Пропарочная ямная камера

ф_из - время изотермической выдержки

ф_ох - время охлаждения изделия

 

 ПРОПАРОЧНАЯ  КАМЕРА ЯМНОГО ТИПА

Пропарочные камеры ямного типа применяют как на заводах, так и на полигонах. В зависимости  от условий эксплуатации, уровня грунтовых  вод камеру либо заглубляют в землю, так, чтобы её края возвышались над  полом цеха 60-70 см или устанавливают над уровнем поля. Камера имеет прямоугольную форму, изготовляют их из бетона или железобетона. Стены камеры снабжают теплоизоляцией для снижения потерь теплоты в окружающую среду. Пол камеры и крышки делают с уклоном для стока конденсата. В полу есть трак для вывода конденсата. При ямке трака, куда стекает конденсат, делают конденсатоотводящее устройство. Стены камеры имеют отверстие для ввода пара, который подается вниз камеры по трубопроводу от сети. Трубопровод заканчивается уложенными по периметру камеры трубами с перфорацией. Кроме отверстия для ввода пара в стене камеры делают отверстие, для вентиляции камеры применяют затворы (водяной).

В камеру с помощью  опорных стоек, краном загружают  изделия в формы.  Каждая форма  от следующей,  изолируется прокладками  из металла, для того, чтобы пар  обогревал формы со всех сторон. Высота камер достигает 2,5-3 м. Ширину и длину выбирают с учетом размещения в ней изделий в штабелях. Между штабелями и стенками камер устраивают зазоры, чтобы обеспечить захваты изделий автоматическими траверсами при разгрузке и загрузке изделий. При укладке изделия на нижний кронштейн опорных стоек за счет тягот открывается следующей кронштейн, позволяя загружать изделия на всю высоту камер. После загрузки камера закрывается  крышкой представляющей собой металлический каркас, заполненный теплоизоляционным материалом. Низ и вверх крышки изолируют металлическим листом.

Крышку также  как и пол делают с уклоном i = 0,005-0,01 для стока конденсата. Для  герметизации крышки служит водяной  затвор. Для этого на верхних обрезах  стен камеры устанавливают швеллер, а крышку по её периметру оборудуют  углом, который входит в швеллер: Швеллер заполняют водой, кроме  того конденсат с крышки также  стекает в швеллер, образующейся таким образом, слой воды предотвращает  выбивания пара в цех через  соединения крышки с камерой.

Работа камеры заключается в следующем:

После разгрузки  её чистят и проверяют. Проверяют  работу вентилей подачи пара. После  проверки камеру загружают изделиями, закрывая крышкой, и включают подачу пара. Пар поступает снизу камеры, где находится воздух, поднимается  вверх, смешивается с ним и  нагревается, образуя паро-воздушную смесь. Одновременно пар конденсируется на изделиях, стенах, крышке нагревает их, а сам в виде конденсата стекает в конденсатоустройство. Общее давление камеры во все периоды тепловлажностной обработки равно атмосферному, складывается из парциального давления воздуха.

По мере поступления  пара, степень нагрева камер материала  возрастает и достигает в конце  периода максимальной температуры, так как парциальное давление  всегда, даже  в конечный момент нагрева, меньше атмосферного.

Далее изделие  выдерживается в камере при достигнутой  температуре. При изометрическом прогреве, как только температура в камере достигает максимальной, количество подаваемого пара снижают. После изотермической выдержки начинают охлаждение. Для этого отключают подачу пара, поднимают конус, и соединяют вентиляционный канал камеры с вентиляционной системой. Пар из камеры, и с поверхности материала вместе с воздухом начинает удаляться в вентиляционную сеть, а крышка камеры начинает пропускать воздух из цеха. Благодаря испарению влаги из швеллера, камеры увеличивая или уменьшая отбор паро-воздушной смеси, изменяют темп охлаждения продукции.

Ямная камера работает по циклу, он включает время на загрузку,  на разогрев изделий, на изотермическую выдержку и охлаждения, а также  на выгрузку материала 

 

Система парораспределителя в камере системы КИСИ

 

Более рациональная система снабжения паром ямных  камер разработана Киевским инженерно - строительным институтом (КИСИ). Идея этой системы заключается в интенсификации циркуляции пара, для чего предусмотрена  основная ветвь подачи пара из магистрали, снабженная регулятором; обводная ветвь  включается в случае отказа регулятора. Обе магистрали снабжены запорными  вентилями, для включения их в  работу раздельно.

По магистрали пар разводится в нижние и верхние  паропроводы - коллекторы, расположенные  на противоположных стенах камеры.

В нижнем коллекторе, находящемся на уровне 0,2-031 (высоты камеры), сопла направлены вверх  и создают циркуляцию по ходу выброса  пара. Верхний коллектор, расположен на высоте 0,7 0,8п. В нем сопла направлены вниз. Такое расположение сопел создает  достаточную циркуляцию для равномерного нагревания изделий. Паропровод снабжен  съемной дроссельной шайбой для  стока конденсата, образующегося  при транспортировке пара.

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ УСТАНОВКИ

 

5.1 Режим работы цеха

 

Номинальное количество рабочих  дней в год – 260 (принимается по ОНТП-07-85 п 1.4)

Количество рабочих  суток с учетом плановых остановок – 260-7=253 (ОНТП-07-85 табл 1)

Принята 2-х сменная работа

Восьмичасовой рабочий  день

Количество рабочих  часов в год В_р=253*2*8=4048 ч

 

5.2 Производственная программа цеха

 

П_год=26800 м³, где

П – производительность камеры, м^3.

П_см= П_год/(253*2)=26800/(253*2)=52,96 м³

П_ч= П_год/(253*2*8) = 26800/(253*2*8)=6,6 м³

П_г.шт=П_год/V_изд=26800/1,87=14331 шт

Таблица 2. Производственная программа цеха

№	Наименование  изделия	Мб	В год	Программа выпуска  м3/шт
				В сутки	В смену	В час
1	Плита перекрытия сплошная	В15

 

 

5.3 Определение числа формовочных агрегатов

 

n_{форм.агр.}=(n_г.изд*Т_ц)/(В_р*n_{изд в форм}*60)

n_г.из – число изделий данного типа, выпускаемых в год, шт;

Т_ц – время формования одного изделия (табл. ОНТП-07-85), мин;

В_р – годовое количество часов работы цеха, ч;

n_{изд. в ф.} – количество одновременно отформованных изделий, шт.

n_{форм.агр.}=( 14331*15)/(4048*1*60)=0,88 шт.

Принята 1 технологическая  линия.

n_{форм.агр.см.}=(В_{р см}*n_{изд в форм}*60)/Т_ц

n_{форм.агр.см.}=(8*1*60)/15=32 шт.

к_{исп.форм.агр.}=П_см.цех/(n_{см.форм.агр}*n_{форм.агр})*100%

П_см.цех – по таблице расчета производственной программы

к_{исп.форм.агр}=87,5%

 

5.4 Определение размеров камеры

 

Размеры формы:

L_ф=l+0,2=4,7+0,2=4,9 м, где L_ф – длинна формы, м;

B_ф=b+0,2=2,9+0,2=3,1 м, где В_ф – ширина формы, м;

H_ф=h+0,2=0,14+0,2=0,34 м, где Н_ф – высота камеры, м.

Размеры камеры:

L=n₁*L_ф+(n₁+1)*a=2*4,9+(2+1)*0,2=10,4 м, где

L – длинна камеры, м;

B=n₂*B_ф+(n₂+1)*a=2*3,1+(2+1)*0,2=6,8 м, где

В - ширина камеры, м;

H=h₁+(n₃-1)*h_кр+H_ф+h₂ =0,05+(8-1)*0,59+0,34+0,15=3,27 м, где

Н – высота камеры, м.

n₁ – количество форм, загружаемых по длине камеры; n₁ =2

n₂ – количество форм, загружаемых по ширине камеры; n₂=2

n₃ – количество форм, загружаемых по высоте камеры; n₃=8

h_кр – шаг кронштейна,

h_кр=h_ф+0,05 (м); h_кр=0,34+0,05=0,59 м;

h₁ – зазор между крышкой и верхней формой, h₁=0,05 м;

h₂ – зазор между крышкой и верхней формой, h₁=0,15 м;

а – зазор между стенами и формой, а=0,2 м.

В камере: n_ф- количество форм в камере, n_ф=32 шт.

n_{изд в кам} – количество изделий в камере, n_{изд в кам} = 32 шт.

 

5.5 Определение числа камер

 

n_кам=n_{сут цех шт}/( n_{изд в кам}*к_об)=56/(32*1,04)=1,68

принимаем 1 камеру

к_об=(24/Т_к)*к_п=(24/21,83)*0,95=1,04

к_п – поправочный коэффициент, зависящий от продолжительности тепловой обработки, к_п=0,95

8ч – 0,75;

9ч – 0,85;

10ч – 0,95.

Т_к=t_о.к. + t_в+ t_{ф на кам} +t₃  + t_проп

Т_к=3,05+48+480+59,2+720 мин = 1310,25/60=21,83 ч

t_о.к.- время, отводимое на открывание крышки камеры;

t_о.к.=3,05 мин;

t_в.- время, отводимое на выгрузку изделий;

t_в.=1,5*n_{форм в кам.}=1,5*32=48

t_{ф на кам} = (T_ц*n_{ф. в кам})/n_{форм. агр}

t_{ф на кам} =(15*32)/1=480 мин;

t_з – время отводимое для загрузки изделий в камеру;

t_з=1,85*n_{форм в кам}=1,85*32=59,2 мин;

t_проп – время тепловлажностной обработки, ч

t_проп =12ч=12*60=720 мин

 

5.6 Определение производственной мощности камер

 

