Тепловые установки периодического действия. Пропарочные камеры ямного типа, конструктивные особ-ти, различные схемы подачи пара. ТЭП работы.

Перио-го действия: пропарочные камеры (ямные, напольные и туннельные), автоклавы, кассетные установки, термоформы, термопосты, электропрогрев, электрообогрев, электромагнитная обработка. Простейшей и наиболее распространенной является пропарочная камера ямного типа. Эти камеры, которые называют просто ямными, применяют как на заводах, так и на полигонах. В зави­симости от условий эксплуатации, уровня грунтовых вод камеру либо заглубляют в землю так, чтобы ее края для удобства эксплуатации возвышались над полом це­ха не более 0,6-0,7м, или устанавливают на уровне пола. В этом случае для обслуживания устраивают спе­циальные площадки. Камеры имеют прямоугольную форму и изготовляют их из железоБа, стены камеры снабжают теплоизоляцией 17 для снижения потерь теплоты, в ок­ружающую среду. Пол камеры 1 делают с уклоном для стока конденсата. В полу есть трап 2 для вывода кон Денсата. В приямке трапа, куда стекает конденсат, де­лают конденсатоотводящее устройство 3, в качестве которого чаще всего ставят водоотделительную петлю. Назначение конденсатоотводящего устройства - выпус­кать конденсат в систему конденсатоотвода 4 и не про­пускать пар. Стены камеры 5 имеют отверстие 6 для ввода пара, который подается вниз камеры по трубо­проводу 7 от сети. Трубопровод заканчивается уложен­ными по периметру камеры трубами 8 с отверстиями - перфорациями, через которые пар поступает в камеру. Кроме отверстия для ввода пара в стене камеры делают отверстие 9 для вентиляции в период охлаждения. Оно соединяется каналом 10 с вентилятором, который отби­рает паровоздушную смесь из камеры. Для изоляции камеры во время подогрева и изотермической выдержки от системы вентиляции устраивают герметизирующий конус 11, который с помощью червячного винта 12, снаб­женного маховиком, может подниматься и опускаться. При поднятом конусе происходит вентиляция, при опу­щенном - камера надежно изолирована от этой систе­мы. Кроме герметизирующего конуса в таких же целях могут применяться различные затворы,.(рис.).

1 – пол камеры 2 – трап для вывода конденсата 3 – конденсатоотводящее устройство 4 – система конденсатоотвода 5 – стены камеры 6 – отверстие для ввода пара 7 – трубопровод для подачи пара 8 – трубы с перфорацией 9 – отверстие для вентиляции в период охлаждения 10 – соединительный канал 11 – герметизирующий конус 12 – червячный винт 13 – приточный затвор для впуска воздуха во время охлаждения 14 – крышка 15 – швеллер 16 – уголок 17 – теплоизоляция. Загрузка изделий в ямную камеру и их выгрузка про­изводятся мостовым электрическим краном. Наиболее распространенным видом подъемного оборудования, применяемого при произ-ве железоБных изде­лий, являются траверсы и автоматические захваты. При­менение автоматического захвата, навешенного на крюк мостового крана, в комбинации со стойками в ямных ка­мерах позволяет автоматизировать их загрузку и вы­грузку. Пар, поступая в камеру, повышает tу ее среды в рез-те конденсации на твердых частицах, находящихся в воздухе, конденсации на стенах камеры и вследствие перемешивания с воздухом. Благодаря это­му относительная влажность в ямной камере всегда рав­на 100%. С повышением tы повышается и дав­ление паровоздушной среды в камере. В каждый дан­ный момент времени давление в камере согласно закону Дальтона равно сумме парциальных давлений пара и воздуха. В герметичной камере при tе паровоздуш­ной среды 100° С оно достигает 2,3- ат. Значительное повышение давления паровоздушной среды вызывает на­рушение герметичности