Расчет режима нагрева изделия.

Для правильного назначения режимов ТВО необходимо знать кинетику изменения и распределение температуры по толщине изделия.

4.1. Теплообмен между греющей средой и изделием

Определяющей температурой tопр,°С является средняя температура погранич- ного слоя плёнки конденсата, которая вычисляется по формуле:

t_опр = = = 40,7

где и – начальные температуры среды и изделия, принимаемые равными температуре воздуха в цехе, °С; – температура изотермической выдержки, °С;

= – температура поверхности изделия, °С.

Теплопроводность λ_с, теплоёмкость среды С_с, скрытая теплота парообразования r определяется по таблице.

В многоярусных и одноярусных (щелевых) туннельных камерах непрерывного действия паровоздушная среда находится в вынужденном движении благодаря естественной циркуляции паровоздушной среды через торцовые сечения камеры и работы циркуляционных вентиляторов. В этом случае процесс теплообмена между средой камеры и изделиями выражается следующими критериальными зависимостями, полученными И.Б. Заседателевым:

При φ>65% Nu =14,3∙ ∙ = 65∙ ∙( = =7009,8

где t_c - температура сухого термометра равная t_опр; t_м – температура мокрого термометра, определяемая по таблице с учётом относительной влажности среды φ%; t — средний перепад температур между средой и изделиями, °С.

В критериях Nu и Re за определяющий размер ^L_опр ^=8,55,где s –поверхность теплообмена изделия, м². Скорость движения теплоносителя в этих установках может достигать 1,5 — 2 м/сек. Теплофизические свойства среды – паровоздушной смеси находятся по таблице по величине t_опр.

Эти формулы получены в результате испытания образцов бетонных изделий при изменении критерия Рейнольдса

^Re ₌ ₌ ³⁸⁸⁸⁸⁴в пределах 5 · 10³ < Re < 40 · 10³.

4.2. Температурное поле по толщине изделия в периоде подъема температуры среды в камере

Особенное значение имеет расчет температуры бетона в период нагрева, так как на этой стадии распределение температур по толщине бетона существенно влияет на его структурообразование, а также в процессе охлаждения, когда появляется опасность появления трещин.

Скорость нагрева среды в °С/ч

b = = = 11

Q_Э ₂₈ – удельная величина тепловыделений бетона при нормальном режиме твердения в течение 28 суток, зависящая от марки цемента и равная

= 0,83 ∙ М_ц + 87 = 0,83 ∙ 500 + 87 = 502

^{Коэффициент температуропроводности}

а_б = 3,6 ∙ = 3,6 ∙ = 0,00313 /ч

Пользуясь операционным методом, получаем решение уравнения в виде вы-ражения для температуры в любой точке неограниченной пластины в любой момент времени с учетом тепловыделения цемента и испарения влаги:

t (х, τ) = + b ∙ τ – + ∙ ∙ cos ∙

t(x=0)= 46

t(x=0,075) =57,5

Коэффициент тепловыделений:

k_экз = = = 0,089

Коэффициент: C ₂ = f (Fo, Bi) находится по графику.

Темп нагрева изделия за счет внутреннего источника тепла:

= k_экз ∙ = 0,089 ∙ = 2,523

Критерий Био:

Bi = = = 3,29

Критерий Фурье:

F0 = = = 1,408

Коэффициент: m = f	(	Bi	)	находится по графику. Коэффициент

A ₁ = f (Bi) находится по графику.

По результатам расчетов находим: среднюю по толщине температуру изделия к концу периода подъема температуры:

= = = 54,8

Градиент температуры по толщине изделия:

grad t = = = 120 °С/м.

4.3. Температурное поле по толщине изделия в периоде изотермической выдержки.

Тогда получим решения для неограниченной пластины, которое удобно пред-
ставить в следующем виде с учетом ранее принятых допущений:

t (х, τ) = ∙ (D F)

t (х, τ)=70-(62,8-50,8)∙(0,6905-0,0448)=62,3

t (х, τ)=70-(62,8-50,8)∙(0,2694-0,0165)=67

Темп нагрева изделия за счет внутреннего источника тепла:

= 0,25 ∙ ∙ =

= 0,25 ∙ ∙ = 0,367

Коэффициент: C ₃ = f (Fo, Bi)

находится по графику

Критерий Фурье в период изотермической выдержки

F0 = = = 0,626

Коэффициент: m = f

(

)

находится по графику

Коэффициент D:

D = ∙ ∙ cos ∙

D(x=0)=0,6905

D(x=0,1)=0,2694

Коэффициент F:

F =

F(x=0)=0,0448

F(x=0,1)=0,0165

Средняя по толщине температура изделия к концу изотермической выдержки:

= = = 65,8

Технологический расчет.

В соответствии с нормами технологического проектирования устанавливают годовой фонд рабочего времени. При расчетах производственной мощности предприятий строительной индустрии рекомендуются следующие режимы работы.

Количество рабочих дней в году:

при пятидневной рабочей неделе 260,4

Количество рабочих смен в сутки для ТВО (включая выдержку изделий в камерах в ночное время) - 3

Количество рабочих часов в году при пятидневной неделе:

трехсменная работа 6252

Оптимальный режим работы предприятия находится из условия обеспечения наилучших технико-экономических показателей всего производства.

Количество конвейерных линий для выполнения годовой программы

N_кл = = = 0,912, т.е. N_кл =1шт

где G_год – годовая производительность, тыс. м³ в год; Р_кл – ритм работы конвей-

ерной линии, мин; Т_год – годовой фонд рабочего времени, ч; V_изд – объем одного изде-лия, м³.

Ритм работы конвейерной линии можно принять, руководствуясь таблицей:

	Ритм конвейеров Р_кл, мин при объёме бетона
Характеристика изделий		V_изд,м³	в одной форме
до 1,5	1,5 –		2,5 –	3,5 –	более

	2,5		3,5	5,5	5,5


Однослойные изделия с не-	8	10		15	20	25
сложной конфигурацией


Однослойные изделия со
сложной конфигурацией (реб-	10	15		20	25	30
ристые изделия, групповые

формовки, …)

Многослойные и крупногаба-
ритные изделия со сложной	20	25		30	35	40
конфигурацией

После округления количества конвейерных линий до целого числа необ-ходимо уточнить годовую производительность (G_год^′) и определить часовую произво-дительность завода (цеха):

V_час = 1000·G_год ¢ / Т _{год=1000∙33/6252=5,06}, м³/ч.

Число форм - вагонеток для обеспечения работы одной конвейерной линии:

m_ф = = = 75, т.е. 75 вагонеток

где τ_ц – длительность цикла тепло-влажностной обработки, ч.

Число камер непрерывного действия для обслуживания одной конвейер-

ной линии:

N_кам = = = 1,875; N_кам= 2 камеры длиной 100 м.

где l_ф – длина формы – вагонетки, м; L_кл – длина конвейерной линии, которая равна 100 метров. После округления расчетного количества камер до целого числа уточняем длину конвейерной линии и камеры непрерывного действия:

= + 2 ∙ =