Примеры расчетов параметров инфракрасных установок
Расчет параметров инфракрасной установки для обогрева железобетонной плиты перекрытия
Исходные данные. Перекрытие толщиной 0,12 м (см. рис. 82).
Рис. 82. Схема к расчету и конструированию инфракрасной установки для обогрева плиты перекрытия
1 - плита; 2 - трубчатые инфракрасные излучатели; 3 - короб-отражатель; 4 - полиамидная пленка; 5 - деревянная опалубка
Бетон объемной массы γб = 2400 кг/м3, удельной теплоемкостью Cб = 1,05 · 103 Дж/(кг · °С).
Арматура удельной теплоемкостью Cа = 0,48103 Дж/(кг · °С), расход арматуры Δma = 150 кг/м3 бетона.
Опалубка деревянная толщиной 0,025 м, объемной массой γоп = 700 кг/м3, удельной теплоемкостью Cоп = 2,72 · 103 Дж/(кг · °С), с коэффициентом теплопередачи K = 5,2 Вт/(м2 · °С).
Плита обогревается с неопалубленной стороны с помощью инфракрасных установок типа «короб» размерами в плане 0,9×1,12 м и высотой h = 0,12 м. Отражатель выполнен из полированного алюминия.
Начальная температура бетона tб.н = +10 °С.
Температура бетона на стадии изотермического прогрева на облучаемой поверхности tи = 80 °С, на опалубленной поверхности tи = 70 °С.
Температура наружного воздуха tв = -20 °С.
Продолжительность периода разогрева τп = 4 ч.
Продолжительность периода изотермического прогрева τи = 8 ч.
Режим термообработки принят из условия обеспечения прочности бетона, равной 70 % от R28 по графику рис. 82.
Экзотермия цемента ввиду малой массивности плиты в расчетах не учитывается.
ХОД РАСЧЕТА
1. Средняя температура бетона конструкции составит:
за период разогрева [формула (69)].
за период изотермического прогрева [формула (70)]
2. Температура стенок инфракрасной установки составит:
в период разогрева [формула (71)]
в период изотермического прогрева [формула (72)]
3. Коэффициент теплоотдачи облучаемой поверхности [формула (68)] составит:
в период разогрева
в период изотермического прогрева
4. Объем бетона, прогреваемого одним коробом:
Vб = 0,9 · 1,12 · 0,12 = 0,121 м3.
5. Площадь конструкции, обогреваемая одним коробом:
Fо = Fоп = 0,9 · 1,12 = 1,008 м2.
6. Масса арматурной стали в прогреваемом объеме
ma = ΔmaVб = 150 · 0,121 = 18,15 кг.
7. Мощность, требуемая на период разогрева бетона одним коробом [формула (66)]:
8. Мощность, требуемая на период изотермического прогрева бетона одним коробом [формула (67)]:
Pи = 4,73 · 1,008 (80 + 20) + 5,2 · 1 008 (70 + 20) 848 Вт.
9. По табл. 56 для бетона находим, что степень черноты
ε = 0,65 - 0,85.
Примем ε = 0,7.
10. Энергетическая освещенность [формула (65)], требуемая на стадиях:
разогрева
изотермического прогрева
Примем
Eи = 2,17 кВт/м2.
11. Зададимся следующими параметрами инфракрасной установки. Разместим под коробом три ТЭНа диаметром d = 18 мм с расстоянием между ними S = 300 мм (см. рис. 82). Тогда:
По табл. 57, используя правило интерполяции, получим
Аналогично по табл. 58 получим
12. По табл. 56 для полированного алюминия находим
ε0 = 0,04 - 0,06.
Примем ε0 = 0,05.
13. По формуле (75) определим коэффициент облученности:
φ = 0,481 + [(1 - 0,05)0,481 · 0,77 - 0,101] = 0,731.
14. По формуле (74) получим
15. Принимаем ТЭНы с погонной мощностью
