Автор: Пользователь скрыл имя, 05 Мая 2013 в 23:18, курсовая работа
На основании всех расчетов спроектированы тепловые сети и технологические линии по производству изделий с учетом заданных условий производства и проектной мощности, описаны мероприятия по технике безопасности и охране труда.
В настоящее время в кассетных установках изготавливается большая часть объема изделий для жилищного строительства. В таких установках формование и тепловая обработка изделий производится в сборно-разборных формах.
В кассетных установках железобетонные изделия подвергаются контактному нагреву, т.е. тепло от паровоздушной среды через металлические стенки рубашек передается изделиям.
Изготовление панелей в кассетных формах обеспечивает высокую точность сборных деталей и хорошее качество поверхности.
Введение……………………………………………………….…………………...…….4
1. Краткое описание технологического процесса………….………………………….5
2. Устройство и принцип действия тепловой установки...……………………….......7
3. Характеристика изделия и формы …………………………………..........................9
4. Состав бетонной смеси……………………………………………………………...11
5. Выбор и обоснование режима тепловой обработки……………………………....13
6. Расчет теплоты экзотермии………………………………………………………...17
7.Определение требуемого количества тепловых агрегатов и схем их размещения……………………………………………………....................................................18
8. Составление и расчет уравнения теплового баланса установки………………....19
9.Определение часовых и удельных расходов теплоты и теплоносителя по периодам тепловой обработки………………………………………………..………….….......................25
10.Составление схемы подачи теплоносителя, построение циклограммы работы тепловых установок, расчет тепловых нагрузок и параметров сети……………………………………….....................................................................................26
11.Предложения по экономии энергоресурсов при эксплуатации тепловых установок………………………………………………...............................................................28
12.Мероприятия по технике безопасности, охране труда и противопожарной технике ………………..……………………………………………………………….…..…....29
Список использованных литературных источников………………………….…......31
Gц,п,щ,в,м – масса цемента, песка, щебня, воды, металла арматуры соответственно, кг.
цемент |
песок |
щебень |
вода |
сталь | |
с, кДж/(кг ºС) |
0,84 |
0,84 |
0,85 |
4,19 |
0,48 |
G кг. |
367 |
715 |
1089 |
202 |
51 |
кДж/(кг ºС),
м2/ч
С учетом, что R=0,07 м и τ=1 ч имеем:
Зависимость
скорости распространения теплоты
в изделии от интенсивности внешнего
теплообмена учитываем
, где
α- коэффициент теплоотдачи от среды к поверхности обрабатываемого изделия Вт/(м2 ºС);
В зависимости от α1=100, α2=90, имеем следующие значения Bi:
; ;
При расчете температуры материала в точке х используется критериальная зависимость типа:
, где
Q- безразмерная температура;
tс- средняя температура среды за соответствующий расчетный период, ºС
tн- температура изделия в начале расчетного периода, ºС.
Температура на поверхности равна:
Температура в центре изделия:
Значения безразмерных температур Qп и Qц определим по графикам исходя из рассчитанных выше величин Fo и Bi:
Qц1=0,41; Qп1=0,18;
Qц2=0,43; Qп2=0,21;
Зная значения безразмерных температур Qп и Qц вычислим значения температур:
-на поверхности изделия
tп1=45 - 0,18*(45 - 20)=40,5;
tп2=70 - 0,21*(70 – 40,5)=63,8;
tп3=70 - 0,21*(70 – 63,8)=68,7;
tп4=70 - 0,21*(70 – 68,7)=69,7;
tп5=70 - 0,21*(70 – 69,7)=69,99;
-в центре изделия
tц1=45 – 0,41*(45 - 20)=34,8;
