Ямная камера для тепловлажностной обработки элементов мощения из мелкозернистого бетона

="center">    Q_2п = 420·420·0,0016·6 = 1693,44 кДж;

    Расходная часть:

    1. Расход тепла на нагрев изделий:

    Q_1р = V_и·n_и·ρ_б·С_б(t_к – t_н), где

    С_б – теплоемкость бетона, кДж/м·ºС;

    ρ_б – плотность бетона, кг/м³;

    t_к; t_н – конечная и начальная температуры бетона,ºС;

    Q_1р = 0,0016·6·1691,8·0,84(75-15) = 818,56 кДж;

    2. Расход тепла на нагрев форм  и арматуры:

    Q_2p = (G_a + G_ф)n_и·С_с(t_к – t_н), где

    G_ф – масса формы, кг;

    G_a – масса арматуры в одном изделии, кг;

    С_с – теплоемкость стали, кДж/кг ·ºС;

    Q_2p = (790973,6)6·0,46(75-15) = 130985228,2 кДж;

    3. Расход тепла на нагрев влаги  в бетоне:

    Q_3p = V_и·ρ_б·(ω/100)·n_и·С_вл(t_к – t_н), где

    ω – весовая влажность бетона изделия, %;

    С_вл – теплоемкость влаги, кДж/кг·ºС;

    ω = (В/((Ц + Щ + П)))100%, где

    В, Щ, П – расход воды, щебня, песка  на 1 м³ бетона, кг;

    ω = (249,8/((420 + 1564,3)))100% = 12,5%;

    Q_3p = 0,0016·1691,8·(12,5/100)·6·4,19(75 – 15) = 510,4кДж;

    4. Расход тепла на испарение  части влаги:

    Q_4p = 2487·V_н·ρ_б·n_и((ω_к - ω_н)/100), где

    ω_н; ω_к – начальная и конечная влажности, % ;

    2487 – скрытая теплота парообразования,  кДж;

    Q_4p = 0,0016·1691,8·2487·6·((12,5 – 4,8)/100) = 3110,2 кДж;

    5. Расход тепла на нагрев самой  установки:

    Q_5p = G_y ·C_y(t_k – t_н), где

    G_y – масса тепловой установки, кг;

    С_у – теплоемкость материала установки, кДж/кг·ºС;

    Q_5p = 404400·0,84(75 – 15) = 20381760 кДж;

    6. Потери теплоты во внешнюю  среду:

    Q_6p = α(t_ст – t_в)F·7,2·τ_т.о, где

    α – коэффициент теплоотдачи, Вт/м²·ºС;

    t_ст – температура наружной поверхности стенки, ºС;

    t_в – температура наружного воздуха, ºС;

    F – поверхность тепловой установки, м²;

    Q_6p = 11,6(35 – 15)20,6·7,2·12 = 412942,9 кДж;

    7. Потери тепла с отработанным  теплоносителем:

    Q_7p = D·C_к·t_кон, где

    С_к – теплоемкость конденсата, кДж/кг·ºС;

    t_кон – температура конденсата, ºС;

    Q_7p = 4,19·75·D = 314,25D кДж;

    8. Потери тепла с паром:

    Q_8p = V_св·ρ_п·i_п, где

    V_св – свободный от изделия объем установки, м³;

    ρ_п – плотность пара, кг/м³;

    Q_8p = (110,8 – 5,18)0,423·2660 = 118841,5 кДж;

    9. Потери тепла с утечкой пара:

    Q_9p = K_y·D·i_пара, где

    К_у – коэффициент утечки теплоносителя через неплотности в камере, принимают по эксплуатационным данным 10 – 20% от поступившего.

    Q_9p = 0,1·2660 D кДж;

    Составляем  уравнение теплового баланса:

    Q_1п + Q_1п = Q_1p + Q_2p + Q_3p + Q_4p + Q_5p + Q_6p + Q_7p + Q_8p + Q_9p;

    Решая относительно D уравнение, находим расход пара за цикл работы установки:

    2660D + 1693,44 = 818,56 + 130985228,2 + 510,4 + 3110,2 + 20381760 + 412942,9 + 314,25D + 118841,5 + 266D;

    D = 73038,4;

    Удельный  расход пара на 1м³ бетона за цикл работы установки:

    D_уд = D/(V_и·n_и) = 73038,4/(6·0,0016) = 7608161,9 кДж/м³ [1, 2].

 

9 Аэродинамический  расчет 

      Поперечное  сечение паропровода:

      F = V_п/(υ_п·3600) = G_п/(ρ_п·υ_п·3600), где

      V_п – объем пара, поступающего в установку за 1 ч, м³;

      G_п – часовой расход пара, кг;

      ρ_п – средняя плотность пара, кг/м³;

      υ_п – скорость пара, м/с;

      G = D/ τ_т.о = 73038,4/12 = кг;

      F = 73038,4/(0,775·30·3600) = 0,087 м²;

      Диаметр трубопровода:

      F = (π·d²)/4; d = √4F/π = √(4·0,027)/3,14 = 0,18 м;

 

10 Мероприятия  по охране труда и окружающей среды 

    Тепловые  установки на заводах строительных материалов и изделий являются агрегатами повышенной опасности, так как их работа связана с выделением теплоты, влаги, пыли, дымовых газов. Поэтому  условия труда при эксплуатации таких установок строго регламентируются соответствующими правилами и инструкциями по охране труда и технике безопасности осуществляется органами государственного надзора и общественными организациями, которые и разрабатывают эти нормы.