М_к= n_{изд в кам}*В_р*к_об*n_кам = 32*4048*0,2*1=25907,2

М_к – мощность (производительность) камер;

К_об – коэффициент оборачиваемости камер,

К_об=V_{б в кам}/V_камеры=59,84/231,25=0,2

V_{б в кам}=V_изд*n_изд=1,87*32=59,84 м³

V_кам=L_к*B_к*H_к=10,4*6,8*3,27=231,25 м³

Съем с 1 м³ камеры:

С=П_{год в м}³/V_{всех камер}

С=26800/231,25=115,89 м³ /м³

 

 

 

 

 

Дополнительные  данные:

Таблица 3. Дополнительные данные

№	Наименование	Ед. изм	Обозначение	Численное значение
1	Габариты камеры по наружному контуру: длина ширина высота	м	Lк=L+2S Bк= B+2B Hк=H+S	10,8 7,2 3,67
2	Толщина ограждающих  конструкций: стенки пола крышки	м	Sст Sп Sкр	0,2 0,4 0,2
3	Высота надземной  части	м	Нк	0,5
4	Наружная поверхность  охлаждения наземной части камеры	м2	А=2Нк*(Lк+Bк)+Lк*Bк	21,23
5	Масса ограждающих  конструкций	кг	M0=V0*с0	6902,94
6	Плотность материала  ограждающих конструкций (бетона)		ρ0	2348,9
7	Объем ограждающих  конструкций	м3	V0=2(BH+LH+LB)*0,1	2,93
8	Число изделий  в камере	шт	nизд в кам	32

6. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

 

6.1 Расход и потери теплоты

 

6.1. Расход тепла на  нагрев бетона:

 Q_б=М_б*с_б*(t₂-t₁)

где М_б – масса сухой части бетона.

М_б=V_и*m_c*n_{изд в кам}

m_c=Ц+Щ+П=250+1515,15+393,75=2158,9 кг;

c_б – удельная теплоемкость бетона, c_б=0,84 кДж/кг°С;

G_б=2158,9*1,87*32=129188,57 кг

Q_б=129188,57*0,84*(85-20)=7053695,92 кДж

 

6.2. Расход тепла  на нагрев воды:

 

Q_в=М_в*С_в*(t₂-t₁)

С_в- теплоемкость воды, кДж/кг°С; С_в=4,2.

М_в- масса воды в бетоне изделий, кг;

М_в=В*V_и*n_изд=190*1,87*32=11369,6 кг

Q₃^’=11369,6*4,2 (85-20)=3103900,8 кДж

 

6.3. Расход тепла  на нагрев металла:

 

Q₂^’=(m_ф+m_а)*С_м*(t₂-t₁)

C_м- удельная теплоемкость металла (стали), кДж/кг°С;

C_м=0,48

m_ф- масса форм в камере; m_ф=1870*32=59840 кг.

m_а- масса арматуры изделий, кг; m_а=71,76*32=2296,32 кг

Q₂^’=(59840+2296,32)*0,48*(85-20)=1938653,18 кДж.

6.4.Расход тепла  на нагрев ограждающих конструкций:.

 

Q_о=M₀* C₀*(t₂-t₄)

где M₀ – масса ограждающих конструкций, кг; M₀ = ρ₀*V₀

V₀-объем ограждающих конструкций, м³;

с₀-плотность материала ограждающих конструкций, кг/м³, с₀=2350 кг/м³

С₀- удельная теплоемкость материала ограждающих конструкций, кДж/кг°С; С₀=0,84 кДж/кг°С;

Q_о=6902,94* 0,84*(85-40)=260931,13 кДж

 

6.5.Расход тепла  на покрытие потерь поверхности  ограждающих конструкций:

 

 Q_п=б_сум*А(t₄-t₃)(τ_1,2)*3,6.

где б_сум- суммарный коэффициент теплоотдачи, б=11,16 Вт/м°С

А- площадь поверхности ограждений, А=21,23 м³.

τ_1,2-продолжительность первого и второго периодов ТВО (подогрева и изотермической выдержки), ч; τ_1,2=10 ч.

 Q_п =11,16*21,23*(40-20)*(3,5+6,5)*3,6=170587,29 кДж.

 

 

6.6. Утечки пара и прочие  потери:

 

Q_у = µ*(Q_б +Q_в +Q_м +Q_о)

Q_у =0,15*(7053695,92+3103900,8+1938653,18+260931,13=1853577,15 кДж

 

6.7. Количество тепла выделяемое в результате экзотермии цемента:

 

Q_экз=М_ц+q_экз=2296,06*447,19=1026775,07 кДж

 

6.8. Масса всех изделий  в камере:

 

М _ц=v_и*n*Ц=1,87*32*38,37=2296,06 кг

 

6.9. Тепло, выделяемое 1 кг  цемента:

 

q_экз=0,0023* q_экз.28*(В/Ц)^0,44*t_{сред.бет}* τ₁₊₂

q_экз=0,0023*418*(0,76) ^0,44*52,5*10=447,19 кДж