49437

Автоклавная установка для изделий на основе ИКВ

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Классификация автоклавов Выбор типа и состава автоклава Технические характеристики автоклавов Процессы происходящие при автоклавной обработке Устройство автоклава Цикл работы автоклава Требования к охране труда при эксплуатации автоклавов Автоклавные установки для производства ячеистых материалов Расчетный раздел Расчетная аэродинамическая схема Расчет теплоизоляции материальный баланс процесса автоклавной обработки ячеистобетонных изделий Тепловой баланс Техникоэкономическое обосновние Введение Последние...

Русский

2013-12-27

143.64 KB

69 чел.

Министерство образования Российской Федерации

Пермский Государственный Технический Университет

Строительный факультет

Кафедра строительных материалов и специальных технологий

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Теплотехника и теплотехническое оборудование технологий

строительных материалов, изделий и конструкций»

ЗАДАНИЕ:  Автоклавная установка для изделий на основе ИКВ

                                                                              Выполнил: студент группы ПСК-07-1

                                                                                             Семкова Елена Николаевна

                                                                            Проверил: канд. техн. наук, доцент

                                                                                              Катаева Людмила Ивановна

                                                                      Дата выдачи задания на  курсовой проект

                                                                                      ___________________________

                                                                            Дата защиты курсового   проекта

                                                                                    __________________________

                                                                  Оценка за курсовой проект

                                                                                    ________________________

ПЕРМЬ 2010

Содержание

Введение

  1.  Теоретическая раздел
  2.  Автоклавы. Классификация автоклавов
  3.  Выбор типа и состава автоклава
  4.  Технические характеристики автоклавов
  5.  Процессы, происходящие при автоклавной обработке
  6.   Устройство автоклава
  7.  Цикл работы автоклава
  8.  Требования к охране труда при эксплуатации автоклавов
  9.  Автоклавные установки для производства ячеистых материалов
  10.  Расчетный раздел
  11.  Расчетная аэродинамическая схема
  12.  Расчет теплоизоляции
  13.  материальный баланс процесса автоклавной обработки ячеистобетонных изделий
  14.  Тепловой баланс
  15.  Технико-экономическое обосновние

Введение

Последние исследования как у нас, так и  за рубежом показали, что избыточное давление  в период твердения бетона оказывает большое влияние на его структуру  и прочность. Например, по данным С.А. Миронова, Л.А. Малининой и О.Е. Королевой, прочность бетона,  прогреваемого в формах под давлением 0,25 МПа, выше, чем в обычных закрытых формах в 1,5 раза. Механическое обжатие бетона в 0,005-0,01 МПа  позволяет сократить цикл тепловлажностной обработки и увеличить прочность. Даже жесткие металлические формы, способные противостоять температурным  и влажностным расширениям бетона, улучшают его механические показатели.

Поэтому сейчас наблюдается тенденция использовать избыточное давление в период тепловлажностной обработки не только для получения силикатных и легких (теплоизоляционных) бетонов, но и для тепловлажностной обработки тяжелых бетонов.

  1.  Теоретическая часть

Автоклавы

Автоклавы представляют собой герметически закрывающиеся цилиндрические или прямоугольные сосуды, рассчитанные на рабочее давление 0,8-1,3 МПа.

Классификация

Цилиндрический автоклав. Различают два типа таких автоклавов: проходные и тупиковые. В проходных крышки съемные.  Изделия загружают и выгружают с противоположных торцов. В тупиковых – один конец глухой, другой – со съемной крышкой. Изделия загружают и выгружают с одного и того же конца.

Наружная поверхность корпуса и паропроводов покрыта слоем теплоизоляционного материала толщиной 10-12 см.  Крышки прикреплены болтами (48 шт. на одну крышку)  или быстродействующими байонетными  затворами. Герметизация обеспечивается уплотняющими прокладками, в которые можно подать сжатый воздух. Для большей сохранности прокладок их в процессе работы автоклава охлаждают водой.

По дну автоклава уложены рельсовые пути для перемещения вагонеток с изделиями, которые загружают и выгружают электолебедками, тлолкателями  и автопогрузчиками. Наиболее целесообразно перемещать сразу весь состав сцепленных между собой вагонеток. Около рельса, по всей длине, размещена паровпускная труба с отверстиями, направленными вверх. Для улучшения циркуляции среды на паропровод ставят расширяющиеся сопла Лаваля. Воздух, снижающий температуру насыщенного пара, удаляется в атмосферу через отводной клапан.

