Теплотехнический расчет установок тепловой обработки строительных изделий

где nсут – количество рабочих дней за год; kзаг – коэффициент загрузки камеры; kоб – коэффициент оборачиваемости камеры

- коэффициент  загрузки камеры kЗАГ:

где nизд – количество изделий, одновременно укладываемых в камеру, шт.; Vизд – объем одного изделия, м3;Vкам – внутренний объем камеры, м3

- коэффициент  оборачиваемости камеры кОБ:

 

где Тцик – длительность цикла с учетом времени загрузки камеры ( ),ч; тепловлажностной обработки ( ),ч и времени разгрузки камеры ( ), ч

Время загрузки камеры:

где Р – длительность формовки одного изделия, ч; Nлин – количество агрегатно-поточных линий, с которых идет загрузка камеры

Время выгрузки камеры:

тогда

 

 

5.6. Количество камер потребных для выполнения годовой программы

 

5.7. Округляем количество камер  до целого числа Nкам= шт. и уточняем годовую программу по выпуску изделий:

 

 

 

 

6. Теплотехнический расчет

Тепловой баланс для периода подъёма температуры камер периодического действия.

Расходная часть теплового баланса состоит из восьми статей расхода тепла, а именно расход тепла: 1) на нагрев сухой части бетона, 2) на нагрев арматуры,  3) на нагрев форм, 4) на нагрев части воды затворения, 5) на испарение части воды затворения, 6) на нагрев стенок камеры, 7) потери тепла в окружающую среда через ограждения камеры и  8) неучтенные потери тепла.

Приходная часть баланса состоит из двух статей: это приход тепла с паром и выделение тепла в результате протекания экзотермических реакций твердения бетона.

Решая уравнение теплового баланса относительно прихода тепла с паром, находим часовой расход пара  в периоде подъёма температуры (I период):

.  Удельный расход пара: ,

где   - длительность периода подъёма температуры, ч; - энтальпия пара, кДж/кг; - энтальпия конденсата, кДж/кг;  - число изделий в камере, шт.;  - объём одного изделия, м3.

 

6.1.1. Расход тепла на нагрев сухой части бетона:

 

;

где Ц, П и Щ – расход цемента, песка и щебня на 1 м3 бетона, кг/м3; Сб – теплоёмкость бетона (по заданию), кДж/кг·°С; - средняя температура бетона по толщине изделия к концу периода подъёма температуры, °С; tн – начальная температура бетона, °С.

 

кДж/период

 

 

6.1.2. Расход тепла на нагрев арматуры и закладных деталей:

 

где gарм– степень армирования изделия (по заданию), кг/м3; Сарм – теплоёмкость арматуры, которую можно принять равной 0,46, кДж/кг·°С. 

 

 кДж/период

 

 

6.1.3.  Расход тепла на нагрев форм:

 

где gформ– удельный расход металла на 1 куб. метр изделия (по заданию), кг/м3; Сформ – теплоёмкость металла формы, которую можно принять равной 0,46 кДж/кг·°С.

 

 кДж/период

 

 

6.1.4.Расход тепла на нагрев воды затворения:

 

;

 

 кДж/период

 

6.1.5.  Расход тепла на испарение части воды затворения:

 

;

где ε – доля воды затворения, испаряющаяся в период подъема температуры (ε = 0,005…0,05); В – расход воды затворения, кг/м3бетона.

 

 

 

6.1.6. Расход тепла на нагрев стенок камеры:

 

,

где qст и qпл – удельные теплопоглощения стенок и полов камеры (справочные данные), кДж/м2; Gмет. и Gут. – вес металла и утеплителя в конструкции крышки камеры (по отдельному расчету), кг; Смет.= 0,46 и Сут.= 2,35 - теплоемкость металла и утеплителя (справочные данные), кДж/кг·°С.

Величину удельных теплопоглащений стен и полов камеры можно определить по таблице в зависимости от длительности периода подъёма температуры и материала стен камеры.

Длительность периода нагрева, ч	Материал стен и пола камеры
	железобетон	бетон	кирпич	шлакобетон
1	11 942	10 349	7 647	6 117
2	16 844	14 665	10 810	8 631
3	20 699	17 933	13 240	10 601
4	23 883	20 699	15 294	12 235
5	26 607	23 129	17 053	13 659

Определяем площади стенок и пола камеры:

Определяем вес металла и утеплителя в конструкции крышки камеры:

кг

кг

 

кДж/период

 

6.1.7.Потери тепла в окружающую среду через ограждения камеры:

,

где ki– коэффициент теплопередачи различных частей ограждений камеры (для горизонтальных поверхностей ki=7,8 и для вертикальных - ki=23), Вт/м2·°С; tр – расчетная температура наружных поверхностей ограждений       (примерно 40 – 45°С).

 

 кДж/период

 

6.1.8. Неучтенные потери тепла принимают в размере 5% от расхода тепла на нагрев сухой части бетона:

 

 кДж/период

 

 

6.1.9.Расход тепла:

 

 

 

6.1.10.Выделение тепла в результате протекания экзотермических реакций твердения бетона в приходной части теплового баланса  находим по формуле:

 

.

.

6.1.11.Находим часовой расход пара:

 

.

6.1.12. Удельный расход пара:

 

 

По результатам расчета составляется таблица теплового баланса для периода подъема.

Приход тепла			Расход тепла
Наименование статей прихода	кДж/период	%	Наименование статей расхода	кДж/период	%
Тепло с паром	2721951,973	81,6	Нагрев сухой части бетона	1129265,937	33,8
Тепло при твердении бетона	610290,325	18,4	Нагрев арматуры	21531,621	0,64
_	_	_	Нагрев форм	403480	12,1
_	_	_	Нагрев части воды затворения	429697,5	12,9
_	_	_	Испарение части воды затворения	254701,5	7,6
_	_	_	Нагрев ограждений камеры	801296,6	24
_	_	_	Потери через ограждения в атмосферу	235805,85	7
_	_	_	Неучтённые потери	56463,29	1,7
Итого	3332242,298	100	Итого	3332242,298	100

 

 

 

 

 

 

 

Тепловой баланс для периода изотермической выдержки для камер периодического действия.

Расходная часть теплового баланса состоит из четырёх статей расхода тепла, а именно расход тепла: 1) на нагрев сухой части бетона, 2) на нагрев арматуры,  3) потери тепла в окружающую среда через ограждения камеры и  4) неучтенные потери тепла. Остальные статьи расхода тепла равны нулю.

Расчёты расхода тепла во втором периоде выполняются по тем же формулам что и в первом периоде, с той лишь разницей что:

• начальной температурой в периоде изотермической выдержки является средняя температура бетона по толщине изделия к концу периода нагрева;
• конечная температура – это средняя температура бетона по толщине изделия к концу периода изотермической выдержки;
• время тепловой обработки равно длительности периода изотермической выдержки.

Приходная часть баланса состоит из двух статей: это приход тепла с паром и выделение тепла в результате протекания экзотермических реакций твердения бетона.

Решая уравнение теплового баланса относительно прихода тепла с паром, находим часовой расход пара  в периоде подъёма температуры (I период):

 

Удельный расход пара:

 

. 

,

где   - длительность периода подъёма изотермической выдержки, ч; - энтальпия пара, кДж/кг; - энтальпия конденсата, кДж/кг;  - число изделий в камере, шт.;  - объём одного изделия, м3.

 

 

6.2.1. Расход тепла на нагрев сухой части бетона:

;

где Ц, П и Щ – расход цемента, песка и щебня на 1 м3 бетона, кг/м3; Сб – теплоёмкость бетона (по заданию), кДж/кг·°С; - средняя температура бетона по толщине изделия к концу периода подъёма температуры, °С; tб.ср – - средняя температура бетона по толщине изделия к концу периода изотермической выдержки, °С.

 

кДж/период

 

6.2.2. Расход тепла на нагрев арматуры:

где gарм– степень армирования изделия (по заданию), кг/м3; Сарм – теплоёмкость арматуры, которую можно принять равной 0,5, кДж/кг·°С.

 

кДж/период

6.2.3.Потери тепла в окружающую среду через ограждения камеры:

,

где ki– коэффициент теплопередачи различных частей ограждений камеры (для горизонтальных поверхностей ki=7,8 и для вертикальных - ki=23), Вт/м2·°С; tр – расчетная температура наружных поверхностей ограждений       (примерно 40 – 45°С).

 

 кДж/период

6.2.4.Неучтенные потери тепла принимают в размере 5% от расхода тепла на нагрев сухой части бетона.

 

кДж/период

 

 

 

 

 

 

6.2.5.Расход тепла:

 

 кДж/период

 

 

6.2.6.Выделение тепла в результате протекания экзотермических реакций твердения бетона в приходной части теплового баланса  находим по формуле:

 

 

6.2.7.Находим часовой расход пара:

 

hпиhк– соответственно энтальпия пара иконденсата, (hп= 2736кДж/кг;hк= 562кДж/кг)

 

6.2.8. Удельный расход пара:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По результатам расчета составляется таблица теплового баланса для периода подъема.

Приход тепла			Расход тепла
Наименование статей прихода	кДж/период	%	Наименование статей расхода	кДж/период	%
Тепло с паром	1200863,65	45,6	Нагрев сухой части бетона	304818,8	11,5
Тепло при твердении бетона	1427982,45	54,4	Нагрев арматуры	5607,5	2,45
_	_	_	Нагрев форм	0
_	_	_	Нагрев части воды затворения	0
_	_	_	Испарение части воды затворения	0
_	_	_	Нагрев ограждений камеры	0
_	_	_	Потери через ограждения в атмосферу	2303178,95	83,4
_	_	_	Неучтённые потери	15240,9	0,67
Итого	2628846,1	100	Итого	2628846,1	100