
48 |
Теплосодержание водяного пара при 100 °С, кДж/кг ... |
i100 |
|
49 |
Теплотворная способность природного газа, кДж/кг ... |
i2 |
|
50 |
Тепловой эквивалент 1 кВт/ч, кДж ............................... |
i3 |
|
5.12.4.Расход тепла на стадии подъема температуры
1.Расход тепла на нагрев изделий, кДж/ч:
Q1 |
= V |
ч |
× [ C |
тв |
× ( Гр + П + Ц ) + С |
м |
× G |
а |
+ С |
в |
× В] × ( t |
c |
− t |
б |
) ; (40) |
1 |
бет.кам. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
2. |
Расход тепла на нагрев форм, кДж/ч: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
Q12 = Gф−в × N фч −в × См × ( tc − tф ); |
|
|
|
|
(41) |
|||||||
34
3. Расход тепла на испарение воды из бетона, кДж/ч:
|
|
|
t |
с |
+ t |
ос |
|
|
Q13 |
= Впод × 2501 |
+ 1,84 |
|
|
; |
(42) |
||
|
|
2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Расход тепла на компенсацию теплопотерь через ограждения камеры, кДж/ч:
Q |
1 |
= К |
огр |
× [F 1 |
+ 0,5 × (F 1 |
+ F 1 |
)]× (t |
c |
− t |
ос |
); |
(43) |
|
4 |
|
верхн |
бок |
нижн |
|
|
|
|
5. Расход тепла на компенсацию теплопотерь с уходящим конденсатом, кДж/ч:
|
4 |
|
|
|
|
Q1 |
= |
∑ Qi1 |
× i / |
; |
|
1 |
(44) |
||||
|
|||||
5 |
|
r1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
6. Прочие расходы тепла (утечки через торцы щелевой камеры, пролетный пар и т.д.), кДж/ч:
5 |
|
Q16 = µ× ∑ Qi1 , |
(45) |
1 |
|
где μ - коэффициент, учитывающий утечки паровоздушной смеси |
|
через торцы камеры и т.д. Принимается равным |
μ =0,2...0,3 . |
7. Суммарный расход тепла в период подъема температуры, кДж/ч: |
|
6 |
|
Q1р= ∑ Qi1 . |
(46) |
1 |
|
5.12.5.Расход тепла на стадии изотермической выдержки
1.Расход тепла на испарение воды из бетона, КДж/час:
Q12 = Визот × (2501 + 1,84 × tс ), |
(47) |
2. Расход тепла на компенсацию теплопотерь через ограждения камеры, КДж/час:
Q |
2 |
= К |
огр |
× [F 2 |
+ 0,5 × (F 2 |
+ F 2 |
)]× (t |
c |
− t |
ос |
) , |
(48) |
|
2 |
|
верх |
бок |
нижн |
|
|
|
|
35
3. Расход тепла на компенсацию теплопотерь с уходящим конденсатом, кДж/ч:
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
∑ Qi2 |
|
|
|
|
Q 2 |
= |
i =1 |
× i |
/ |
; |
(49) |
|
2 |
|||||
3 |
|
r2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Прочие расходы тепла, кДж/ч:
3
Q42 = µ× i ; (50)
i=1
5.Суммарный расход тепла на изотермической выдержке, кДж/ч:∑ Q2
4
р= ∑ Qi2 , (51)
i=1
6.Общий расход тепла на стадиях подъема температуры и изотерми-
ческой выдержки равен, кДж/ч:
Q |
р |
= Q1 |
+ Q |
2 . |
(52) |
|
р |
|
р |
|
5.12.6. Приход тепла
Приход тепла осуществляется за счет двух источников - тепла экзотермических реакций цемента и тепла, приносимого со свежим паром. Приход за счет этих двух статей должен компенсировать общий расход тепла на стадиях подъема температуры и изотермической выдержки.
1. Тепловыделение 1 м3 бетона, кДж/ч, на стадии подъема температуры определяется по формуле
|
Q 1 |
= q1 |
× |
Ц ×V ч |
|
, |
(53) |
|
|
э |
|
э |
|
бет.кам. |
|
|
|
где q1 |
- тепловыделение |
1 кг |
цемента |
на |
стадии подъема температу- |
|||
э |
|
|
|
|
|
|
|
|
ры, кДж. Для определения тепловыделение 1 кг цемента на стадии подъема
температуры можно |
воспользоваться |
графоаналитическим методом |
Н.Б.Марьямова [14]. |
Тепловыделение |
1 кг цемента известной марки |
определяется по номограмме [14], приведенной в "Приложениях" к настоящим методическим указаниям, при В/Ц бетона, определенном в разделе 5.2 при подборе состава бетона, и числе градусо-часов (Θ), которое рассчитывается по формуле
|
|
36 |
|
|
|
Θ1 = tб |
× τпв |
+ |
tб + tс |
× τ1 . |
(54) |
|
|||||
|
|
2 |
|
|
|
Следует отметить, что тепловыделение 1 кг цемента можно также определить аналитическим методом. Пример определения тепловыделения цемента приведен в "Приложениях" к настоящим "Методическим указани-
ям...".
