Туннельные тепловлажностные камеры. Кассетные тепловлажностные установки. Схемы конструкций.

МДК0201 Теплотехническое оборудование. Занятие №26.

Туннельные пропарочные камеры непрерывного действия. Эти камеры представляют собой туннель, где непре­рывно или периодически передвигаются вагонетки с изде­лиями, которые загружаются подъемниками с одного торца, а выгружаются снижателями с противополож­ного. Подъемники оборудованы толкателями для подачи вагонеток в камеру, перемещения их по камере и выдачи на снижатель.

Рисунок 1. Принципиальная тепловая схема камеры непрерывного действия:

1, 2, 3, 4 и 5 - завесы; 5, 7, 8 и 9 - вентиляторы; 10 - калориферы; 11 - паропровод вне камеры; 12 - трубопровод острого пара в камере; 13 - паровые регистры из оребренных труб; 14 - рельсовые пути; 15 - регистры охлаждения воздуха

Ограждения камер выполняют из кирпича и железобетона. Торцы закрывают гибкими шторами: брезентовыми, резиновыми, эластиковыми и др. Длина камер горизонтального типа - от 73 до 127,5; высота - 0,6-7; ширина - 2,5-5,5 м. По длине камеры разде­лены на стационарные зоны: подогрева, изотермического прогрева и охлаждения. В каждой зоне постоянно под­держиваются требуемые температурно-влажностные усло­вия. 3оны отделены одна от другой воздушными завесами, которые устанавливаются и на торцах камер. Назначение воздушных завес: предотвращать переход паровоздушной смеси из одной зоны в другую и выход смеси в цех или засасывание в камеру холодного воздуха из цеха. Трехъярусные камеры выполнены в виде одного общего тон­неля, не имеющего диафрагм по высоте. Длина камер непрерывного действия определяется производи­тельностью конвейеров, количеством ярусов или изделий, уклады­ваемых на вагонетки, и продолжительностью принятого цикла теп­ловой обработки. В последние годы стали применять камеры, обогреваемые главным образом, циркулирующим воздухом, нагреваемым в калориферах и увлажняемым в случае необходимости острым паром. Применяют также камеры, в которых основное количестве тепла вносится острым паром и в незначительной степени теши поступает от калориферов или регистров. Теплоносителем служит паровоздушная смесь, подаваемая в камеру центробежным вентилятором. Воздух всасывается вентилятором в нижней зоне - через три горизонтальных короба. Конфигурация щелей в коробах (для за­бора воздуха) обеспечивает равномерное распределение засасыва­емого воздуха по длине щели и соответственно по ширине каме­ры. Вентилятор нагнетает воздух в четыре воздушные завесы, установленные в торцах камеры и на границах зоны изотермиче­ской выдержки. Перед подачей в первые три воздушные завесы воздух нагревают в пластинчатых калориферах. На торце, со стороны подачи изделий, и внутри камеры, в кон­це зоны изотермической выдержки, были навешены гибкие шторы из про­резиненной ленты. Со сто­роны выдачи изделий установили металличе­ские верхнеподвесные шторы, открывающиеся выталкиваемыми из камер вагонетками. Скорости воздуха в живом сечении камеры приблизительно составляли: в первой части зоны подогрева 0,35 м/сек, во второй части 0,9 и в зоне изотермической выдержки 0,4 м/сек. Середина зоны подогрева оборудована воздухозаборным устройством, расположенным по бокам камеры, которое засасывает горячий воздух и подает его в начало и конец зоны подогрева, а также в воздушные завесы. По пути движения воздух подогревается в калориферах до 100-115° С и подается в камеру через короба равно­мерной раздачи. Короба установлены на расстоянии 7,5 м от входа и 0,45 м от конца зоны подогрева. Tемпература изделий в начале зоны поднимается до 35° С, т. е. изделия предварительно выдерживаются, а в конце - до 80-90⁰ С. Из зоны подогрева воздух отсасывается и подается в четыре воздушные завесы: две в торцах камеры и две на границах зоны, изотермического прогрева. Воздух, подаваемый в первые три воздушные завесы (считая со стороны загрузки), предварительно подогревается в ка­лориферах, а подаваемый в четвертую завесу, проходя через такой же калорифер, подогревает в нем воду, кото­рая поступает в зону охлаждения и через перфорирован­ные трубы-разбрызгиватели увлажняет остывающие изде­лия. Нагретый и увлажненный воздух из зоны охлажде­ния вновь поступает в зону подогрева или выбрасывается в атмосферу. В зоне охлаждения (на расстоянии 15 м от торца со стороны снижателя) на уровне вагонеток первого яруса установлен воздухозаборник. Засасываемый им холодный воздух подогревается в калорифере до 90-110° С и по­ступает в камеру через короба равномерной раздачи, установленные на расстоянии 26 м от того же торца. Объем воздуха, циркулирующего в камере, состав­ляет 47000 м³. Воздух в калориферах подогревается глухим паром. Конденсат от каждого калорифера по общему конденсатопроводу поступает в котельную. Пар подается в камеру по системе регистров и перфо­рированных труб. Схема теплоснабжения приведена на рис. 36. Регистры расположены на полу камеры и за­нимают почти всю ее длину, за исключением участка в зоне охлаждения длиной 20 м от торца со стороны снижателя. Всего в камере 36 регистров (18 пар), сгруппи­рованных в три группы по 12 шт. Каждым из регистров состоит из 15 труб диаметром 3 дюйма и длиной 5 м. Эти трубы подсоединены к коллектору диаметром 4 дюйма. Из общего паропровода пар поступает в ре­гистры всех камер. Каждая группа регистров имеет свой конденсатопровод с подпорной шайбой. Все три конденсатопровода выходят к торцу камеры со стороны подъем­ника, где объединяются в один, на котором установлен конденсационный горшок. Острый пар подается только в начало зоны подогрева н в конец зоны изотермического прогрева. В обоих слу­чаях перфорированные трубы расположены вблизи воз­душных завес. Пар интенсивно перемешивается с горя­чим воздухом н равномерно распределяется внутри камеры. К преимуществам многоярусных туннель­ных камер можно отнести экономию производственной площади, одинаковый срок обработки н темп передвиже­ния изделий на каждом ярусе. Основной недостаток: большие потери тепла через торцы и разность t относительной влаж­ности среды по ярусам. Эти недостатки привели к необ­ходимости разделения ярусов сплошными горизонтальными перегородками на одноярусные щели и строительству туннельных камер горизонтального типа не­большой высоты, так называемых щелевых. К недостаткам многоярусных и щелевых камер можно отнести сложность подачи кондициониро­ванной паровоздушной смеси; необходимость нижнего подогрева камер глухим паром для устранения недогрева изделий, расположенных внизу; недостаточную защиту торцовых проемов камер от выброса греющей среды вверху и засоса холодного цехового воздуха снизу, что увеличивает затраты тепла. К тому же тепло осты­вающей продукции практически не используется, что увеличивает и без того высокий удельный расход тепло­носителя. В щелевых камерах высота входа намного (в 4—6 раз) меньше ширины. Располагают их на полу цеха или заглубляют в грунт. В последнем слу­чае на перекрытии камеры находится формовочное обо­рудование. Теплоносителем служит пар или электро­энергия. Типы щелевых камер разнообразны.

Кассетные установки сочетают в себе установки для формования и тепловлажностной обработки изделий, что обусловливает значительную экономию производствен­ных площадей. Бетонные и железобетонные изделия (пло­ские, ребристые) формуют и прогревают в вертикаль­ных сборно-разборных формах. Так как длительная тепловая обработка снижает производительность и эф­фективность кассетного способа производства, то такие установки используются в двухстадийной технологии: формование и короткий прогрев в кассетной установке, а окончание процесса тепловой обработки в камерах выдерживания.