    Согласно  действующим нормативам, в цехах, где размещаются тепловые установки, необходимо иметь паспорт установленной формы с протоколом и актами испытаний, осмотров и ремонтов на каждую установку; рабочие чертежи находящегося оборудования и схемы размещения КИП; исполнительные схемы всех трубопроводов с нумерацией арматуры и электрооборудования; инструкции по эксплуатации и ремонту. В таких инструкциях должно быть краткое описание установок, порядок их пуска, условия безопасной работы, порядок остановки, указаны меры предотвращения аварий. Кроме того, инструкции должны содержать четкие указания о порядке допуска к ремонту установок, о мерах безопасного обслуживания и противопожарных мероприятиях.

    При эксплуатации тепловых установок, в  цехах, где они расположены, кроме  соблюдения требований, упомянутых в общих положениях, обязательно должны быть вывешены на видном месте инструкции по правилам эксплуатации установок и охране труда.

    Весь  обслуживающий персонал тепловых установок  допускается к работе только после  изучения и обязательного документально-оформленной проверки его знаний. Персонал, обслуживающий тепловые установки, которые контролируются Госэнергонадзором и Госгортехнадзором и к которым предъявляются повышенные требования по охране труда, проходит дополнительное обучение с обязательной проверкой знаний в соответствии с правилами этих учреждений.

    С целью обеспечения безопасных условий  труда и предупреждения травматизма  при тепловой обработке необходимо следить за отсутствием утечки пара через неплотности в стенках  камер, гидравлических затворах камер и трубопроводов, загружать и выгружать изделия из камер автоматическими траверсами, ограждать ходовые мостики между камерами твердения.

    Установки для ТВО проектируют с обязательной герметизацией. Эти установки оборудуют  вентиляцией рабочего пространства, которая включается перед выгрузкой изделий и тем самым позволяет удалять пар из установки.

    Оборудование  тепловой установки проектируют  с ограждением, а включение его  в работу должно сопровождаться звуковой и световой сигнализацией. Площадки для обслуживания, находящиеся выше уровня пола, оборудуют прочным ограждением и сплошной обшивкой по нижнему контуру.

    Отопление и вентиляция цехов, в которых  устанавливаются тепловые установки, необходимо рассчитывать с учетом выделения  теплоты, пыли и испарения влаги. Электрооборудование тепловых установок проектируют с заземлением. Все переносное освещение делают низковольтным. Согласно нормативным указаниям, для тепловых установок следует проектировать специальные очистные устройства.

    На  стенах ямных пропарочных камер предусматривают скобы для спуска рабочих при ремонте и чистке. Каждую такую камеру оборудуют вентиляцией. В цехах, где расположены тепловые установки для ТВО, вывешивают инструкции по охране труда при обслуживании данных тепловых установок [1, 3, 5].

 

11 Технико-экономические показатели 

    Технико-экономическое  сравнение различных тепловых установок, используемых в промышленности строительных материалов, свидетельствует о целесообразности и рентабельности применения специальной  теплоиспользующей аппаратуры, поскольку капиталовложения на ее сооружение окупаются полученной экономией топлива в течение 2 – 3 лет, а иногда и раньше.

    Все виды топлива и электроэнергию расходуют  на технологические нужды непосредственно  в тепловых установках, и их расход определяют теплотехническими расчетами. Водяной пар на заводах строительных изделий расходуют не только на технологические нужды, но и на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

    К основным показателям эффективности  работы тепловых установок относятся:

    1. Удельный расход тепловой энергии:

    q = Q/B_y, где

    Q – расход теплоты за 1 цикл работы тепловой установки, кДж;

    В_у – вместимость установки (объем находящихся в ней изделий), м³;

    q = 98123479/5,18 = 1225318,2 кДж;

    2. Удельный расход теплоносителя  (пара):

    g = q/i_п, где

    q – удельный расход тепловой энергии, кДж/м³;

    i_п – энтальпия насыщенного пара при температуре изотермической выдержки, кДж/кг;

    g = 1225318,2/1634 = 749,8 кг/м³;

    3. Коэффициент загрузки (полезного  использования рабочего объема  установки):

    К_з = В_у/V_у, где

    V_у – рабочий объем установки;

   К_з = 5,18 /110,8 = 0,047;

   4. Коэффициент  оборачиваемости (количество повторных  использований установки в течение  суток):

   К_об = 24/τ_ц, где

   τ_ц – длительность цикла работы тепловой установки (продолжительность оборота), включая технологические простои, ч;

    К_об = 24/12 = 2;

    5. Мощность установки (расчетная  годовая производительность):

    М_my = B_y·K_об·К_см·Т_р, где

    К_см – коэффициент использования оборудования в течении смены;

    Т_р – расчетное количество рабочих суток в году, принимаемое по

      ОНТП-07-85;

    М_my = 5,18 ·2·253·0,97 = 2542,4 м³/год;

    6. Годовой съем продукции с единицы  рабочего объема установки:

    С_г = П_г/(V_у·N), где

    П_г – заданная годовая программа по производству изделий (мощность линии), м³/год;

    N – принятое в проекте количество тепловых установок, шт.;

    С_г = 35000/(110,8·2) = 157,9 м³.

    7. Коэффициент полезного действия  камеры:

    η = Q_пол/Q_затр ·100%, где

    Q_пол – полезное тепло, кДж;

    Q_затр – затраченное тепло, кДж;

    Q_пол =  Q_1p + Q_2p + Q_3p + Q_4p + Q_5p = 75997869,3 кДж;

    Q_затр = Q_1p + Q_2p + Q_3p + Q_4p + Q_5p + Q_6p + Q_7p + Q_8p + Q_9p = 98123479 кДж;

η = (75997869,3/98123479)100% = 77%