Технологическая схема производства панелей для внутренних стен

      r  -   удельная теплота парообразования  ;

      dt⁰ | dt_r  -  скорость удаления влаги.

      l / d (t_зн⁰  -  t_пм⁰ ) - a ( t_oc  -  t_зн )  + r a_n (m_r | R_t ) ( P_1п¹ - Р_1п¹¹ ) {с пленкой конденсата}

      a_n  -  коэффициент паропроводности ;

      m_n  -   масса пара ;

      Р_1n¹ -  парциальное давление водяных паров в окружающей среде ;

      Р_1n¹¹  -  парциальное давление водяных паров у пленки конденсата.

      Внутренний  теплообмен описывается уравнением :

                  g  =  -lÑt⁰  ±   i g_m

      g_m  =  | g_mÑt  |  +   | g_mÑp  |  +  | g_mÑw   |   суммарный поток влаги, вызванный градиентом температуры, градиентом давления и градиентом влагосодержания ;

      i  - удельное теплосодержание потока  влаги.

      Для выяснения процессов, происходящих в материале при ТВО, рассмотрим бесконечную пластину и проанализируем направление составляющих потока массы g_m . При внесении пластину в паровую среду на ее поверхности образуется пленка конденсата. 

                              I. В начале процесса  пропарки влага движется от      центра  и от поверхности изделия к плоскости  х.      Через некоторое время весь поток влаги за счет  ÑU      будет  двигаться от поверхности изделия к центру.      Поток влаги за счет градиента температура  g_mt  в      течение всего периода подогрева направлен от       поверхности к центру, поскольку   нагрев изделий      идет снаружи . Суммарный поток влаги за       счет градиента давлений в зависимости от условий      может быть направлен как к центру, так и к       поверхности. Тогда  общий поток влаги g_m  для       большей части периода подогрева будет описываться      выражением :      g_m  =  - g_mu  -  g_mt   ±  g_mp . 
 

                              II  В периоде  изотермической выдержки частный       поток  массы  g_mu  практически исчезает, так как      влагосодержание по всему материалу выравнивается.      Температура  поверхности постоянна, а температура      центра изделия через некоторое время достигает      температуры поверхности и Ñt  исчезает. Давление      внутри материала также приближается к давлению      окружающей среды и  П_р исчезает. 

                              III  С началом  охлаждения влага начинает испаряться       с поверхности и ее температура становится равной      температуре мокрого термометра. Градиенты       влагосодержания  и температуры меняют знаки и      частные потоки влаги этих градиентов направлены      от центра к поверхности. Частный поток влаги g_mp  
 

направлен от поверхности к центру и тормозит передвижение влаги к поверхности  за счет градиентов температуры и  влагосодержания.

      Общий поток влаги :       g_m  =  g_mu  +  g_mt   -   g_mp  

      Принципиальным  отличием рассматриваемого процесса является смена знаков возникающих напряжений. При обогреве паром поверхностные  слои испытывают напряжения сжатия, а  центральные слои - растяжения. 

                              Период изотермической выдержки с точки зрения      нарушений в структуре материала является наиболее

                              спокойным, поскольку  ÑU ,  Ñt⁰  и ÑP сначала

                              уменьшаются, а затем  практически исчезают. 

      Период  охлаждения является самым ответственным. Если в первый период частичное нарушение структуры может залечиваться вследствие углубления реакций гидратации, то в третий период этих залечиваний в большом объеме происходить не может. Балансовое уравнение :

a ( t_ac⁰  -  t_эк⁰ ) +  r a_n (m_r |R_T ) ( P_n¹ - P_n¹¹ ) =  - lÑt⁰  ±  a_mi rÑU ±  i a_m  d rÑt⁰  ± i a_p ÑP

      После прохождения ТВО изделие должно обладать достаточной прочностью, пористостью, морозостойкостью, влажностью (исключено  наличие дефектов, трещин  и т.д. ). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

            n Ùt  -  скорость подъема температуры влияет на качество ТВО ;

      t_r   -продолжительность ТВО складывается из температур  I, II, III периода ;

      Та - тип агрегата, установки (щелевая  пропарочная камера ) ;

      n_от  - скорость охлаждения температуры ;

      П  - пористость ;

      М  - морозостойкость ;

      W  -  влажность.

4. Расчет процесса  тепловлажностной  обработки  

      Режим ТВО устанавливается расчетным  путем и характеризуется продолжительностью всего процесса, скоростью и временем подъема температуры, временем и  температурой изотермической выдержки, временем и скоростью охлаждения изделия до температуры, не превышающей температуры окружающей среды более чем на 30-35⁰С .

