CC BY
30
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
ГЕЛИОКАМЕРЫ С ПОЗИЦИИ ПРОГРЕВА БЕТОНА В НЕЙ
1 2
Усмонов Ф.Б. , Эгамов Н.М. Email: [email protected]
1Усмонов Фарход Бафоевич - кандидат технических наук, доцент;
2Эгамов НодирбекМуродиллоевич - ас^стент, кафедра общепрофессиональных дисциплин, Бухарский филиал,
Ташкентский институт инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства, г. Бухара, Республика Узбекистан
Аннотация: в работе изучено влияние толщины аккумулирующего тепла стенки гелиокамеры на прогреве гелиотермообрабатываемого бетона в ней. Для установления конструктивных параметров теплоаккумулирующих гелиокамер с позиции аккумуляции тепла в стенках и подпитки этим теплом твердеющий бетон при остывании проведены специальные исследования. При этом сравнены результаты прогрева и нарастание прочности бетона в гелиокамерах с различными конструктивными решениями, т.е. разной толщиной стенки, наличие и без слоя теплоизоляции и т.д. В результате, на основе проведенных экспериментальных исследований, рекомендуются конструктивные параметры гелиокамеры, обеспечивающие эффективного прогрева бетона в ней.
Ключевые слова: гелиокамера, аккумулятор, теплоаккумулирующая гелиокамера, гелиокрышка, теплообмен, бетон, представительный образец.
OPTIMIZATION OF CONSTRUCTIVE PARAMETERS OF GELIOCAMER FROM THE POSITION OF HEATING CONCRETE IN IT Usmonov F-В.1, Egamov N-М.2
1Usmonov Farhod Bafoevich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor; 2Egamov Nodirbek Murodilloevich - Assistant, DEPARTMENT OF GENERAL PROFESSIONAL DISCIPLINES, BUKHARA BRANCH, TASHKENT INSTITUTE OF ENGINEERS OF IRRIGATION AND MECHANIZATION OF AGRICULTURE, BUKHARA, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: in the work, the influence of the thickness of the accumulating heat of the heliocamera wall on the heating of the solar thermal concrete in it was studied. To establish the design parameters of heat-accumulating heliocameras from the position of heat accumulation in the walls and feeding this heat hardening concrete during cooling, special studies have been carried out. At the same time, the results of the heating and the increase in the strength of concrete in solar cameras with different design solutions, i.e. different wall thickness, the presence and without a layer of insulation, etc. As a result, on the basis of the conducted experimental studies, the design parameters of the heliocamera are recommended, which ensure the effective heating of the concrete in them. Keywords: heliomare, battery, heat storage heliomare, helichrysi, heat transfer, concrete, representative sample.
УДК691.327.32
Как известно, эффективной толщиной аккумулирующих элементов гелиокамеры была установлена путем физического моделирования тепловых поцессов в лабораторных условиях, и она была принята равной толщине 25—300 мм [1, 2]. Анализ результатов проведенных исследований по установлению параметров гелиокамеры с позиции эффективного прогрева бетона в них, показал, что отсутствует четкого экспериментального и теоретического обоснования конструктивных параметров гелиокамеры [3]. В связи с этим, решения вопросов с теплообменными процессами, протекающими в гелиокамерах потребовали специальных экспериментальных и теоретических изысканий.
Для изучения прогрева и нарастания прочности бетона в гелиокамере была построена теплоаккумулирующая гелиокамера с толщиной стенки 250 мм, основаниями из тяжелого бетона толщинами 15см. Прогрев бетона в гелиокамере, также стенок и оснований камеры контролировались через ХК термопар, подключенных к КСП-4. При этом термопары устанавливались в стенках и поддонах по толщине через каждые 5 см.
Наблюдение показали, что в момент разогрева наружные и внутренние части стенки толщиной в 5 см имеет скорость разогрева на 1-20С/ч больше, чем середина стены и это приводит к увеличению суточной зрелости первого на 3-4% от последнего. Это хорошо заметно на диаграмме, которая приведена на рис.1, на которой слева приводится наружная грань стены, справа внутреннее.
