Расчет кассетной установки

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Казанский государственный архитектурно-строительный университет"

Кафедра технологии строительных материалов, изделий и конструкций

(ТСМИК)

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему: "Расчет кассетной установки"

КГАСУ СТФ 14.015 КП-1

Выполнил: студент гр.0СТ - 401

Егоров А.И.

Руководитель проекта:

Морозова Н.Н.

Казань 2013

Содержание

Введение

1. Характеристика выпускаемого изделия в производство

2. Технологическая схема производства

3. Технологический расчет установки

4. Автоматизация тепловой обработки

5. Техника безопасности и охрана труда

6. Охрана окружающей среды

7. Список использованных источников

Введение

Панельное домостроение - один из способов сборного строительства <#"justify">Панели для внутренних стен изготавливаются однослойными, а в качестве материалов применяется лёгкий или обычный железобетон. В зависимости от своей толщины, внутренние панели могут применяться как в качестве несущих стен, так и в качестве панелей диафрагм жёсткости. Внутренние стены, не являющиеся несущими, устанавливаются, в основном, в качестве стен-перегородок лёгкой конструкции.

Так как тема моего курсового проекта "Расчет кассетной установки", то далее речь пойдет об индустриальных сборных железобетонных конструкциях - о стеновых внутренних панелях.

кассетная установка внутренняя стена

1. Характеристика выпускаемого изделия в производство

Внутренние стены - основные внутренние вертикальные ограждающие конструкции в зданиях. Кроме того, внутренние вертикальные ограждающие конструкции образуют конструктивные элементы, совмещенные с инженерным оборудованием: санитарно-технические кабины, вентиляционные блоки и шахты, лифтовые шахты и пр.

В соответствии с ГОСТ 12504-80 "Панели стеновые внутренние бетонные и железобетонные для жилых и общественных зданий" выбираем панель с размерами 4200Х 3000Х 200 мм.

Панели следует обозначать марками. Марка панелей состоит из буквенно-цифровых групп, разделенных дефисами.

ПСВ длиной 4200 мм, высотой 3000 мм, толщиной 200 мм (типоразмера ПСВ42.30.20), из тяжелого бетона проектной марки по прочности на сжатие М150:

ПСВ42.30.20-150.

Технические требования

Бетон

Фактическая прочность бетона (в проектном возрасте и отпускная) должна соответствовать требуемой, назначаемой по ГОСТ 18105 <#"center">2. Технологическая схема производства

Технологический процесс производства панелей состоит из ряда самостоятельных операций, объединяемых в отдельные процессы.

Операции условно разделяют на основные, вспомогательные и транспортные.

К основным относят: приготовление бетонной смеси, формование изделий, освобождение готовых изделий из форм и т.п.

К вспомогательным операциям относят: подачу электроэнергии, складирование сырьевых материалов, полуфабрикатов и готовой продукции, пооперационный контроль и контроль качества готовой продукции и др.

К транспортным относят: операции по перемещению материалов, полуфабрикатов и изделий без изменения их состояния и форм.

Оборудование, используемое для выполнения соответствующих операций, называют соответственно основным (технологическим), вспомогательным и транспортным. Основное и транспортное оборудование, предназначенное для выполнения операций в определенной последовательности, называют технологической линией.

Наиболее прогрессивный принцип организации технологического процесса в производстве сборного железобетона - поточность и возможно большая специализация технологических линий по виду изготавливаемой продукции.

В промышленности сборного железобетона наиболее распространены два основных метода организации производства: в перемещаемых и неперемещаемых формах, они отличаются условными перемещениями форм, изделий, машин и рабочих.

Технологический процесс при изготовлении изделий в перемещаемых формах организуют по трем основным способам: агрегатно-поточному и полуконвейерному способам, а также по конвейерному способу периодического и непрерывного действия.

Организация технологического процесса в неперемещаемых формах производится по стендовому и кассетному способам.

