Касетная установка

 

ЗАДАНИЕ

     Выбрать рациональную схему теплоснабжения, рассчитать и спроектировать кассетную установку для тепловлажностной обработки строительных изделий. 

     Исходные  данные: 

 

 

     СОДЕРЖАНИЕ

 

      ВВЕДЕНИЕ 

     Ускорение твердения бетона позволяет быстрее  получить изделия с отпускной  прочностью, повысить оборачиваемость  форм и другого оборудования, а  так же эффективнее использовать производственные площадки.

     Основным  методом ускорения твердения бетона является тепловая обработка. Она позволяет получить в необходимые сроки прочность изделий, допускающая их транспортирование на строительство, монтаж в зданиях и сооружениях, а также восприятие действующих нагрузок.

     К тепловой обработке относятся пропаривание при атмосферном и повышенном давлении, электропрогрев и лучистый обогрев, выдерживание с помощью нагреваемой воздушной среды и т.д. Процесс тепловой обработки бетона обычно состоит из подъема температуры до максимально установленного уровня, выдерживания при нем и охлаждения изделия до температуры окружающей среды.

     Установки для тепловлажностной обработки  предназначены для ускоренного твердения изделий. Обычно тепловлажностную обработку ведут до достижения 70% полной проектной прочности бетона. Установки для тепловлажностной обработки разделяют по следующим признакам:

     По  режиму работы — на установки периодического и непрерывного действия. Установки периодического действия в свою очередь подразделяются на две группы: на работающие при атмосферном и избыточном давлении. Установки непрерывного действия могут работать только при атмосферном давлении. В качестве установок периодического   действия   применяют ямные камеры, кассеты, пакеты, термоформы и автоклавы. Установки непрерывного действия   изготовляют в виде горизонтальных и вертикальных   камер, в которых происходит непрерывное или импульсное передвижение подвергаемого обработке материала.

     По  виду используемого теплоносителя  различают установки, в которых используют водяной пар при атмосферном и избыточном   давлениях;    паровоздушную смесь, горячую воду, электроэнергию, продукты горения топлива и высокотемпературные органические теплоносители(горячие масла, даутерм, дитолилметан и др.).

     Кроме установок для тепловлажностной обработки в технологии сборного бетона и железобетона применяют установки для разогрева бетонной смеси и подогрева заполнителей.

 

        1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР [1,4,5] 

     1.1 Установки периодического действия 

     К таким установкам относятся камеры ямного типа, кассетные установки, автоклавные установки. 

1. Камеры  ямного типа

 

     Наибольшее  распространение в промышленности сборного железобетона получили пропарочные камеры ямного типа. Чаще всего они применяются в поточно-агрегатной технологии. Камеры имеют прямоугольную форму, иногда со скругленными краями для улучшения циркуляции теплоносителя. В зависимости от уровня грунтовых вод и условий эксплуатации ямные камеры бывают напольные (установленные на уровне пола) и заглубленные в землю так, чтобы они возвышались над уровнем пола не более 0,6...0,7 м. Рационально и удобно блокировать камеры по нескольку штук. На рис.1 представлена камера ямного типа.

     Высота  камеры достигает 2,5...3 м. Ширину и длину  обычно выбирают с учетом размещения в ней двух штабелей изделий в формах. Для лучшей циркуляции теплоносителя между стенами и штабелями оставляют зазоры 50...75 мм, между полом и днищем нижней формы -150 мм, между крышкой и верхним изделием - 50 мм.

Рис. 1. Пропарочная камера ямного типа: 1 - камера; 2 - подводящий паропровод; 3 - стена камеры; 4 - стойки с кронштейнами; 5,8 - гидравлические затворы; 6 - уголок; 7 - крышка; 9 - канал для отбора паровоздушной смеси; 10 - система отбора конденсата; 11 - трап для вывода конденсата 

     Стены 3 камеры изготавливаются из кирпича, бетона или железобетона с теплоизоляцией. Наружные кирпичные стены камер имеют толщину 380 мм (1,5 кирпича), железобетонные 300...400 мм; внутренние кирпичные - 250 мм (1 кирпич), железобетонные - 150...200 мм. По боковым стенам камеры устанавливаются стойки 4 с кронштейнами для изделий в формах.

     Пол камеры из монолитного бетона или  железобетонных плит с гидроизоляцией (12...20 см) имеет уклон для стока конденсата. В полу есть трап 11 для вывода конденсата. В приемнике трапа, куда стекает конденсат, делают конденсатовыводящее устройство 10, назначение которого - выпускать конденсат в систему конденсатоотвода и не пропускать пар.

     Камера  закрывается съемной крышкой 7, представляющей собой жесткую конструкцию, заполненную изоляцией. По периметру крышки устанавливается уголок 6. Внутренняя стенка крышки выполнена с уклоном к краям, чтобы конденсат не попадал на поверхность изделия. Уплотнение между крышкой и камерой выполнено в виде гидравлического затвора, представляющего собой желоб, образованный швеллером, уложенным по периметру стены. Этот желоб заполняется водой или песком.

     Эксплуатация  камеры.

     В камеру 1 (см. рис. 1) с помощью крана  загружают изделия в формах и устанавливают на нижние кронштейны. Нагруженные кронштейны заставляют раскрыться следующий ряд. После загрузки камеру закрывают крышкой, заполняют водяные затворы 5 и 8 и включают подачу пара. Пар, поступая в камеру, поднимается вверх, смешиваясь с воздухом и нагревая его. Образуется паровоздушная смесь, одновременно пар нагревает изделия, стены, крышку, конденсируется и в виде конденсата стекает в конденсатоотводящее устройство. При изотермической выдержке количество подаваемого пара уменьшают, а в период охлаждения подачу пара отключают и открывают вентиляционный канал 9, через который удаляется паровоздушная смесь. При этом вода в гидравлических затворах вскипает и удаляется в виде паровоздушной смеси и через них в камеру начинает поступать холодный воздух. После охлаждения изделий камера открывается, а изделия, набравшие 70...80 % марочной прочности, выгружаются из камеры краном.

     Цикл  работы ямной камеры составляет 12... 15 ч. Он включает время на загрузку, на разогрев изделий, на изотермическую выдержку, охлаждение и выгрузку изделий.

     Удельный  расход пара в таких камерах - 200...300 кг/м³ бетона (это показатель тепловой экономичности), но при правильной эксплуатации может быть снижен до 120... 150 кг/м³ бетона. 

2. Автоклавные установки

 

     Автоклавы представляют собой герметически закрывающиеся  сосуды, предназначенные для ТВО изделий из теплоизоляционных и силикатных бетонов паром под давлением выше атмосферного (рис. 2). Автоклавы могут быть прямоугольные или цилиндрические, тупиковые (с одной крышкой) или проходные (с двумя крышками). Рабочее избыточное давление составляет от 0,8 до 2,5 М Па.

     Наружная  поверхность корпуса 1 и паропроводов покрыта слоем теплоизоляционного материала толщиной 100...120 мм. Крышки 2 крепятся болтами или быстродействующими байонетными затворами 3. Герметизация обеспечивается уплотняющими прокладками. По дну автоклава уложены рельсовые пути 9 для перемещения состава вагонеток с изделиями.

     Около рельса по всей его длине расположена  паровпускная труба 6 с отверстиями, направленными вверх. Для улучшения циркуляции среды на паропровод ставят расширяющиеся сопла Лаваля. Чистоту пара (отсутствие воздуха) контролируют по манометру и термометру. Предохранительный клапан 5 предотвращает превышение давления сверх допустимого.

     При пуске или перепуске пара из одного автоклава в другой должны быть открыты  вентили для спуска конденсата 10 и выпуска воздуха 12.

     Устанавливают автоклав на 5 - 8 опорах. Опора 11 неподвижна, остальные подвижны, благодаря чему устраняются термические напряжения корпуса автоклава.

              11     12

     Рис. 2. Схема автоклавной установки: 1 - наружная поверхность корпуса; 2- крышки; 3 - затворы; 4 - перепускной клапан; 5 - предохранительный клапан; 6—паровпускная труба; 9 - рельсовые пути; 10 - вентиль для спуска конденсата; 11 - неподвижная опора; 12 - вентиль для выпуска, воздуха 

     Загруженные изделиями вагонетки с помощью  передаточной тележки и толкателя заталкивают в подготовленный автоклав с отрытыми крышками. После загрузки и герметизации крышек можно либо включить подачу пара и начать ТВО, либо включить вакуумирование и потом начать обработку, либо, не закрывая крышек, включить подачу пара и начать продувку.

     Далее автоклав работает следующим образом: сначала путем подачи пара при  атмосферном давлении поднимают  температуру до 100 °С, потом до максимальной температуры, при которой проводится изотермическая выдержка. При изотермической выдержке пар подается только на компенсацию потерь теплоты. По окончании выдержки начинается двухступенчатое охлаждение. Подача пара при этом прекращается.

     В целях экономии пара на заводах осуществляют перепуск пара из одного автоклава в другой, что дает возможность экономить до 10... 15 % свежего пара.

     Выбор типа и размера автоклава зависит  от габаритов изделий, технологии их изготовления и производительности предприятий. Чаще всего применяют автоклавы диаметром от 2 до 3,6 м. При большой мощности предприятий наиболее эффективны проходные автоклавы длиной до 40 м, обеспечивающие поточность производства. Длина автоклава должна быть кратна размерам изделий, потому что неиспользуемая длина снижает коэффициент заполнения объема и увеличивает удельный расход пара, который обычно составляет 300...400 кг/м³.

     Тип автоклава выбирают, исходя из соображений  технологии и по наибольшему коэффициенту заполнения, который должен составлять 0,1...0,35.

     Максимальное заполнение объема достигается в прямоугольных автоклавах, хотя наиболее распространены цилиндрические. Прямоугольные изготовляют из преднапряженного железобетона, обшитого внутри стальной рубашкой из листовой стали толщиной 5... 10 мм. Корпус монтируется по фундаментной плите. Торцы закрываются крышками, которые перемещаются по направляющим, расположенным в приямках. Рабочее давление до 0,8 М Па.