Рис. 1. Послойная (толщина слоя 50 мм) зрелость в момент разогрева бетонной стены гелиокамеры толщиной стенки 250 мм
К 1700 часам температура по толщине в стенках камеры сравнивается, затем начинается отток тепла в наружу. По диаграмме заметно, что приток тепла снаружи внутрь камеры нет, к тому же северные, восточные и западные стены гелиокамеры прогреваются в основном за счет тепла переданного внутренним слоем теплопроводностью - а внутренний слой, в свою очередь, прогревается конвективным теплом от разогреваемого внутри камере бетона образцов.
Диаграмма свидетельствует о том, что в середине стенок гелиокамеры толщиной 250 мм существует так называемая, «энергетическая яма» толщиной около 10 см, которая лишь съедает тепло с обеих граничащих сторон, что наталкивает на мысль, что отсутствие 10 см толщины могло бы повысить эффективность аккумулятора. В связи с этим для установления конструктивных параметров теплоаккумулирующих гелиокамер с позиции аккумуляции тепла в стенках и подпитки этим теплом твердеющий бетон при остывании необходимо провести специальные исследования.
При разработке гелиокамер, предназначенных для промышленной эксплуатации, необходимо решать вопросы повышения эффективности их работы с целью обеспечения наилучших характеристик по теплосодержанию обрабатываемых изделий.
Для изучения прогрева и нарастания прочности бетона в гелиокамере были построены теплоаккумулирующие гелиокамеры (ТАГ) с толщиной стенки 150 и 250 мм, основаниями из тяжелого и легкого бетона толщинами 5, 15, 25 см. Прогрев
бетона в ТАГ контролировались на представительных образцах размером 40х40х15см, через ХК термопар, подключенных к КСП-4.
В экспериментах применялся тяжелый бетон М200 с соотношением составляющих 1:2,82:3,99 (В/Ц=0,65) с компонентами: Навоийский портландцемент М400, гранитный гравий Фр. 5-20 мм, кварцевый песок Мкр=2,34. Коэффициент заполнения объема камеры бетонной смесью составляла Кзап=0,4. Результаты измерений температуры твердеющего бетона при различных конструктивных решений гелиокамер приведены в таблице 1.
Таблица 1. Температура и суточная зрелость бетона в гелиокамере с различными конструктивными решениями
Условие твердения Температура средней зоны бетонного образца, 0С Суточная зрелость, 0Схчас
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2400 0400 0600
ТАГ-15 25 30 38 65 73 68 64 52 47 45 1248
ТАГ-25 25 30 38 64 69 66 58 48 43 42 1182
ТАГ-15, осн.тяж.бет. 25 30 40 63 78 69 62 55 52 50 1298
ТАГ-15, осн.лег.бет. 25 30 43 66 85 78 71 61 55 52 1407
ТАГ-15, 5ос=5см т.б. 25 30 43 64 82 75 70 62 57 54 1408
ТАГ-15, 5ос=15см т.б. 25 30 42 62 78 69 62 55 52 50 1307
ТАГ-15, 5ос=25см т.б. 25 30 42 61 77 68 61 52 48 46 1254
ТАГ-15, 5ос=5см л.б. 25 30 43 66 87 82 75 65 58 56 1469
ТАГ-15,5ос=15см л.б. 25 30 42 65 85 78 72 62 55 53 1422
ТАГ-15,5ос=25см л.б. 25 30 42 65 84 77 71 61 54 52 1395
ТАГ-15 теплоизоляция установленас наружи 25 30 42 63 78 69 62 55 52 50 1337
ТАГ-15 теплоизоляция установлена из внутри 25 31 44 68 89 83 76 65 56 53 1458
Теплоизол. 5ти=02см установлена из внутри 25 30 43 68 87 80 71 59 52 49 1395
Теплоизол. 5ти=08см установлена из внутри 25 30 43 68 88 83 76 65 56 53 1462
Теплоизол. 5ти=20см Установлена из внутри 25 30 43 68 89 84 76 66 58 55 1484
Анализируя результатов экспериментов можно сделать следующие предварительные выводы. Бетон изделия, прогревающий в теплоаккумулирующей камере толщиной стенки 150 мм имеет температуру на 3-4 0С выше бетона изделий находящей в камере толщиной стенки 250 мм и в результате имеет 5-6% больше суточной теплосодержании.
