Порядок расчета инфракрасного обогрева

Исходными данными для расчета являются:

– габаритные размеры конструкции;

– характеристики армирования;

– вид, марка и расход цемента;

– конструктивные характеристики опалубки;

– требуемая прочность бетона R_тр;

– начальная температура бетона t_б.н;

– температура наружного воздуха t_н.в и скорость ветра.

Целью расчетов является конструирование инфракрасной установки (с излучателями в виде ТЭНов), параметры которой позволяют реализовать расчетный режим тепловой обработки.

1. В соответствии с положениями раздела 2.1 назначается режим тепловой обработки бетона. При этом предпочтение следует отдавать мягким режимам со скоростью подъема температуры в пределах 2-5 °С /ч и температурой изотермического выдерживания в пределах 50-70°С.

2. Исходя из конкретных условий производства работ, задаются параметрами инфракрасной установки. При этом следует учитывать следующие рекомендации:

– диаметр ТЭНов d принимается в пределах 9-18 мм;

– расстояние между излучателями s принимается в пределах 20-50 см;

– высота короба-отражателя должна быть в пределах h =10-30 см;

– расстояние от излучателей до поверхности бетона или опалубки принимается равным 2/3 h;

– ширина α₁ и длина α₂ короба-отражателя назначаются исходя из габаритных размеров конструкции и принятого расстояния между излучателями.

3. В соответствии с положениями раздела 2.2 рассчитывается удельная электрическая мощность, необходимая для нагрева бетона Р_б,опалубки Р_оп и арматуры Р_а.

4. Определяется температура стенок инфракрасной установки:

, (°С) (2.20)

Рис. 2.10. Схема к расчету и конструированию инфракрасной установки

1- возводимая конструкция; 2- утепленная опалубка; 3- полимерная пленка с песчаной засыпкой сверху; 4 – короб-отражатель; 5- инфракрасные излучатели; 6- элементы крепления.

5. Рассчитывается коэффициент теплоотдачи облучаемой поверхности:

, (Вт/м²·ºС) (2.21)

6. Определяется удельная электрическая мощность, необходимая для восполнения теплопотерь в окружающую среду:

, кВт/м³ (2.22)

где F_о- площадь облучаемой поверхности, м²; F_у- площадь утепленной поверхности, м²; К – коэффициент теплопередачи опалубки, Вт/м² ·°С.

Следует помнить, что сумма F_о и F_у равна общей площади поверхности конструкций F.

7. Находится удельная электрическая мощность, необходимая для обеспечения заданной скорости нагрева бетона на стадии подъема температуры:

Р_п = Р_б + Р_оп + Р_а + Р_потерь – 0,8, кВт/м³ (2.23)

При достижении температуры изотермического выдерживания мощность, необходимая для тепловой защиты облучаемой поверхности Р_и, определяется по формуле (2.22).

8. Определяется требуемая энергетическая освещенность на стадии подъема температуры Е_п и изотермического выдерживания Е_и:

, кВт/м² (2.24)

, кВт/м² (2.25)

где ε – степень черноты материала облучаемой поверхности (бетон, металлическая опалубка), определяемая по табл. П9.1 приложения 9.

9. Определяется коэффициент облученности φ, показывающий долю лучистого потока воспринимаемую облучаемой поверхностью:

φ = φ ₁+[(1-ε_о) ·φ ₁· φ ₂ – φ ₃ ] (2.26)

где ε_о - степень черноты отражателя (табл. П9.1); φ ₁ , φ _2, φ ₃ – находятся

по табл. П9.2 и П9.3.

10. Мощность инфракрасной установки, необходимая на стадии подъема температуры и изотермического выдерживания, определяется по формулам:

, кВт (2.27)

, кВт (2.28)

где a₁ и а₂ - соответственно ширина и длина короба-отражателя, м.

12. Максимальная требуемая погонная мощность одного инфракрасного излучателя Р_пог составит:

, кВт/м (2.29)

где N – число излучателей, размещенных под одним коробом-отражателем размерами a₁×а₂, м.

Погонная электрическая мощность ТЭНов, как правило, находится в пределах Р_пог = 0,6-1,2 кВт/м. Если расчетная величина Р_пог больше или меньше указанных значений, производится перекомпоновка инфракрасной установки с уменьшением или увеличением расстояния между излучателями соответственно.