Кассетный способ - качественно новая форма стендовой технологии, получившая широкое развитие в производстве железобетонных изделий для крупнопанельного домостроения.

Основной особенностью кассетного способа производства является вертикальное формование изделий в стационарных кассетных установках, состоящих из нескольких вертикальных металлических форм - отсеков.

В каждый отсек помещают арматурный каркас, после чего его заполняют бетонной смесью. Уплотняют смесь навесными или глубинными вибраторами. Изделия находятся в формах-кассетах до приобретения бетоном заданной прочности. Рабочее звено, занятое в производстве изделия, перемещается от одной кассетной установки к другой, что при соответствующем числе форм позволяет осуществлять непрерывный производственный поток.

Для тепловой обработки изделий в кассетных формах использован контактный обогрев их через стенки тепловых отсеков, в которые подают пар с температурой около 100°С. Отличительная черта данного вида тепловой обработки - почти полная изоляция обогреваемого изделия от воздушной среды, а также исключение влагообмена между бетоном и теплоносителем. Режим тепловой обработки изделий в кассетных формах характеризуется быстрым подъемом температуры в изделиях по 85.95°С. Общая продолжительность процесса до 6.10 ч. После завершения тепловой обработки стенки отсеков кассетной установки несколько раздвигают гидравлическими домкратами и изделие мостовым краном вынимают из отсека и переносят к месту охлаждения или на склад готовой продукции.

Этот способ обеспечивает более высокую производительность труда, требует меньших производственных площадей, расхода пара и электроэнергии.

Рисунок 1: Кассетная установка с гидроприводом распалубки и сборки кассеты:

-передняя стенка рамы; 2 - гидроцилиндр, 3 - рычаги; 4 - передний амортизатор; 5 - роликоопора; 6 - крепление регулировочного винта; 7 - задняя стенка рамы; 8 - регулировочный винт; 9 - задний амортизатор; 10 - отсеки кассет; 11 - замок для соединения отсеков

Имеет несколько отличительных особенностей и применяется, в основном, для изготовления внутренних стен:

üвозможность относительно быстрой переналадки полостей;

üмаксимально возможный съем продукции с производственной площади;

üвысокое качество изделий;

üприменение импортных кассетных установок позволяет отказаться от постов отделки изделий;

üвысокая производительность.

Кассетная установка (рис. 1) представляет собой пакет металлических стенок, собранных вертикально на раме так, чтобы между ними были образованы формовочные отсеки. По назначению и конструктивным признакам стенки делятся на: разделительные, тепловые и крайние (задняя - стационарная, передняя - подвижная). Разделительные и тепловые стенки в установке чередуются.

3. Технологический расчет установки

Теплотехнический расчет сводится к составлению теплового баланса, из которого определяют количество тепла, необходимое для ТВО обработки, как разность суммы расходуемого тепла ?Qp и суммы приходящего в установку тепла ?Qп

то = ?Qp - ?Qп

Так как часовой расход тепла в период нагрева изделий и самой конструкции установки в 5-15 раз превышает часовой расход тепла в период изотермической выдержки, тепловой баланс составляют отдельно для первого и второго периода. Это позволяет определить для каждого периода часовой расход теплоносителя или источника тепла и подобрать подводящую и регулирующую аппаратуру, рассчитать размеры паропроводов и дроссельных шайб, а также составить программу автоматического регулирования процесса тепловой обработки.

Технологический расчет установок строится с учетом особенностей соответствующих технологических решений. Необходимое количество стендовых установок рассчитывается по установленной годовой программе выпускаемых изделий и длительности оборота кассеты.

Суточная оборачиваемость кассетной установки составит:

nоб= 24 * K0/ (tТО+tПО) = 24*0,9/ (9,5+ (1,2*4)) =1,51 (1)

где tTO - продолжительность цикла тепловой обработки, который включает затраты времени на подъем температуры, изотермический прогрев и охлаждение до 40°С; t2 - время на подготовительные и заключительные операции, ч; К0 - коэффициент организации технологического процесса при трехсменной работе - 0,9);

ПО=t1+m (t2+t3+t4) = 4 ч (2)

где t1 - время подготовительных операций, ч; m - количество тепловых отсеков в кассете, шт; t2 - время распалубки и извлечения одного изделия, ч; t3 время армирования и сборки одного отсека, ч; t4 время формования отсека кассеты, ч.

