Расчет теплотехнического оборудования. Камера ямного типа (стр. 3 из 9)

Рис. 6.1. Схема пропарочной ямной камеры [2]

Принцип работы камеры заключается в следующем. С камеры 1 снимается крышка. Изделие в форме опускается краном в камеру и устанавливается на нижние кронштейны стоек 4 (см. рис.6.1). Нагруженные кронштейны заставляют раскрыться следующий ряд и так далее. После загрузки камеры закрывается крышка, заполняются водяные затворы и начинают подавать пар. Изделия нагреваются (период прогрева) и выдерживаются (изотермическая выдержка) при достигнутой температуре. [2]

В процессе прогрева и изотермической выдержки пар конденсируется, отдает теплоту и в виде конденсата удаляется через систему 10. По окончании выдержки подача пара прекращается, и через канал 9 из камеры удаляется паровоздушная смесь. При этом вода в затворах вскипает и в виде паровоздушной смеси также удаляется. Через освободившийся от воды затвор 5, а также через затвор 6, соединяющий крышку со стенками, в камеру поступает воздух, который охлаждает изделия, сам нагревается и также удаляется в канал 9. После охлаждения изделий камера раскрывается, а изделия, набравшие 70–80 % марочной прочности, выгружаются из камеры краном.

Необходимость экономии топливно-энергетических ресурсов заставила искать возможности снижения расходов пара на тепловлажностную обработку. В связи с этим были приняты усовершенствования стенок, днища и крышек пропарочных камер, а также принципов подачи пара в камеры. Рассмотрим эти усовершенствования.[3]

Фактический коэффициент полезного использования тепловой энергии (КПИ) в пропарочных ямных камерах не превышает 20%. Вводя усовершенствования в конструкции, а также устранив утечки и выбросы пара, можно обеспечить увеличение КПИ до 85%. Для этого вместо днища из тяжелого бетона рекомендуется днище с воздушными прослойками (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Схемы конструкций днищ ямной камеры с воздушными прослойками [2]

а — днище с ребристыми плитами;

б — днище с плоской плитой;

1 — цементная стяжка;

2 — ребристая (для а), плоская (для б) плита;

3 — воздушная прослойка;

4 — днище из керамзитобетона; 5 — песчаная подготовка

Рис. 6.3. Схема конструкции днища ямной камеры без воздушных прослоек [3]

1 — цементная стяжка;

2 — керамзитобетонные плиты;

3 — песчаная подготовка;

4— керамзитовый гравий;

5 — фундаментная балка;

6 — опорная балка

Основное днище 4 выполняется из керамзитобетона и кладется на песчаную подготовку 5. Над основным днищем, которое выполнено с уклоном к месту отбора конденсата, находится воздушная прослойка 3, перекрытая фальш-днищем. Уклон фальш-днища делается в обратном направлении для создания гидравлической петли из стекаемого конденсата в целях лучшего разделения находящегося в камере пара и удаляемого конденсата. При этом возможность «пролетного» пара в конденсатоотводящую систему резко снижается.

Предлагается и днище без воздушных прослоек (рис. 6.3). В конструкции такого днища роль теплоизолятора отведена керамзитобетонной пустотной плите в совокупности с подсыпкой из керамзитового гравия. Указанная конструкция является меньшим теплоизолятором, так как имеет опорные и фундаментные блоки[2].

Рис. 6.4. Схема наружной стены ямной камеры с водяным затвором [2]

1 — железобетонный каркас;

2 — закладные бруски;

3 — швеллер водяного затвора;

4 — опорное ребро водяного затвора (гидрозатвора);

5 — уплотняющее ребро;

6 — крышка камеры;

7 — деревянные прокладки;

8 — асбестоцементный лист;

9 — фольгоизол;

10 — экраны из стеклопластика;

11 — цементная стяжка

Рис. 6.5 Схема конструкции перегородочной стенки ямной камеры [2]

1 — цементная стяжка;

2 — прокладки;

3 — фольгоизол;

4 — экраны;

5 — металлический каркас

Основным источником потерь теплоты в ямных камерах были массивные стены из тяжелого бетона. Значительное количество теплоты они отдавали в окружающую среду; много теплоты расходовалось на их разогрев; кроме того, теплота терялась при охлаждении и разгрузке камер. Поэтому для стен ямной камеры предложены легкие теплоизолирующие конструкции (рис. 6.4). Наружная стена камеры состоит из железо-бетонного каркаса 1, на котором монтируются экраны 10 с воздушными прослойками. Шаг прослоек регулируется деревянными прокладками. Вся конструкция экранов с обеих сторон гидроизолируется фольгоизолом по которому прокладывается асбестоцементный лист 8. Претерпел изменения и гидрозатвор, для уплотнения которого кроме опорного ребра 4 введено дополнительное уплотняющее ребро 5.[3]

На рис. 6.5 показана схема конструкции перегородочной стенки, применяемая при блокировке камер. Стенка имеет металлический каркас 5 с обязательным антикоррозионным покрытием. Внутри каркаса устроена изоляция, состоящая из трех стеклопластиковых экранов. Экраны изолируются от среды с двух сторон фольгоизолом 3.[3]

Кроме того, разработаны разделительные стенки с бетонным каркасом и экранной изоляцией. Для внутренних и наружных стен с экранной изоляцией разработаны конструкции с металлической изоляцией. Рассмотренные стеновые конструкции обладают малой массой, хорошей теплоизоляционной способностью и почти не аккумулируют теплоту.

Рис. 6.6. Схема конструкции плоской крышки ямной камеры [3]

1 — металлический каркас;

2 — минераловатиая плита;

3 — нижняя и верхняя стальные обшивки;

4 — стальные экраны; 5 -г- опорное ребро;

6 — швеллер гидравлического затвора

Претерпели изменение и конструкции крышек ямных камер. Значительно увеличилась толщина теплоизоляционного слоя. Плоские крышки (рис. 6.6) снабжаются стальным экраном для стока конденсата в гидравлический затвор и для предохранения поверхности изде¬лия от попадания конденсата. Глубина швеллера 6, используемого в качестве гидравлического затвора, не менее 100 мм (а в большинстве случаев доводится до 150 мм)

Все рассмотренные конструктивные изменения в значительной мере увеличивают количество полезно используемой теплоты на тепловлажностную обработку изделий. Однако основной недостаток, заложенный в конструкции ямной камеры, продолжает оставаться. При загрузке изделий в камеры краном они ударяются о борта камеры, о гидравлический затвор, постепенно нарушая герметизацию. Пар начинает выбивать через неплотности, и его расход через определенное время начинает возрастать.

b. Организация подачи пара.[2]

Одним из условий рационального расходования пара на тепловлажностную обработку изделий в ямных камерах, а также на создание равномерного нагревания этих изделий является организация подачи пара. Как правило, в качестве паропровода используют кольцевую перфорированную (с отверстиями через 100—150 мм) трубу, проложенную по основанию периметра камеры. В этом случае по высоте камеры наблюдается неравномерное температурное поле, которое приводит к неодинаковому нагреванию изделия, а значит и к разной прочности. В одном месте изделие получило 80% прочности марочной, в другом 60%, в третьем 40%. Все это заставляет удлинять сроки тепловой обработки и увеличивать удельные расходы пара. Поэтому организации подачи пара в ямные камеры уделяется большое внимание.

Существуют различные схемы снабжения паром ямных камер. На рис. 6.7 показана схема паропровода с вертикальными стояками. Пар от магистрали через подводящий паропровод 1 подается в камеру. Регулировка подачи пара осуществляется вентилем 3. Пар поступает в горизонтальный разводящий паропровод 5расположенный по нижнему периметру камеры, откуда попадает в стояки 6, где через перфорации (отверстия) под небольшим избыточным давлением поступает в камеру. Такая подача пара создает циркуляцию, позволяющую уменьшить неравномерность прогрева изделий.

Рис. 6.7. Схема паропровода с вертикальными стояками

1 — паропровод;

2, 4 — вентили;

3 — регулирующий вентиль;

5 — горизон¬тальная разводка;

6 — перфорированные стояки

Более рациональная система снабжения паром ямных камер заключается в интенсификации циркуляции пара (рис. 6.8), для чего предусмотрена основная ветвь подачи пара из магистрали, снабженная регулятором 3; обводная ветвь включается в случае отказа регулятора 3. Обе магистрали снабжены запорными вентилями 2, для включения их в работу раздельно.

Рис. 6.8. Схема парораспределения в камере

а — камера в разрезе;

б — парораспределение;

1 — подача пара;

2 — вентили;

3 — регулятор;

4 — подводящий паропровод;

5,6 — нижний и верхний паропроводы с соплами;

7 — сопла;

8 — съемная дроссельная шайба

По магистрали пар разводится в нижний и верхний паропроводы — коллекторы, расположенные по противо-положным стенам камеры и снабженные соплами 7. В нижнем коллекторе, находящемся на уровне 0,2—0,3 h (высоты камеры) сопла направлены вверх и создают циркуляцию по ходу выброса пара. Верхний коллектор расположен'на высоте 0,7—0,8 h. В нем сопла направлены вниз. Такое расположение сопел создает доста¬точную циркуляцию для равномерного нагревания изделий. Паропровод 4 снабжен съемной дроссельной шайбой для стока конденсата, образующегося при транспортировке пара.