Технологический расчет линии производства изделий

Определим расходы материалов на 1 м³ бетона заданной марки ( М =…,

R_б =…) по ОНТП-07-85, с. 6 – 9 [ 3 ].

Ц = … кг/м³ , при R_ц = (400 или 500)

П = … кг/м³

Щ =… кг/м³

В = 200 л/м³

Выполним технологический расчет линии с ямными камерами ТВО:

3.2.1 Определим часовую производительность формующей установки:

( 1 )

где: П^час - часовая производительность формующей установки, шт/час;

П^год - годовая производительность технологической линии, м³ (тыс. м³);

Ф^год - годовой фонд рабочего времени формующей установки, час.

3.2.2.Определим режим тепловой обработки при изготовлении изделий по ОНТП-07-85

( в часах)

Расчетные режимы тепловой обработки изделий из тяжелого бетона приведены в таблице 18 ОНТП-07-85 с. 29 [ ]. Начальная температура при тепловой обработке принимается t = 20 ^оС, температура изотермической выдержки для изделий из тяжелого бетона t_изот. = 80 – 85 ^оС и конечная температура изделий, прошедших тепловую обработку (т.е. температуру охлажденных изделий в камере перед их выгрузкой) t_к = 40^оС.

Согласно табл. 18 ОНТП-07-85 в зависимости от класса бетона ( от В15 до В45) и толщины изделий (до 160 и до 400 мм) выбирается общий (суммарный) режим ( ) и на стадиях подъема температуры ( ), изотермической выдержки ( ) и стадии охлаждения до 40^оС ( ).

К примеру для пустотных изделий класс В15 (т.е. М200) и толщиной 220 мм ( т.е. до 300 мм) режим будет включать следующие цифры – 12 ( 3,5 + 6,5 + 2)

часа следует представлять, как = 12 часов, = 3,5 часа; = 6,5 часа; и

= 2 часа.

На основании выбранного режима следует представить графическим режим тепловой обработки пустотных плит перекрытий в осях (температура среды, ^оС и время тепловой обработки, час).

Рисунок 3 Графическое изображение режима тепловой обработки изделий

Следует отметить, что общий режим тепловой обработки и время обработки на каждой из стадий зависит от вида бетона, вида вяжущего (цемента) водосодержания бетонной смеси, массивности и конфигурации изделия. Эти особенности в тепловой обработке «жестких» и «мягких» режимов тепловой обработки и требований ОНТП-07-85, раздел 9.

3.2.3. Определим загруженность всех тепловых камер на технологической линии изготовления изделий ( Z )

Z = П^час · τ_реж. , м³ (или шт. изделий) ( 3 )

где: Z - загруженность камер, м³ бетона, (шт. изделий);

П^час - часовая производительность формующей установки, м³

(шт.изделий); возможное применение количества формовок

в 1 час; в этом случае необходимо знать количество м³ бетона

в 1 форме (или количество изделий в шт. в 1 форме).

τ_реж. - общий цикл (режим) тепловой обработки изделий в камере, час.

3.2.4. Выполнение садки форм в 1 камеру, определение внутренних

размеров

Термин «садка форм» означает установку форм в ямную пропарочную камеру, которая обеспечивает необходимые условия для обмена тепла от среды к твердеющему бетону. Сюда следует включать зазоры между формами, зазоры между пакетами форм, между пакетами форм и ограждениями камер, высота пакета, количество форм в одной камера и другие условия.

Для выполнения этих условий при разработке эскиза садки, следует изучить конструктивные элементы пропарочных камер, с. 127 – 135 [ 2 ].

Ознакомиться с особенностями конструктивных решений ямных пропарочных камер, их различием в конструктивном исполнении, системами подачи теплоносителя с. 135 – 139 [ 2 ].

При выполнении садки форм в камеру производится расчет пропарочных камер, а именно определение основных габаритных размеров (вначале внутренних, затем внешних), толщин стен, пола и крышки, определение заглубленности камеры, применение конструкций необходимых по условиям охраны труда и техники безопасности (лестницы, перила, переходы и т.д.).

