Производство труб методом центрофугирования. 2
Реферат.
Расчет процесса центрифугирования при производстве напорных железобетонных труб: Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине “Процессы и аппараты в технологии строительных материалов”. 70.01.01/БГТУ, Король И.В., СТ-27, ТБ и СМ – Брест 2007-19 стр. , 5 источников.
Ключевые слова: центрифугирование, распределение бетонной смеси, клиноременная центрифуга, форма, натяжение продольной арматуры, тепловая обработка, защитный, испытание железобетонных труб.
В курсовой работе рассмотрено: технологическая схема производства железобетонных труб, составление структурной блок-схемы по заданным условиям: указаны основные технико-экономические показатели, приведен расчёт центрифугирования железобетонных труб, техника безопасности, указан список использованной литературы.
К пояснительной записке прилагается чертёж, где содержится технологическая схема, общий вид центрифуги, составленные блок-схемы по технологическим переделам, основные технико-экономические показатели центрифуги.
Содержание:
Введение
1. Разработка технологической схемы
2. Составление структурной блок-схемы
3. Расчёт специальной части
4. Технико-экономические показатели
5. Техника безопасности и экология
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Предварительно напряженные железобетонные трубы изготавливают на специализированных заводах способом центрифугирования. Технологический процесс изготовления железобетонных труб состоит из следующих основных операций: заготовка проволочных связей, закрепление прядей, установление нижней полуформы и заполнение ее бетонной смесью, установка верхней полуформы и сборка формы, натяжение арматуры и передачи усилия на форму, уплотнение бетонной смеси центрифугированием, тепловлажностной обработки труб в камерах, распалубки изделий, осмотра и маркировки.
Отформованные изделия в формах мостовым краном перемещают в камеры тепловой обработки бетона для твердения.
Завершающая стадия – выдача изделий из камеры и их распалубка на специальном посту.
Агрегатный способ получил широкое распространение и при небольших капитальных застройках т.к. он допускает выполнение широкой номенклатуры изделий. Конвейерный способ – усовершенствованный поточно-агрегатный способ формования железобетонных изделий. При конвейерном способе технологические процессы, которые выполняются одновременно на отдельных рабочих постах.
При конвейерном способе формы с изделиями перемещаются от одного поста к другому специальными транспортными устройствами, каждое рабочее место обслуживается закрепленными за ним звеном. Для конвейера характерен принудительный режим работы т.е. одновременное перемещение всех форм по замкнутому технологическому кольцу с заданной скоростью. Весь процесс изготовления изделий разделится на технологические операции, причем одна или несколько из них выполняются на определенном посту.
Рациональной областью применения конвейерной технологии следует считать специализированное производство изделий одного вида и типа. Возможно применение конвейеров для производства колон и ригелей с обычной и напрягаемой арматурой, санитарно-технических кабин и др.
При стендном способе производства изделия формируют в стационарных формах. Они твердеют на месте формования, в то время как технологическое оборудование и обслуживающие его рабочие звенья перемещаются от одной формы на стенде к другой.
Длинномерные линейные конструкции с напряженным армированием можно формовать на длинных стендах (75-100м и более), а тонкие на более коротких стендах, рассчитанных по длине на одно изделие, а по ширине на два и более. Длинные стенды применяют для одновременного изготовления нескольких одинаковых изделий в формах, расположенных одна за другой и образующих единую формовочную полосу. На этой полосе укладку арматуру, бетонирование и твердение изделий осуществляют сразу по всей длине стенда.
Различают стенды для формования изделий и конструкций в горизонтальном либо вертикальном положениях. Различают такие стенды универсальные, рассчитанные на изготовление различных видов изделий и специализированные, рассчитанные на выпуск определенного сортамента близких по виду и размерам изделий. Разновидность таких стендов – силовые формы. Они отличаются повышенной жесткостью.
Стендовый способ позволяет производить трубы на длинных стендах, натягивая арматуру по всему стенду. Короткий стенд позволяет изготавливать трубы – по длине одну, а по ширине две. Число рабочих звеньев уменьшается т.к. они перемещаются от одного стенда к другому.
1. Разработка технологической схемы.
Исходный материал – портландцемент, песок, щебень; вид готовой продукции – железобетонные трубы.
Технологическая схема.
2. Составление структурной блок-схемы.
Входные факторы или воздействия на систему характеризуются количественным составом (С) бетонной смеси: расходом цемента, заполнителей, воды, добавок; и качественным (К) ее составом: активностью цемента, зерновым составом заполнителя, типом добавок.
Частоты вращения на стадии распределения () и на стадии уплотнения () относятся к технологическим параметром работы установки ().
Выходные факторы:
П – пластично-вязкие характеристики бетона, определяемые пластичной прочностью (), предельным напряжением сдвига () и вязкостью () бетонной смеси;
Ф – сохранность формы и габаритов изделия, в том числе толщины трубы и качества поверхности;
Х – сохранность правильного положения арматуры.
Удельный расход электроэнергии () и производительность (Q) являются характеристиками производства.
Структурная блок-схема процесса тепловлажностной обработки.
Входные факторы, характеризующие теплофизические свойства материала: - плотность, - теплопроводность, с – удельная теплоемкость, П – длительность предварительного выдерживания при температуре 20С, Х – применение химических добавок, ускоряющих набор прочности, Ц – вид цемента, - активность цемента, К – конструктивные параметры изделия.
Технология процесса характеризуется видом установки () для тепловой обработки и расчетным параметром () ее работы.
Результаты процесса можно оценить выходными параметрами: - придаточная прочность бетона, - отпускная прочность изделия, В – класс бетона, С – морозостойкость.
Характеристикой производства является удельный расход тепла на единицу объема изделий () и производительностью установки Q.
3. Расчет процесса формования трубчатых изделий методом центрифугирования.
Под центрифугированием в промышленность строительных материалов понимают процесс уплотнения неоднородных смесей в поле центробежных сил. Моменты, в которых осуществляется такое воздействие, называются центрифугированием. В промышленности РБ используются горизонтальные центрифуги. Уплотнение смеси следует производить при такой скорости вращения, которая обеспечивает необходимую начальную прочность изделия, достаточную для транспортирования его в формах на последующие технологические посты.
Расчетная схема центрифуги.
- центробежная сила
G – вес частицы
m – масса частицы
- угловая скорость вращения
r – радиус вращения центра тяжести
Процесс формования изделия центрифугированием включает две основные стадии:
1 – распределение бетонной смеси
2 – уплотнение бетонной смеси
Бетонная смесь распределяется в формы при минимальной частоте вращения центрифуги, при которой исключается возможность расслоения бетона на составные части (цемент, песок, щебень, воду), имеющие разную плотность и разную величину центробежной силы.
Кроме того, на этой стадии окружная скорость способна удерживать частицы бетона в верхнем положении. Для этого должно быть соблюдена условие , где центробежная сила опредилена:
r – радиус вращения центра тяжести частицы, м
g – ускорение силы тяжести,
Н – число оборотов центрифуги, об/мин
Отсюда:
, об/мин
Если принять, что , то окончательно
, об/мин
По таблице П.4.3.для напорных труб с d=600 мм принимаем:
внешний диаметр
толщина стенки
расход бетона
С учетом возможностей вибрации, толчков и других отклонений оси равномерного вращения реальная скорость распределения увеличивается по сравнению с расчетной в 1,5…2 раза и равна: .
об/мин
об/мин
На второй стадии формования происходит уплотнение бетонной смеси. Для этого необходимо соблюдать равенство:
, где
- уплотняющее давление, которое необходимо обеспечить на наружной поверхности трубы, чтобы при остановки центрифиги и при транспортировки изделия на последующие посты не происходило отслоение и отвала уплотненной бетонной смеси, Па
=0,07МПа
- площадь наружной поверхности труды,
Для элементарного кольца бетонной смеси радиусом r, площадью стенки и длинной l, величина центробежной силы будет равна:
, Н
, кг, где
- объем элементарного кольца,
- плотность формуемой бетонной смеси,
- масса элементарного кольца, кг
Следовательно,
, Н
Интегрируя данную формулу в пределах от r до получим:
, Н
Если принять участок труды длиной 1м, то . Тогда требуемое давление формования будет равно:
, Па
Отсюда частота вращения центрифуги на стадии уплотнения () составляет:
, об/мин
, об/мин
С учетом запаса принимаем в 1,2…1,5 раза больше расчетной, т.е.:
об/мин
Продолжительность отдельных стадий центрифугирования зависит от диаметра труб:
- распределение бетонной смеси – 10 мин
- уплотнение – 15 мин
Годовая производительность центрифуги рассчитывается по формуле:
, где
N – количество рабочих дней в году;
T – количество рабочих часов в сутки;
- длина цилиндрической части трубы;
- коэффициент использования оборудования (0,9…0,92);
- продолжительность цикла формования
Удельный расход электроэнергии в первом приближении можно рассчитывать по формуле:
,
Технологические расчеты, которое в заданном случае сводятся к определению требуемого для обеспечения заданной производительности числа центрифуг, включает:
- подбор формовочного огрегата из табл. П.4.1.
