Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»
Кафедра «Строительные материалы и специальные технологии»
М.А. Ращупкина
ТЕПЛОТЕХНИКА И ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОЕ
ОБОРУДОВАНИЕ
Учебное пособие
Омск 2015
УДК 621.1.016 ББК 31.3
Р28
Рецензенты:
д-р техн. наук, проф. А.Ф.Косач (ФГБОУ ВПО «Югорский государственный университет», г. Ханты-Мансийск);
гл. инженер А.Д. Попов (БУ «Эксплуатация объектов внешнего благоустройства», г. Омск)
Работа одобрена редакционно-издательским советом академии в качестве учебного пособия.
Ращупкина, М.А.
Р28 Теплотехника и теплотехническое оборудование [Электронный ресурс] : учебное пособие / М.А. Ращупкина. – Омск : СибАДИ, 2015.
– URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/irbis64r_plus/cgiirbis_64_ft.exe. - Режим доступа: для авторизованных пользователей.
ISBN 978-5-93204-796-5
Изложены основные принципы расчёта температурных полей в бетонных и железобетонных конструкциях в период их тепловой обработки. Приведены характеристики для тепловлажностной обработки бетонных и железобетонных изделий, а также примеры расчётов удельной величины тепловыделения бетона, температурных полей в периоды ТВО изделий, теплотехнические расчёты тепловых установок, удельные расходы пара на ТВО изделий в различных тепловых установках. В приложении помещены справочные данные, необходимые для расчётов.
Имеет интерактивное оглавление в виде закладок.
Предназначено для магистров по направлению Строительство, магистерская программа «Производство дорожных и строительных материалов, изделий и конструкций».
Текстовое (символьное) издание 9,0 МБ)
Системные требования : Intel, 3,4 GHz ; 150 МБ ; Windows XP/Vista/7 ; DVD-ROM ;
1 ГБ свободного места на жестком диске ; программа для чтения pdf-файлов Adobe Acrobat Reader
Редактор Н.И. Косенкова
Издание первое. Дата подписания к использованию 03.06.2015 Дата размещения на сайте 03.07.2015
Издательско-полиграфический центр СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПЦ СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1
© ФГБОУ ВПО «СибАДИ», 2015
Оглавление
Введение…………………………………………………………………………………………………………………………… 3
1. Температурные поля в бетонных и железобетонных изделиях, подвергаемых
тепловой обработке, и их расчет…………………………………………………………………………………… 4
1.1.Общие положения……………………………………………………………………………………………. 4
1.2.Тепловыделение бетона при его тепловой обработке…………………………………… 6
1.3.Распределение температур и температурные перепады в бетонных и железобетонных изделиях в период подъема температуры среды в тепловой установке………………………………………………………………………………………………………….. 13
1.4.Распределение температур и температурные перепады в бетонных и железобетонных изделиях в период изотермического прогрева…………………………………. 20
1.5.Распределение температур и температурные перепады в бетонных и железобетонных изделиях в период охлаждения………………………………………………………….. 28
Контрольные вопросы и задания……………………………………………………………………………………. 30
2. Тепловые установки и их расчет………………………………………………………………………………. 31
2.1.Камера ямного типа…………………………………………………………………………………………. 32
2.2.Эффективные системы парораспределения в ямной камере………………………… 33
2.3.Расчет ямной камеры……………………………………………………………………………………….. 36
2.4.Камера вертикального типа……………………………………………………………………………… 44
2.5.Расчет вертикальной камеры…………………………………………………………………………… 46
2.6.Кассетные установки………………………………………………………………………………………… 51
2.7.Расчет кассеты…………………………………………………………………………………………………… 55
2.8.Туннельные камеры…………………………………………………………………………………………. 60
2.9.Расчет туннельной камеры………………………………………………………………………………. 64
2.10.Щелевая камера………………………………………………………………………………………………… 71
2.11.Расчет щелевой камеры……………………………………………………………………………………. 73
2.12.Автоклав……………………………………………………………………………………………………………. 79
2.13.Расчет автоклава………………………………………………………………………………………………… 81
Контрольные вопросы и задания……………………………………………………………………………………. 85
Библиографический список…………………………………………………………………………………………….. 86
Приложение…………………………………………………………………………………………………………………….. 88
Процесс твердения бетона значительно превышает по длительности все остальные операции по изготовлению бетонных и железобетонных изделий. Тепловая и тепловлажностная обработка, позволяющая во много раз ускорить процесс твердения бетона, является необходимым процессом заводского производства бетонных и железобетонных изделий. Включение такой обработки в технологический процесс изготовления изделий дает возможность значительно увеличить оборачиваемость форм, повысить коэффициент использования производственных площадей цеха и сократить длительность общего цикла производства.
