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

• 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

Панельное домостроение — один из способов сборного строительства, основанный на использовании предварительно изготовленных крупных железобетонных панелей и плит заводского производства при возведении крупных жилых, административных и зданий общественного назначения.

Основными видами возводимых панельных зданий в настоящее время являются каркасные и бескаркасные. К первому типу относят каркасно-панельные, а ко второму — крупнопанельные. Монтаж зданий обоих типов производится из индустриальных сборных железобетонных конструкций. К ним относятся: панели для стен и межэтажные панели перекрытий. Также к элементам крупнопанельного дома относятся лестничные марши, санитарно-технические кабины, объёмные блоки шахты лифта, вентиляционные блоки, а также экраны ограждения балконов и лоджий.

Для стен изготавливаются внутренние и наружные панели. Их размеры закладываются на этапе проекта и напрямую зависят от размеров помещений.

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 12 504–80 «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 18 105–86 «Бетоны. Правила контроля прочности» в зависимости от нормируемой прочности бетона, указанной в проектной документации, и от показателя фактической однородности прочности бетона.

Морозостойкость бетона панелей должна соответствовать марке по морозостойкости, установленной в рабочих чертежах конкретного проекта здания согласно требованиям СНиП 2.03.01−84 «Бетонные и железобетонные конструкции» в зависимости от климатических условий района строительства и указанной при заказе.

В тех случаях, когда панели на части своей длины являются элементом наружной стены здания, марка бетона панелей по морозостойкости должна быть такой же, как и для панелей из того же вида бетона, применяемых в наружных стенах.

Состав бетона 1 м³ бетона: цемент (М400) — 273 кг, вода — 150 кг, песок — 605 кг, гравий мелкозернистый — 1422 кг.

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 °C. 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:

1-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:

ь возможность относительно быстрой переналадки полостей;

ь максимально возможный съем продукции с производственной площади;

ь высокое качество изделий;

ь применение импортных кассетных установок позволяет отказаться от постов отделки изделий;

ь высокая 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? Q_p и суммы приходящего в установку тепла? Q_п

Q_то = ?Q_p — ?Q_п

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:

n_об= 24 * K₀/ (t_ТО+t_ПО) = 24*0,9/ (9,5+ (1,2*4)) =1,51 (1)

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

t_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=n_об*m*V_И=1,51*12 (4,2*3*0,2) =63,92 м³/сут (3)

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

Необходимое количество кассетных установок для выполнения производственной программы:

Nk=П_г/ (Ф_г*П_сут*L₃) =25 000/ (260*63,92*0,85) =2,47=3 шт. (4)

где Пг - годовая производительность предприятия, м³ Ф_г — 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:

Q_c1= (Ц+П+Гр) /1000*C_c* (t_Б1-t_Б0) = (273+605+1422) /1000*0,84* (80−10) =142МДж/м³•период (5)

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

С_с — теплоёмкость сухой части бетона, КДж/кг•^ОС;

t_{б1 -} средняя к концу периода температура бетона в изделии, ^ОС;

t_б0 — начальная температура бетонной смеси, ^ОС

Расход тепла на испарение части воды затворения:

Q_исп= (W/1000) * (2493+1,97*t_ср1) = (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 1 м³ бетон; t_cр1 — средняя за период температура среды в камере (можно принять t_cр1= (t₀+t_и) /2, где t₀ — температура среды в камере до начала тепловой обработки, t_и — температура изотермической выдержки, ^ОС)

t_cp1= (t₀+t_и) /2= (15+80) /2=47,5 (7)

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

Q_В1= (B-W) /1000*С_В* (t_б1-t_б0) = (150−12) /1000*4, 19*70=47 МДж/м³ (8)

С_В-теплоемкость воды, кДж/кг ^ОС

Расход тепла на нагрев арматуры и закладных деталей:

Q_а1=A/1000*C_a* (t_a1-t_б0) =120,28/1000*0,48*75=4,33 МДж/м^{3 (}9)

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

С_а — теплоемкость стали кДж/кг•^ОС,

t_бо — температура стали, ^ОС.

Расход тепла на нагрев форм:

Q_ф1= (Ф*С_ф* (t_ф1-t_ф0)) /1000= (2800*0,48*70) /1000= 94,08 МДж/м³ (10)

Ф-удельная металлоемкость форм, кг/м³_;

С_ф — теплоемкость форм, кДж/кг^ОС

Расход тепла на нагрев ограждающих конструкций камеры:

Q_огр= (7,2/ (1000*n_то*V_и)) ?л_i*F_i* (t_ni1-t_ni0) *vф₁/ (3,14*a_i) =

= (7,2/ (1000*12*3,5)) * (0,06+50) *17,64*47,5*v1/ (3,14*0,0058) = 317 МДж/м³

где л_i и а_i — теплопроводность, Вт/м• ^ОС, и температуропроводность, м²/ч, материалов ограждений;

F_i — площадь ограждающих конструкций по внутреннему обмеру, м²;

t_nio и t_ni1 — средняя температура внутренних поверхностей ограждений в начале и конце периода, ^ОС;

ф_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:

Теплофизические свойства некоторых материалов:

Потери тепла в окружающую среду ограждениями камеры:

Q_OC1 = ((3,6* (t_CP1-t_OC) *ф₁)) *?F₁*K₁) / (1000*n_TO*V_И) =

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

Где t_oc — температура окружающего воздуха, ^ОС;

F_i — площадь по наружному обмеру отдельных элементов ограждения, К_i — коэффициент теплопередачи через соответствующие элементы ограждений, Вт/м• ^ОС Тепловыделения бетона:

Q_э1=2,3*10^-7*q_экв (В/Ц) ^0,44*Ц*t_БСР1*ф₁=2,3*10−7*250*1,4*390*35*1= 3,1 КДж/кг (12)

q_экв [табл. 19 приложения]

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

t_бср1 — средняя за период температура бетона, ^ОС.

Тепло поступающее в камеру:

Q_TO1= Q_n1+Q_ПОТ1=204,025+870,9578=665,8 (13)

Q_n1=Q_c1+Q_исп1+Q_в1+Q_а1+Q_ф1-Q_э1= 326,81 (14)

Q_пот1=Q_огр1+Q_ос1=339,09 (15)

Удельный и часовой расход пара:

q_n1= (1000*Q_TO1) / (i_n-i_k) = (1000*665,8) / (2626,8−123,96) =225,8 (16)

G_n1= (n_TO*V_и*q_n1) /ф₁= (17)

i_n=c_в*t_k,

где t_k [табл.3 приложения].

Где i_п — энтальпия насыщенного пара, КДж/кг

i_к — энтальпия конденсата, КДж/кг

Тепловой баланс периода изотермической выдержки

Расход тепла на нагрев сухой части бетона:

Q_с2= (Ц+П+Гр) /1000*C_c* (t_Б1-t_Б0) = (273+605+1422) /1000*0,84*5=10,1 МДж/м³•период (18)

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

Q_в2= (B-W) /1000*C_B* (?t_б2) = (12/1000) * (2493+1,97*5) =3,9МДж/м³•период (19)

Расход тепла на нагрев ограждающих конструкций камеры:

Qогр2=7,2/ (1000*n_to*V_и) *?л_i*F_i* (t_ni2-t_ni1) vф_и/ (3,14*a_i) = = (7,2/ (1000*2*3,5)) * (0,06+50) *17,64*5*v5,5/ (3,14*0,0058) =32,33 МДж/м³•период (20)

Потери тепла в окружающую среду ограждениями камеры:

Q_ОС2= (3,6* (t_cр1-t_ос) *ф_и) *F_i*К_i / (1000*n_to*V_и) =

= ((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:

Q_TO2 =Q_n2 + Q_пот2=14+71,13=85,13МДж/м^{3 (}22)

Q_n2 = Q_с2 +Q_B2=10,1+3,9=14 МДж/м^{3 (}23)

Q_пот2 = Q_огр2+ Q_ос2=32,33+38,8= 71,13МДж/м^{3 (}24)

Удельные расходы теплоносителей:

пара: q_n2= (1000*Q_to2) / (i_n-i_k) = (1000*85,13) / (2626,8−23,96) =32,71 кг/м³ (23)

Секундный расход пара за тепловую обработку, при расчете пароразводки:

q_n¹=Q_to2/3600* (ф₁ +ф₂) = 85,13/3600* (1+4) =0,12 (25)

Общий расход пара соответственно равен:

q_n=q_n1+q_n2=225,8+0,12=225,92 (26)

КПД установки составит:

з= (Q_n1+Q_n2) / (Q_TO1+Q_TO2) = (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 2.2.½.1.1.1031−01 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

7. Список использованных источников

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

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

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

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

5. ГОСТ 12 504–80 «Панели стеновые внутренние бетонные и железобетонные для жилых и общественных зданий»

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