Теплотехнический расчет ямной камеры

1) Расход тепла на нагрев сухой части изделий:

Q_c1 = (Ц + П + Щ) · с_с · (t_б1 - t_б0) / 1000 ,  МДж/м³                     (4.1)

где Ц, П, Щ – содержание цемента, песка, щебня в бетоне, кг/м³; с_с – теплоемкость сухой части бетона, кДж / кг °С; t_б1 – средняя к концу периода температура бетона в изделии, °С; t_б0 - начальная температура бетонной массы, °С.

Q_c1 = (340 + 535 + 1384) · 0,84 · (80 - 20) / 1000 = 113,85 МДж/м³

Q_c2 = (340 + 535 + 1384) · 0,84 · 5 / 1000 = 11,56 МДж/м³

2) Расход тепла на испарение части 

Q_исп = W · (2493 + 1,97 · t_ср1) / 1000 ,  МДж/м³                         (4.2)

где W – для тяжелого бетона около 1% массы 1 м³ бетона;

 t_ср1 – средняя за период температура среды в камере, °С.

t_ср1 = ( t₀  + t_н) / 2 = (20 + 80) / 2 = 50 °С                                                  (4.3)

где t₀ - температура среды в камере до начала тепловой обработки, °С;

 t_н – температура изотермической выдержки, °С.

Q_исп = 24 · (2493 + 1,97 · 50) / 1000 = 62,2 МДж/м³

3) Расход тепла на нагрев воды, оставшейся в изделиях к концу периода

Q_в1 =(В – W) · С_в · (t_б1 – t_б0) / 1000 ,  МДж/м³                           (4.4)

где В – содержание воды в бетонной массе, кг/м³ ; С_в - теплоемкость воды, кДж/кг·°С.

Q_в1 = (136 – 24) · 4,19 · (80 – 20) / 1000 = 28,16 МДж/м³

Q_в2 = (136 – 24) · 4,19 · 5 / 1000 = 2,35 МДж/м³

4) Расход тепла на нагрев арматуры и закладных деталей:

Q_а1 = А · С_а · (t_а1 – t_б0) / 1000 ,  МДж/м³                                    (4.5)

где А – содержание арматуры и закладных деталей в изделиях, кг/м³ ;

С_а и t_а1 – теплоемкость, кДж/кг·°С, и температура арматуры к концу периода, °С (можно принять t_а1 = t_и).

Q_а1 = 71 · 0,48 · (80 – 20) / 1000 = 2,05 МДж/м³

5) Расход тепла на нагрев форм:

Q_ф1 = Ф · С_ф · (t_ф1 – t_ф0) / 1000 ,  МДж/м³                                           (4.6)

где Ф = G_ф/V_и – удельная металлоемкость форм, кг/м³ (G_ф – масса формы, кг); С_ф – теплоемкость форм, кДж/кг·°С; t_ф0, t_ф1 – температура форм в начале и конце периода, °С (t_ф1 = t_н ).

Ф = 3200 / 2,4 = 1333 кг/м³

Q_ф1 = 1333· 0,48 · (80 – 20) / 1000 = 38,4 МДж/м³

 

6) Расход тепла на нагрев ограждающих конструкций:

                                                                                                         (4.7)

где l_i и а_i – теплопроводность, Вт/м·°С и температуропроводность, м²/ч, материалов ограждений; F_i – площадь ограждающих конструкций по внутреннему обмеру, м² ; t_ni0 и t_ni1 – средняя температура внутренних поверхностей ограждений в начале и конце периода, °С; t_i – длительность периода подогрева.

Для многослойных ограждающих конструкций необходимо предварительно вычислить эквивалентные значения их теплофизических характеристик при фактических температурах материалов. Эквивалентный коэффициент теплопроводности плоской многослойной конструкции, состоящей из тяжелого бетона, керамзитбетона и минеральной ваты

l_э = SS_i / S(S_i/l_i) = (0,05 + 0,15 + 0,1) /                                                  (4.8)

 (0,05/1,45 + 0,15/0,063 + 0,1/0,41) == 0,11 Вт/м·°С

Эквивалентный коэффициент теплоемкости

С_э = S(r_i · S_i · C_i) / S(r_i · S_i) = (2400·0,05·0,84+300·0,15·0,75+1700·0,1·0,56)/

(2400·0,05+300·0,15+1700·0,1) = 0,68 кДж/кг·°С                              (4.9)

Эквивалентная объемная масса или плотность

r_э=S(r_i·S_i)/SS_i=(2400·0,05+300·0,15+1700·0,1)/

(0,05 + 0,15 + 0,1)=1586 кг/м³                                                                (4.10)

Эквивалентная температуропроводность

а_э = (3,6 · l_э) / ( С_э · r_э) = (3,6 · 0,11)/ ( 0,68 · 1586) = 0,00036 м²/ч    (4.11)

F₁=2·L_к·H_к + 2·H_к·В_к = 2 · 6,8 · 3,2 +2 ·3,2 · 2,25 =57,9 м²                  (4.12)

Для многослойной крышки, состоящей из металлических листов и минеральной ваты

l_э =(0,15+0,01)/(0,15/0,63 + 0,01/56) =0,07 Вт/м·°С

С_э = (300·0,15·0,75+7800·0,01·0,46)/(300·0,15+7800·0,01) = 0,56 кДж/кг·°С

r_э=(300·0,15+7800·0,01)/(0,15+0,01) = 768,75 кг/м³

а_э =(3,6·0,07)/(0,56·768,75) = 0,00059 м²/ч

F₂ = L_к·В_к =6,8·2,25 = 15,3 м²

7) Потери тепла в окружающую среду ограждениями камеры складываются из потерь тепла через отдельные элементы ограждений

                                                                                                (4.13)

где t_oc – температура окружающего воздуха, °С; F_i – площадь по наружному обмеру отдельных элементов ограждения, м²; К_i – коэффициент теплопередачи через соответствующие элементы ограждений, Вт/м·°С.

F_наз1 = 2·(L_к+0,6)·H_наз + 2·H_наз·(В_к+0,6) = 2·7,4 ·2,2 + 2·2,2 ·2,9 = 45,1 м²

F_наз2 = (L_к+0,6)· (В_к+0,6) = 7,4 ·2,1 = 21,1 м²

F_под = 2· (L_к+0,62)·H_под + 2·H_под·(В_к+0,62) + (В_к+0,62)·(L_к+0,62) = 2 · 7,4 · 1 + 2 · 1· 2,92+ 2,92 ·7,4 = 41,6 м²

                                                                                                (4.14)

Коэффициент теплопередачи через наземные части ограждений камеры

а через подземные

 

 

                                                                                                (4.15)

 

где a₁ и a₂ – коэффициенты теплоотдачи, соответственно, от греющей среды к внутренним поверхностям ограждений и от наружных поверхностей ограждения в окружающую среду, Вт/м·°С.

a₂ = (9,28+0,07·t_н1)·(1+0,2·V) = (9,28+0,07·40)·(1+0,2·0) = 12,08 Вт/м·°С.   (4.16)                

где t_н1 –температура наружной поверхности ограждений, °С; V – скорость движения воздуха, м/с.

 

 

Q_oc2 = 3,47 МДж/м³

Приходные статьи теплового баланса включают тепловыделение бетона

Q_э1 = 2,3 · 10^-7 · q_экв · (В/Ц)^0,44 · Ц · t_бср1 · t_I = 2,3 · 10^-7 · 500 · (136/340)^0,44 · 340 · 50 · 3 = 3,92 МДж/м³                                                                                      (4.17)

Q_э2 = 12,54 МДж/м³

 

Тепло, поступающее в камеру с теплоносителем, определяется из теплового баланса как сумма полезного расхода тепла Q_п1 на разогрев изделий и металла форм и непроизводительного расхода тепла Q_пот1

Q_то1 = Q_п1 + Q_пот1                                                                                             (4.18)

где Q_п1 = Q_с1 + Q_исп1 + Q_в1 + Q_а1 + Q_ф1 – Q_э1 ,                                           (4.19)

Q_пот1 = Q_огр1 + Q_ос1                                                                                     (4.20)

Q_п1 =113,85 + 62,2 + 28,16 + 2,05 + 38,4 – 3,92 = 240,7 МДж/м³

Q_пот1 = 13,4 + 0,86 = 14,26 МДж/м³

Q_то1 = 240,7 + 14,26 = 254,96 МДж/м³

Q_п2 = 10,48 + 2,35 - 12,54 = 0,29 МДж/м³

Q_пот2 = Q_огр2 + Q_ос2 = 1,8 + 3,47 = 5,27 МДж/м³

Q_то2 = 0,29 + 5,27 = 5,56 МДж/м³

В завершение теплотехнического расчета необходимо определить удельный расход пара

g_п1 = 1000 · Q_то1 / (i_п - i_к), кг/м³                                                     (4.21)

где i_п – энтальпия насыщенного пара, кДж/кг; i_к – энтальпия конденсата, кДж/кг

i_к = с_в · t_к1 = 4,19 · 80 = 335,2 кДж/кг                                            (4.22)

где t_к1 – температура конденсата, °С;

g_п1 = 1000 · 254,96 / (2642 – 335,2) = 106,5 кг/м³

g_п2 = 1000 · 5,56 / (2642 – 335,2) = 3,31  кг/м³

G_п1 = n_то · V_и · g_п1 / t₁ = 5 · 0,63 · 110,5 / 3 = 442 кг/ч                   (4.23)

G_п2 = n_то · V_и · g_п2 / t₂ = 5· 0,63 · 2,41 / 6 = 4,82 кг/ч                      (4.24)

Коэффициент полезного действия тепла

h = (Q_п1 + Q_п2) / (Q_то1 + Q_то2) =                                                        (4.25)

 (240,7 + 0,29) / (254,96 + 5,56) = 0,89

Суммарный удельный расход пара

g_п = g_п1 + g_п2 = 106,5 + 3,31 = 109,81 кг/м³                                     (4.26)

 

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: