Расчет теплотехнического оборудования: Кассетная установка

Тепловой  баланс для установок периодического действия выполняют отдельно по периодам, поскольку часовой расход тепла в период нагревания в несколько раз превышает расход тепла в период изотермической выдержки.

Расчет ведем  для одной установки.

8.1 Материальный  баланс [1]

 

I. Приход материалов, кг/цикл

1. Масса сухой части  изделия, кг

,

где Ц, П, Щ - удельный расход соответственно цемента, песка и  щебня, кг/м ³; V_б - объем бетона в расчетной загрузке, м ³.

G_с = 920 · 7,36 = 6771 кг

2. Масса воды  затворения

,

где В – удельный расход воды, кг/м ³.

G_в1 = 170 · 7,36 = 1177 кг

3. Масса форм или поддонов определяем по таблице [1, прил.4]

G_ф = 75000 кг

Приход материалов

G_прих=G_c+G_в1+G_ф

G_прих=6771+1177+75000=82948

 

II. Расход материалов, кг/цикл

G_расх = G_c+G_в2+С_ф ,

где G_в2 – масса оставшейся после испарения воды в материале, кг, равная

G_в2 = G_в1 – W,

где W » 0,01·r_б·V_б – масса испарившейся воды, кг.

W = 0,01 · 1700 · 7,36 = 125 кг

G_в2 = 1177– 125 = 1052кг

G_расх = 6771+1052+75000 = 82823кг

Из общего уравнения  материального баланса находим  потери массы:

G_пот =82948-82823= 125кг

8.2 Тепловой  баланс [1]

 

8.2.1 Период  подъема температур

I. Приход теплоты, кДж/период

1. Теплота сухой части бетона:

,

где С_с - удельная теплоемкость сухой части бетона, кДж/(кг×°С) [1, прил.11]; - средняя температура изделия в начале периода, °С.

Q_1с = 6771·0,56·20 =106169кДж

2. Теплота  воды затворения:

,

где С_в -удельная теплоемкость воды, кДж/(кг°×С) [1, прил.13].

Q_1в = 1177·4,21·20 = 138144кДж

3. Теплота форм или поддонов:

,

где Сф- удельная теплоемкость материала форм или поддонов, кДж/(кг×°С) [1, прил.11].

_{=75000·0,46·20=6,9∙10⁵кДж}

4. Теплота экзотермии цемента при средней температуре бетона за период прогрева :

,

где - удельное тепловыделение цемента, кДж/кг; В/Ц- водоцементное отношение; - масса цемента в загруженных в камеру изделиях, кг.

Q_1э = 0,0023·419·0,6^0,44·30,5·1,5·260·7,36 = 67495кДж

5. Теплота насыщенного пара, затраченного на обработку изделия в период прогрева:

,

где -масса пара, поступившего в установку за период прогрева, кг; - энтальпия пара, кДж/кг[1, прил.14].

Q_1п = 2552·G_п^п кДж

Суммарный приход теплоты за период подъема температуры:

II. Расход теплоты, кДж/период

1. Теплота сухой части  бетона:

,

где - средняя температура изделий в конце периода прогрева, °С.

 кДж

2. Теплота  воды в изделиях:

.

кДж

3. Теплота форм или поддонов

.

кДж

4. Потери теплоты в окружающую среду от различных элементов ограждений

,

где - коэффициент теплопередачи, зависящий от внешнего и внутреннего теплообмена, Вт/(м²×°С); - толщина ограждений, м; и - коэффициенты теплоотдачи Вт/(м²×°С).

В установках ТВО принимают:

=50…75 Вт/(м²×°С) – внутренний теплообмен;

=5…10 Вт/(м²×°С) – внешний теплообмен.

Для стенок:

S = 19,8 м²

 кДж

 

Для пола:

S  = 4,2 м²

кДж

 

Для крышки:

S = 4,2м²

 

 кДж

2162+1645+10193+=14000

5. Теплота, уносимая конденсатом пара

,

где - энтальпия конденсата, кДж/кг; - потери пара за счет пропусков в атмосферу, кг; - масса пара, занимающего свободный объем камеры, кг; , где - плотность пара, кг/м³ [1, прил.14]; - соответственно объемы камеры, загрузки бетона и форм, м³.

G_св = 0,12·9,5 = 1 кг

i_конд = 4,2·80 = 336 кДж/кг

= 302G_п^п – 336

6. Теплота пара, заполняющего свободный объем камеры:

где - энтальпия пара, кДж/кг [1, прил.14].

 кДж

7. Теплота паровоздушной смеси, выбивающейся через неплотности в установке:

.

 

Суммарный расход теплоты за период подъема температуры составляет:

Приравнивая статьи прихода и расхода и  решая полученные уравнения теплового баланса по неизвестным, находим необходимое количество пара поступающего за период подъема температуры G^п_п кг:

=

кг

Максимальный  расход пара, кг, за период подъема температуры:

кг

Максимальный  часовой расход пара, кг/ч:

.

кг/ч

Удельный  расход пара в период подъема температуры, кг/м³:

.

кг/м³

8.2.2 Период изотермической выдержки:

 

III. Приход теплоты, кДж/период:

 

1. Теплота сухой части бетона – кДж
2. Теплота воды в изделиях – кДж
3. Теплота форм и поддонов – кДж
4. Теплота пара, поступившего в камеру:

,

где - масса пара, поступившего в установку за период изотермической выдержки, кг.

5. Теплота экзотермии бетона при средней температуре бетона за период изотермической выдержки:

кДж

Суммарный приход теплоты за период изотермической выдержки равен:

IV. Расход теплоты, кДж/период:

 

1. Теплота сухой части  изделия:

,

где - средняя температура изделий к концу периода изотермической выдержки, °С.

кДж

2. Теплота на испарение  части воды затворения:

,

где 2493 – теплота, затраченная на испарение 1 кг влаги, кДж/кг; 1,97- теплоемкость водяного пара, кДж/(кг×°С); - температура среды в установке в период изотермической выдержки.

 кДж

3. Теплота  воды, оставшейся в изделиях к  концу периода:

.

 кДж

4. Теплота форм или поддонов:

.

 кДж

5. Теплота пара, заполняющего свободный объем камеры:

 кДж

6. Потери теплоты в окружающую среду от различных элементов ограждений:

,

где – коэффициент теплопередачи, зависящий от внешнего и внутреннего теплообмена, Вт/(м²×°С); – толщина ограждений, м; и – коэффициенты теплоотдачи Вт/(м²×°С).

В установках ТВО принимают:

 = 50…75 Вт/(м²×°С) – внутренний теплообмен;

 = 5…10 Вт/(м²×°С) – внешний теплообмен.

Теплоту, потерянную с 1 м² подземной части установки, принимают в размере 1/3 потерь надземной части в окружающую среду.

Для стенок:

            кДж

 

Для пола:

         кДж

 

Для крышки:

S = 4,2м²

          кДж

17023+12952+80255=110230кДж

7. Теплота, уносимая конденсатом пара:

8. Теплота паровоздушной смеси, выбивающейся через не плотности в установке

.

       Суммарный расход теплоты за период подъема температуры составляет:

Приравнивая статьи прихода и расхода и  решая полученные уравнения теплового баланса по неизвестным, находим необходимое количество пара поступающего за период изотермической выдержки G^и_п кг:

=

=

Максимальный расход пара, кг, за период изотермической выдержки:

.

Максимальный  часовой расход пара, кг/ч:

. 

Удельный  расход пара в период изотермической выдержки, кг/м³:

.

Тогда кг

кг/м³

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 РАСЧЕТ ДИАМЕТРОВ  ПАРО- И КОНДЕНСАТОПРОВОДОВ

 

Выполняется расчет диаметров магистрального паропровода, диаметров паропроводов разводящей системы, а также конденсатопроводов:

,

где G – расход пара или конденсата, кг/с; - скорость пара или конденсата, м/с; – плотность пара или конденсата при соответствующей температуре, кг/м.

Для пара скорость в трубопроводе принимается равной 15...20 м/с, для конденсата при движении самотеком - 0,1...0,5 м/с. При расчете конденсатопровода количество образующегося конденсата принимают равным расходу пара, учитывая испаряющуюся из изделия влагу.

Для паропровода:

Для конденсатопровода:

        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В данной курсовой работе я запроектировал кассетную установку  с размерами 7,2´5,9´3,8. Общее число изделий укладываемых в камеру составляет 5 штук.

Теплоносителем в камере является пар. Удельный расход пара в  этой камере равен 103 кг/м³.

Необходимое количество установок для заданной производительности равно 10 штук.

Основным источником потерь теплоты в кассетных установках камерах являются боковые стенки из металлического листа, поэтому для экономии пара необходимо применять прочные теплоизолирующие конструкции.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

1. Губарева В.В. Теплотехника и теплотехническое оборудование технологии строительных изделий. — Ч. I. Термовлажностная обработка бетонных и железобетонных изделий : Учебное пособие / В.В. Губарева.—Белгород : Изд-во БГТУ им. В. Г. Шухова, 2004.—107с. 
2. Кокшарев В.И. Тепловые установки / В.И. Кокшарев, А.А. Кучеренко.—Киев : Вища школа, 1990.—335 с.
3. Баженов Ю.М. Технология бетона / Ю.М. Баженов.—М.: Изд-во АСВ, 2003.—500с.
4. Перегудов  В. В. Теплотехника и теплотехническое оборудование : Учеб. для техникумов / В.В. Перегудов ; под ред. Н. Ф. Еремина.—М. : Стройиздат, 1983.—357 с.
5. ГОСТ 18105-86. Бетоны. Правила контроля прочности.—Введ. 01–01–87 - М. : Госстандарт СССР : Изд-во стандартов, 1992.—13 с.