7093

20

3.9 Определение основных размеров ямных пропарочных камер.

Описание конструкции и работы ямной (напольной) пропарочной камеры

3.9.1 Необходимо выбрать конструкцию пола, стенок и крышек ямных

(напольных) пропарочных камер. Стенки могут быть как однослойными

(рисунок 3.4, б), так и трёхслойными (рисунок 3.4, а). В первом случае их изготавливают из лёгкого бетона или железобетона марок по средней плот-

ности от D1400 до D1800 монолитными или из отдельных блоков, толщиной не менее 200 мм. На заводах жби нередко можно встретить самодельные камеры из тяжёлого бетона. Такие стенки проще, дешевле, в них отсутствует гидроизоляция, но в таких камерах теплопотери существенно выше, чем в трёхслойных.

Трёхслойные стенки состоят из несущего слоя из тяжёлого бетона или железобетона толщиной не менее 200 мм, слоя теплоизоляции из минерало-

ватных, стекловатных или пенопластовых плит и гидроизоляции в виде стальных листов. Теплоизоляционный слой может располагаться как с наружной, так и с внутренней стороны (в последнем случае теплоизоляци-

онный материал должен иметь теплостойкость не ниже 100 °С). Чтобы уменьшить расход тепла на нагрев несущего слоя, тепло- и гидроизоляцию выгоднее делать с внутренней стороны стенок. Недостатком данной кон-

струкции является существенно бóльшая себестоимость и необходимость более частого ремонта, т.к. постоянный контакт с паровоздушной смесью вызывает ускоренную коррозию стали, а малейшие трещины в стыках ли-

стов гидроизоляции по периметру камеры приведут к увлажнению утепли-

теля и резкому увеличению теплопотерь. При установке теплоизоляции сна-

ружи гидроизоляцию можно предусмотреть в виде плёнки между железобе-

тонным и теплоизоляционным слоями. Снаружи теплоизоляционный мате-

риал необходимо защитить штукатурным составом.

21

Рисунок 3.4 – Конструкция стенок ямной (напольной) камеры

Чтобы перемещаемые краном формы не задевали стенки камер, в них предусматривают направляющие стойки из стального профиля, например,

двутавра. Для удобства в верхней их части делают скосы, помогающие опус-

каемой форме занять нужное положение в плане (см. рисунок 3.4). Стойки

22

располагаются по две штуки с каждой из четырёх сторон камеры.

В верхней части стенок располагаются гидравлические затворы, изго-

тавливаемые из швеллеров №№ 12 – 20 (см. рисунок 3.4). Во время ТО их заполняют водой, чтобы при установленной крышке исключить свободный выход пара.

Если проектируются камеры с внутренней теплоизоляцией, то у смеж-

ных камер общая стенка будет пятислойная: общий бетонный слой и с двух сторон – теплоизоляционные слои с гидроизоляцией. При этом на стенке будут располагаться два гидрозатвора (общий гидрозатвор обычно не предусматривается).

Если проектируются камеры с наружной теплоизоляцией, то у смеж-

ных камер общая стенка будет состоять только из железобетонного слоя.

Пол камеры, как правило, изготавливается из железобетона. Он дол-

жен иметь уклон не менее 0,005 с четырёх сторон к отверстию для стока конденсата, закрывающемуся решёткой.

Теплоизоляцию пола, как правило, не предусматривают.

3.9.2 Для определения толщины ограждения пропарочной камеры

(стенок или крышки) сначала необходимо определить коэффициент тепло-

отдачи его наружной поверхности:

где αк и αл – соответственно коэффициенты теплоотдачи конвекцией и лучеиспусканием, рассчитываемые по следующим формулам

где коэффициент Ф = 2,6 для вертикальных поверхностей и Ф = 2,1

для горизонтальных поверхностей;

23

tн и tос – температура, соответственно, наружной поверхности ограждения и окружающей среды, °С или К. Если данные температуры не указаны в задании, то студент назначает их самостоятельно: tн = (25 – 40) °С

для стенок и tн = (40 – 50) °С для крышки; tос = (10 – 20) °С.

где С – коэффициент излучения серого тела (кажущаяся постоянная лучеиспускания). Рассчитывается по формуле (3.12);

Тн и Тос – абсолютная температура, соответственно, наружной по-

верхности ограждения и окружающей среды, К.

где ε – степень черноты поверхности. Определяется по справочным данным в зависимости от выбранного материала, например, по таблице 3.1;

С0 – коэффициент излучения абсолютно чёрного тела. С0 = = 5,67 Вт/(м2 · K4).

Таблица 3.1 – Относительная поглощающая способность (степень черноты) некоторых материалов

24

Расчёты показывают, что в диапазонах возможных температур tн и tос,

соответственно, от 25 до 40 °С и от 10 до 20 °С значение α изменяется в узких пределах. Например, при tиз = 80 °С и Ɛ = 0,95 для вертикальной стенки

α изменяется от 9,21 до 11,43 Вт/(м2 · K).

Рассчитывается коэффициент теплопередачи:

где tиз – температура изотермической выдержки в камере, °С или К.

Требуемая толщина однослойного ограждения определяется по фор-

муле

где λогр – коэффициент теплопроводности материала ограждения – бе-

тона или железобетона, Вт/(м·К).

Толщина ограждения (стенки) не должна приниматься менее 200 мм.