Чистоту пара (отсутствие воздуха) контролируют по манометру и термометру. Если температура среды в автоклаве ниже температуры насыщения пара в нем, значит пар разбавлен воздухом. Чем больше воздуха, тем больше разность температур.

Переходный клапан автоклава предотвращает превышение давления пара сверх допустимого. При малейшем повышении давления в автоклаве сверх нормального клапан срабатывает  и выпускает излишек пара.

При пуске или перепуске пара из одного автоклава в другой должны быть открыты вентили для спуска конденсата и выпуска воздуха. После окончания пуска пара или уравнивания давления в обоих  автоклавах закрывают вентиль впуска пара на охлаждаемом. При перепуске пара подъем температуры  должен соответствовать принятому режиму  тепловой обработки. Оставшийся пар используют на технологические нужды (подогрев воды, заполнителей и т.д.)

Устанавливают автоклав на 5-8 опорах. Одна из них неподвижная,  остальные подвижные, благодаря чему устраняются напряжения, возникающие  в корпусе от теплового расширения.

Внедрение автоклавной обработки изделий сдерживается высокой  металлоёмкостью автоклавов. Удельные затраты металла на единицу готовой продукции снижается по мере  увеличения оборачиваемости  автоклавов и максимального использования их полезного объема.

В прямоугольных автоклавах достигается максимальное заполнение полезного объема. Их изготавливают из преднапряженного  железобетона, обшитого внутри сварной рубашкой из листовой стали  толщиной 5-10 мм, обеспечивающей паронепроницаемость ограждения. Корпус автоклава монтируют  на фундаментной плитке. Торцы закрывают крышками, которые перемещаются по направляющим, расположенным в приямках. Давления достигает 0,8 МПа. Расчетная призводительность 30000 м³/год. Размеры: 3,7×26,4×2,7 м.

По расположению в пространстве автоклавы бывают вертикальные и горизонтальные. Вертикальные автоклавы в основном используют в пищевой прмышленности.

Выбор типа и состава автоклава зависит от габаритов изделий, технологии их изготовления и производительность предприятия. Для изделий шириной до 1,6 м применяют автоклавы диаметром 2м, а для изделий шириной до 2,2м – диаметром 2,6 м и более. При большой мощности предприятия наиболее эффективны  проходные автоклавы до 40 м, обеспечивающие поточность производства. Длина автоклава должна быть кратна размерам обрабатываемых изделий,  потому что неиспользуемая длина автоклава  снижает коэффициент заполнения объема и увеличивает удельные расходы пара, которые обычно составляют  300-400 кг/м³.

Тип автоклава выбирают, исходя  из соображений технологии и по наибольшему коэффициенту заполнения рабочего объема изделиями. Для этого вычерчивают эскизы укладки  изделий  в поперечном разрезе  в зависимости от диаметра автоклава и в продольном – в зависимости от его длины. Один из важнейших экономических показателей – коэффициент заполнения – должен составлять q = 0.1÷0.35.

Годовая производительность автоклава в м³/год

Ga = VaBpqkис:τц

где Va  – емкость одного автоклава, м³; Bp  - фонд времени работы автоклава в году, ч;

 kис = 0,943 – коэффициент использования автоклава.

Количество автоклава в шт. для выполнения заданной программы определяют построением циклограммы их работы ( по аналогии с пропарочными камерами ямного типа) или по формуле

 

na = Gгод : Ga

где  Gгод – годовая программа завода или технологической линии, м³/год.

Технические характеристики автоклавов

Показатель

Марка

Л330/8а

162,4

118941

См545

№2 и 3

118918

Перспективные

Тип

АПВ

АТ

АПВ

Внутренний диаметр, м

3,6

3,6

2

2,6

2

2

4

Длина корпуса, м

21

21

17,18

19,1

19,25

17

40

Давление Ризб, ати

13

11

9

13

9

9

16

Температура, °С

187

179

175

187

175

175

225

Ширина колеи, мм

1524

1524

750

900

750

750

1524

Масса, т

118,5

118,7

19

40,1

20,6

16,8

?