ограждающих конструкций и вредно сказывается на их долговечности. Кроме того, повышенное давление паровоздушной среды в камере затрудняет применение для тепловой обработки изделий пара низкого давления, так как в тех случаях, когда ве­личины давления в паровой сети и в камере одинаковы, пар может поступать в нее только по мере конденсации водяного пара, находящегося в паровоздушной среде. Для создания условий, при которых давление паро­воздушной среды в камере не превышало бы 8— 10 мм вод. ст. (безнапорная камера), в ней устанавли­вается так называемая обратная труба, которая соеди­няет внутренний объем камеры с атмосферой. Неболь­шое избыточное давление в камере по сравнению с ат­мосферным необходимо для того, чтобы в камеру не засасывался холодный воздух через обратную трубу и другие неплотности. На обратной трубе имеется гид­равлический клапан или водяной затвор, позволяющие поддерживать в камере заданное избыточное давление. В камеру с помощью направляющих, в качестве ко­торых используют опорные стойки, краном загружают изделия в формах. Каждая форма от следующей изоли­руется прокладками из металла для того, чтобы пар обогревал формы со всех сторон. Высота камеры дости­гает 2,5-3 м. Ширину и длину обычно выбирают с уче­том размещения в ней двух штабелей изделий в формах. Между штабелями изделий и между штабелем и стенка­ми камеры устраивают зазоры, чтобы обеспечить захват изделий автоматическими траверсами при загрузке и разгрузке камеры. Иногда в камерах подвергают тепловлажностной об­работке предварительно выдержанные изделия, набрав­шие достаточную прочность для их распалубки. Такие изделия на поддонах загружают на дополнительно уста­навливаемые стойки с кронштейнами — упорами. При укладке изделия на нижний кронштейн за счет тяг от­крывается следующий и т. д., позволяя загружать изде­лия на всю высоту камеры. После загрузки камера за­крывается крышкой 14, представляющей собой метал­лический каркас, заполненный теплоизоляционным мат-лом. Низ и верх крышки изолируют металлическим листом. Крышку так же, как и пол, делают с укло­ном 1 = 0,005—0,01 для стока конденсата. Для гермети­зации крышки служит водяной затвор. Для этого на верхних обрезах стен камеры устанавливают швеллер 15 а крышку по ее периметру оборудуют уголком 16, который входит в швеллер. Швеллер заполняют водой, кроме того, конденсат с крышки также стекает в швел­лер. Образующийся Т.О. в нем слой воды предотвращает выбивание пара в цех через соединения крышки с камерой. Конструкции камер, применяющиеся на заво­дах, несколько различаются, но при любом исполнении имеют все рассмотренные устройства, как-то: систему подачи пара и отвода конденсата, вентиляционное ус­тройство и др., однако конструктивно они могут отли­чаться друг от Друга. Работа камеры заключается в следующем. После разгрузки ее чистят и проверяют. Проверяют работу вентилей подачи- пара, надежно ли закрывается герметизирующий конус. После проверки камеру загружают изделиями, закрывают крышкой и включают подачу пара. Пар, поступая снизу в камеру, где находится воздух, поднимается вверх, смешивается с ним и нагревает, образуя паровоздушную смесь. Од­новременно пар конденсируется на изделиях, стенах, крышке, нагревает их, а сам в виде конденсата стекает в конденсатоотборное устройстве. По мере поступления пара степень нагрева камеры с мат-лом возрастает и достигает в конце периода прогрева максимальной tы. Пар в камеру по­дается под давлением 0,105-0,101 МПа. Так как парциальное давление пара в камере Р'_п всегда, Даже в конечный момент нагрева, меньше атмосферного на парциальное давление воздуха Р'_п, то максимальная tа в камере всегда меньше 100 °. Далее изделия выдерживают в камере при достигну­той tе, при этом, в мат-ле продолжаются химические реакции и структурообразование, а также снимается напряженное состояние. При изотермическом прогреве, как только tа в камере достигает максимальной, кол-во подаваемого пара снижают, ибо потребность в нем уменьшается. После изотермической выдержки начина­ют охлаждение. Для этого отключают подачу пара, под­нимают конус и соединяют вентиляционный канал ка­меры с вентиляционной системой. Пар из камеры и с поверхности мат-ла вместе с воздухом начинает уда­ляться в вентиляционную сеть, а крышка камеры начи­нает пропускать воздух из цеха благодаря испарению влаги из швеллера в камеру. Кроме того, в камерах, в стенке, противоположной каналу 10, выводящему паро­воздушную смесь, иногда устраивают приточный затвор 13 для впуска воздуха в камеру во время охлаждения. Увеличивая или уменьшая отбор паровоздушной смеси через канал 10 изменяют темп охлаждения продукции. Ямная камера работает по циклу порядка 12-15 ч. Он включает время на загрузку, на разогрев изделий, на изотермическую выдержку и охлаждение, а также на выгрузку мат-ла. Удельный расход пара в таких ка­мерах 200-300 кг/м³ Ба. В хорошо оборудованных и правильно эксплуатируемых камерах при хорошей ор­ганизации теплоснабжения удельный расход пара может быть снижен до 120-150 кг на 1 м³ Ба. В некоторых случаях для тепловлажностной обра­ботки в камерах необходима более высокая tа порядка 100 °С. Такая tа в ямных камерах может быть достигнута благодаря некоторым конструк­тивным изменениям, предложенным проф. Л. А. Семе­новым. Отличие камеры Л. А. Семенова от камеры заключается в устройстве дополни­тельного паропровода, позволяющего подавать пар сверху, и трубы для выпуска смеси. Гипростройиндустрия: Загружают и выгружают в верт-ой плоскости. Система разводки пара состоит из кольцевого паропровода Æ 50-60 ммна высоте 150-300 мм от пола. пар выпускается в сторону пола со скоростью 100-120 м/с. Ямная камера ПКД-КИСИ оборудована кол­лектором подачи пара, расположенным на уровне 0,6 – 0,7м высоты камеры. На нем установлены крупноразмер­ные (15-25мм) точечные сопла типа Лаваля или цилин­дрические, оси которых направлены вниз или по оси трубчатых изделий. Расстояние между соплами 500-1000мм. Угол развития струи 25-30°С. Выходящий из сопел с большой энергией пар вовлекает неподвижную греющую среду в скоростную циркуляцию с много­кратным коэф-том (4-6 и более). Скоростные потоки проникают ко всем поверхностям изделий и вы­равнивают tу среды по высоте камеры. При этом резко возрастает коэф-т теплоотдачи греющей среды, сокращается цикл тепловой обработки и снижается удельный расход пара до 160–200кг/м³. В камере установлена обратная труба с гидравлическим клапаном или водяным затвором, которая соединяет внутренний объем камеры с атмосферой и поддерживает в камере минимально требуемое давление, исключающее выброс пара и подсос холодного воздуха. Для уменьшения аэродинамического сопротивлении зазоры между формами должный быть не менее 50мм, а прямые углы у стен камеры закругляют. Чтобы снизить влияние холодного пара, между ним и нижней формой оставляют зазор около 200мм. Пропарочные камеры конструкции Гипростройиндустрии имеют ряд недостатков. В частности, в них практически невозможно обеспечить герметичность ограждений, постоянство tы и давления водя­ных паров, 100%-ную влажность при изотермическом прогреве, быстрый и равномерный прогрев изделий по всему объему.

Конденсатоотвод (высота 5-10 см) конструкции Гипростройиндустрии: 1 - стенка камеры; 2 – труба (Æ 50 мм); 3 - пол камеры; 4 - конденсатопровод.

