Щелевая камера для тепловой обработки бетонных изделий

 

Использование: в области заводского производства сборных железобетонных изделий, а именно - для тепловой обработки их в щелевых камерах продуктами сгорания природного газа. Сущность изобретения: в процессе тепловой обработки производят искусственную турбулизацию движущегося газового потока при помощи специальной конструкции подвесного подъемно-опускающегося потолка и неподвижного пола камеры. Потолок, оборудованный приводом вертикального перемещения его относительно оси, выполнен в виде системы последовательно соединенных между собой скошенных конфузоров и диффузоров. Для движущейся среды газового потока такая конструкция представляет собой аэродинамический шнек (в отличие от механических шнеков из скрученной ленты). В опущенном состоянии потолка поток теплоносителя, двигаясь в пространстве между потолком и вагонетками, а также полом и вагонетками, отбрасывается скошенными ребрами диффузоров к изделиям и закручивается в турбулентные вихри, которые интенсифицируют теплообмен между средой и бетоном. В результате использования данного технического решения повышается производительность камеры за счет сокращения цикла прогрева и увеличения оборачиваемости формооснастки. При сохранении прежнего цикла тепловой обработки возможно уменьшить удельный расход газа на единицу продукции путем снижения тепловой мощности генераторов. 2 ил.

Изобретение относится к технологии производства строительных материалов, в частности к тепловой обработке изделий из бетона в камерах непрерывного действия, использующих в качестве теплоносителя продукты сгорания природного газа.

На заводах сборного железобетона и КПД при использовании конвейерной технологии производства изделий применяются одноярусные щелевые камеры, представляющие собой горизонтальный туннель, в котором по рельсовому пути движутся вагонетки с изделиями [1]. Движение вагонеток происходит по определенному ритму, за время цикла ТО они проходят по длине щели три температурные зоны: разогрева, изотермической выдержки и охлаждения. Для интенсификации процесса теплообмена между средой и изделиями рекомендуется осуществлять в зоне активной тепловой обработки рециркуляцию среды. Рециркуляция применяется в щелевых камерах, использующих как паровоздушную среду прогрева, так и воздушно-сухую, например продукты сгорания природного газа (ПСПГ) [2]. В последнем случае камера оборудуется теплогенерирующими устройствами, а в объеме щели организуются условно-замкнутые контуры циркуляции (по числу теплогенераторов), в которых движущийся теплоноситель отдает свое тепло вагонеткам с изделиями и, охлаждаясь, поступает вновь на рециркуляцию, попутно подмешиваясь к горячим ПСПГ. Часть остывших ПСПГ выводится в атмосферу для поддержания в камере небольшого разрежения - 5...10 Па.

Известно, что в воздушно-сухой среде, какой является среда ПСПГ, на интенсивность процесса теплоотдачи кроме температуры, относительной влажности влияет еще и скорость движения теплоносителя. Однако одноярусные щелевые камеры для тепловой обработки железобетонных изделий в среде ПСПГ выполняются по типовым проектам пропарочных камер, имеющих большой свободный объем и неприспособленных к данному виду теплоносителя, коэффициент теплоотдачи которого намного ниже, чем при паропрогреве. Основной недостаток данных конструктивных решений щелевых камер - невозможность регулирования заданного аэродинамического режима тепловой обработки.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является установка для термической обработки бетонных изделий [3], содержащая камеру непрерывного действия с транспортирующим устройством, патрубок для подачи теплоносителя, размещенный в нижней части камеры и соединенный через калорифер и вентилятор с патрубком для отсоса отработанного теплоносителя на входе камеры, которая снабжена двухстворчатой перегородкой над движущимися изделиями, отсекающей избыточный объем камеры над изделиями. Перегородка выполнена с приводом относительно оси, что дает возможность перемещать ее вверх и вниз, регулируя тем самым заданный гидравлический режим с целью интенсификации процесса тепловой обработки.

Однако данное техническое решение применительно к камерам, использующим ПСПГ, не позволяет достичь существенного эффекта в повышении скорости прогрева изделий. Коэффициент теплоотдачи газовой среды при турбулентном движении потока намного выше, чем при ламинарном движении. При обтекании плоской пластины (железобетонного изделия) в трубах и каналах (щелевая камера) критическое значение гидродинамического критерия Рейнольдса Re, при котором ламинарный характер газовоздушного потока переходит в турбулентный, находится в пределах 3.2˙10⁵ < Re < 10⁵. При использовании известного технического решения [3] максимальное число Re, которого удается достичь, составляет (1,4-2,5)˙ 10⁵, т.е. режим течения сохраняется по-прежнему ламинарным, а коэффициент теплоотдачи повышается настолько незначительно, что практически не отражается на кинетике прогрева бетонных изделий.

Целью изобретения является интенсификация процесса прогрева за счет турбулизации газового потока среды.