Выбираем клиноременную центрифугу СМЖ-106А мощностью 55 кВт и длиной 5150мм.
Расчет требуемого числа центрифуг:
шт
4. Технико-экономические показатели.
Так как основным оборудованием при производстве железобетонных труб являются центрифуги, то отчет технико-экономических показателей сводится к технико-экономическим показателям центрифуг.
Показатель | Единица измерения | Значение |
Годовая производительность центрифуги | пог.м | 108657 |
Удельный расход электроэнергии | кВт ч/пог.м | 2,12 |
Количество центрифуг | шт. | 8 |
Время цикла формования | мин. | 25 |
5. Техника безопасности и экологии.
При большой насыщенности предприятий цементной промышленности сложными механизмами и установками по добыче и переработке сырья, по обжигу сырьевых смесей и измельчению клинкера, по перемешиванию, складированию и отгрузке огромных масс материалов, при наличии большого количества электродвигателей особое внимание должно уделяться при проектировании заводов и их эксплуатации созданию благоприятных и безопасных условий для работы трудящихся. Охрана труда должна осуществляться в полном соответствии с «Правилами по технике безопасности и производственной санитарии на предприятиях цементной промышленности». Проектирование должно осуществляться с опиранием на “ санитарные нормы промышленных материалов ”.
Неблагоприятные условия труда могут быть в основном обусловлены повышенной концентрацией пыли и влаги в помещении; недостаточной тепловой изоляцией обжиговых аппаратов; ненадежным ограждением вращающихся частей механизмов.
Следует подчеркнуть, что поступающие на предприятия рабочие должны допускаться к работе только после обучения их безопасным приемам работы и инструктажа по технике безопасности. Ежеквартально должен проводиться дополнительный инструктаж и ежегодно- повторное обучение по технике безопасности непосредственно на рабочем месте.
Все вращающиеся части приводов и других механизмов должны быть надежно ограждены, токоподводящие части изолированы, а металлические части механизмов заземлены на случай повреждения изоляции. Должны быть заземлены электродвигатели, а также разного вида электрическая аппаратура. Необходимо предусматривать соответствующие устройства и установки подъемно- транспортных механизмов для безопасного ведения ремонтных работ.
Из-за взрывоопасности установок по сушке и помолу угля трубопроводы, сепараторы, бункера для хранения пыли должны оборудоваться предохранительными клапанами.
Звуковая и световая сигнализация должна предупреждать о пуске любого оборудования, а также о неисправностях или аварийных ситуациях.
Ремонт дробилок можно проводить только после их остановки и отключения тока. В процессе работы дробилки запрещается проталкивать и извлекать куски, очищать от налипшего материала, а также находиться на решетке, регулировать зев дробилки, подтягивать регулирующие пружины.
Агрегатами повышенной опасности являются тепловые установки. Сушильные установки должны, как правило, работать под разрежением. При загрузке и выгрузке материала особое внимание нужно обращать на то, чтобы продукты горения не попадали в цех через открытые двери туннелей. Сушильные цехи оборудуют приточно-вытяжной вентиляцией.
Особое внимание должно быть уделено технике безопасности и противопожарной технике при обслуживании углепомольных установок, поскольку угольная пыль взрыво- и пожароопасная. Установки по приготовлению угольной пыли должны работать под разрежением.
Все производственные источники теплоты должны быть обеспечены устройствами и приспособлениями, резко ограничивающими выделение конвекционной или лучистой теплоты в рабочем помещении. Температура нагретых поверхностей оборудования в месте нахождения обслуживающего персонала не должна превышать 45 градусов. Для освещения внутри печи во время ее осмотра или ремонтных работ запрещается пользоваться факелом.
Необходимо применять электрическое освещение с напряжением не более 12 В. Горячий ремонт внутри печи разрешается проводить только мужчинам в спецодежде. В печь разрешается входить, когда температура в ней снизится до 40 градусов, будет остановлен вентилятор, сняты предохранители у электродвигателей печи, углепитательных конвейеров и вентилятора.
На действующих предприятиях необходимо оградить движущиеся части всех механизмов и двигателей, а также электроустановки, люки, площадки. Должны быть заземлены электродвигатели, а также разного вида электрическая аппаратура. Необходимо предусматривать соответствующие устройства и установки подъемно-транспортных механизмов для безопасного ведения ремонтных работ. Из-за взрывоопасности установок по сушке и помолу угля трубопроводы, сепараторы, бункера для хранения пыли должны оборудоваться предохранительными клапанами. Установки по приготовлению угольной пыли должны работать под разряжением.
Большое внимание следует уделять на предприятиях обеспыливанию воздуха и отходящих газов печей и сушильных установок с целью создания нормальных санитарно-гигиенических условий труда. Для создания нормальных условий труда все помещения цементных заводов должны обеспечиваться системами искусственной и естественной вентиляции. Очистка воздуха, отбираемого из цементных мельниц, производится с помощью рукавных или электрофильтров. Отходящие газы цементных печей подвергаются
очистке для предотвращения загрязнения воздушного бассейна и территории, окружающей завод. Для этого устанавливают электрофильтры.
Для предотвращения загрязнения воздуха, почвы, водоемов, а также для обеспечения и поддержания нормальных санитарных и гигиенических условий труда производственные процессы с оборудованием, вызывающим образование и выделение пыли, необходимо организовать по схемам, гарантирующим минимальное выделение пыли в производственные помещения и в атмосферу.
Производство вяжущих материалов связано со значительным пылевыделением на большинстве технологических пределов: дроблении, помоле, транспортировании, сушке, обжиге. Наиболее мощный источник пылевыделения (свыше 80%) – вращающиеся печи. При сухом способе производства пылевынос с отходящими газами достигает 20…25%. При неудовлетворительной работе печных пылеуловителей пыль может рассеиваться на площади радиусом до 20 км. В то же время степень допустимой запыленности воздуха строго регламентирована. Она составляет для пыли, содержащей более 70% свободного оксида кремния, не более 1 мг/м^3; для пыли, содержащей 10..70% оксида кремния, не более 2мг/м^3, для пыли цемента, глиняных минералов, не содержащих свободного оксида кремния- 6мг/м^3.
Для борьбы с пылью пылевыводящее технологическое и транспортное оборудование заключают в герметичные кожухи с плотно закрываемыми отверстиями. На участках образования пыли или газов помимо общей вентиляции устраивают местную аспирацию. Очистку запыленных газов и воздуха производят в эффективных пылеосадительных устройствах. Это не только обеспечивает охрану окружающей среды, улучшает санитарно-гигиенические условия труда, но позволяет предотвратить потери сырья.
Для обеспылевания технологических газов на заводах в зависимости от свойств аэрозолей чаще всего применяют пылеосадительные камеры (грубая очистка), сухие и мокрые циклонные аппараты (первая ступень), тканевые рукавные фильтры и электрофильтры (окончательная очистка). Выбор типа пылеуловителя определяется свойствами обеспылеваемой пылегазовой смеси. Для очистки воздуха, отсасываемого из камер сырьевых мельниц, обычно устанавливают циклон и электрофильтр, соединенные последовательно. Воздух из сепаратора мельниц и головок элеваторов для очистки пропускается через рукавный фильтр. Отходящие газы цементных печей подвергаются очистке для предотвращения загрязнения воздушного бассейна и территории, окружающей завод. Для этого устанавливают электрофильтры. Если же отходящие газы содержат значительное количество пыли (более25-30г/м³), то их сначала пропускают через батарею циклонов[2].
Заключение
Таким образом, для производства напорных железобетонных труб методом центрифугирования, диаметром 600мм при производительности 40000 необходимо трехступенчатая технологическая линия. В данном процессе участвуют 8 роликовых центрифуг СМЖ-106А.
Список использованной литературы.
1. Баженов Ю.М., Комар А.Г. и др. Технология производства строительных материалов: Учеб. пособие для технолог. Специальностей строит. вузов. – М.: Высш. шк., 1990. – 446с.: ил.
Волженский А. В. Минеральные вяжущие вещества. – М.: Стройиздат, 1986.
2. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине “Процессы и аппараты в технологии строительных материалов ”.−Брест: БГТУ, 2003.
3. Ерёмин Н.Ф. Процессы и аппараты в технологии строительных материалов: Учеб. для вузов по спец. “Пр-во строит. Изделий и конструкций”. -М.: Высш. шк., 1986.-280 с.: ил.
4. Борщевский А. А., Ильин А. С. Механическое оборудование для
производства строительных материалов и изделий. – М.: Высшая школа, 1987.
5. В. А. Бауман, Б. В. Клушанцев, В. Д. Мартынов. Механическое
М.: Машиностроение, 1981. – 324 с.: ил.