Конструктивно кассетные установки состоят из не­подвижной станины, подвижных тепловых отсеков, раз­делительных стенок, опор и прижимных домкратов. К па­ровым отсекам или разделительным стенкам крепятся днища и борта форм, которые в собранном состоянии (установка сжата домкратами) образуют вертикальные формы, заполняемые арматурой и бетоном. Торцевая неподвижная теплоизолированная стенка крепится к раме станины, а подвижные стенки и отсеки перемещаются на роликовых опорах. Передвижение стенок произво­дится гидравлическими домкратами, а закрепление их — установочными клиньями в кронштейнах.

Тепловые отсеки различных типов кассет (конструк­ции Гипростроймаша, Гипростройиндустрии, НИАТ, ЦНИИЭПЖилища) имеют различные толщину и кон­структивные особенности. Как правило, это жесткие металлические конструкции толщиной 70...240 мм, имею­щие каркас и обшитые металлическим листом толщиной 12 ..,24 мм. Исключение составляют тепловые отсеки кас­сет конструкции ЦНИИЭПЖилища, имеющие плоский тепловой регистр из стальных трубок, уложенный меж­ду двумя армированными железобетонными стенками.; общая толщина отсека 40 мм. Несмотря на некоторые ус­ложнения теплопередачи (теплоноситель — трубы—бе­тон— изделие), эти тепловые отсеки выгодны, так как имеют малую металлоемкость.

Теплоноситель к греющим отсекам подводится с по­мощью гибких шлангов, арматурный каркас и бетонная смесь подаются сверху. Вибрирование бетона произво­дится навесными вибраторами. В большинстве случаев в качестве теплоносителя используют пар, однако воз­можно применение горячей воды и высокотемператур­ных теплоносителей.

К недостаткам кассетных установок относится необ­ходимость использования пластичных бетонных сме­сей, так как высокую узкую щель (формовочный отсек), в которой находится арматурный каркас, заполнить жест­кой бетонной смесью и уплотнить невозможно. Приме­нение же пластичных смесей требует снижения скорости прогрева, удлинения цикла тепловой обработки и огра­ничения температуры нагрева (не выше 100 °С).

Во всех конструкциях кассетных установок тепловые и формовочные отсеки раздвигаются в горизонтальной плоскости. Исключение составляет кассетная установ­ка конструкции ЦНИИЭПЖилища с оснасткой, пере­двигающейся в вертикальной плоскости и позволяющей применять жесткие бетонные смеси. Значительная высо­та формовочного отсека приводит к тому, что нижние слои бетонной смеси находятся под избыточным давле­нием и имеют более высокие прочностные показатели (в 1,5...2 раза), чем верхняя часть изделия. С целью экономии цемента применяют бетонную смесь перемен­ного состава, с уменьшением расхода цемента для ниж­них слоев.

Кассетные установки отличаются высокой металлоем­костью (до 10 т металла на одно изделие). Так как эти установки периодического действия, то прежде чем нач­нет прогреваться изделие, необходимо прогреть всю бортоснастку. Если формовочные отсеки чередуются с тепловыми, то прогрев изделий происходит с двух сто­рон; если же между изделиями установлены разделитель­ные стенки (гибкие из металлических листов толщиной 24 мм или жесткие в виде пространственных каркасов), то осуществляется односторонний прогрев, а температу­ра в средних изделиях на 10...30 °С отстает от температу­ры изделий, расположенных около теплых отсеков.

В кассетных установках неравномерность прогрева изделия может иметь место по длине (быстрый прогрев в зоне подачи пара и слабое поступление теплоносителя в дальний торец из-за обилия ребер жесткости), по тол­щине (при одностороннем прогреве) и высоте (из-за рас­слоения теплоносителя в узком высоком отсеке). Поэтому важное значение приобретают организация теп­лообмена, движение и циркуляция теплоносителя, что ска­зывается на скорости прогрева, расходах тепловой энер­гии и эксплуатационных характеристиках изделий.

Как известно, интенсивность теплообмена зависит от скорости движения и турбулизации теплоносителя. По­этому предусматривают циркуляцию, многократное ис­пользование и многоходовое движение теплоносителя в отсеках.

Одной из наиболее распространенных схем пароснабжения кассетных установок является эжекторная система (рис. 2). Применение эжектора позволяет организовать циркуляцию теплоносителя через тепловой отсек, уменьшить неравномерность прогрева изделий, экономить тепловую энергию, многократно используя теплоноситель.

Пар с высокой температурой из магистрального па­ропровода 1 через узел регулирования попадает в эжек­тор 4. В эжекторе, имеющем сопло, коифузор и диффузор, создается разрежение и охладившаяся паровоздушная смесь из тепловых отсеков 5через резиновые шланги и отсасывающий коллектор 9 подсасывается в эжектор. Смешавшись со свежим паром и повысив температуру, теплоноситель через подающий коллектор 2 поступает в тепловые отсеки 5, прогревая формовочные отсеки 10 с бетонными изделиями. Остывший пар конденсируется и по резиновым шлангам стекает в коллектор сбора кон­денсата 6 и далее в конденсатопровод 8 конденсационный горшок 7 отделяет конденсат и не позволяет пару из теп­ловых отсеков уходить в конденсатопровод.

Рисунок 2. Схема эжекторной системы пароснабжения кассеты:

1 — магистральный паропровод; 2 — подающий коллектор; 3 — узел регулирования; 4 — эжектор; 5 — тепловые отсеки; 6 — коллектор (бора конденсата; 7 — конденсационный горшок; 8 — конденсатопровод; 9 — отсасывающий коллектор; 10 — формовочные отсеки с разделительной стенкой

Прогрев изделий в кассетных формах может произ­водиться сразу после окончания формования, без пред­варительного выдерживания. Для ускорения прогрева и сокращения продолжительности тепловой обработки целесообразно бетонную смесь укладывать в предвари­тельно подогретую до 40...45° форму. В этом случае продолжительность подъема температуры в отсеках форм до максимальной может быть сокращена до 1-1,5 ч.

Продолжительность изотермического прогрева зави­сит от температуры и расположения тепловых отсеков, толщины изделий и состава бетона (расчетные макси­мальные режимы тепловой обработки в формах изделий из тяжелого бетона на портландцементе для достижения отпускной прочности.

Остывание изделий после прекращения подачи пара происходит весьма медленно из-за большой теплоемкос­ти кассеты с изделиями, поэтому распалубку изделий делают при температуре 75...80 °С. Для снижения тем­пературы в тепловом отсеке применяют принудительное охлаждение водой.

Для увеличения оборачиваемости кассетных форм целесообразно производить распалубку изделий при прочности бетона 5,0...7,5 кг/м³, которая достаточна для транспортных операций. Дальнейшее твердение изделий может осуществляться на теплом складе или на утеп­ленных стеллажах.

Ускорить процесс твердения бетона можно также пу­тем введения химических ускорителей. Наибольшее сокращение сроков твердения может быть достигнуто предварительным электроразогревом бетонной смеси и последующим кратковременным прогревом бетона в кас­сетной форме при температуре 95... 100 С.

Повышение температуры изотермического прогрева выше 100 °С связано с повышением давления в отсеках (при применении пара в качестве теплоносителя) и для плоских изделий с большой поверхностью требует зна­чительного усиления каркаса отсеков. В этих случаях рациональнее применять высокотемпературные тепло­носители, имеющие температуру кипения 250...350 °С.

Удельные расходы пара в кассетных установках должны составлять 200 кг пара на 1 м³ бетона, однако в зависимости от длительности цикла, состояния кассет и качества эксплуатации они колеблются от 200 до 1000 кг/м³.

Задание: 1. Подготовить конспект лекции в печатном word-документе.

2. Предоставить схемы другихтуннельных тепловлажностных камер и кассетных тепловлажностных установок.

Срок выполнения 16.10.2020.