Мощность, КВ

10

45

10

10

-

-

-

Процессы, происходящие при автоклавной обработке

 По А. В. Волженскому, процесс автоклавной обработки разделяется на три стадии. Первая стадия начинается с момента подачи пара в автоклав и заканчивается при выравнивании температур теплоносителя и изделия. Вторая стадия характеризуется постоянной температурой и давлением. Третья стадия начинается с момента прекращения подачи пара в автоклав, включая период остывания изделий в автоклаве, до момента их выгрузки. На первой стадии при подаче пара в автоклав начинается его  конденсация на кирпиче-сырце и на стенках автоклава. Когда температура повышается, пар начинает проникать в мельчайшие поры кирпича и там конденсироваться. Влажность изделий увеличивается. Образовавшийся в порах конденсат растворяет Са(ОН)₂ и Si02. Поскольку упругость пара над раствором ниже, чем над чистой водой, водяной пар конденсируется, стремясь уменьшить концентрацию раствора, вследствие чего кирпич увлажняется еще больше. На второй стадии автоклавирования, когда давление достигает 0,9МПа, проходят основные процессы химического взаимодействия между СаО и Si02, в результате которых образуется монолит. На третьей стадии происходит медленное или быстрое остывание изделий. Наиболее важная с технологической точки зрения вторая стадия автоклавирования, хотя подготовка материала протекает и на первой. На первой стадии автоклавирования силикатного кирпича (до 100-130 °С) жидкая фаза пересыщена ионами Са²+  и ОН⁻, кремниевой кислоты в ней очень мало, а поэтому в этот период гидросиликаты не образуются. В начале второй стадии автоклавирования на поверхности зерен кварца образуются пленки из высокоосновных гидросиликатов кальция C2SH. Затем высокоосновные гидросиликаты постепенно переходят в гелевидные низкоосновные гидросиликаты типа CSH и часть этих гидросиликатов кристаллизуется. Вокруг зерен кварца даже после выдержки в течении 8 ч остается слой гелевидных новообразований. Таким образом, зерна кварца в силикатном кирпиче окружены гелевидной пленкой, затем оболочкой из кристаллического CSH и наконец C2SH. Низкоосновные гидросиликаты обладают значительно большей прочностью, чем высокоосновные. При этом наблюдается следующая закономерность: чем меньше число и площадь контактов, тем ниже их прочность. Так, прочность мономинеральных образцов из C2SH составляет 1,0-2,0, из СSH - около 30,0 и тоберморита - 15,8-20,0 МПа. Однако морозостойкость C2SH значительно выше, чем низкоосновных гидросиликатов. Поэтому оптимальный фазовый состав новообразований  должен определяться условиями их эксплуатации.

С возрастанием длительности пропаривания за счет понижения основности уже возникших гидросиликатов образуется дополнительное количество гидросиликатов. Возрастание общего количества цементирующего материала, снижение его основности, а также более полная кристаллизация гидросиликатов способствуют увеличению прочности. Чрезмерная длительность автоклавирования может снизить прочность, что С. А. Кржемикский объясняет процессами перекристаллизации. При этом гидросиликат, образовавшийся в первом периоде твердения, за короткий промежуток времени превращается в другой гидросиликат, перестраивается его кристаллическая решетка, что влечет спад прочности. При дальнейшем возрастании длительности автоклавирования прочность снова увеличивается уже за счет кристаллизации нового гидросиликата. При очень длительной выдержке этот процесс может повторяться много раз.

Устройство автоклава

Рис. 1.  Схема автоклавной установки

На рисунке 1  схематически показан автоклав, состоящий из корпуса 1 с теплоизоляцией 13 и его оборудования. К оборудованию относится две быстрозакрывающиеся крышки 2, механизм, закрывающий и открывающий крышки 3, два предохранительных клапана 4, патрубок ввода пара 12, патрубок для вывода конденсата 7, патрубок для выключения а вакуум-систему 10 и патрубок для перепуска пара 5. Сам корпус устанавливают на опоры, одна из которых закреплена неподвижно – 11, а остальные – подвижные 8, что позволяет корпусу при тепловом расширении  передвигаться по ним. В корпусе для загрузки вагонеток на специальных опорах смонтирован рельсовый путь 9 с колеёй 1524мм. Внизу между рельсами во всю длину корпуса вмонтирована перфорированная труба 6, соединенная с патрубком ввода пара и предназначенная для раздачи пара в автоклаве.

Производительность автоклава характеризуется длительностью цикла работы и количеством загружаемой продукции. К садке изделий в вагонетку предъявляют большие требования. Чем больший объем изделий удается разместить  на вагонетке, тем экономичнее работа автоклава. Количество изделий, загружаемых в автоклав, характеризуют коэффициентом его заполнения. Под коэффициентом заполнения понимают отношение объема загруженных изделий Vи к объему автоклава Vа:

К = Vи/ Vа

Цикл работы автоклава складывается из времени, необходимого на загрузку τ1, времени, необходимого на тепловую обработку τ2, равного времени, затрачиваемому на периоды подъема температуры τп, изотермической выдержки τв и времени τ0 охлаждения материала         (τ2 = τп  + τв + τ0 ), а также времени на выгрузку и чистку самого автоклава τ3. Цикл выражают в часах и для различных материалов он колеблется в пределах 12-18 ч. Работу автоклава контролирует инспекция котлонадзора.  Необходимо неукоснительное соблюдение правил охраны труда и техники безопасности, ибо автоклав представляет собой установку повышенной опасности. Например, на крышку автоклава диаметром  3,6 м  при работе на давлении Р = 1 МПа действует сила, равная 10170 кН, что необходимо помнить при его обслуживании. Расход пара на тепловлажностную обработку достаточно велик и составляет в среднем 300 – 400 кг на 1 м³ плотных изделий.

Работа автоклава заключается в следующем. На путях колеи 1520 мм в цехе формируют состав загруженных изделиями вагонов и заталкивают его в подготовленный с открытыми крышками автоклав. После загрузки и герметизации крышек  можно либо включить подачу пара и начать тепловлажностную обработку, либо включить вакуумирование и потом начать обработку, либо, не закрывая крышек, включить подачу пара и начать продувку. Далее автоклав работает следующим образом. Сначала путем подачи пара поднимают температуру до максимальной, затем осуществляется изотермическая выдержка, причем пар в это время  подается только на компенсацию потерь теплоты. По окончании выдержки начинается охлаждение. Подача пара при этом отключается.

В целях экономии пара на заводах перепускают пар из одного автоклава в другой. С появлением на предприятиях автоклавов ø3,6 м, которые заменили автоклавы ø2,6 м, число работающих установок снизилось до 2 – 4. Поэтому перепускать пар стало затруднительно и на предприятиях в целях экономии расхода пара стали применять пароснабжение с дополнительной емкостью – паровым аккумулятором. В качестве парового аккумулятора используют старый автоклав малого диаметра. Схема пароснабжения двух автоклавов с паровым аккумулятором показана на рис.  По такой схеме автоклавы работают следующим образом (Рис. 2)

Рис. 2. Схема пароснабжения двух автоклавов с паровым аккумулятором

I и IIавтоклавы; IIIпаровой аккумулятор 

По системе паропроводов 1 подается рабочий пар из системы пароснабжения предприятия. Эта система имеет подводы к каждому автоклаву, которые на рисунке обозначены I и II . система 3 предусматривает удаление конденсата из каждого автоклава через конденсатоотделительное устройство 4 в конденсационную сеть. Система 2 служит для присоединения автоклавов к вакуум – насосу. Система 5 предназначена для отбора пара из автоклавов и передачи его либо в паровой аккумулятор, либо на перепуск в другой автоклав, либо для выброса отработанного пара в аимосферу через трубопровод 7. Система 6 служит для перепуска пара  в автоклавы. Назначение системы 8 – передавать пар в емкость – аккумулятор III или для отбора из аккумулятора. Система 9 служит для зарядки аккумулятора. Все системы снабжены вентилями 10. Пусть в первом автоклаве закончился период изотермической выдержки, который проводился при Р = 1 МПа, второй автоклав только загружен и нуждается в подаче пара, рабочая емкость – паровой аккумулятор заполнен горячей водой при давлении 0,1 МПа, автоклавы предназначены для работы без вакуумирования и без продувки. Так как автоклав II нуждается в паре, а из автоклава I надо отбирать пар, то перепускают пар из I автоклава во II.  Для этого открывают вентили а, б, в и г. Все остальные должны быть закрыты. Тогда автоклавы I и II окажутся соединенными между собой через систему 5 (вентиль а), и систему 6 (вентиль б и в) и вентиль г,  обеспечивающий подачу  пара в автоклав II через перфорированную трубку. Путь пара показан пунктирной линией.

Требования к охране труда при эксплуатации автоклавов

Автоклавы находятся под обязательным контролем инспекции Госгортехнадзора или Госэнергонадзора. При эксплуатации автоклавов необходимо соблюдать «»Правила устройства, установки и освидетельствования сосудов, работающих под давлением». Инспекция проводит раз в год наружный осмотр автоклава, раз в три года – внутренний для расчета прочности. Не менее одного раза в шесть лет производят гидравлические испытания на давление, превышающее рабочее на 25%. Каждый автоклав должен быть оснащен двумя предохранительными клапанами и манометрами. На циферблатах манометров наносят красную черту предельного рабочего давления. Манометры предохранительные клапаны ежегодно проверяет Госгортехнадзор.

Все вентили, обслуживающие автоклав, проходят проверку после каждого цикла. После каждого цикла работы крышки автоклава подвергают проверке. При неисправности хотя бы одного крепёжного болта крышки работа автоклава запрещена.

Включение и выключение автоклава должно сопровождаться сигнализацией. Помещение автоклавных цехов оборудуют приточно-вытяжной вентиляцией. В цехе вывешивают инструкцию по охране труда при обслуживании автоклавов.

Автоклавные установки для производства ячеистых материалов

 Гидротермальную обработку газобетонных и газосиликатных изделий в основном производят при избыточном давлении 0,8 МПа. Длительность автоклавной обработки теплоизоляционных газосиликатных изделий  колеблется от 8 до 15 часов, газобетонных – от 6 до 17 часов. Увеличение продолжительности до 17 ч и выше объясняется совместной гидротермальной обработкой различных изделий со стеновыми панелями. Средняя продолжительность обработки  газобетонных изделий 13 ч, а газосиликатных 10,5 ч. Послеавтоклавная влажность изделий составляет 8 – 48% по массе. Средняя оборачиваемость автоклава на заводах 1,4 при изготовлении газобетона, 1.9 – газосиликата и 1.3 – пенобетона.

На заводах установлены автоклавы диаметром и длиной, м: 2×17; 2×19; 2×20.5; 2,6×19,1; 2,6×26,1; 1,6×32,1; 3,6×21 и 3,6×27.  Коэффициент заполнения обьема автоклава зависит от вида изделий. Например, на Автовском ДСК № 3 он равен 0,22 при заполнении стеновыми панелями в индивидуальных формах, 0,26 – массивами на поддонах и 0,42 – теплоизоляционными плитами; На  Рижском ЗЖБК № 1 при заполнении автоклава стеновыми панелями – 0,278; Мелкими блоками и перегородочными плитами – 0,37; армированными теплоизоляционными панелями покрытий – 0,37.

Расход пара на автоклавную обработку ячеистых бетонов и другие технологические цели  на отдельных предприятиях различен: от минимального 206 и 256 кг/м³ (Ворошиловоградский комбинат и Набережно – Челнский ЗЯБ) до максимального 890  кг/м³ (Барнаульский ЗЯБ, Челябинский КПП). В среднем расход пара на 1 м³ составил, кг/м³: газосиликата – 490, газобетона – 650 и пенобетона – 410. Удельный расход пара на  технологические цели включает в себя кроме удельного расхода на автоклавную обработку  также расход пара на подогрев полов формовочного отделения и компонентов ячеистобетонной массы. Однако в полный расчетный расход пара входит то количество, которое может быть сэкономлено в результате использования экзотермии цемента и перепускаемого из другого автоклава пара.

 

 

2.Расчетная часть

Требования к конструкции

Размеры в мм

Внутренний диаметр D

Длина рабочей части L

Рабочее давление, МПа, не более

Рабочая температура, °С

Номинальное значение колеи

Габаритные размеры при закрытых крышках, не более

Длина для типов

Ширина

Высота

AT

АП

2000

17000

1,2

191

750

L+1500

L+2000

2500

3500

2000

19000

1,2

191

750

L+1500

L+2000

2500

3500

2000

19000

1,6

203

750

L+1600

L+2100

2500

3500

2600

19000

1,2

191

900

L+2000

L+2500

3250

4000

3600

27000

1,2

191

1524

L+2550

L+3100

4250

6000

  1.  По заказу потребителя допускается изготовлять автоклавы каждого типоразмера длиной L до 41000 мм.
  2.  Условное обозначение: АТ(АП)- Р-D-L
  3.  Пример условного обозначения тупикового автоклава на давление 1,2 МПа, внутренним диаметром 3600 мм, длиной рабочей части 27000 мм:
  4.  Автоклав AT 1,2 - 3,6 ´ 27 ГОСТ 10037-83 
  5.  
  6.  

2.1 Аэродинамическая схема установки

Автоклавная обработка ячеистого бетона производится в автоклавах

диаметром 2—3,6 м.

Перед автоклавной обработкой сырец должен иметь температуру не ниже 70 °С. Автоклавная обработка ячеистобетонных изделий осуществляется в соответствии с данными, приведенными в таблице 14

Характеристика режимов автоклавной обработки

Плотность изделий кг/м³

про

дув-

ка

Продолжительность, ч

Подъем давления до, МПа

Выдержка при, МПа

Спуск давления

Весь цикл

0.8

1.2

0.8

1.2

0.8

1.2

0.8

1.2

300-400

500-700

700-900

1000-1200

1

1

1

-

1.5

1.5

1.5-2.0

2-2.5

1.5

1.5

1.5-2.0

2-2.5

10-12

8-10

8-9

9-10

8-10

6-8

7-8

7-8

1.5-2

2-3

2.5-3

2.5-3

2-3

2.5-3.5

3-3.5

3-3.5

14-16.5

12.5-15.5

13-15

13.5-15.5

12.5-15.5

11-14

12.5-14.5

12-14

Максимальная продолжительность выдержки относится к массивам высотой более 0.6 м.

Оптимальный технологический режим автоклавной обработки после загрузки изделий в автоклав включает следущие этапы:

  1.  Равномерное повышение температуры до t2=1930C и давления до р=0,13 МПа. Нагрев сырьевых материалов должен происходить при скорости нагрева νнаг<50C, таким образом время нагрева при начальной температуре t1=250C равно:

τнаг==34,6 мин (35мин)

  1.  Изотермическое выдерживание при постоянном давлении. τобж=6ч. (360 мин).
  2.  Равномерное снижение температуры до t=70…800C к моменту выгрузки из автоклава.

τохл==24,6 мин (25 мин)

Время тепловой обработки τ=35+360+25=420 мин, не учитывая впуска/выпуска пара и повышения/понижения давления.

рис.1 Тепловой режим автоклавной обработки


2.2 Расчет теплоизоляции [3]

При t≤200°С по СНиП 2.04.14-88(98) нормируется поверхностная плотность теплового потока.

Для плоской поверхности и цилиндрических объектов диаметром 2 м и более толщина теплоизоляционного слоя dk , м, определяется по формуле

dk = lk Rk

где lk  теплопроводность теплоизоляционного слоя, Вт/(м×°С);

Rk — термическое сопротивление теплоизоляционной конструкции, м2×°С/Вт;

Rtot — сопротивление теплопередачи теплоизоляционной конструкции, м2×°С/Вт;

ae  коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции, Вт/(м2×°С);

Rm — термическое сопротивление неметаллической стенки объекта, м2×°С/Вт.

,

где =193°С — температура вещества, °С;

te - температура окружающей, в данном случае установка будет работать в помещении, поэтому принимаем te=20° С;

q е— нормированная поверхностная плотность теплового потока, Вт /м2ºС; По диаметру и средней температуре tср=(100+193)/2=147 0С

K1 — коэффициент, для Уральского региона K1=1.03

qe=50 Вт /м2ºС

Тогда Rtot=(193-20)/(50*1,03)=3.33 (м×°С)/Вт

Таким образом, по СНиПу άe=6 Вт/(м2×°С)

Необходимо просчитать толщину теплоизоляционного слоя при максимальной температуре. Здесь расчет будем вести по заданной температуре на поверхности изоляции.

где ti – температура поверхности изоляции. В соответствии с действующими нормами принимаем ti=45 °С (для изолируемых поверхностей, расположенных в рабочей или обслуживаемой зоне помещений и содержащих вещества с температурой выше 1000С)

lк=0,033+0,00014 tw=0,06 Вт/ М° С, (из приложения  к [3] в зависимости от типа теплоизоляционного материала, места нахождения установки и производительности)тогда

δк=0,06*(193-45)/6*(45-20)= 74мм

По ГОСТ принимаем минераловатные плиты толщиной 80 мм

Производим пересчет фактической плотности теплового потока

δк = lk Rk ;

Rm— термическое сопротивление стенки трубопровода. Так как стенки автоклава выполнены из стали, то Rm будет мала, поэтому ей можно пренебречь;

 отсюда Rtot= 2,95

qeфакт=(193-20)/2,95*1,03=50.89 Вт /м2ºС

  1.  Материальный баланс

За один цикл запаривания обрабатывается 20,44 м3 (26,57т) исходного сырья.

Вещественный состав продукта:

Определим  процентное содержание  компонентов в готовом продукте.

Компонент

Выход

%

т

%

т

Алюминиевая пудра

8

26,57

7,24

22,58

H2O хим.

35

20,88

вяжущее

80

71,88

100

100

Физическая влага

4

Обжиг производится паром при избыточном давлении 0,8 МПа и температуры 1930С.


  1.   Тепловой баланс

Qг+ Qвг+ Qав+ Qокр=Qп+Qэг

Расходные статьи баланса

  1.  Расход на нагрев ячеистобетонного блока:

Qг=(mбcб+mвcв)(t2-t1)=(32*0,84+10*4,184)(193-20)=4161133,44 кДж

Сг-удельная теплоемкость ячеистобетонного блока(0,84кДж/(кг °С)) 

Cв-удельная теплоемкость воды;

2.Расход тепла на нагрев вагонеток:

Qвг.=mвгccтn(t2-tвг)=300*0,48*14*(124-20)=209664кДж, где

mвг – масса вагонетки (300кг)

ccт – удельная теплоемкость стали (0,48 кДж/(кг °С))

n – число вагонеток (14)

tвг – начальная температура вагонеток (принимаем за 20°С)

3.Расход тепла на нагрев автоклава

Qав=Mав.сав (t2-tав)=20570*0,48*(193-100)=1026854,4кДж

tав - температура стенок автоклава (при быстрой выгрузке равен 1000С)

Общий расход на нагрев:

Qнаг=Qг+Qвг+Qав=3360401,95+209664+1026854=4596919,95 кДж

4.Потери в окружающую среду

Qокр=qфакт*F

Fбок=πDl=3,14*2*19,245=121м2

Fкр=2=2=6,28 м2

F= Fбок+2 Fкр=121*2*6,28=1519,76м2

Qокр=169,056*1519,76=256924,5466кДж

Qрас= Qнаг+ Qокр=4596919,95+256924,5466=4853844,5кДж

5.При температуре 124°С и давлении 130кПа плотность насыщенного пара

ρп = (РМ)/(RТ)=130*18/8,31*397=0,7кг/м3

Энтальпия насыщенного пара при температуре 124°С I’’=2721,69кДж/кг.

Объем заполняемый ящиками с гипсовым камнем и вагонетками равен 21м3

Vп= VавVзап =60,4-21=39,4м3

Количество теплоты составит

Q=I’’Vп ρп =2721,69*39,4*0,7=75064,21кДж

6.Общее теоретическое количество теплоты на процесс запаривания:

Qобщ=4853844,5+75064,21=4928908,7066кДж

Приходные статьи баланса

Вследствие гидротации гипс выделяет теплоту и снижает ее расход. В процессе запаривания 1кг гипса выделяется (экзотермия гипса) теплоты qг=133кДж. Содержание гипса примем 95%

Определяем количество теплоты от экзотермии

Qэг = qг mB=133*26570*0,95=3357119,5кДж 

Теоретическое количество теплоты, которое необходимо подать в автоклав за один цикл

Q= Qобщ- Qэг=4928908,7066-3357119,5=15717879,2706кДж

Энтальпия образования конденсата при температуре 124°С Iк=520кДж/кг, следовательно выделяет теплоты в автоклаве

Qк=2721,69-520=2201,69кДж

Теоретический расход на один цикл работы котла составит

Dт= Q/ Qп=15717879,2706/2201,69=713,901кг

7. Учитывая коэффициент запаса Кзап=0,15, получим фактическое значение

Dф=1,15*2154,41=820,99кДж

Общая энтальпия фактического расхода пара

iп= Dф I’’=820,99*2721,69=2234470,62кДж


Технико-экономическое обоснование

Существуют два способа получения высокопрочного гипса:

  1.  Кипячение в растворах солей
  2.  Автоклавный способ

Автоклавный способ занимает значительно больше времени и является более энергетически емким, но при обжиге в автоклаве возможно получение высоких прочностных характеристик, что невозможно при варке в растворах солей.

Способ производства

Марка поучаемого продукта

Кипячение в растворах солей

Г-5 – Г-7

Автоклавный способ

Г-10 – Г-25


  1.  Список литературы

[1] М.И. Роговой, Кондаков М. Н. «Расчеты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов» , Москва, Стройиздат, 1975, 320 с

[2] ГОСТ 10037-83 «Автоклавы для строительной индустрии»

[3] СНиП 2.04.14-88(98) «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов»

[4] ГОСТ 21880-94 «Маты минераловатные прошивные для тепловой изоляции промышленного оборудования. Технические условия»

[5] Никифорова Н. М. «Основы проектирования тепловых установок при производстве строительных материалов», Москва, «Высшая школа» 1974 г, 144 с

[6] В.В. Перегудов, М. И. Роговой «Тепловые процессы и установки в технологии строительных материалов», Москва, Стройиздат, 1983, 416 с.

3.2.1. Исходные данные для расчета.