Суточная производительность кассетной установки:

Псут=nоб*m*VИ=1,51*12 (4,2*3*0,2) =63,92 м3/сут (3)

где т - количество рабочих отсеков кассетной установки Vи - объем изделия, м3

Необходимое количество кассетных установок для выполнения производственной программы:

Nk=Пг/ (Фг*Псут*L3) =25000/ (260*63,92*0,85) =2,47=3 шт. (4)

где Пг - годовая производительность предприятия, м3 Фг - годовой фонд рабочего времени предприятия (ОНТП-07-85), сут; L3 - коэффициент неравномерности загрузки отсеков кассеты (0,8-0,9)

Тепловой баланс периода подогрева

Расход тепла на нагрев сухой части бетона:

Qc1= (Ц+П+Гр) /1000*Cc* (tБ1-tБ0) = (273+605+1422) /1000*0,84* (80-10) =142МДж/м3?период (5)

Где Ц, П, Гр - содержание цемента, песка, гравия в бетоне, кг/м3

Сс - теплоёмкость сухой части бетона, КДж/кг?ОС;

tб1 - средняя к концу периода температура бетона в изделии, ОС;

tб0 - начальная температура бетонной смеси, ОС

Расход тепла на испарение части воды затворения:

Qисп= (W/1000) * (2493+1,97*tср1) = (12/1000) * (2493+1,97*47,5) =310,4МДж/м3?период (6)

где W - определяется непосредственно пробным взвешиванием или расчетом массообмена (для тяжелого бетона W равно около 1% массы 1м3 бетон; tcр1 - средняя за период температура среды в камере (можно принять tcр1= (t0+tи) /2, где t0 - температура среды в камере до начала тепловой обработки, tи - температура изотермической выдержки, ОС)

tcp1= (t0+tи) /2= (15+80) /2=47,5 (7)

Расход тепла на нагрев воды, оставшейся в изделиях к концу периода:

QВ1= (B-W) /1000*СВ* (tб1-tб0) = (150-12) /1000*4, 19*70=47 МДж/м3 (8)

СВ-теплоемкость воды, кДж/кг ОС

Расход тепла на нагрев арматуры и закладных деталей:

Qа1=A/1000*Ca* (ta1-tб0) =120,28/1000*0,48*75=4,33 МДж/м3 (9)

где А - масса стали в изделиях, кг/м3;

Са - теплоемкость стали кДж/кг?ОС,

tбо - температура стали, ОС.

Расход тепла на нагрев форм:

Qф1= (Ф*Сф* (tф1-tф0)) /1000= (2800*0,48*70) /1000= 94,08 МДж/м3 (10)

Ф-удельная металлоемкость форм, кг/м3;

Сф - теплоемкость форм, кДж/кгОС

Расход тепла на нагрев ограждающих конструкций камеры:

Qогр= (7,2/ (1000*nто*Vи)) ??i*Fi* (tni1-tni0) *??1/ (3,14*ai) =

= (7,2/ (1000*12*3,5)) * (0,06+50) *17,64*47,5*?1/ (3,14*0,0058) = 317 МДж/м3

где ?i и аi - теплопроводность, Вт/м? ОС, и температуропроводность, м2/ч, материалов ограждений;i - площадь ограждающих конструкций по внутреннему обмеру, м2;nio и tni1 - средняя температура внутренних поверхностей ограждений в начале и конце периода, ОС;

?i - длительность периода прогрева, ч.

Для многослойных конструкций необходимо предварительно вычислить эквивалентные значения их теплофизических характеристик при фактических температурах материалов.

