Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

ТЕПЛОНОСИТЕЛИ ПРИ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКЕ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ



В качестветеплоносителей при тепловой обработке бетона в настоящее время применяются пар, электроэнергия и продукты сгорания природного газа, из которых наиболее распространенным является пар. Это объясняется тем, что технология изготовления бетонных и железобетонных изделий с использованием в качестве теплоносителя пара наиболее проста и универсальна. Например, пар, получаемый в каком-либо центральном пункте (котельная установка или ТЭЦ) можно легко подать в самые различные установки для ускоренного твердения бетона. Причем этот же пар может быть использован для нагрева воды, заполнителей бетона и т.п., т.е. и в других технологических переделах. Таким образом, завод, изготовляющий изделия широкой номенклатуры и имеющий для тепловой обработки установки различного типа, может использовать пар как единый теплоноситель.

Однако пропаривание не во всех случаях является достаточно эффективным методом тепловой обработки. Например, для изделий большой толщины (более 25–35 см), изготовленных из лёгких бетонов низких марок и имеющих малый коэффициент теплопроводности.

Поэтому для таких изделий, а также в ряде других случаев целесообразно в качестве источника тепла использовать электроэнергию или природный газ.

Есть три способа применения электрической энергии для ускорения твердения бетонов:

1) электропрогрев бетона изделий в формах;

2) предварительный электроразогрев бетонной смеси в бункере с укладкой горячей смеси в форму (так называемое «горячее формование»);

3) обогрев бетона электронагревательными элементами.

При элетропрогреве твердение бетона ускоряется благодаря теплу, выделяещемуся при прохождении через бетон электрического тока. На этом же принципе основан и метод «горячего формования».

При электрообогреве бетона тепло, необходимое для ускорения твердения, поступает от установленных в камере электрических нагревателей различных типов – электрических ламп, спиралей, трубчатых электрических нагревателей (ТЭНов) и др., которые являются источниками инфракрасных лучей.

В этом случае тепло передается изделиям непосредственно от горячей поверхности нагревателей путем излучения и от нагретой воздушной среды путем конвекции, т.е. изделия подвергаются радиационно-конвективному нагреву в сухой воздушной среде.

В ряде случаев, зависящих от конкретных условий, электрические излучатели могут быть замечены газовыми инфракрасными излучателями, что, в свою очередь, может дать значительный технико-экономический эффект.

Тепловая обработка бетона продуктами сгорания природного газа производится в камерах, куда поступает газовоздушная смесь заданной температуры, полученная сжиганием газа в выносной топке. [7]

Далее рассмотрим основные физические параметры теплоносителей, влияющие на режимы тепловой обработки бетона и необходимые для теплотехнических расчетов установок.

Водяной пар, используемый в качестве теплоносителя, может быть:

а) насыщенный;

б) перегретый.

Насыщенным паромназывается пар, находящийся в равновесии с жидкостью, из которой он образуется.

Насыщенный пар представляет собой смесь из двух фаз – газовой фазы и жидкости. Жидкость может находиться в форме тонко распыленного тумана или в виде осадка (конденсата).

Температура насыщенного пара является однозначной функцией его давления и определяется формулой Клапейрона-Клаузиуса: [4] (43)

где r - скрытая теплота испарения или парообразования;

V’- объем жидкости;

V”- объем пара.

Таким образом, каждому определенному давлению насыщенного пара соответствует определенная температура и наоборот. При увеличении объема насыщенного пара при его постоянной температуре и контакте с жидкостью некоторое количество жидкости переходит в пар, при уменьшении же объема при постоянной температуре пар переходит в жидкость, но в обоих случаях давление пара остается постоянным, соответствующим температуре процесса [7]. В технической термодинамике различают два состояния насыщенного пара: сухой и влажный.

Сухой насыщенный пар не содержит жидкости и получается при полном ее испарении.

Влажный насыщенный пар представляет собой смесь сухого насыщенного пара и жидкости, находящейся во взвешенном состоянии.

Объем и температура сухого насыщенного пара являются только функциями давления, поэтому его состояние определяется только одним параметром – давлением или температурой.

Количество тепла, необходимого для перевода 1 кг кипящей воды в сухой насыщенный пар при постоянном давлении и температуре, называется теплотой парообразования (r).

Иногда величину r называют скрытой теплотой парообразования, «скрытой»в том смысле, что при подводе этого количества тепла, температура кипящей воды не повышается.

Учитывая, что теплосодержание (энтальпия) жидкости i’ определяется из соотношения:

I=Cptн , (44)

где Cp - теплоемкость воды, зависящая от температуры и давления; в инженерных расчетах =4,19 кДж / кг*К

tн - температура насыщения (температура кипения).

а полным теплосодержанием сухого насыщенного пара называется количество тепла, расходуемого на получение при p=const 1 кг сухого пара из воды при, 00С

получаем:

i” = i’ + r(45)

 

В отличие от сухого, состояние влажного насыщенного пара определяется уже двумя параметрами: давлением (температурой) и степенью сухости (x).

Степенью сухости водяного пара называется массовая доля сухого пара в его составе.

Для сухого пара x=1, а для образующей пар жидкости x=0.

Если на перевод 1 кг кипящей воды в сухой пар требуется количество тепла r, то на перевод 1 кг кипящей воды во влажный пар со степенью сухости x, потребуется, очевидно, тепла rx.

Таким образом, теплосодержание влажного насыщенного пара определяется из соотношения:

 

ix = i’ + rx(46)

Перегретым паромпри данном давлении называется пар, температура которого выше температуры насыщенного пара того же давления.

Разность температур перегретого и насыщенного пара при p=const называется степенью перегрева.

Поскольку удельный объем перегретого пара больше удельного объема насыщенного пара (т.к. p=const, а tпер>tн), плотность перегретого пар меньше плотности насыщенного пара. Поэтому перегретый пар является ненасыщенным. По своим физическим свойствам перегретый пар приближается к газам и тем больше, чем выше степень его перегрева.

Количество тепла, необходимого для перевода 1 кг сухого насыщенного пара при p=const в перегретый с температурой t, называют теплотой перегрева.

(47)

Тогда теплосодержание перегретого пара будет равно

(48)

Теплоемкость перегретого пара зависит от температуры и давления. По данным исследования теплоемкости водяных паров было установлено:

1) с повышением температуры, начиная от tн при p=const, теплоемкость сначала интенсивно уменьшается, доходит до некоторого min и затем медленно возрастает;

2) при постоянной температуре теплоемкость тем больше, чем выше давление, причем эта зависимость от давления уменьшается с повышением температуры.

В практике используют:

, (49)

тогда

i=i+Cpm(t-tн) (50)

В паровых котлах котельных установок промышленности сборного железобетона обычно получается влажный пар со степенью сухости 0,95–0,98. Несмотря на это в тепловые установки пар может поступать как влажным насыщенным, так и сухим насыщенным, или перегретым.Перегретый пар может быть получен из сухого насыщенного и без пароперегревателя – путем дросселирования давления насыщенного пара с высокого на низкое; при этом температура пара становится выше температуры насыщенного пара при низком давлении.

Как правило при снабжении заводов от ТЭЦ пар поступает перегретым, хотя, как уже говорилось выше перегретый пар может быть получен и путем дросселирования, что имеет место перед входом насыщенного пара в установку.

Для тепловой обработки тяжелого бетона рекомендуется применять влажный или сухой насыщенный пар. Такой пар легко конденсируется на поверхности пропариваемого изделия, интенсивно нагревая его, и создает в камере паровоздушную среду со 100% относительной влажностью, в которой практически не происходит испарение влаги из бетона.

Перегретый пар конденсируется гораздо труднее, его конденсация наступает после того, как он потерял тепло нагрева, т.е. когда его температура понизилась до температуры сухого насыщенного пара. Перегретый пар, попадая на поверхность изделия, может вызвать его пересушку и тем самым снизить физико-механические показатели, поэтому необходимо принимать меры для его увлажнения.

Таким образом, из вышесказанного следует, что для теплотехнических расчетов необходимо знать состояние пара и его параметров.

Для тепловой обработки пользуются инфракрасными лучами с длиной волны до 6 мкм, чему соответствует температура излучателя до 2400.

В качестве источников инфракрасного излучения используются электролампы, стержневые электрические излучатели и газовые керамические излучатели [7].

Ламповые излучатели устанавливают группами на определенной высоте от облучаемой поверхности. При этом плотность лучистого потока различна по оси и в направлении, перпендикулярном оси потока, что является их недостатком.

 

 

h1>h2>h3>…>hn

 

 

В точках, облучающихся несколькими лампами, тепловые потоки складываются.

Лампы расходуют много электроэнергии, хрупки и неудобны для размещения, например, в пустотах железобетонных

Рис.12 изделий.

 

Преимущество их заключается в том, что они практически безынерционны при включении и выключении и весьма удобны при прерывистом облучении.

Более равномерное облучение дают металлические и керамические излучатели, обогреваемые электроэнергией или газом [2].

Металлические излучатели чаще всего применяются в виде ТЭНов, которым может быть придана различная форма (кольца, спирали и т.п.).

Резкого увеличения интенсивности теплового потока (в 2-3 раза) в данном направлении можно достигнуть путем помещения излучателя в фокусе параболического отражателя.

Принцип действия газового излучателя состоит в нагреве до температуры 850–950 керамической сетки в результате сгорания природного или сжиженного газа.

Электрические и газовые излучатели хороши для организации потока лучей на плоские изделия, особенно тонкостенные, твердеющие в закрытых формах.

Для тепловой обработки бетона в принципе могут быть применены продукты сгорания любого вида топлива, однако на практике для этой цели используют только природный газ.

Продукты сгорания получаются при сжигании газа в специальной топке или используются отходящие газы от котельной, работающей на природном газе.

Для расчетов тепловой обработки продуктами сгорания природного газа нужно знать теплотворную способность, количество продуктов сгорания, их теплосодержание и др. Эти данные можно взять из соответствующих таблиц.

Кроме рассмотренных теплоносителей могут быть использованы горячий воздух, горячая вода и другие высококипящие жидкости (главным образом, органические, например, дифенил), высококипящие масла.

Выбор теплоносителя зависит от многих факторов и должен производиться с учетом технологических и экономических показателей.

 




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.