Материал: 2465
Рис. 3.2. Схема основных этаповДнагреваИбитума в битумохранилище:
1 – основной отсек; 2 – дополнительный отсек; 3 – |
|
А |
4 – |
жаровые трубы битумонагревательного агрегата; |
|
битумонагревательный агрегат; 5 – змеевики нагрева битума в дополнительном отсеке; 6 – змеевики нагрева битума в основномботсеке; t1= 10 °С; t2 = 50 – 60 °С, t = 80 – 95 °С; t = 140 – 150 °С
Битум представляети3 со ой аморфное4 вещество с плавным изменением вязкостиСот твердого состояния при t1= 5 °С до жидкотекучего при t4 = 160 °С. Количество полезной теплоты (кДж), расходуемой на нагрев битума, равно сумме расходов теплоты для нагрева битума до температуры пластического течения t2= 50 – 60 °С в основном отсеке Q0l и для нагрева до температуры перекачивания t3= = 80 – 100 °С в дополнительном отсеке Qдl [2]:
Qпол Q01 Qд1 П сб св t2 t1 сб св t3 t2 , (3.19)
где П – производительность битумонагревательной системы, кг/ч; сб – удельная теплоемкость битума, кДж/(кг °С); св – удельная теплоёмкость воды, св = 4,1868 кДж/(кг °С); ω – относительное содержание воды в битуме; t1 – температура битума в основном отсеке в начале нагрева, t1 = 5 С; t2 – температура пластического течения битума, t2 = = 50 – 60 С; t3 – начальная температура перекачивания битума насосом, t3= 80–100 С.
51
Значения теплоемкости битума в зависимости от температуры приведены в табл. 3.1.
|
|
Теплоёмкость битума |
Таблица 3.1 |
||
|
|
|
|||
tб, С |
1–20 |
30–60 |
60 –100 |
100 –150 |
150 –180 |
|
|
|
|
|
|
сб, кДж/кг С |
1,1–1,25 |
1,25 –1,45 |
1,45 –1,65 |
1,6 5–1,85 |
1,85–2,2 |
|
|
|
|
|
|
Производительность нагревательной системы битумохранилища определяется часовой потребностью в битуме для работы асфальто-
смесительных установок и автогудронаторов с запасом на 25 %. |
|
|||||||||||
|
|
|
|
Потери |
теплоты |
проис- |
||||||
|
|
|
ходят при нагреве битума в |
|||||||||
|
|
|
основном |
и |
дополнительном |
|||||||
|
|
|
отсеках |
|
битумохранилища: |
из |
||||||
|
|
|
Д |
|
|
|
отсека |
в |
||||
|
|
|
дополнительного |
|
||||||||
|
|
|
основной отсек, из допол- |
|||||||||
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
нительногоИи основного отсеков |
|||||||||
|
б |
в соседние отсеки; через |
||||||||||
|
наружные стенки и днище в |
|||||||||||
|
|
|
||||||||||
и |
|
почву |
и зеркалом битума в |
|||||||||
|
воздух. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
С |
|
|
|
Потеря теплоты, кДж, из |
||||||||
|
|
дополнительного |
|
отсека |
в |
|||||||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
основной |
является |
частично |
|||||||
|
|
|
восполнимой потерей [1]: |
|
||||||||
|
|
|
Qд2 720h1Sп(t3 t1), |
(3.20) |
||||||||
|
|
|
где h1 – коэффициент тепло- |
|||||||||
|
|
|
передачи |
из |
дополнительного |
|||||||
|
|
|
отсека |
|
в |
основной |
через |
|||||
|
|
|
перегородку, кВт/(м2 °С); Sn – |
|||||||||
Рис. 3.3. Схема к тепловому расчёту |
площадь |
перегородки |
между |
|||||||||
дополнительным |
и |
основными |
||||||||||
битумохранилища |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
I, II, III – секции битумохранилища; |
отсеками, м . |
дополнительного |
||||||||||
1 – основной отсек; 2 – шиберная |
|
Размеры |
||||||||||
отсека |
должны |
обеспечивать |
||||||||||
заслонка; 3 – дополнительный отсек; |
||||||||||||
4 – верхний уровень битума; |
|
вместимость |
суточного |
расхода |
||||||||
5 – насосное отделение |
|
битума. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
52
Коэффициент теплопередачи [2]
h |
1 |
, |
(3.21) |
|
|||
1 |
1/ 1 lст / ст 1/ 2 |
|
|
где 1 и 2 – коэффициенты теплоотдачи от битума к материалу перегородки и обратно, 1 = 2 = 0,097 кВт/(м2 °С); lст – толщина перегородки (кирпич, бетон), lст = 0,2 м; ст – коэффициент теплопроводности перегородки, ст = 0,00075 кВт/(м2 °С).
Площадь перегородки, разделяющей отсеки, м2:
Sп lhб , |
(3.22) |
где l – длина отсека; hб – глубина битумного резервуара, м.
Глубина hб зависит от количества битума в отсеке битумохранилища (рис. 3.3). Максимальная глубина битумного резервуара не превышает 3 м. Потеря теплоты в соседние отсеки Q3, кДж/ч, равна
сумме потерь из основного отсека Qo3 и дополнительного отсека Qд3:
И где Sб.о – суммарная площадьАбоковых перегородок основного
Q3 Qо3 Qд3 3600h1 Sб.о(t2 t1) Sб.д(t3 t1) , (3.23)
отсека, м2, с учетом уровня битума площадь одной перегородки |
|
б |
4 |
Sб.о=bohб (bo – ширина основного отсекаД, м); Sб.д |
– суммарная площадь |
боковых перегородок дополнительного отсека, |
м2, с учетом уровня |
битума площадь одной перегородки Sб.д=bдhб (bд – ширина дополнительного отсека, м).
Потеря теплоты через наружные стенки и днище в почву Q ,
кДж/ч, равна сумме потерь |
|
з основного Qо4 и дополнительного |
|||||||
отсеков Qд4: |
и |
3600 ( Sб.о |
|
|
|||||
|
Q4 Qо4 |
Qд4 |
Sд.о)h2(t2 |
t1) |
|||||
|
( S |
S |
|
|
)h (t |
|
t ) , |
|
(3.24) |
|
д.д |
3 |
|
|
|||||
|
Сб.д |
|
3 |
1 |
|
|
|||
где Sб.о, Sд.о – суммарные площади контакта с грунтом боковых стенок и днища основного отсека, м2; Sб.д, Sд.д – суммарные площади контакта с грунтом боковых стенок и днища дополнительного отсека, м2; h2 – коэффициент теплопередачи из основного отсека в почву, кВт/(м2 °С); h3 – коэффициент теплопередачи из дополнительного отсека в почву, кВт/(м2 °С).
Коэффициенты теплопередачи в почву [2]
53
h2,3 |
1 |
, |
|
1/ 1 lст / ст lиз / из lп / п |
(3.25) |
где lиз – толщина пористой изоляционной засыпки (шлак) между стенкой битумохранилища и грунтом, lиз=0,3 м; из– коэффициент теплопроводности засыпки, из= 0,0014 кВт/(м °С); lп – длина теплового потока в почве при установившемся режиме, м; п – коэффициент теплопроводности почвы, п = 0,0023 кВт/(м °С).
Длина теплового потока в грунте зависит от температуры битума в отсеках. При определении 2 длина теплового потока lп = 6 м, при определении а3 lп =10 м.
Потери теплоты зеркалом битума в воздух Q5, кДж/ч, равны
сумме потерь из основного Qo5 |
и дополнительного отсеков Qд5: |
|
|||
Q5 Qо5 Qд5 |
3600 |
И |
, |
(3.26) |
|
зер (t2 tв )Sо (tз tв )Sд |
|||||
|
|
|
Д |
|
|
где азер – коэффициент теплоотдачи от зеркала битума в воздух, азер=
= 0,00015 кВт/(м2 °С); tв – температура воздуха в битумохранилище, tв = 20 °С; Sо – площадь зеркала битума основного отсека, м2; Sд – площадь зеркала битума дополнительного отсека, м2.
Суммарные потери теплоты, кДж/ч, |
|
||
|
|
б |
(3.27) |
|
Qпот Qд2 Q3 Q4 Q5. |
||
|
и |
|
|
Общее количество теплотыА, кДж/ч, необходимое для работы |
|||
битумохранилища, |
|
|
|
С |
Qобщ Qпол Qпот . |
(3.28) |
|
|
|
||
Общее количество теплоты, расходуемое в основном отсеке, |
|||
|
Qобщ.о Qо1 Qо3 Qо4 Qо5. |
(3.29) |
|
Общее количество теплоты, расходуемое в дополнительном |
|||
отсеке, |
|
|
|
Qобщ.д Qд1 Qд2 Qд3 Qд4 Qд5. |
(3.30) |
||
3.4. Расчет площади поверхности нагревателей
При нагреве теплоноситель направляется сначала в змеевики системы обогрева дополнительного отсека, а затем в змеевики основного отсека (см. рис. 3.3).
54
При паровом нагреве площадь нагрева змеевиков дополнительного отсека, м2, [1, 2]
Sн |
|
|
|
Qобщ.д |
|
|
|
|
|
, |
(3.31) |
|||
|
t |
|
t |
|
|
t |
|
t |
|
|
||||
|
3600h |
п.в |
з |
|
п.н |
2 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
где h1 – коэффициент теплопередачи змеевиков (стальная труба),
кВт/(м2 °С), |
определяемый по формуле для h1, в которой 1=11,1 |
кВт/(м2 °С) |
при паровом теплоносителе, lст= 0,005 м, ст = 0,046 |
кВт/(м °С), |
2 = 0,097 кВт/(м2 °С); tп.в – температура пара на входе в |
змеевик, tп.в=160 – 170 °С при р = 0,6 – 0,8 МПа; tп.н – температура пара на выходе из змеевиков дополнительного отсека; tп.н=120 °С при
р = 0,2 МПа.
Диаметр трубопроводов змеевика парового обогрева составляет dз=50,8–76,2 мм, учитывая который определяют длину змеевиков lз.
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|||||
Площадь нагрева змеевиков в основном отсеке, м2, |
|
||||||||||||
Sн.о |
|
|
|
Qобщ.о |
|
|
|
|
|
, |
(3.32) |
||
|
t |
|
t |
|
|
t |
|
t |
|
||||
|
|
|
|
А |
1 |
И |
|
||||||
|
3600h |
|
|
п.н |
|
2 |
|
|
к |
|
|||
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
кВт/(м2 °С), |
|||
|
б |
|
|
|
|
|
|
змеевиков, |
|||||
где h1 – коэффициент |
теплопередачи |
|
|||||||||||
определяемый по формуле для h1, в которой 1=11,1 кВт/(м2 °С), lст= = 0,005 м, ст= 0,046икВт/(м °С), 2 = 0,053 кВт/(м2 °С); tк –
температура конденсата, tк=85 – 95 °С.
При масляномСобогреве принимают: а1 = 0,12 кВт/(м2 °С); tп.в= = 270 °С; tп.н = 150 °C; tк = 60 °С.
При огневом нагреве битума в основном отсеке битумохранилища дополнительный отсек не используют. Общий нагрев битума до температуры текучести t2 = 60 °С производится одновременно с использованием парового или масляного обогрева, а для местного разогрева битума до температуры перекачивания t3 используют огневой способ.
Площадь нагрева жаровой трубы, м2,
Sж.т |
Qобщ.д lg (t |
г.т |
t3 )/(tд.г t3) |
|
|
|
|
|
, |
(3.33) |
|
1565hж.т t |
г.т |
t3 tд.г t3 |
|||
где tг.т – температура горения топлива, tг.т =1300 1400 °С; tд.г – температуры дымовых газов, tд.г=300 – 400 °С; hж.т – коэффициент теплопередачи жаровой трубы, кВт/(м2 °С), определяемый по формуле
55