Файл: Семенов, Леонид Алексеевич. Безнапорная пропарочная камера.pdf

ров, в самих затворах и пр., и камера работает по схеме «снизу—вверх» со всеми ее недостатками (рис. 13).

Струйки пара, отклоняясь вверх, устремляются под кры­ шку камеры, и горячая паровоздушная смесь уходит нару­ жу. В средней части камеры, у пола, паровоздушная смесь застаивается и переохлаждается до 40—50°, в то время как температура под крышкой достигает 80—90°.-

Рис. 13. Камера обычного типа в процессе разогрева.

Переходим теперь к изотермическому режиму. Выше мы уже указывали, что поддерживать постоянную темпе­

ратуру при tH3 < 100°, когда камера заполнена паровоз­

душной смесью, невозможно и что камера фактически'

непрерывно «дышит», то засасывая холодный воздух, то'

выбрасывая паровоздушную смесь. Это «дыхание» также способствует нарушению герметизации. На практике в камерах обычного типа возникает множество щелей, через

которые они постоянно сообщаются с атмосферой. Осо­ бенно плохо и вредно то, что щели образуются в верхней зоне камеры. Паровоздушная смесь, будучи в 1,5—2 раза легче воздуха, стремится кверху и выходит через эти отверстия наружу.

В тот момент, когда приток пара в камеру примерно соответствует его фактическому расходу, около половины

тальной плоскости, на приточные и вытяжные совер­ шается отнюдь не случайно, а под воздействием опре­ деленных факторов. В том месте, где поступление пара больше, например у левой стенки камеры, происходит относительный перегрев и образуются интенсивные восхо­ дящие токи паровоздушной смеси. Нарушенное равновесие будет усугубляться, так как сюда устремятся струйки

2&

пара и из соседних участков паропроводов; произойдет относительный перегрев находящихся здесь изделий и

самих стенок камеры, что в свою очередь повлияет на

повышение температуры смеси в этой части камеры. Если

увеличить подачу пара в камеру, линия 1 — 1, т. е. гра­

ница между отверстиями, работающими на подсос воз­ духа и на выброс смеси, начнет перемещаться вправо,

дельные моменты все отверстия будут работать на выброс или, напротив, на подсос. Чем больше суммарное живое сечение щелей, тем это менее вероятно.

На практике камеры, особенно полигонные, имеют столько щелей, что на всех стадиях процесса пропарки (нагревание, изотермический режим, остывание) часть отверстий «парит», а часть работает на подсос. Если за­ сыпать эти отверстия песком, опилками или уплотнить

каким-либо другим способом, линия 1 — 1 переместится вправо и часть отверстий, работавших на подсос, начнет работать на выброс, т. е. будет «парить». Предположим,

что, постепенно двигаясь вправо, мы засыплем все отвер­ стия. Это неизбежно вызовет общее повышение темпера­ туры, а следовательно, и давления в камере. Избыток воздушной смеси вновь прорвет щели. В большинстве случаев на «парение» камер перестают обращать внима­ ние, что и служит основной причиной плохого их со­ стояния.

Инфильтрация холодного воздуха отрицательно сказы­ вается на процессе пропаривания. Изделия, находящие­

ся в более благоприятных условиях, набирают требуемую

прочность за 6—8 часов, а изделия (или их части), омы­ ваемые более холодной и сухой смесью, оказываются готовыми только через 15—20 часов, а иногда и через

26

--несколько суток. Отсюда — неоднородность их качества. Резюмируя сказанное, делаем вывод, что, с одной стороны, герметизация камер нужна, чтобы бороться с утечкой пара и инфильтрацией холодного воздуха, т. е. для того, чтобы сократить потери пара, ускорить про­ цесс пропаривания и повысить качество изделий, а с другой стороны, полная герметизация в принципе недопу­ стима, так как необходимо обеспечить выход избытка паровоздушной смеси в процессе нагрева камеры и дать возможность камере «дышать» при изотермическом ре­ жиме. Это противоречие до настоящего времени не раз­ решено. Между тем разрешается оно очень просто. Нуж­ но лишь обеспечить постоянное сообщение камеры с ат­ мосферой путем устройства специальной трубы, которая должна начинаться у пола, как это сделано в нашей ка­

мере, описанной ниже.