Не рекомендуется принимать толщину стенки более 400 мм.

Для многослойного ограждения необходимо назначить толщины не-

сущего (δн) и гидроизоляционного (δг) слоёв, определить по справочным данным коэффициенты теплопроводности несущего (λн), гидроизоляцион-

ного (λг) и теплоизоляционного (λиз,25) слоёв. Для стальной гидроизоляции

λг = 58 Вт/(м·К), для тяжёлого бетона можно принимать λн = 1,7 Вт/(м·К). λиз,25 можно принимать по справочным данным или по графе 7 таблицы Т.1

СП 50.13330.2012 [3]. Если проектируется ограждение с внутренней тепло-

изоляцией, справочный коэффициент, указываемый для стандартной темпе-

25

ратуры 25 °С, необходимо пересчитать на фактическую температуру утеп-

лителя при ТО:

где β – температурный коэффициент, мВт·К². При отсутствии справоч-

ных данных допускается принимать по таблице 3.2.

Значение λиз по формуле (3.15) получается несколько завышенным,

т.к. не вся теплоизоляция имеет температуру tиз, но этой погрешностью можно пренебречь.

Таблица 3.2 – Температурные коэффициенты некоторых теплоизоляционных материалов (в диапазоне температур от 0 до 100 °С)

Требуемая толщина слоя теплоизоляции определяется по формуле

26

Т.к. последнее слагаемое в скобках мало (менее 0,0001 м²·К/Вт), им можно пренебречь:

Полученное значение необходимо округлить в бóльшую сторону до ближайшего стандартного значения для данного материала.

Толщина многослойного ограждения:

После этого может быть рассчитана температура на границе между теплоизоляционным и бетонным слоями стенки:

3.9.3 Внутренняя длина камеры определяется в зависимости от разме-

ров и расположения форм в ней по формуле

где nф.д – количество форм с изделиями по длине камеры;

Lф – длина формы (в направлении длины камеры), м;

l1 – зазор между формой и поперечной стенкой пропарочной ка-

меры. Принимается равным от 0,1 до 0,25 м;

l2 – зазор между формами по длине камеры. Принимается равным от 0,10 до 0,15 м.

27

Длина формы определяется, в первую очередь, длиной железобетон-

ного изделия, а также высотой и конструкцией бортов, видом армирования

– с обычным армированием или с предварительным напряжением. В учеб-

ной работе допускается принимать длину формы равной длине жби плюс:

-0,35 м для несиловых форм при толщине изделия до 25 см;

-0,45 м для несиловых форм при толщине изделия свыше 25 см;

-0,60 м для силовых форм с упорами на поддоне.

3.9.4 Внутренняя ширина пропарочной камеры определяется также в зависимости от размеров и расположения форм в ней по формуле

где nф.ш – количество форм с изделиями по ширине камеры;

Вф – ширина формы (в направлении ширины камеры), м;

b1 – зазор между формой и продольной стенкой пропарочной ка-

меры. Принимается равным от 0,15 до 0,25 м;

b2 – зазор между формами по ширине камеры. Принимается рав-

ным от 0,15 до 0,25 м.

Ширина формы определяется шириной жби, высотой и конструкцией бортов. В учебной работе допускается принимать ширину формы равной ширине железобетонного изделия, умноженной на nф.ш, плюс:

1)при одном изделии по ширине формы:

-0,35 м при толщине изделия до 25 см;

-0,45 м при толщине изделия свыше 25 см;

2)при двух и более изделиях по ширине формы:

-[0,35 + 0,1(nф.ш – 1)] м при толщине изделия до 25 см;

-[0,45 + 0,1(nф.ш – 1)] м при толщине изделия свыше 25 см;

3.9.5 Внутренняя высота пропарочной камеры без учёта гидрозатвора

определяется по формуле

где nф.в – количество форм по высоте камеры; hф – высота формы, м;

hмп – высота монтажной петли (расстояние от поверхности изде-

лия до верхнего края выступающей части монтажной петли), м. Принима-

ется по рабочим чертежам изделия;

h1 – расстояние между формами (между монтажной петлёй и фор-

мой) по высоте, м. Для обеспечения нормального теплообмена не рекомен-

дуется принимать h1 менее 3 см. Слишком большое расстояние между фор-

мами увеличивает высоту камеры, что не рационально. При применении пакетировщика h1 следует принимать по его технической характеристике;

h2 – расстояние между низом формы и дном камеры, м. Принима-

ется обычно равным от 0,15 до 0,20 м;

h3 – расстояние от верхнего изделия (монтажной петли) до плос-

кости, проходящей через верхние грани стенок камеры. С учётом того, что низ крышки камеры будет располагаться выше стенок камеры, данное рас-

стояние может быть как положительным, так и отрицательным:

где hгз – ширина полок швеллера гидрозатвора (см. рисунок 3.7), м.

Высота формы определяется высотой жби, конструкцией бортов, дли-

ной поддона, массой формы с изделием, а также способом производства

(при стендовом способе толщина поддонов форм меньше, чем при агре-

гатно-поточном или конвейерном). В учебной работе допускается прини-

мать высоту формы по таблице 3.3.

3.9.6 Наружные размеры одиночной камеры в плане определяются по формулам:

При спаренных камерах (т.е. с общей продольной стенкой) при внут-

ренней теплоизоляции наружная ширина одной камеры определяется по формуле

То же при наружной теплоизоляции: