Расчет нагрева изделий

Для правильного назначения режимов ТВО необходимо знать кинетику изменения и распределение температуры по толщине изделия.

Теплообмен сплошных бетонных плит, расположенных горизонтально в паровоздушной среде, при конденсации и естественной конвекции, выражен следующей эмпирической зависимостью:

;

где L_опр — определяющий размер, равный толщине плиты (высота плиты при ее горизонтальном положении) h в м; теплофизические свойства среды – пленки конденсата с_с, λ_с; ν_с; β_с; ρ_с и Pr — теплоемкость в кДж/кг·°С; коэффициент теплопроводности в Вт/м·°С, коэффициент кинематической вязкости в м²/с; коэффициент объемного расширения в 1/°С; плотность в кг/м³ и критерий Прандтля определяются по табл. 1 Приложения в зависимости от определяющей температуры. Определяющей температурой t_опр,°С является средняя температура пограничного слоя пленки конденсата, которая вычисляется по формуле: , где t_н – начальные температуры среды и изделия, принимаемые равными температуре воздуха в цехе, °С; t_из – температура изотермической выдержки, °С; t_s = (t_из – Δt) – температура поверхности изделия, °С. После вычислений, значение определяющей температуры следует округлить до величины кратной 0,5 °С. Критерий Грасгоффа ; критерий конденсации , где r – скрытая теплота парообразования в кДж/кг, определяемая по табл. 1 Приложения в зависимости от определяющей температуры.

В многоярусных и одноярусных (щелевых) туннельных камерах непрерывного действия паровоздушная среда находится в вынужденном движении благодаря естественной циркуляции паровоздушной среды через торцовые сечения камеры и работы циркуляционных вентиляторов. В этом случае процесс теплообмена между средой камеры и изделиями выражается следующими критериальными зависимостями, полученными И. Б. Заседателевым:

при φ > 65% ,

при φ ≤ 65% ,

где t_с - температура сухого термометра равная t_опр,°С, t_м – температура мокрого термометра, определяемая по табл.3 Приложения с учетом φ%; Δt — средний перепад температур между средой и изделиями, °С. В критериях Nu и Re за определяющий размер L_опр принят , где s – поверхность теплообмена изделия, м². Скорость движения теплоносителя в этих установках может достигать 1,5—2 м/сек. Теплофизические свойства среды – паровоздушной смеси находятся по табл.2 приложения по величине t_опр.

Эти формулы получены в результате испытания образцов бетонных изделий при изменении критерия Рейнольдса () в пределах

5 · 10³ < Re < 40 · 10³.

Расчет

Определение температуры поверхности изделия:

t_s = (t_из – Δt) =(80-4,950)=75,05°С

Определение определяющей температуры:

Определение критерия Прандтля (по табл. 1 Приложения методическое пособие): Pr=3,677;

Определение критерия конденсации:

Где с_с=4,178 кДж/кг·°С, r = 2393,2 кДж/кг (по табл. 1 Приложения методическое пособие).

Определение L_опр :

Определение Критерия Рейнольдса:

Где ν_с=14,797·10^-6 м²/с (по табл.2 Приложения методическое пособие)

Определение Нуссельта для сплошных бетонных плит:

Определение среднего коэффициента теплообмена:

Где λ_с=0,027 Вт/м·°С (по табл. 2 Приложения методическое пособие).

Определение удельной величины тепловыделения бетона при нормальном режиме твердения в течение 28 суток:

Q_Э28=(0,83·M_ц + 87)=(0,83·600+87)=585 кДж/кг

Определение коэффициента температуропроводности:

м²/ч

Определение скорости подъема температуры среды:

град/ч

Определение коэффициента тепловыделения:

Определение критерия Био:

Определение критерия Фурье:

Определение коэффициента µ ₁ с помощью графика (приложение 1):

Определение коэффициента C₂ по графику (приложение 3):

Определение темпа нагрева изделия за счет внутреннего источника тепла:

Определение мощности тепловыделения q_v:

Темп нагрева:

Определение коэффициента А₁ находим по графику (приложение 2):

Расчётную формулу для вычисления температуры изделия в периоде подъёма температуры среды разбиваем на составляющие:

X=0(в центре изделия):

X=R(на поверхности изделия):

Определение средней по толщине температуру изделия к концу периода подъема температуры среды:

°С

Определение градиента температуры по толщине изделия:

°С/м.

Температурное поле по толщине изделия в периоде изотермической выдержки

Находим коэффициент C₃ по графику в приложении 4.

Определение критерия Фурье:

где t = (t _из^рас - t _под)=(6-5)=1 ч.

Темп нагрева изделия за счет внутреннего источника тепла:

Определение коэффициента D:

При X=R

При X=0

Определение коэффициента F:

При X=R

При X=0

Определение температуры в периоде изотермической выдержки:

.

°С

°С

Определение средней по толщине температуру изделия к концу периода изотермической выдержки:

°С