Результаты эксперимента по изучение влияние толщины бетонного основания на температурный режим обрабатываемых изделий показывает предпочтительности толщины основания величиной в 5 см, т.к. в этом случае температура бетонной смеси на 5-8 0С выше по сравнению с камерой с толщиной основания 15 и 25 см. Сопоставление температурных режимов обрабатываемых изделий в камерах, основания которых выполнены из тяжелого и легкого бетона показывает, что при прочих равных условиях, в камерах выполненных из легкого бетона температура изделий на 3 -80С выше по сравнению с камерами из тяжелого бетона. Так же как и в случае использования легкого бетона предпочтительной толщины бетонного основании является величина в 5 см.
Влияние месторасположения теплоизоляционного слоя на поверхности стены и основания гелиокамеры на температурный режим обрабатываемых изделий изучен на специальном эксперименте. При прочих равных условиях расположение
теплоизоляционного слоя на внутренней поверхности гелиокамеры приводит к увеличению температуры обрабатываемых изделий на 4-16 0С. Изучили влияние толщины тепловой изоляции на температурный режим обрабатываемых изделий. Приведенные данные свидетельствует о том, что увеличение толщины изоляции из стекловаты свыше 80 мм не приводит к существенному изменению температуры обрабатываемых изделий.
Таким образом, можно очертить конструктивные параметры гелиокамеры обеспечивающие эффективного прогрева бетона в них. Гелиокамера состоит из теплоизолирующих боковых стенок из эффективного теплоизоляционного материала как стекловата, минераловата с Х=0,049 Вт/м2-°С , р=150 кг/м3 и поддона из керамзитобетона толщиной 5 см. Гелиокамера снабжается гелиокрышкой, представляющей собой два слоя светопрозрачного материала, из которых верхний слой выполнен с уклоном на юг, обеспечивающим скат атмосферных осадков и удобство при периодической чистке во время эксплуатации.
Теплоизолирующие гелиокамеры однорядной загрузки могут быть применены при производстве железобетонных изделий из тяжелого бетона по стендовой, агрегатно-поточной и конвейерной технологиям. Эти гелиокамеры могут быть ямными /напольного типа/, снабженными съемными гелиопокрытиями и щелевыми тоннельного типа /проходными и тупиковыми/, снабженными стационарными гелиопокрытиями.
При комбинированной гелиотермообработкеизделий из тяжелого бетона, предложенные теплоизолирующие гелиокамеры однорядной загрузки снабжаются такими дополнительно-дублирующими источниками тепловой энергии, как электронагреватели, сухой пар, горячие масла, вода и другие теплоносители.
Список литературы /References
1. Заседателев И.Б., Малинский Е.Н., Темкин Е.С. Гелиотермообработка сборного железобетона. М.: Стройиздат, 1990, 310 с.
2. Малораев М.М., Шифрин С.А. Оценка радиационного баланса различно ориентированных теплоаккумулирующих гелиостендов // В книге Использование солнечной энергии для тепловой обработка сборного железобетона. М: ВИНИПИТеплопроект, 2007. С. 102-110.
3. Усмонов Ф.Б. Изучение прогрева бетона в теплоаккумулирующих гелиокамерах. // Сб. научных трудов.П международная научная конференция 26-27 июня 2016 г. Актуальные вызовы современной науки. Украина. Переяслав-Хмельницкий, 2016. С. 129-131.