Переходим к вопросу о температуре изотермического

прогрева. Обычно принято пропаривание изделий произ­ водить при температуре до 80—90°, и у многих специа­ листов составилось мнение, что более высокая темпера­ тура вредно отражается на качестве изделий и поэтому нежелательна. Мы хотим прежде всего обратить внима­ ние на особенности работы камеры при температурах, приближающихся к 100°. Если пар подается в нижнюю зону камеры, происходит интенсивное перемешивание его с воздухом и избыток паровоздушной смеси вырывается наружу. Чем выше требуется поднять температуру в ка­ мере, тем больше нужно удалить из нее паровоздушной смеси.

Кривые, приведенные на рис. 7, ясно показывают, как трудно практически довести прогрев камеры от 85—90

до 99°. Для этого надо из нее выбросить паровоздушной смеси в 3,5 раза, а пара — в 10 раз больше, чем при про­ греве до 85—90°. Попытки нагревать камеру выше 90° в большинстве случаев не удаются. Резкое повышение ин­

тенсивности выхода паровоздушной смеси особенно от­

рицательно действует на конструкцию камеры, нарушая ее герметизацию, и потери пара возрастают в несколь­

ко раз.

Рассмотрим особенности изотермического режима при высоких температурах. Выше уже говорилось, что некото­ рые колебания температуры в камере неизбежны. Прак­

тически они составляют не менее +3—4°. При пониже-

27

нни температуры происходит подсос воздуха, при повы­

шении — выброс паровоздушной смеси наружу.

Кривые выброса паровоздушной смеси и содержаще­ гося в ней пара из камеры за одно «дыхание» (колебание температуры +3°) при различных температурах изотер­

мического режима (рис. 15) указывают на некоторый ру­ беж, имеющий место при температуре 80—90°. Если эта

величина превышена, выброс паровоздушной смеси и осо­ бенно содержащегося в ней пара резко возрастает, вслед­

ствие чего восстановление снизившейся температуры ока­ зывается все более затруднительным.

Рис. 15. Выход паровоздушной смеси и пара за одно «дыхание» камеры при разных температурах на 1 м3 ее объема: La'—объем смеси (в м3/м3); g0'—вес пара (в кг/м3).

Интересны данные, полученные в 1957 г. при испыта­

нии камеры объемом 35 м3 в г. Ростове-на-Дону (рис. 16). На рисунке показан отрезок кривой температуры в каме­ ре в течение одного часа. Казалось бы, температура из­ менялась в небольших пределах (она постоянно регули­ ровалась опытным теплотехником), однако «дышала» ка­

28

мера весьма энергично. Повышение температуры всего на 0,4—0,6° уже вызывало выброс наружу около 2 м3 смеси. Особенно энергичный «выдох» был, когда темпера­ тура поднялась с 89 до 93°: за несколько минут камера выбросила наружу 14 м3 паровоздушной смеси, содержа­ щей в себе около 6 кг пара.

В процессе «дыхания» при температурах, близких к 100°, резко возрастают и колебания парциального дав­

ления пара в паровоздушной среде камеры. Подсасывае­

29

мый воздух нагревается частично за счет тепла, аккуму­ лированного стенками камеры, и изделиями, и смесь по­ лучается перегретой, т. е. с относительной влажностью значительно ниже 100%; чем ближе температура камеры к 100°, тем резче все эти явления, что не может не отра­ жаться отрицательно и на качестве пропариваемых из­ делий.

Таким образом, всякие попытки пропаривать изделия при температурах выше 90°, и особенно в промежутке от

95 до 100°, в камерах обычного типа как в производствен­

ных условиях, так и в лаборатории неизбежно должны были приводить к отрицательным результатам. Темпера­

тура 90° являлась всегда как бы рубежом, переходить

который было трудно и считалось рискованным. Для бе­ тонов на некоторых видах цементов указывалась опти­

Однако возражения против повышения температуры на 10° основываются на том, что режим в камере стано­ вится крайне неустойчивым, происходит резкое колебание

парциального давления водяных паров, снижается отно­ сительная влажность, увеличивается неравномерность рас­ пределения температур по объему камеры и пр. Все это неизбежно должно отрицательно сказаться на структу-

рообразовании бетона, на однородности качества изделий.

Остановимся далее на условиях прогрева изделий в камерах обычного типа, в которых пропаривание произ­ водится при tH3 <100°, в паровоздушной среде.