Характеристика конструкционных решений стен кассетной установки:

Состав конструкцииТолщина слоя, м Коэффициент теплопроводности, Вт/моСКоэффициент теплоусвоения, Вт/м2оС1234Торцевые стенки кассетной установкиМеталл?=0,00350108,4Минеральная вата?=0,060,060,62Металл?=0,00350108,4

Теплофизические свойства некоторых материалов:

материалПлотность, кг/м3Теплоемкость (ср) кДж/кгоСМеталл78000,48Минеральная вата1250,836Воздушная прослойка-1,005Грунт (кварцевый песок) 15001,09

Потери тепла в окружающую среду ограждениями камеры:

QOC1 = ( (3,6* (tCP1-tOC) *?1)) *?F1*K1) / (1000*nTO*VИ) =

( (3,6*27,5*1)) *35,28*6,325) / (1000*12*3,5) = 22,09 МДж/м3 (11)

Где toc - температура окружающего воздуха, ОС;i - площадь по наружному обмеру отдельных элементов ограждения, Кi - коэффициент теплопередачи через соответствующие элементы ограждений, Вт/м? ОС

Тепловыделения бетона:

Qэ1=2,3*10-7*qэкв (В/Ц) 0,44*Ц*tБСР1*?1=2,3*10-7*250*1,4*390*35*1= 3,1 КДж/кг (12)

экв [табл. 19 приложения]

где qэкв - тепловыделение цемента за 28 сут. Твердения в нормальных условиях, КДж/кг;

tбср1 - средняя за период температура бетона, ОС.

Тепло поступающее в камеру:

QTO1= Qn1+QПОТ1=204,025+870,9578=665,8 (13)

Qn1=Qc1+Qисп1+Qв1+Qа1+Qф1-Qэ1= 326,81 (14)

Qпот1=Qогр1+Qос1=339,09 (15)

Удельный и часовой расход пара:

qn1= (1000*QTO1) / (in-ik) = (1000*665,8) / (2626,8-123,96) =225,8 (16)n1= (nTO*Vи*qn1) /?1= (17)

in=cв*tk,

где tk [табл.3 приложения].

Где iп - энтальпия насыщенного пара, КДж/кг

iк - энтальпия конденсата, КДж/кг

Тепловой баланс периода изотермической выдержки

Расход тепла на нагрев сухой части бетона:

Qс2= (Ц+П+Гр) /1000*Cc* (tБ1-tБ0) = (273+605+1422) /1000*0,84*5=10,1 МДж/м3?период (18)

Расход тепла на нагрев воды, оставшейся в изделиях к концу периода:

в2= (B-W) /1000*CB* (?tб2) = (12/1000) * (2493+1,97*5) =3,9МДж/м3?период (19)

Расход тепла на нагрев ограждающих конструкций камеры:

огр2=7,2/ (1000*nto*Vи) *??i*Fi* (tni2-tni1) ??и/ (3,14*ai) = = (7,2/ (1000*2*3,5)) * (0,06+50) *17,64*5*?5,5/ (3,14*0,0058) =32,33 МДж/м3?период (20)

Потери тепла в окружающую среду ограждениями камеры:

ОС2= (3,6* (tcр1-tос) *?и) *Fi*Кi / (1000*nto*Vи) =

= ( (3,6*27,5*85) *35,28*6,325) / (1000*12*3,5) =38,8МДж/м3?период (21)

Тепло, поступающее в камеру за второй период:

QTO2 =Qn2 + Qпот2=14+71,13=85,13МДж/м3 (22)

Qn2 = Qс2 +QB2=10,1+3,9=14 МДж/м3 (23)

Qпот2 = Qогр2+ Qос2=32,33+38,8= 71,13МДж/м3 (24)

Удельные расходы теплоносителей:

пара: qn2= (1000*Qto2) / (in-ik) = (1000*85,13) / (2626,8-23,96) =32,71 кг/м3 (23)

Секундный расход пара за тепловую обработку, при расчете пароразводки:

n1=Qto2/3600* (?1 +?2) = 85,13/3600* (1+4) =0,12 (25)

Общий расход пара соответственно равен:

qn=qn1+qn2=225,8+0,12=225,92 (26)

КПД установки составит:

?= (Qn1+Qn2) / (QTO1+QTO2) = (326+14) / (665,8+85,13) = 88% (27)

4. Автоматизация тепловой обработки

В настоящее время на предприятиях и заводах строительной индустрии в качестве приборов контроля и регулирования применяют такие программные регуляторы, как ПРЗ, ПРТЭ, ЭРП-61, РПИБ и др., позволяющие с достаточной точностью выдерживать заданные режимы тепловлажностного процесса. Эти регуляторы основаны на двухпозиционном регулировании. Камеры, где происходит тепловлажностная обработка, вместе с запариваемыми изделиями представляют собой объект регулирования с большой инерцией. Для контроля и автоматического регулирования температуры применяют программный автоматический регулятор ЭРП-61.

Датчик температуры находится в камере. Подъем температуры в кассетах осуществляется подачей пара через парораспределительную трубу, расположенную в нижней части кассеты, с помощью исполнительного механизма 1ИМ типа ИМ-2/120. Пар, прежде чем попасть в кассету, проходит по распределительному паропроводу через диафрагму расходомера Дн с конденсационным сосудом и регулятор давления прямого действия. Давление пара в магистральном паропроводе контролируется контактным манометром, который дает сигналы: норма, выше, ниже.

Схема контроля и регулирования теплового процесса в камерах ямного типа и кассетных установках позволяет иногда пользоваться одним регулятором температуры для регулирования процессов нескольких объектов. Для этого в схему включается специальное коммутирующее устройство, которое поочередно подключают к регулятору камеры или кассеты. Для этой цели могут быть использованы многоканальные системы импульсного регулирования (МИР).

Качество железобетонных изделий в значительной степени зависит от режима тепловлажностной обработки, а также от ряда других технологических факторов. Чтобы учитывать влияние этих факторов и корректировать программу запаривания, необходимо иметь информацию о нарастании прочности бетона в процессе тепловой обработки. В настоящее время уже существуют автоматические системы, основанные на методе

электропроводности как способе получения информации о процессе твердения бетона. Применение этих систем позволяет устанавливать оптимальное время пропаривания изделий в камере и повышать их качество. Системы обеспечивают регулирование температурного режима по заданной программе, автоматическое измерение и запись изменения электропроводности бетона в процессе твердения и отключение теплоносителя (пара) при стабилизации процесса твердения. Этот метод позволяет получать информацию о нарастании прочности практически с любой точки изделия, что особенно важно в связи с увеличением выпуска крупноразмерных бетонных изделий. В качестве источника информации о нарастании прочности бетона могут служить ультразвуковые датчики. С увеличением прочности бетона изменяется скорость ультразвука

5. Техника безопасности и охрана труда

Заводы сборного железобетона относятся к числу предприятий, на которых санитарно-гигиенические условия труда и техники безопасности являются важнейшими критериями для повышения производительности труда, они обеспечивают сохранение здоровья каждого работающего на предприятии.

Многие цеха в результате выполнения технологических процессов создают значительное выделение пыли, конвекционного или лучистого тепла, паров и вредных газов, в формовочных цехах используются вибрационные механизмы, которые оказывают отрицательное влияние на состояние здоровья рабочего, они же являются источником шума и т.д., поэтому на предприятиях сборного железобетона в целях обеспечения безопасных и нормальных санитарно-гигиенических условий труда необходимо строго руководствоваться правилами техники безопасности и производственной санитарии.

В этих правилах изложены требования по всему предприятию, по его отдельным цехам, технологическим переделам, транспортным средствам, вибрационному оборудованию, регламентированы нормативы по естественному и искусственному освещению, отоплению и вентиляции.

В цехах или районах, где расчетная температура воздуха ниже 200С, необходимо предусматривать воздушные завесы. В помещениях должна предусматриваться естественная и принудительная вентиляция.

В цехах, где используются вибрационные механизмы, должны быть приняты меры по устранению воздействия вибрации.

При работе вибрационных механизмов шум характеризуется уровнем звукового давления в децибелах, а вибрация - виброскоростью.

Уровень шума и вибрации на рабочих местах не должен превышать допустимые пределы, в противном случае необходимо устраивать звуковую и вибрационную изоляцию помещений, рабочих мест и машин, например установку виброплощадок на массивные фундаменты, изолированные от пола упругими прокладками, обязательное крепление форм на виброплощадках и ударных столах, укрытие виброплощадок акустическими кожухами и т.д.

На складах цемента и в бетоносмесительных цехах (где значительная концентрация пыли) для пылеосаждения используют пылеосадители типа НИИОГАЗ и матерчатые фильтры, которые обеспечивают очистку воздуха до 97-99%.

Строгое соблюдение правил техники безопасности должно соблюдаться при работе на основных технологических переделах.

В арматурном цехе при ведении сварочных работ необходимо заземлять сварочные аппараты, применять очки и щитки со светофильтрами и т.д.

При приготовлении бетонной смеси необходимо следить за исправной работой вентиляции, герметизацией кабин пультов управления дозаторами и смесителями, системой сигнализации и автоматизации.

При натяжении арматуры гидродомкратами их необходимо ограждать сетками, а по торцам стендов и форм устанавливать щиты, на время натяжения арматуры включать сигнальную лампу; закладные детали, сетки и каркасы укладывать при натяжении арматуры не более, чем на 50% проектной; тяги захватов и упоров периодически испытывать нагрузкой, равной 110% усилий максимального натяжения.

Формование изделий осуществлять при включенной звуковой сигнализации, управление формовочными машинами должно быть дистанционным. При тепловой обработке изделий следует не допускать утечки пара из камер, загружать и выгружать камеры с помощью автоматических траверс.

6. Охрана окружающей среды

На предприятиях стройиндустрии должны выполняться мероприятия по защите окружающей среды, по защите атмосферного воздуха от загрязнения пылью и вредных выбросов котельных, водных бассейнов от загрязнения сточными водами, а также почв примыкающих территорий от эрозивных разрушений. На заводе должны быть определены способы санитарной очистки территории и места выводов производственных отходов, которые непригодны для последующего использования.

Выбросы загрязняющих веществ - пыли - при перегрузке сыпучих материалов

Согласно СанПин 2.2.1/2.1.1.1031-01 и ГОСТ 12.10.05 - 88 величина предельно допустимой концентрации цементной пыли в рабочей зоне должно составлять не менее 6 мг/м3.

Таким образом, перечень загрязняющих веществ, нормативы предельно допустимых концентраций и класс опасности вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, приведены в таблице.

Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу

Код веществаНаименование веществаПДКн мг/м3Класс опасности1 (5) Азота диоксид (NO2) 0,085237 (226) Железа оксид (Fe2O3) 0,04344 (278) Марганец и его соединения0,013190 (498) Углерода оксид (СО) 5352 (499) Сварочный аэрозоль0,054

7. Список использованных источников

1. Установки периодического действия для тепловлажностной обработки строительных изделий и конструкций: Учебное пособие. - Казань: КГАСУ, 2011. - 96 с.

. Вознесенский А.А. Тепловые установки в производстве строительных материалов и изделий / Вознесенский А.А. М.: Стройиздат, 1964. - 430 с.

. Перегудов В.В. Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей /В.В. Перегудов, М. И Роговой. - М.: Стройиздат, 1983. - 357 с.

. ОНТП-07-85 Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий сборного железобетона.

. ГОСТ 12504-80 "Панели стеновые внутренние бетонные и железобетонные для жилых и общественных зданий"

. Баженов Ю.М. Технология бетона/ Ю.М. Баженов. - М.: Изд-во АСВ, 2003. - 500 с.

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования &quo;

Больше работ по теме: