Теплотехнический расчет установки

4.2 Теплотехнический расчет установки

Тепловой баланс стенда определяется на период его работы на полную нагрузку бетона. По тепловому балансу определяется удельный расход пара на термообработку изделий.

Таблица 4.1-Характеристика формовочного стенда WF-253 Weiler Italia

Наименование	Габариты, м			Количество изделий на стенде	Масса
	Длина	Ширина	Высота
Формовочный стенд WF-253 Weiler Italia		1,5	0,2

4.2.1 Приход тепла

4.2.1.1 С паром

, кДж (38)

Q₁ = Д_п ∙ 2706,8= 3278,5 ∙ 2706,8 = 8874243,8 кДж;

где Д_п – расход пара за период работы стенда. Величина неизвестная определяется из уравнения теплового баланса.

- энтальпия пара, определяется по таблице «Сухой насыщенный пар и вода на кривой насыщения».

От экзотермических реакций твердение цемента

, кДж (39)

Q₂ = (500∙550∙0,95)/(162+0,96∙550) ∙ ∙9408 =2137121,28 кДж;

где R_ц – марка цемента;

θ – число градусо-часов тепловой обработки.

θ = 0,5 ∙ (t₁ + t₂) ∙ τ₁ + t₂∙ τ_2, град ∙ ч. (40)

θ = 0,5 ∙ (15+65) ∙ 4+65 ∙ 6 = 550 град ∙ ч;

где t₁– начальная температура нагревания изделий, ⁰С;

t₂– максимальная температура нагрева изделий, ⁰С;

τ₁– время подъёма температуры, ч;

τ₂– время изотермического прогрева, ч.

Если θ ≤ 290, то а = 0,32 + 0,002 θ

Если θ > 290, то а = 0,84 + 0,0002 θ (41)

а = 0,84 + 0,0002 ∙ 550 = 0,95

М_цем – масса цемента в пропариваемых изделиях, кг;

М_цем = V_бет ∙ n_изд ∙ Ц кг (42)

М_цем = 1,17∙17∙473=9408 кг;

где Ц – расход цемента на 1 м³ бетона, кг;

n_изд-количество изделий одновременно пропариваемых на стенде;

V_бет-объем бетона в 1м³ бетона

Q_прих = Q₁ + Q₂(43)

Q_прих = 2706,8Д_п +2137121,28 = 2706,8 ∙ 3278,5 + 2137121,28 =11011365,08 кДж;

4.2.2Расход тепла

4.2.2.1На нагрев сухой массы бетона

Q₁^’ = С_с.б∙ М_с.б∙ (t₂ - t₁), кДж (44)

Q₁^’ = 0,88 ∙ 45031 ∙ (65 -15) = 1981364 кДж;

где С_с.б - массовая теплоёмкость бетона, С_с.б= 0,88 кДж/кгК;

М_с.б - масса пропариваемого бетона на стенде, кг;

t₂– максимальная температура нагрева изделий, ⁰С;

t₁– начальная температура нагрева изделий, ⁰С;

М_с.б = V_бет ∙ n_изд ∙ ρ_с.б, кг;(45)

М_с.б = 1,17 ∙ 17 ∙2264 =45031 кг;

где ρ_с.б - плотность сухого бетона, кг/м³

ρ_с.б = Ц + П + Щ (46)

ρ_с.б = 473+528+1263 =2264 кг/м³;

4.2.2.2 На нагрев и испарение части воды затворения

Q₂^’ = W ∙ (2493 + 1,97 ∙(t₁+t₂/2)), кДж (47)

Q₂^’ = 450,31∙ (2493 + 1,97 ∙ (15+65/2)) = 1158107,3 кДж;

W=0,01 ∙ М_с.б =0,01 ∙ 45031=450,31 кг;

где W – масса испаренной воды,

4.2.2.3 На нагрев оставшейся воды затворения

Q₃^’ = С_в∙ (М_в – W) ∙ (t₂ - t₁), кДж; (48)

Q₃^’ = 4,19 ∙ (3480,8–450,31) ∙ (65 - 15) = 634887,7 кДж;

где С_в - теплоёмкость воды

С_в = 4,19 кДж/кгК

М_в - масса воды затворения, кг

М_в = В ∙ V_бет ∙ n_изд = 175 ∙1,17 ∙17=3480,8 кг; (49)

где В – расход воды на 1м³бетона, л

В = Ц ∙ В/Ц = 473 ∙ 0,37=175 л; (50)

4.2.2.4 На нагрев арматуры

Q₄^’ = С_а∙ М_а (t₂ - t₁), кДж (51)

Q₄^’ = 0,48 ∙ 355,81 ∙ (65 - 15) = 8539,44 кДж;

где С_а – теплоёмкость арматуры;

С_а = 0,48 кДж/кгК;

М_а - масса арматуры в пропариваемых изделиях;

М_а = m^’_а ∙n_изд = 20,93 ∙ 17= 355,81 кг; (52)

где m_а – расход арматуры на 1 изделие, кг/ м³

4.2.2.5 На нагрев массы металлоконструкции стенда

Q₅^’ = С_ф∙ М_ф (t₂ - t₁), кДж (53)

Q₅^’ = 0,48 ∙ 110700 ∙ (65 - 15) = 2656800 кДж;

где С_ф - теплоёмкость транспортных устройств;

С_ф = 0,48 кДж/кгК;

М_ф - масса металлоконструкции стенда, кг;

t₂– максимальная температура нагрева изделий, ⁰С;

t₁– начальная температура нагрева изделий, ⁰С;

42.2.6 На нагрев массы бетона заполнения стенда

Q₆^’ = С_б∙ М_б (t₃ - t₂), кДж (54)

Q₆^’ = 0,88 ∙ 48511,7 ∙ (120 - 65) = 2347966,3 кДж;

где С_б - теплоёмкость бетона стенда, С_б=0,88 кДж/кг∙К

М_б - масса бетона заполнения стенда, кг;

t₂– максимальная температура нагрева изделий, ⁰С;

t₃– температура пара, ⁰С;

М_б =V_ст ∙ ρ_изд = 17 ∙ 1,17 ∙ 2439 = 48511,7 кг; (55)

где V_ст-объем бетона заполнение стенда, м³;

ρ_изд-плотность бетона, кг/м³

4.2.2.7 Тепло, потерянное в окружающую среду через боковые стенки

Q₇^’ = _сум ∙ (t_ст-t_о.с.) ∙ F∙ 3,6 кДж (56)

Q₇^’ = 0,85∙(50-15) ∙220∙3,6=23562 кДж

где _сумм-сумарный коэффициент теплопередачи, _сумм=0,85 Вт/м²;

t_ст-температура наружной стенки стенда, ориентировочно t_ст=40-60 ⁰С;

t_о.с.-температура воздуха цеха, где установлен стенд;

F-боковая поверхность ограждения, м²

4.2.2.8 Тепло, потерянное с конденсатом

В конденсат превращается весь пар, отдовая свое тепло. Ввиду герметичности труб, утечка отсутствует.

Q₈^’ = Д_п∙С_к∙t_к кДж (57)

Q₈^’ = Д_п∙4,19∙80=335,2∙Д_п =335,2∙3278,5=1098953,2 кДж;

где t_к =80⁰С-температура конденсата;

С_к - теплоемкость конденсата,⁰С;

С_к=4,19 кДж/кг∙К

4.2.2.9 Неучтеные потери

Q₉^’ = 0,1 ∙ Q_прих, кДж;(58)

Q₉^’ = 0,1 ∙ 2706,8Д_п +2137121,28 =270,7Д_п+213712,1=1101202,05 кДж;

Итого расход тепла:

Q_расх= Q₁^’+ Q₂^’+ Q₃^’+ Q₄^’+ Q₅^’+ Q₆^’+ Q₇^’+ Q₈^’+ Q₉^’ кДж; (59)

Q_расх=1981364+1158107,3+634887,7+8539,44+2656800+2347966,3+23562+335,2 Д_п+ +270,7Д_п+213712,1=605,9Д_п +9024938,84=11011381,99 кДж;

Приравнивая статьи прихода и расхода, получаем уравнение теплового баланса с одним неизвестным. Решая уравнение относительно Д_п, определяем расход пара за период работы тепловой установки.

Q_прих= Q_расх(60)

2706,8Д_п +2137121,28=605,9Д_п+9024938,84

2706,8Д_п-605,9Д_п =9024938,84-2137121,28

2100,9Д_п=6887817,56

Д_п=3278,5 кг;

Данные теплового баланса сводим в таблицу.

Таблица 3.1- Тепловой баланс установки

Наименование статей баланса	Количество тепла
Наименование статей баланса	кДж/период	%
Приход тепла 1.С паром 2.От экзотермических реакций твердения цемента Невязка	8874243,8 2137121,28 16,91	80,59 19,41 0,0002
Всего:	11011381,99
Расход тепла 1.На нагрев сухой массы бетона 2.На нагрев части воды затворения 3.На нагрев воды, оставшейся в изделиях 4. На нагрев арматуры закладных изделий 5.На нагрев массы металлоконструкции стенда 6.На нагрев массы бетонозаполнения стенда 7.Потери тепла во внешнюю среду через боковые стенки стенда 8.Потери тепла с конденсатом 9.Неучтеные потери	1158107,3 634887,7 8539,44 2347966,3 1098953,2 1101202,05	17,99 10,52 5,77 0,08 24,13 21,32 0,21 9,98
Всего:	11011381,99