Хотя сроки твердения бетона в изделиях при тепловой (тепловлажностной) обработке существенно сокращаются по сравнению с твердением в обычных температурных условиях, они все еще намного превышают длительность остальных операций по изготовлению изделий. Чтобы интенсифицировать производственный процесс, следует в первую очередь сокращать длительность тепловой обработки, сочетая ее с другими методами ускорения твердения. К ним относятся использование быстротвердеющих высокомарочных цементов, умеренно жестких и жестких бетонных смесей, а также пластифицирующих добавок и ускорителей твердения бетона. Оптимальное сочетание этих средств с эффективными методами тепловой обработки позволяет сократить ее до 8 – 5 ч.
Правильная организация процесса тепловлажностной обработки и выбор конструкции установок, в которых он протекает, во многом определяют качество готовой продукции.
Конструкции тепловых установок в зависимости от технологического назначения разнообразны. При изучении конструкций тепловых установок необходимо основное внимание обращать на создаваемые в них условия тепло- и массообмена, сравнивать их достоинства и недостатки.
3
1.ТЕМПЕРАТУРНЫЕПОЛЯВБЕТОННЫХИЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЯХ,ПОДВЕРГАЕМЫХТЕПЛОВОЙОБРАБОТКЕ,
ИИХРАСЧЁТ
Температурный режим при тепловлажностной обработке (ТВО) железобетонных изделий задается в виде изменения температуры среды в установке во времени.
В изделиях температура в различных точках сечений не соответствует температуре среды в данный момент времени и отличается неравномерностью, т.е. наличием перепадов температуры между поверхностью и различными точками сечения изделий.
Количество тепла (кДж), переходящее через единицу поверхности (м2) в единицу времени (ч), называется тепловым потоком q и выражается формулой
q |
t1 t2 |
, |
(1.1) |
|
|||
|
x |
|
|
где коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙град); x толщина неограниченной пластины, м; t1 и t2 температуры поверхности и центра пластины, С.
Знак минус в формуле обусловлен тем, что тепло распространяется в сторону понижения температуры и, следовательно, приращение температуры в этом направлении является отрицательным.
Тепловой поток всегда направлен нормально к изотермической поверхности тела в сторону наибольшего перепада температур.
Для правильного назначения режимов тепловой обработки изделий необходимо знать кинетику температуры в отдельных точках изделия и её распределение в объёме изделий в различные моменты времени. Эти же данные нужны и для теплотехнических расчётов установок ускоренного твердения бетона. В результате такого расчёта определяют количество и график подачи тепла в установки, длительность периодов подогрева, изотермического прогрева и охлаждения изделий.
Определение температуры бетонных и железобетонных изделий в зависимости от параметров греющей среды и их изменения во времени являются существенным элементом теплотехнического расчёта, связанного с определением оптимальных режимов тепловлажностной обработки бетонных и железобетонных изделий и конструктивных параметров установок для тепловой обработки.
Изменение температуры любой точки изделия в зависимости от времени и температуры описывается дифференциальным уравнением теплопро-
4