tц2=70 - 0,43*(70 – 34,8)=54,9;
tц3=70 - 0,43*(70 – 54,9)=63,5;
tц4=70 - 0,43*(70 – 63,5)=67,2;
tц5=70 - 0,43*(70 – 67,2)=68,9;
Средняя температура изделия за расчетный период определим по формуле
, ºС
tср1=( tп1+2* tц1)/3=(40,5+2*34,8)/3=36,7;
tср2=( tп2+2* tц2)/3=(63,8+2*54,9)/3=57,9;
tср3=( tп3+2* tц3)/3=(68,7+2*63,5)/3=65,2;
tср4=( tп4+2* tц4)/3=(69,7+2*67,2)/3=68,03;
tср5=( tп5+2* tц5)/3=(69,99+2*68,99)/3=69,5;
№ |
Bi |
Fo |
Qп |
Qц |
tп |
tц |
tср |
1 |
2,8 |
0,67 |
0,18 |
0,41 |
40,5 |
34,8 |
36,7 |
2 |
2,52 |
0,67 |
0,21 |
0,43 |
63,8 |
54,9 |
57,9 |
3 |
2,52 |
0,67 |
0,21 |
0,43 |
68,7 |
63,5 |
65,2 |
4 |
2,52 |
0,67 |
0,21 |
0,43 |
69,7 |
67,2 |
68,03 |
5 |
2,52 |
0,67 |
0,21 |
0,43 |
70 |
70 |
70 |
Для наглядности процесса разогрева бетона и паровоздушной среды построим график изменения температур во времени:
6. Расчет теплоты экзотермии
Количество теплоты гидратации, выделяемое 1 кг цемента:
М - марка цемента
количество градусов – часов от начала процесса, град/час
В/Ц – водоцементное отношение
а – эмпирический коэффициент, равный
, при Q<290 град·ч
, при Q>290 град·ч
Расчет теплоты гидратации осуществляется в следующем порядке:
-определяем количество градусо-часов за период подъема температуры:
где - средняя температура бетона в конце периода прогрева,°С
-рассчитываем количество градусо-часов за весь период тепловой обработки
Определяем эмпирический коэффициент:
Зная эмпирический коэффициент и количество градусо-часов можно определить количество теплоты гидратации, выделяемое 1 кг цемента:
Количество теплоты гидратации, выделяемое цементом находящегося в камере:
7. Определение требуемого количества тепловых агрегатов и схем их размещения:
Число установок периодического действия определим по выражению
,шт.
где N0- годовая производительность линии, м3;
tц- продолжительность цикла работы установки (с учетом времени предварительной выдержки, загрузки и разгрузки, длительности тепловой обработки), ч;
SVб- суммарный объем бетона, одновременно обрабатываемого в одной установке, м3
М- число рабочих дней в году;
К- число смен;
Z- продолжительность рабочей смены, ч.
N0 = 34000 м3
SVб = 19,2 м3
М = 256
К = 2
Z = 8 ч.
tц = 2,5+1+4+4,5+1 = 13 ч
= 6 шт.
8. Составление и расчет уравнения теплового баланса установки:
Теплотехнический
расчет заключается в составлении
теплового баланса установок, на
основании которого определяется расход
теплоты, требуемой на тепловую обработку
изделий. Базовой величиной для
расчета теплового баланса
Для установок периодического действия уравнение теплового баланса имеет вид:
, кДж
где Q=Gп∙iп- поступление теплоты от теплоносителя в каждом из периодов или за весь цикл тепловой обработки;
здесь Gп – расход теплоносителя, кг;
iп = i’+r∙x – энтальпия теплоносителя, поступающего в установку, кДж/кг;
Qэкз- количество теплоты, выделяющейся в процессе экзотермической реакции гидратации цемента с водой затворения, кДж.
β =1,2- коэффициент, учитывающий непредвиденные потери теплоты;
Qб- количество теплоты, расходуемое на нагрев бетона, кДж;
Qуст- количество теплоты, расходуемое на нагрев ограждений, кДж;
Qпот- количество теплоты, потерянное установкой в окружающую среду, кДж;
Qк- потери с конденсатом, кДж.
Теплота на нагрев бетона.
Количество теплоты, расходуемое на нагрев массы изделия, определим по формуле:
, кДж
где сб =1,11 кДж/(кгºС) - средневзвешенная теплоемкость бетонной массы изделий;
Gб – масса изделии, одновременно загружаемых в установку, кг;
tн, tк- средние температуры бетона в начале и конце соответствующего периода, ºС.
Рассчитаем данную величину по периодам тепловой обработки:
подъем температуры:
Qб1 = 1,11*2429,5*19,2*(36,7-20) = 864684,3 кДж
изотермическая выдержка:
Qб2 = 1,11*2429,5*19,2*(70-36,7) = 1724190,88 кДж
Теплота на нагрев формы.
Количество теплоты, расходуемое на нагрев установки:
Qуст = 1,2*[ cм*Gп.р.*( tк - tн ) + cм*Gогр.*( tк - tн ) + cи*Gи.*( tк - tн )], кДж
где 1,2-коэфициент, учитывающий нагрев станины установки;
cм= 0,48 кДж/(кг ºС)- теплоемкость материала формы;
си = 0,84 кДж/(кг ºС)- теплоемкость минеральной ваты;
Gп.р. - масса метала паровых рубашек;
Gи - масса тепловой изоляции;
Gогр. - масса метала ограждающих листов
tк- средняя температура материала в конце рассматриваемого периода, ºС;
tн- начальная температура металла формы, равная в период подъема температуры – температуре воздуха в цеху или на улице, а в период изотермической выдержки – температуре поверхности бетона изделия в конце периода подъема температуры, ºС.
Рассчитаем температуру на наружной поверхности обшивочного слоя металла:
(м*ºС)/Вт
ºС
Для минеральной ваты:
ºС
Рассчитаем массы металла и изоляции:
Gп.р=(0,01*4,5*2,61*2*7850+4,
Окончательно примем массу металла паровых рубашек вместе с ребрами жёсткости равную:
Gп.р=28183,3+0,2*28183,3=
Gи = 2*0,05*4,5*2,61*125 = 146,8 кг.
Gогр.
= 2*0,003*4,5*2,61*7850+4*0,1*4,
Qогр = 1,2*[ 0,48*33819,9*( 70-20 ) + 0,48*620,2*( 24,51-20 ) + 0,84*146,8*( 47,3 – 20 )] = 979663,9 кДж
Потери теплоты.
Количество теплоты отданное установкой в окружающую среду определяем по выражению:
, кДж
где aн- коэффициент теплоотдачи у наружной поверхности формы, Вт/(м2 ºС)
F- площадь поверхности формы, м2;
tн- конечная температура поверхности формы в соответствующем периоде, ºС;
t0- температура воздуха в цеху или на улице, ºС.
Коэффициент aн рассчитываем по следующей формуле
где tпов ,Tпов , - температура наружной поверхности установки по стоградусной шкале и шкале Кельвина соответственно;
t’пов ,T’пов, - температура лучевоспринимающей поверхности по стоградусной шкале и шкале Кельвина соответственно;
Ф- коэффициент, принимаемый для вертикальных поверхностей ограждающих конструкций (2,2) и горизонтальных поверхностей обращённых вверх (1,8;2,4);
c’- приведенный коэффициент лучеиспускания поверхностей ограждения,
Вт/(м2∙ К4);
c'=c0∙ε,
где c0 =5,67 Вт/ (м2∙ К4)- постоянная лучеиспускания абсолютно чёрного тела;
ε=0,95 –
степень черноты полного
c’=5,67∙0,95=5,3865 Вт/(м2∙ К4).
Для боков с мин. ватой:
подъём температуры: tпов =(24,51+20)/2=22,27 0C:
, Вт/(м2 ºС);
изотермическая выдержка:
tпов=24,51 0C:
,, Вт/(м2ºС);
Площадь
поверхности принимаем: F=4,5*2,61*2+2,61*0,5*4+4,5*0,
Рассчитаем потери теплоты по периодам тепловой обработки:
подъем температуры:
= 8,18*33,21*(22,27-20)*1*3,6 = 2219,99 , кДж
изотермическая выдержка:
=8,76*33,21*(24,53-20)*4 *3,6 = 18977,26 , кДж.
Для низа кассеты:
подъём температуры:
tпов = (40,5+20)/2 = 30,25 0C:
,Вт/(м2 ºС);
изотермическая выдержка:
tпов=(70+40,5)/2=55,25 0C:
,Вт/(м2ºС);
Площадь поверхности принимаем: F = 3,14*4,5 = 14,13 м2