Изделия прогреваются здесь, во-первых, благодаря соприкосновению их с более нагретой средой и, во-вто­ рых, вследствие конденсации водяного пара на их поверх­ ности1. Общее количество тепла, получаемого изделием, слагается, следовательно, из двух величин:

скорость движения паровоздушной

среды;

30

1Ь 12 . . . — определяющие размеры прогреваемых изделий и тех каналов, по которым движется среда.

При движении' по поверхности нагреваемого изделия температура паровоздушнойсмеси и ее влажность па­ дают. По этой причине значения t, j и <р по объему каме­ ры получаются неодинаковыми. Скорость и турбулент­

ность движения среды в разных частях камеры также

оказываются весьма различными.

В узких промежутках между изделиями, во внутрен­ них каналах (трубах) и пустотах происходит относитель­ ный застой греющей среды, снижение ее температуры и влажности и коэффициента теплопередачи. Все это и обусловливает неравномерность прогрева изделий по объему камеры. Вот почему в производственных условиях приходится пропревать их значительно дольше, чем опыт­ ные образцы, свободно и интенсивно омываемые паровоз­ душной средой. Так, если опытные образцы-кубы при изо­

термическом режиме достаточно прогревать всего 3—4 ча­ са, то для изделий такой же толщины® производственных

условиях этот срок необходимо увеличить в 3—4 раза и более. Общая длительность тепловой обработки в паро­ воздушной среде в лучшем случае (на передовых заво­ дах) — не меньше 12—16 часов, чем и объясняется низ­ кая пропускная способность пропарочных камер.

Резюмируя все сказанное выше о пропарочных каме­ рах обычного типа, приходим к выводу, что в них факти­ чески невозможно:

а) обеспечивать постоянство температуры и давления водяных паров и 100-процентную влажность при изотер­ мическом режиме;

б) обеспечивать быстрый и равномерный прогрев из­

делий по всему объему камеры;

в) сохранять герметичность внешних ограждений и эффективно бороться в условиях эксплуатации с инфиль­ трацией холодного воздуха и перерасходом пара.

Сами камеры по существу являются не инженерным

устройством, а грубым, примитивным сооружением, в ко­

тором элементарные физические законы и технические требования находятся в полном пренебрежении.

31

БЕЗНАПОРНАЯ ПОЛУАВТОКЛАВНАЯ ПРОПАРОЧНАЯ КАМЕРА

Устройство камеры

Оборудование камеры ямиого типа показано на рис. 17.

Помимо перфорированных труб для подачи пара в

нижнюю зону (3), под самой крышкой камеры имеются также трубы (4) для подачи его в верхнюю зону.

Пар в верхние трубы поступает через автоматический регулятор прямого действия особой конструкций (2),

установленный на контрольном конденсаторе (8).

Для сообщения с наружным воздухом и обеспечения свободного выхода избытков пара и паровоздушной сме­ си камера снабжаемся обратной трубой (6) с автомати­ ческим гидравлическим клапаном (7) и контрольным кон­ денсатором (8). Стенки камеры делают кирпичными, бе­ тонными или железобетонными, что предпочтительнее.

По периметру стенок укладывают швеллер для обра­ зования водяного затвора. Крышка камеры — цельноме­ таллическая с утеплением или железобетонная. Особое внимание при устройстве камеры должно быть обращено

на обеспечение ее герметичности. Нарушение последней происходит прежде всего от боковых ударов, производи­ мых загружаемыми формами* с изделиями или тяжелой крышкой по стенкам камеры, и особенно—по швеллеру водяного затвора. От этих ударов в стенках образуются трещины, а швеллеры отстают от массива стенок и под

ними образуются сквозные щели, последующая заделка которых не дает нужных результатов. Вот почему совер­ шенно необходимо исключить возможность ударов по стенкам камер и швеллерам. С этой целью в камере уста­

навливают охранные стойки из швеллеров или старых рельсов, прикрепляемых анкерами к ее стенкам. Верхние концы стоек должны быть на одном уровне с краем швел­ леров водяного затвора.

Стенки камер, в том числе и перегородки между смеж­ ными камерами, должны иметь толщину не менее 40 см.

Чтобы уменьшить опасность появления сквозных ще­ лей под швеллерами, последние снабжаются по всей дли­ не гребнем высотой 8—10 см. Если стенки камеры желе­

зобетонные, то гребень приваривают к арматуре стенок,

32