Указанная цель достигается тем, что в щелевой камере для тепловой обработки бетонных изделий продуктами сгорания природного газа, содержащей горизонтальный тоннель с торцовыми крышками и полом, на котором закреплен рельсовый путь для перемещения форм-вагонеток, и теплогенерирующие установки с теплогенераторами, вентиляторами и газоходами для создания в объеме камеры условно-замкнутых колец циркуляции теплоносителя, оборудованная подвесным подвижным потолком с приводом его вертикального перемещения, подвесной подвижный потолок и пол камеры по ее длине снабжены оребрением в виде последовательно соединенных скошенных конфузоров и диффузоров, обращенных ребрами к обогреваемым изделиям.

На фиг.1 изображена щелевая камера непрерывного действия, использующая в качестве теплоносителя ПСПГ, продольный разрез; на фиг.2 - то же, поперечный разрез.

Камера 1 оборудована тремя теплогенераторами 2. Генераторы 2 совместно с газоходами 3 и циркуляционным вентилятором 4 образуют три раздельных независимых, последовательно расположенных по длине щели условно-замкнутых колец циркуляции теплоносителя. Теплоноситель поступает в камеру через нагнетающее отверстие 5 и отсасывается на рециркуляцию через вытяжное отверстие 6. Отверстия 7 предназначены для удаления избыточного объема ПСПГ в дымовую трубу и поддержания в камере небольшого разрежения по нормам. Избыточный свободный объем камеры над вагонетками 8 с изделиями отсекается подвесным подъемно-опускающимся потолком 9 (показан в опущенном состоянии).

Поверхность потолка, обращенная к поверхности изделий, покрыта оребрением 10 из листового металла, образующим систему последовательно соединенных между собой скошенных конфузоров и диффузоров. Потолок состоит из отдельных секций и закреплен на тросах 11 в местах шарнирной стыковки этих секций. Торсы через блоки 12 выведены наружу к редукторам лебедок 13, которые не синхронизированы между собой.

В пределах действия колец циркуляции аналогичная конструкция установлена на поверхности пола 14 камеры, причем оребрение вида "конфузор-диффузор" обращено к дну форм-вагонеток. Как вариант, оребрение пола может быть выполнено из бетона и монолитно соединено с основанием - 14 (вариант).

Углы раскрытия диффузоров и длина их подбираются экспериментально, из условия появления в камере нестационарных микроотрывов потока ПСПГ, интенсифицирующих теплообмен, но не вызывающих большого повышения гидравлического сопротивления.

Камера работает следующим образом. Вырабатываемые теплогенератором 2 продукты сгорания газа нагнетаются в камеру 1 циркуляционным вентилятором 4. При опускании потолка 9 "живое" сечение камеры уменьшается, в результате чего скорость газового потока возрастает. Просачиваясь в узком пространстве между вагонетками 8, ламинарный поток теплоносителя отбрасывается ребристыми выступами 10 пола к дну металлоформы, а ребрами подвесного потолка - к поверхности изделия и закручивается, образуя в каждом кольце циркуляции два вихря, разделенные вагонетками с изделиями. В областях примыкания друг к другу диффузоров и конфузоров вследствие различного давления образуются перетекания, также интенсифицирующие теплообмен. Эксперименты на моделях показывают, что коэффициент конвективной теплоотдачи среды при этом для Re = 10⁴ увеличивается в 2 раза, а интенсивность прогрева бетона возрастает в 1,3-1,4 раза.

Таким образом, подвесной потолок и пол камеры, оребренные системой скошенных диффузоров и конфузоров, вызывают искусственную турбулизацию потока ПСПГ, интенсифицируя процесс тепловой обработки. Поскольку приводы лебедок 13 не синхронизированы между собой и работают независимо друг от друга, это дает возможность варьировать в определенных пределах высотой поперечного сечения камеры в любой ее зоне, подбирая оптимальный гидравлический режим. В зонах подъема температуры среды и изотермического прогрева для ускорения прогрева изделий потолок можно опускать до уровня 7-12 см над поверхностью бетона, в зоне остывания можно уменьшить интенсивность прогрева путем поднятия потолка до уровня 15-20 см над поверхностью бетона. В случае ремонтных и профилактических работ в камере потолок поднимается на всю высоту, что обеспечивает беспрепятственное прохождение в камере обслуживающего персонала по всей ее длине.

Использование изобретения позволит повысить производительность камер непрерывного действия, применяющих продукты сгорания природного газа, за счет сокращения цикла прогрева и увеличения оборачиваемости формооснастки. При сохранении прежнего цикла ТВО возможно уменьшить удельный расход топлива на единицу продукции путем снижения тепловой мощности генераторов.

Формула изобретения

ЩЕЛЕВАЯ КАМЕРА ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ БЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ продуктами сгорания природного газа, содержащая горизонтальный тоннель с торцевыми крышками и полом, на котором закреплен рельсовый путь для перемещения форм-вагонеток, и теплогенерирующие установки с теплогенераторами, вентиляторами и газоходами для создания в объеме камеры условно-замкнутых колец циркуляции теплоносителя, оборудованная подвесным подвижным потолком с приводом его вертикального перемещения, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса прогрева за счет турбулизации газового потока среды, подвесной подвижной потолок и пол камеры по ее длине снабжены оребрением в виде последовательно соединенных скошенных конфузоров и диффузоров, обращенных ребрами к обогреваемым изделиям.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2