Выбор и обоснование режима тепловой обработки

Для производства плит перекрытия назначают следующий режим тепловой обработки:

1. Предварительная выдержка: 2 часа;

2. Подъем температуры: 3 часа;

3. Изотермическая выдержка: (при t = 80 ºС) 4 часа;

4. Время охлаждения: 3 часа;

Итого: 12 часов.

Для расчета температур воспользуемся критериальными зависимостями теплопроводности при нестационарных условиях теплопередачи. Бетон рассматриваем как инертное тело без учета теплоты, выделяющейся при гидратации цемента.

Качественную характеристику скорости изменения температуры тела при неустановившемся режиме учитывают критериальным комплексом Фурье:

, где

t - продолжительность нагрева (охлаждения), ч; t = 1час

R- определяющий размер изделия, м; R=0.2/2=0,1м

a- коэффициент температуропроводности, м²/ч;

, где

l- коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м ºС),

для тяжелого бетона l=2,5 Вт/(м ºС);

ρ- плотность бетона, кг/м³,

с- теплоемкость материала, кДж/(кг ºС),

, кДж/(кг ºС),

где

с_{ц,п,щ,в,м}- массовые теплоемкости цемента, песка, щебня, воды, металла арматуры соответственно, кДж/(кг ºС),

G_{ц,п,щ,в,м} – масса цемента, песка, щебня, воды, металла арматуры соответственно, кг.

	цемент	песок	щебень	вода	сталь
с, кДж/(кг ºС)	1,13	0,84	0,89	4,19	0,48
G кг.

кДж/(кг ºС),

По формуле:

м²/ч

По формуле с учетом R=0,1м. и τ=1,0 ч. имеем:

Зависимость скорости распространения теплоты в изделии от интенсив-ности внешнего теплообмена учитываем критериальным комплексом Био:

,

где, α- коэффициент теплоотдачи от среды к поверхности обрабатываемого изделия Вт/(м² ºС);

для α₁=60, α₂=70, α₃=80, α_ИВ=85 имеем следующие значения Bi:

; ;

;

При расчете температуры материала в точке х используется критериальная зависимость типа:

, где

Q- безразмерная температура;

t_с- средняя температура среды за соответствующий расчетный период, ºС

t_н- температура изделия в начале расчетного периода, ºС.

Температура на поверхности равна:

Температура в центре изделия:

Значения безразмерных температур Q_п и Q_ц определим по таблицам исходя из рассчитанных выше величин Fo и Bi:

Q_ц1=0,75; Q_ц2=0,74; Q_ц3=0,73; Q_цИВ=0,72;

Q_п1=0,28; Q_п2=0,26; Q_п3=0,24; Q_пИВ=0,22;

Среднюю температуру изделия за расчетный период определим по формуле:

, ºС

Режим подъема температуры будет равен: t = (80 - 15) / 3 = 21,7 ºС/час

Найдем t_с - средняя температура среды за соответствующий расчетный период, ºС

t_с1 = (15+10,8) = 25,8 ºС

t_с2 = (25,8+21,6) = 47,5 ºС

t_с3 = (47,4+21,6)= 69 ºС

Температура на поверхности

Подъем температуры (3 часа):

t¹_n = 25,84 - 0,28 × (25,84-15) = 22,8ºС

t²_n = 47,52 - 0,26 × (47,52-22,8) = 41,1ºС

t³_n = 69,19 - 0,24 × (69,19-41,1) = 62,4ºС

Изотермическая выдержка (4 часа):

t⁴_n=80-0,22 ×(80-62,4)=76,1ºС

t⁵_n=80-0,22 ×(80-76,1)=79,2ºС

t⁶_n=80-0,22 ×(80-79,2)=79,8ºС

t⁷_n=80-0,22 ×(80-79,8)=79,9ºС

Температура в центре

Подъем температуры (3 часа):

t¹_ц = 25,84 - 0,75 × (25,84-15) = 17,7ºС

t²_ц = 47,52 - 0,74 × (47,52-17,7) = 25,5ºС

t³_ц = 69,19 - 0,73 × (69,19-25,5) = 37,3ºС

Изотермическая выдержка (4 часа):

t⁴_ц=80-0,72 × (80-37,3)=49,2ºС

t⁵_ц=80-0,72 × (80-49,2)=57,8 ºС

t⁶_ц=80-0,72 × (80-57,8)=64ºС

t⁷_ц=80-0,72 × (80-64)=68,5ºС

Занесем результаты расчета в таблицу:

№ пп	a	Fo	Bio	Oц	Oпов	tс	tпов	tц	tср.б
ПТ			0.335	2.40	0.75	0.28	25.84	22.8	17.7	19.4
			0.335	2.80	0.74	0.26	47.52	41.1	25.5	30.7
			0.335	3.20	0.73	0.24	69.19	62.4	37.3	45.7
ИВ			0.335	3.40	0.72	0.22	80.0	76.1	49.2	58.2
			0.335	3.40	0.72	0.22	80.0	79.2	57.8	64.9
			0.335	3.40	0.72	0.22	80.0	79.8	64.0	69.3
			0.335	3.40	0.72	0.22	80.0	80.0	68.5	72.3

Для наглядности процесса разогрева бетона и паровоздушной среды построим график изменения температур во времени:

Недогрев бетона составляет 7,7°С.

Дата добавления: 2015-09-01