2. Тепло, приносимое паром на стадии подъема температуры, определяется по формуле, кДж/ч:
Q1 |
= Q1 |
− Q1 |
, |
(55) |
п |
р |
э |
|
|
3. Тепловыделение 1 м3 бетона, кДж/ч, на стадии изотермической выдержки определится по формуле
Q |
2 |
= q |
2 |
× Ц ×V ч |
, |
(56) |
|
э |
|
э |
бет.кам. |
|
|
где q2э - тепловыделение 1 кг цемента на стадии изотермической выдержки, кДж. Определяется как разность между тепловыделением бетона за весь цикл обработки и тепловыделением на стадии подъема температуры, т.е.:
q |
2 |
= q1+2 |
− q1 . |
(57) |
|
э |
э |
э |
|
Определение удельного тепловыделения за весь цикл тепловой обра-
ботки (q1+2 ), кДж/час, производится аналогично определению |
q1 |
, но при |
||
э |
э |
|
||
числе градусо-часов (Θ1+2 ), рассчитанном по формуле |
|
|
||
Θ1+2 = tб × τпв + |
tб + tс |
× τ1 + tс × τ2 . |
|
(58) |
|
|
|||
2 |
|
|
|
|
Следует отметить, что более целесообразно определять удельное тепловыделение цемента в соответствии с приложением Т в "Приложениях..." к настоящим "Методическим указаниям ...".
37
4. Тепло, кДж/ч, приносимое паром на стадии изотермической выдержки равно:
Q |
2 |
= Q |
2 |
− Q |
2 . |
(59) |
|
п |
|
р |
|
э |
|
5 Расход тепла, КДж/час, за весь цикл тепловой обработки определяется по формуле
Q |
общ = Q1 |
+ Q |
2 . |
(60) |
|
|
п |
п |
|
п |
|
Результаты расчета обобщаются в таблице, пример оформления которой приведен ниже.
Таблица 3 - Тепловой баланс щелевой камеры
|
|
|
Численное значение |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наименование статей |
1 стадия |
|
2 стадия |
за обе стадии |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кДж |
|
кДж |
кДж |
|
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р а с х о д т е п л а |
|
|
|
|
|
|
1. |
Нагрев изделий............................ |
............ |
|
---- |
........... |
|
........... |
2. |
Нагрев форм ............................... |
........... |
|
---- |
........... |
|
........... |
3. |
Потери через ограждения .......... |
............ |
............ |
............ |
........... |
||
4. |
На испарение воды из бетона .... |
............ |
............ |
............ |
........... |
||
5. |
Потери с уходящим конденса- |
|
|
|
|
|
|
|
том |
............ |
|
............ |
............ |
........... |
|
6. |
Прочие расходы тепла................ |
............ |
............ |
............ |
........... |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И Т О Г О : |
............ |
|
............ |
............ |
|
100,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П р и х о д т е п л а |
|
|
|
|
|
|
1 Тепло экзотермии цемента........... |
............ |
............ |
............ |
............ |
|||
2 Тепло, приносимое |
|
|
|
|
|
|
|
|
теплоносителем.................. |
............ |
............ |
............ |
............ |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И Т О Г О : |
............ |
|
............ |
............ |
|
100,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
38 5.13. Технико-экономические показатели
Решение всех основных вопросов при проектировании тепловой установки должно быть подчинено задаче получения наилучших техникоэкономических показателей, которые являются основными критериями оценки эффективности принятых в проекте решений.
На заключительном этапе проектирования эффективность принятых решений оценивается сравнением технико-экономических показателей работы проектируемой установки с технико-экономическими показателями аналогичных установок на передовых предприятиях, заимствуя эти данные из литературных источников.
Показателем эффективности использования внутреннего объема щелевой камеры является коэффициент загрузки:
|
n |
|
×V |
ср.вз. |
|
|||
Кзагр = |
ф−в |
|
и |
|
. |
(61) |
||
L |
× В |
|
|
× H |
|
|||
|
вн |
|
вн |
|
||||
|
щ.к. |
|
кам |
|
кам |
|
||
При пропаривании в камере многопустотных панелей перекрытия ве-
личина Vис р.вз. заменяется на средневзвешенный геометрический объем од-
ной формовки - Vи .
Комплексным показателем оценки эффективности работы щелевых камер является годовой съем продукции с 1 м3 их объема, (м3/м3) в год, определяемый по формуле
Сгод = |
|
|
|
Пгод |
|
|
|
. |
(62) |
|
( L |
× В |
вн |
|
× H |
вн |
) × N |
|
|||
|
|
кам |
|
|||||||
|
щ.к. |
|
кам |
|
кам |
|
|
|||
Тепловой коэффициент полезного действия равен:
КПД = |
Q1 |
(63) |
1 . |
Qп
Удельный расход тепла, кДж/м3, равен:
общ
q = Qп . (64)
Vбетч .кам.
Расход теплоносителя на тепловую обработку 1 м3 бетона (удельный расход теплоносителя) определится по формуле
39
а) если теплоносителем является пар
Gп = |
q |
кг , |
(65) |
i |
|||
100 |
|
|
|
где i100 - теплосодержание (энтальпия) |
1 кг пара при темпера- |
||
туре 100 0С, кДж/кг. Принимается по таблицам приложений.
б) если теплоносителем являются продукты сгорания природного газа, то определяется объем газа, м3 , который необходимо сжечь для тепловой обработки 1 м3 бетона
|
Vгаза = |
q |
м3 , |
(66) |
|
i2 |
|||
где |
i2 - средняя теплотворная способность 1 м3 природного га- |
|||
за, кДж/м3. Для рачетов в курсовом проекте ориентировочно можно при-
нять i2 = 33270 кДж/м3 (для природного газа Ухтинского месторождения).
в) если теплоносителем является электроэнергия
кВт-ч= |
q |
× к |
|
кВт /ч, |
(67) |
|
i3 |
тэн |
|||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
где i3 - количество теплоты, эквивалентное 1 КВт/Ч электроэнер- |
||||||
гии, кДж × ч кВт . Для расчетов |
в |
курсовом проекте |
можно принять |
|||
i3=3600 кДж × ч
кВт ;
ктэн - коэффициент полезного действия ТЭНа. Для расчетов в курсовом проекте ориентировочно можно принять ктэн =0,85.