Безнапорная пропарочная камера Л. А. Семенова лишена этих недостатков. Для со­общения с наружным воздухом и обеспечения свобод­ного выхода паровоздушной смеси камера оборудована обратной трубой с автоматическим гидравлическим кла­паном и контрольным конденсатором. Для вытеснения холодного воздуха и паровоздушной смеси в верхней зоне камеры установлен еще один кольцевой паропро­вод, через который подается острый пар. В безнапорной пропарочной камере можно создать, кроме обычных t 80—90° С, чистую паровую среду влажностью 100% и tой 100° С. Tа в камере фиксируется термометром, установлен­ным на контрольном конденсаторе, который вместе с ре­гулятором прямого действия смонтирован на наружном конце обратной трубы. Внутренний конец обратнойтрубы оборудован гидравлическим клапаном. Для камер вместимостью до 80 м3 рекомендуется обратная труба диаметром 108 мм. В камерах большего объема диаметр обратной трубы должен быть увеличен. Пар из камеры по обратной трубе поступает в патру-бок контрольного конденсатора, соприкасается с холод­ными трубами змеевика, по которым со скоростью 100 л/ч циркулирует холодная вода, и, конденсируясь, стекает на дно ящика конденсатора, а из него--в под­дон, затем через отверстие в патрубке - в обратную трубу и по ней в гидравлический клапан. Ограждения камер выбирают с учетом требований к их прочности, устойчивости, долговечности и эконо­мичности. При этом следует учитывать основные свойства мат-ла по тепло-, паро- и воздухопроницаемости, а также конструкцию и tно-влажностный ре­жим тепловой установки. Наиболее экономичен проч­ный малотеллопроводный мат-л. Крышки камер выполняют из паронепроницаемого и малотеплопроводного мат-ла, коэф-т тепло­передачи которого не превышает 0,6—1,16 вт/(м2 0С). Пол камеры выполняют из монолитного Ба или железоБных плит с гидроизоляцией по подготовке из теплоизоляционного мат-ла. Толщина монолит-ного Ба или железоБных плит — 12—20, а слоя утеплителя — 30...40 см. Углы выполняют овальными для улучшения циркуляции теплоносителя и ликвида-ции мертвых зон, имеющих низкую tу. Для стока конденсата пол должен иметь уклон 0,005—0,01. Стены камер могут быть кирпичными, Бными или железоБными. Чаще всего применяют железоБ­ные - - наиболее прочные и стойкие против механических воздействий в процессе загрузки изделий. В зарубежной практике распространены также камеры со стенами из железоБных блоков с воздушными прослойками. Ограждения из пористых мат-лов следует покрывать пароизолирующим слоем. Наружные кирпичные стены камер имеют толщину 380 мм (полтора кирпича), железо­Бные 300 - 400 мм, внутренние кирпичные - 250 мм (один кирпич), а же­лезоБные - 150...200мм. Внутренние стены целесооб­разно выполнять из тяжелого Ба: это обеспечивает их долговечность и прочность при минимальной толщине.

Каркас крышки изготовляют из швеллеров, а низ его обшивают стальными листами толщиной 1,5-2 мм. Крышку, верх которой выполняют деревянным или Бным по металлической сетке, внутри заполняют утеплителем (обычно шлаковатой). В ряде случаев кар­кас, обшитый снизу металлическим листом,' заполняют легким Бом. Низ крышки по периметру оборудуют уголком, заходящим в швеллеры стенок камеры, чтобы обеспечить ее герметичность. Крышки камер должны иметь уклон 0,005-0,01 для стока конденсата к стенам и автоматическую подпитку гидравлического затвора, а также быть взаимозаменяемыми. Камеры закрывают одной пли несколькими крышками. В последнем случае герметичность обеспечивается дополнительными песоч­ными затворами, смонтированными на каждой из кры­шек. Для предупреждения утечки паровоздушной смеси или пара через неплотности, образуемые крышкой и стен­ками камеры, применяются гидравлические или песча­ные затворы. Гидравлический или песчаный затвор представляет собой корыто из швелле­ра, лежащего на верхнем обрезе стен, в который при опускании крышки опирается ребро уголка, укрепленно­го по всему ее периметру. Корыто заполняется водой (гидравлический затвор) или засыпается влажным пес­ком (песчаный затвор). Камеры большого объема закрываются составными крышками. Сопряжение крышек и его герметизация обеспечиваются швеллерами, приваренными к раме, которые образуют гидравлический затвор. Крышки ямных камер должны быть не только хорошо теплоизолированы, но и обладать достаточной жесткостью во избежание ко­робления и появления неплотностей. На внутренней по­верхности крышек даже при хорошем утеплении конден­сируется пар, и падающие капли могут испортить не-укрытую пов-сть изделий. Для устранения этого явления крышки делают с уклоном, благодаря чему кон­денсат стекает к стенкам в гидрав-кий затвор.