      Следовательно, вся продолжительность ТВО определяется суммой времени подъема температуры  (t₁) изотермической выдержки (t₂) и охлаждения (t₃)

                        t  =  t₁  +  t₂  +  t₃

      В первый период ТВО происходит подъем температуры окружающей среды до температуры изотермической выдержки. В этот период температурное поле не изменяется во времени, но изменяется влажность материала. С конца  первого периода происходит выравнивание температуры и влагосодержание по всему изделию.

      Второй  период характеризуется постоянством температуры окружающей среды, поверхности  и центра, т.е. практически отсутствием  теплообмена между средой и материалом.

      Третья  стадия ТВО сопровождается понижением температуры окружающей среды, поверхности и центра изделия, но температурное поле в каждой точке окружающей среды стационарно. В этот период происходит уменьшение влагосодержания материала.

      Скорость  подъема и понижения температуры принимае равной 20⁰С в час, что не противоречит технологическим нормам ,  ÙV_t  =  20⁰C | ч .

      Согласно  заданию, температура изотермической выдержки равна  85⁰С.             t⁰_ив = 85⁰С .

      Время изотермической выдержки принимаем  по таблице из методических указаний в зависимости от класса бет она и толщины изделия t_ив^r  = 5 часов

      Находим время первого этапа  ТВО

            t₁ =  ( t_ив⁰  -  t_н )  /  VÙt   ,

где :  t_н  -  начальная температура изделия ;

      t_bd⁰ -  температура изотермической выдержки ;

      VÙt  - скорость подъема температуры .

      Начальную температуру материала принимаем  равной 25⁰С, исходя из соображений того, что реакция взаимодействия воды с вяжущим - экзотермическая (с выделением тепла), поэтому температура отформованного сырца будет выше, чем стандартная температура в помещении цеха ( 16 - 18⁰С ) .

      t₁^r  =  ( 85⁰C  -  25⁰C ) / 20⁰C/ч =  3 ч

      Время третьего этапа ТВО рассчитываем по формуле :

                  t₃^r   =  (t_ив⁰  -  t _k⁰  ) |  VÙ t ,  ч

где :  t_k⁰  -  конечная температура периода охлаждения, принимается равной 45⁰С, что не превышает более, чем на 30-35⁰С температуры в цехе  (16-18⁰С )

                  t₃^r  =  (85⁰C  -  45⁰C ) /  20⁰С/ч  =  2 ч

      В итоге :    t_тво^ч   =  t₁^ч   +   t₂^ч   +  t₃^ч  =  3 + 5  +  2 =  10ч.

      Следует отметить, в промышленности за продолжительность изотермической выдержки считают время поддержания постоянной температуры в установке, что не соответствует этому понятию для изделия.  Поскольку нагрев и охлаждение изделия происходит с поверхности, то изменение температуры в центре изделия отстает от ее изменения на поверхности и достигает этой температуры лишь спустя некоторое время.  Процесс выравнивания температур можно проследить расчетным путем. При расчете тепловых режимов используют графоаналитический метод, который основан на том, что число переменных, от которых зависит изменение температуры в изделии, может быть сокращено в 3 безразмерных критерия подобия :

      - Био          В_i  =  ad / l

      - Фурье     F₀   =   at² / d²

      -  геометрический  критерий r  =   x / 2

где :    a  -  коэффициент теплоотдачи

      l  -  теплопроводность

      t₂  -  продолжительность температуропроводности

      a   -  коэффициент температуропроводности

      d   -  толщина изделия

      х   -  расстояние от поверхности изделия  до точки, в которой определяется температура

      Коэффициент  “d”  определяется по формуле :      d   =   l/сr

где :   l  -  теплопроводность материала

      d  -  толщина изделия

      i   -   теплоемкость

      r  -   плотность материала

      В критериях  Вi  и  Fо  характеристический размер изделия принимается равным половине его толщины  ( d / е )  при двухстороннем нагреве.

 По  заданию - односторонний нагрев, поэтому в указанном критерии  подставляют толщину обрабатываемого  изделия  ( d ).

      Для удобства расчета составляем вспомогательную  таблицу : “Результаты расчетов основных теплофизических показателей и температур поверхности и центра изделия”.

      Теплопроводность  материала  l  есть функция от влажности и температуры, следовательно в период подъема температуры и охлаждения изменяет свое значение так как в эти периоды влажность и температура не являются константами. И так ,

                              l  =  ¦ ( W %, t⁰ )

      Определить  теплопроводность материала при  различных температурах можно определить по формуле :   l_t  =  l_o  ( 1  +  b t⁰ ) ,