Курсовая работа: Разработка тепловой установки для тепловлажностной обработки железобетонных изделий

Министерство образования и науки РФ

ФГАОУ ВО

Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова

Инженерно-технический институт

Кафедра «Производство строительных материалов, изделий и конструкций»

Курсовой проект

по дисциплине: «Теплотехника и теплотехническое оборудование технологии строительных изделий»

На тему:

Разработка тепловой установки для тепловлажностной обработки железобетонных изделий

Выполнила: Ефремова С.Е.

студентка группы ПиПСМИК-16

преподаватель Турантаев Г.Г.

Якутск 2019 г.

Содержание

Введение

1. Выбор типа конструкции и принцип работы установки

2. ТВО бетона насыщенным паром в закрытой металлической форме

3. Технологический расчет

4. Теплотехнический расчет

5. Тепловой контроль и автоматика

6. Технико-экономические показатели

7. Охрана труда и техника безопасности

Заключение

Литература

Введение

Железобетонные конструкции являются базой современной строительной индустрии. Их применяют: в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве -для зданий различного назначения; в транспортном строительстве- для метрополитенов, мостов, туннелей: в энергетическом- для гидроэлектростанций, атомных реакторов, и т.д. Такое широкое распространение в строительстве железобетон получил вследствие многих его положительных свойств: долговечности, огнестойкости, стойкости против атмосферных воздействий, высокой сопротивляемости статическим и динамическим нагрузкам и др.

Эффективность применения бетона в современном строительстве в значительной мере определяется темпами производства железобетонных изделий. Ускорение твердения бетона приобретает особое значение при изготовлении изделий в заводских условиях, так как благодаря сокращению сроков изготовления достигается максимальное использование производственных площадей, повышение оборачиваемости форм и другого дорогостоящего оборудования. Решающим средством ускорения твердения бетона в условиях заводской технологии производства является тепловая обработка.

Процесс тепловой обработки занимает 70-80% времени всего цикла изготовления.

На заводах сборного железобетона применяются различные установки ускоренного твердения бетона. Повышение эффективности работы этих установок является важнейшим мероприятием по увеличению выпуска продукции.

Немаловажное значение имеет также сокращение удельных расходов тепла на тепловую обработку бетона. Большие удельные расходы тепла вызывают на многих предприятиях перебои в работе, особенно в зимнее время.

В связи с этим приобретают большое значение исследование теплотехнических характеристик установок для тепловой обработки изделий.

Тепловая обработка оценивается по прочности достигнутой ко времени ее окончания в процентах от прочности того же бетона в 28-суточном возрасте нормального твердения. Эффективность такой обработки зависит от выбора исходных материалов и состава бетона, а также от принятого режима обработки.

1. Выбор типа конструкции и принцип работы установки

Кассетно-формовочная установка состоит из формы-кассеты и механизма для сборки и разборки кассеты, смонтированных на сварной станине. Станина имеет четыре стойки 1, соединенные между собой балками 2. На двух верхних балках укреплены беговые дорожки 3. Кассета состоит из ряда отсеков 4, образованных вертикально установленными стальными стенками толщиной 24 мм. На стенках снизу и с боков закреплены борта, изготовленные из уголков. Ширина отсеков в зависимости от изготовляемых изделий составляют 40-160мм. Термообработка панелей осуществляется паром, подаваемым в замкнутые термические отсеки, расположенные у краев кассеты и через каждые два формовочных отсека. В кассетах формуют одновременно до 10-12 изделий. К стенкам отсеков кассеты крепятся кронштейны с полуосями для опорных роликов 5, которые перемещают по беговым дорожкам подвешенные к ним стенки кассеты. Отдельные отсеки кассеты соединяются последовательно между собой штыревыми замками. К бортам кассеты прикреплены наружные вибраторы. Механизм для сборки и разборки кассеты состоит из гидроцилиндра 6, шесть амортизаторов 7 и шести упоров 8, приваренных к наружной стенке отсека.

Работу на кассетно-формовочной установке начинают со сборки кассеты в один общий блок. Затем в формовочные отсеки закладывают арматуру и пневмотранспортом (или переносным бункером) подают бетонную смесь с одновременным включением вибраторов. При заполнении отсеков бетонной смесью и окончательным уплотнении формуемого изделия вибраторы отключают, а в термические отсеки подают пар.

Термическую обработку изделий производят в течение 6-8 ч, после чего приступают к распалубке. Для этого правый отсек отсоединяют от соседнего путем штыревого замка 10. Далее при подаче масла гидроцилиндр шток поршня выдвигается вверх, воздействуя на рычажную систему. При этом горизонтальные рычаги складываются и оттягивают приваренную к ним стенку отсека вправо на 850 мм. При помощи крана из отсека извлекают изготовленное изделие и передают на склад готовой продукции. Далее правая стенка отсека возвращается в исходное положение и соединяется со стенкой второго отсека при помощи штыревого замка, второй отсек отсоединяется от третьего, после этого, подавая масло гидроцилиндр, последний через систему тяг и рычагов перемещают вправо соединенные между собой два отсека. После извлечения изделия из второго отсека оба отсека возвращаются влево, второй отсек соединяется с третьим, который затем отсоединяется от четвертого. Далее все три отсека перемещаются вправо и т.д. до полной разгрузки кассеты. Когда отсеки будут разгружены, весь блок отсеков возвращается в исходное положение для формования очередной партии железобетонных изделий.

Тепловую обработку мы производим паром, при температуре t2 = 95?С.Температура окружающей среды t1 = 15°С, и температура, при которой изделия извлекаются из камеры после ТВО, t'1 = 40°С.

Технические характеристики кассетной установки

2. ТВО бетона насыщенным паром

Период нагрева

Различают условия теплообмена при конденсации пара на поверхности крышки 3 обращенной вверх и днища формы 2 обращенного вниз, вызывает разницу в их нагреве, которую оценивают в 5-10° С. Эта разница в условном масштабе и нанесена на рисунке при построении кривой поле распределения температур. За счет несколько различного, но действующего нагрева появляются перепады температур vТ1 и vТ2, вызывающие за счет термовлагопроводности соответствующие частные потоки массы q№mt и qІmt, направленные к центральным слоям нагретой пластины. Влага распределяется в бетоне при формовании равномерно за счет потоков qmt передвигающиеся к центру изделия и создающие более высокое увлажнение центральных слоев материала. Кривая распределения в поле влагосодержания по толщине принимает так же не симметричный вид и нанесено на рисунок. Перепады влагосодержания vU1 и vU2 вызывают соответствующие частные потоки массы q№mu и qІmu, направленные к крышке 3 и днищу 2, которые стремятся выровнять влагосодержание по толщине пластины. В теле бетона образуется избыточное давление, поле распределения давления внутри материала будет описываться кривой Р.

Для наглядности заштриховано. На поверхности бетона обращенной к крышке между атмосферным давлением 0,1 МПа и давлением на поверхности бетона за счет сопротивления крышки образуется перепад давления ?Р1, аналогичное перепаду давления ?Р2, возникающее между днищем и прилегающим слоем бетона. Перепады давления определяют их градиенты, показанные и обозначенные в виде векторов vР1, vР2 vР3 и vР4, которые вызывают частные потоки массы q№mр, qІmр, qіmt и q?mt.

Частные потоки массы приводят к сложным распределениям полей влагосодержания, температур и давления. В бетоне находящегося в форме с закрытой крышкой, по сравнению с формой с открытой крышкой напряженное состояние значительно меньше, поэтому скорость нагрева при ТВО бетона в форме с закрытой крышкой может быть значительно выше.

Период нагрева

Различные условия теплообмена при конденсации пара на поверхности крышки 3, обращенной вверх и днища формы 2, обращенный вниз, вызывают разницу в их нагреве, которую оценивает в 5-10. эта разница в условном масштабе и нанесена на (рис 3) при построении кривой поля распределение температур (Т). За счет несколько различного, но двустороннего нагрева появляются перепады температур , , вызывающие за счет термовлагопроводности соответствующие частные потоки массы , направленные к центральным слоям неограниченной пластины (изделия). Влага, распределенная в бетоне, при формовании равномерно за счет потоков , передвигается к центру изделия и создает более высокое увлажнение центральных слоев материала. Кривая распределения поля влагосодержания по толщине (U) принимает также не симметричный вид и нанесена на рис.3 Появившиеся перепады влагосодержании , вызову соответствующие частные потоки массы , направленные соответственно к крыше 3 и к днищу 2, которые стремятся выровнять влагосодержание по толщине пластины.

В теле бетона образуется избыточное давление. Поле распределения давления внутри материала будет описываться кривой Р, для наглядности оно заштриховано. На поверхности бетона обращенной к крышке между атмосферным давлением и давлением на поверхность бетона, за счет сопротивления крышки, образуется перепад , аналогично перепад возникает между днищем и прилегающем слоем бетона. Перепады давлений определяют их градиенты показанные и обозначенные в виде векторов, которые вызывают частные потоки массы , , . Частные потоки массы приводят к сложным распределениям полей влагосодержания, температуры и давления, которые подтверждают опытными данными. Эти кривые нанесены на рисунке в произвольном масштабе, отражают только их физический смысл. В соответствии с кривыми полей температур и влагосодержаний, можно представить характер изменения длины пластины по поперечному сечению.

В бетоне находящегося в форме с закрытой крышкой по сравнению с бетоном с открытой крышкой напряженное состояние значительно меньше. Поэтому скорость нагрева при ТВО бетона форме с закрытой крышкой может быть значительно выше.

Изотермическая выдержка

В период изотермической выдержки поле температур и влагосодержания по началу постоянно, а далее температура и влагосодержание меняют свои значения. Однако эти перепады незначительны, поэтому изотермическую выдержку можно считать перепадом снятия напряженного состояния.

Период охлаждения

Так как бетон закрыт от прямого контакта с воздухом, в период охлаждения, то прямого испарения с поверхности не происходит. Бетон в форме охлаждается медленнее и, следовательно, перепады температур, давления и влагосодержания значительно меньше, чем при охлаждении бетона в открытой форме или на поддон. В период охлаждения с поверхности, обращенной вверх, теплоотдача идет быстрее, чем с поверхности обращенной вниз. Поле температуры представляется в виде симметричной параболы, обращенной вверх; распределение температурного поля заставляет влагу передвигаться к закрытой крышкой поверхности и днищу формы; увеличивает влагосодержание этих слоев бетона, однако это увеличение влагосодержания поверхности слоев характеризуется по сравнению с ТВО в открытой форме, значительно меньшим влагосодержанием, что приводит к созданию значительно меньших перепадов влагосодержания и меньшему напряженному состоянию.

Так как удаление влаги из бетона затрудненно, то и воздух из среды попадает мало. Поэтому воздух, находящийся в бетоне, охлаждается вместе с материалом. Относительная влажность воздуха до 100% и происходит не испарение, а конденсация, Что приводит к снижению иногда даже до меньшего значения, чем атмосферное. Наблюдаемое отрицательное давление незначительно, но оно за счет не больших, но существенной части потоков массы qmр направленные к центру заставляли влагу передвигаться, что снижает влагосодержание поверхности.