Автоклав СМС – 171 (проходной).

Внутренний размер автоклава, Dк = 2000 мм = 2.0 м.

Рабочая длина автоклава, Lк = 19000 мм = 19.0 м.

Габаритные размеры, мм:

-         длина – 20730;

-         ширина – 269;

-         высота 3830.

Ширина колеи для вагонетки – 750 мм.

Масса автоклава – 25707 кг.

Емкость автоклава – 15400 шт. условного кирпича

Число вагонеток – 17.

Число условных кирпичей на вагонетке – 907 шт.

Рабочее давление пара в автоклаве – 1.2 МПа.

Масса (в одном автоклаве):

-         сухого сырца, Gсс – 55440 кг;

-         сухого кирпича, Gкк – 58828 кг;

-         воды в сырце, Gвс – 3326 кг (W = 6%);

-         воды в кирпиче, Gвк – 1180 (W = 2%);

-         вагонеток, Gваг – 8500 кг;

-         металла нагреваемых частей автоклава, Gа – 23000 кг;

-         теплоизоляции, Gт– 8400 кг.

Начальная температура:

-         цеха автоклавирования, Тнц – 200С;

-         сырца, Тнс - 350С;

-         металла автоклава, Тна - 700С;

-         вагонеток, Тнв - 200С;

-         теплоизоляции, Тнт - 550С (слой асбурита толщиной 150 мм).

Конечная температура:

-         кирпича, стенок автоклава и вагонеток, Ткк,а,в - 1910С;

-         теплоизоляции (средняя), Ткт - 1250С;

Удельная теплоемкость силикатной массы  – 0.9 кДж/кгК;

Удельная теплоемкость металла автоклава  – 0.478 кДж/кгК;

Удельная теплоемкость теплоизоляции – 0.90 кДж/кгК;


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

9641. Обеспечение защиты коммерческой тайны 28 KB
  Обеспечение защиты коммерческой тайны Хорошая идея ценнее кошелька, набитого золотом, а украсть ее легче. Поэтому в современном мире промышленный шпионаж приобретает поистине гигантский размах. По оценкам экспертов, ежегодный урон американского бизн...
9642. Роль товарных знаков в коммерческой работе 46.5 KB
  Роль товарных знаков в коммерческой работе Выпуская товар на рынок, фирма должна позаботиться о его узнаваемости потребителями, т. е. фирма должна оформить индивидуальное рыночное лицо товара. Это является своеобразным символом рекламы...
9643. Сущность расчётов в коммерческой деятельности 25.5 KB
  Сущность расчётов в коммерческой деятельности В сфере обращения деньги выступают в двух формах: наличных или безналичных денег, в связи с чем денежные расчеты осуществляются предприятиями и физическими лицами либо наличными деньгами, либо в виде без...
9644. Наличная форма расчетов 32.5 KB
  Наличная форма расчетов Поступление денег в кассу предприятия и выдачу из кассы оформляют приходными и расходными кассовыми ордерами. В кассе можно хранить небольшие денежные суммы в пределах установленного банком лимита для оплаты мелких хозяйствен...
9645. Безналичная форма расчетов 52.5 KB
  Безналичная форма расчетов Важнейшей задачей организации денежного оборота страны является широкое развитие безналичных расчетов и ограничение сферы применения наличных денег. Замещение налично-денежных платежей безналичными перечислениями сокращает...
9646. Порядок открытия счетов в банке 25.5 KB
  Порядок открытия счетов в банке Каждая организация вправе открывать в любом банке расчетные и другие счета для хранения свободных денежных средств и осуществления всех видов расчетных, кредитных и кассовых операций. Организациям, имеющим отдельные н...
9647. Расчеты в иностранной валюте 34.5 KB
  Расчеты в иностранной валюте Предприятия на основании специального разрешения Банка России могут осуществлять расчеты в иностранной валюте. В этих целях на предприятиях создается специальная касса. С кассиром по валюте заключают договор о полной инд...
9648. Факторинговые операции 30.5 KB
  Факторинговые операции Факторинг нередко является операцией, сопутствующей взаимным расчетам по коммерческим сделкам. Сущность факторинговой операции состоит в том, что какая-либо кредитно-финансовая или специализированная факторинговая компания вык...
9649. Организация риск-менеджмента 24.5 KB
  Организация риск-менеджмента После разработки технологии риск-менеджмента важна его организация. Организация предусматривает комплекс мероприятий, направленных на создание и развертывание системы управления и обеспечение ее эффективного функционир...