Перед началом определения габаритных (внутренних) размеров, студенту следует решить вопрос укладки форм в камеру – выполнять в 1 пакет, в 2 пакета форм, общая высота пакета и т.п.

При этом необходимо учитывать, что габаритные размеры должны быть увязаны с количеством форм в пакетов, их количеством и разумными размерами самих ямных камер. Поэтому размеры камер ямного типа будут зависеть от номенклатуры (типа) изделий, производительности технологических линий, размеров форм (пакетов форм) и технологических зазоров ( и особенно, как набирается пакет форм в камеру – краном и траверсой или автоматической траверсой с захватами).

Длину камеры ( в м ) определяют по формуле:

L_к = L_ф · n + ( n + 1 ) · ℓ₁ ( 4 )

где : L_ф - длина формы с изделием, м;

n - количество форм в камере по ее длине, шт; при L_ф > 4 мм, следует

принимать n = 1;

ℓ₁ - расстояние между торцами формы и стенкой камеры и между

пакетами по длине, ℓ₁ ( 0,1 – 0,2 ) метра

Ширина камеры, в м

В_к = В_ф · n₁ + ( n₁ + 1 ) · ℓ₁ ( 5 )

где: В_ф - ширина формы с изделием, м;

n₁ - количество форм при ширине камеры, шт, при В_ф > 2 м, n₁ = 1;

Высота камеры в м

Н_к = ( Н_ф + h₁ ) n₂ + h₂ + h₃ ( 6 )

где: Н_ф - высота формы с изделием, м;

n_{2 -} количество форм по высоте камеры, шт;

h₁ - расстояние между формами с изделиями по высоте, т.е. величина

(толщина) прокладки между формами, h₁ ≥ 0,03 м;

h₂ - расстояние между днищем формы и полом камеры, h₂ ≥ 0,15 м;

h₃ - расстояние между верхним изделием и внутренней поверхностью

крышки камеры, h₃ ≥ 0,05 м;

3.2.5. Определив внутренние размеры камеры, зазоры между формами и конструкциями камеры представим эскиз садки форм в камере.

Н_к ; В_к ; L_к - внутренние размеры, м;

V_к = Н_к ·L_к· В_к - внутренний объем камеры в м;

1 – 7 - количество форм в одном пакете;

8 – 14 – количество форм во втором пакете.

Всего форм в пакете m^*_ф – 14 шт.

Рис. 4. Эскиз садки плит пустотного настила в 1 камере

Из эскиза садки форм в камеру следует определить следующие значения:

n_форм - количество форм в одной камере

n_ф = шт.

n_изд. - количество изделий в одной камере, если в одной форме несколько

изделий

n_изд. = шт. изделий в камере;

V_б - объем бетона в м³, в камере

G_ар - масса арматуры в 1 камере, кг ( G_ар = масса 1 изделия х n_изд.)

G_ф - масса форм в 1 камере, кг.

ПРИМЕЧАНИЕ:

- величина принимается по заводским паспортным данным, или же

просчитывается по зависимости:

G_ф = Δ G_ф · V_б = m (кг) ( 7 )

где: Δ G_ф - удельный расход металла для изготовления форм, т/1 м³ бетона

в форме;

- для плоских, малогабаритных изделий Δ G_{ф =} 1 т стали/на 1 м³

бетона в форме;

- для сложных форм, крупногабаритных изделий Δ G_ф = 2 т стали

на 1 м³ бетона в форме.

3.2.6 . Определение количества камер

Зная количество изделий в одной камере (или же V_б в м³ в камере) определяем количество камер на одной технологической линии:

n^*_камер (n^*_к) = = шт. ( 8 )

где: Z - загруженность тепловых установок формами, шт. (объемом

бетона;

m^*_a – количество форм в 1 камере, шт. (V 1 изд. = м³)

При получении количества камер (n^*_к) дробного числа (или целого с дробью) проводят округление в большую сторону, (например n^*_к = 5,5 → 6 камер).

Камеры блокируются и устанавливаются в виде блока камер смешенных в одну из сторон пролета, обеспечивая технологический проход и проезд с другой стороны от продольной оси пролета.

3.2.7 Выбор конструктивных решений камеры.

Следующим этапом в технологическом расчете является выбор и описание конструкций стен камер, пола камер, крышки камеры, конструирования этих элементов и их описание (см. с. 129 – 133, [ 2 ] .

Размеры камер зависят от вида габаритов изделий и необходимости создания среды с равномерной температурой по высоте. Обычно высота камер не превышает 4 метров, ширина находится в пределах 3,5 4 м и длина -7 . 13 м

Стены камер, расположенные в земле, характеризуются меньшими птерями тепла, чем выступающие выше уровня пола, поэтому в большинстве случаев камеры выполняют заглубленными. Выступающая часть камер должна быть более 0,7 м и не превышать отметок ограничивающихся мостовыми кранами. На глубину подземной части камеры влияет уровень залегания грунтовых вод, то есть пол камеры должен быть выше на 0,5 м выше уровня грунтовых вод.

Конструктивные решения стен, пола и крышки камеры должны обеспечивать надежную тепловую защиту, исключать большие потери тепла в окружающую среду. С этой целью конструктивные элементы стен ( пол, крышка) выполняются в виде слоистых конструкций. Наружный и внутренний слой выполняются плотными и прочными, внутри которого расположен высокоэффективный теплоизолирующий слой ( толщиной 10 - 15 см ) с низким коэффициентом теплопроводности. К примеру, использование пеностекла в конструкциях стен.

1 – Бетон тяжелый, М –200,

λ₁ = ; ρ = 2400 кг/м³;

2 – Пеностекло, М-300,

λ₂ = ; ρ = 300 кг/м³;

3 – Бетон тяжелый, М-200,

λ₃ = ; ρ = 2400 кг/м³;

Рис. 5 Эскиз конструкции наружных стен камеры

Рис. 6. Эскиз конструкции крышки камеры

3.2.8.Составление материального баланса камеры

Произведем выборку сведений для составления материального баланса на 1 камеру:

V_б = м³ , количество бетона в 1 камере

G_ф = кг, масса форм в 1 камере

G_ар = кг, масса арматуры и закладных деталей

n^*_изд. = количество изделий в камере

n_ф = шт. количество форм в камере

Расход материалов в кг, на 1м³ бетона при М = (R_б = ):

Ц = кг/м³

П = кг/м³

Щ = кг/м³ } Расходы определены в п.3.3 по нормам

В = кг/м³ ОНТП

3.2.9 І Материальный баланс на 1 ямную камеру

При составлении материальных балансов тепловых установок принято учитывать:

І Приход материалов = равен = І І Расход материалов

1. Изделия из бетонной смеси 1. Изделия отвердевшие

2. Формы стальные 2. Формы стальные

3. Конструкции камеры 3. Конструкции камеры

4. Теплоноситель (пар) 4. Теплоноситель

5. Потери влаги, тепло

Итого - 100 % Итого – 100 %

При сопоставлении статей материального баланса, видно, что в процессе тепловой обработки баланс не меняется, за исключением потерь тепла и влаги, которые необходимо учесть.

Следовательно, материальный баланс ямной камеры в развернутом виде может быть представлен:

Масса (материала) ---------------- ее определение:

-Цемента ----------------

-Песка ----------------

-Щебня ----------------

-Воды ----------------

-Арматуры ----------------

-Форм ----------------

-Воды,

испарившейся

при Т.О. ----------------

-Воды,

оставшейся

в бетоне ----------------

3.3.Теплотехнический расчет ямной камеры

Теплотехнический расчет выполняется с целью определения количества тепла, которое необходимо для ускорения твердения отформованных конструкций и помещенных в камеру. При тепловой обработке следует стремиться к получению изделий высокого качества при низких расходах тепла (расхода энергии, топлива и т.п.).Основным показателем эффективности тепловой обработки является удельный расход тепла на 1 м³ бетона( )=

т.е.

где: - общий расход пара на камеру, кг;

- объем бетона в камере, м³.

Тепловой баланс камеры составляется на основании материального баланса и статей прихода тепла и расхода тепла в единицах измерений (или ; или ) тепловой обработки.

Следовательно, тепловой баланс состоит

Приход тепла, = Расход тепла,

Статьи прихода: Статьи расхода:

1.---------//------------- 1.---------//-------------

2.---------//------------- 2.---------//-------------

3. и т.д. 3. и т.д.

Для упрощения громоздких теплотехнических расчетов в проектировании примем сопоставление приходов и расходов тепла (в ) на полный цикл тепловой обработки.

3.3.1. I Приход тепла, .

1. Приход тепла, за счет экзотермии цемента:

(11)

где: - масса цемента, кг;

- марка цемента (500 или 400);

- температура средняя для цикла, ºC.

2. Приход тепла с теплоносителем (с паром):

(12)

где - масса пара необходимая для тепловой обработки, кг;

- энтальпия пара,

при и

[2, табл. 50, приложения ]

Тогда суммарный приход тепла за тепловую обработку будет:

(13)

3.3.2. II Расход тепла,

1.Расход тепла на нагрев сухих материалов бетонной смеси:

(14)

где :

- средняя массовая теплоемкость;

и - конечная и начальная температура, ˚C

(для материалов)

2.Расход тепла на нагрев и испарение воды (из бетона при тепловой обработке в камере):

(15)

где : - масса воды, испарившейся с поверхности бетона, кг

- средняя температура при тепловой обработке

( )

3.Расход тепла на разогрев воды, оставшейся в бетоне (при тепловой обработке):

(16)

где:

- теплоемкость воды, ( )

и - конечная и начальная температура воды, ˚C

4.Расход тепла на нагрев арматуры изделий:

(17)

где: - масса арматуры всех изделий в камере, кг;

- теплоемкость стали, ; ( )

и - температуры арматуры, ˚C.

5.Расход тепла на нагрев металла всех форм в камере:

(18)

где: - масса форм в камере, кг;

- теплоемкость стали, ( )

и - температура форм, ˚C

6.Расход тепла, пошедший на нагрев (аккумулирование) конструкций камеры. Просчитывается отдельно для каждой конструкции – для стен, пола и крышки, затем суммируется, по общей зависимости:

(19)

где: - масса рассчитываемой конструкции, кг;

- усредненная теплоемкость, ;

и - конечная и начальная температуры, ˚C.

Тогда статья 6 определиться, как:

(19*)

7.Потери тепла с паром свободного пространства:

(20)

где : (21)

- внутренний объем камеры, м³;

- объем, который занимают формы и

конструкции в камере, м³;

- плотность пара при ,

- энтальпия пара при тех же условиях

( ).

8.Потери тепла поверхностью камеры в окружающую среду:

(22)

где : - рассчитываемая поверхность потерь тепла, м²;

- суммарный коэффициент теплоотдачи, ;

определяется экспериментально;

= от 29 до 64 при температуре поверхности

.

и - соответственно температура поверхности

камеры и окружающей среды, в ˚C.

- время рассчитываемого периода, час.

Примем ( ).

Следовательно, общие потери в ст. 8 будут:

где: - противоположные поверхности ямной камеры, в м².

Соответственно к ним: , и .

9.Тепло, уносимое готовой продукцией и формами. (изделия еще в форме):

(23)

где : - масса форм и бетонных изделий, кг;

и - теплоемкости стали и бетона,

( и ).

- температура форм и бетона, ˚C ( ).

10.Тепло, уносимое конденсатом пара.

(24)

где : - масса конденсата пара, кг;

определяется как, ;

- энтальпия горячей воды, выше 80˚C

( ).

11.Неучтенные потери тепла – 10% от .

II. Суммарный расход тепла, за полный цикл тепловой обработки в развернутом виде составит (общие потери).

1)

2) неучтенные потери ст.11 =

Результаты вычислений 1) и 2) суммировать:

3.3.3. Уравнение теплового баланса соответственно будет:

Приход тепла, = Расход тепла,

При решении уравнения является неизвестным (т.е. Х) кг пара .

Удельный расход пара в 1 час определится:

(26)

где - количество пара в кг, определенное из уравнения теплового баланса;

- объем бетона в камере, м³;

- в расчетах принимается расчетное время 1 час.

Т.е. .

Поиск по сайту: