Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí: Nghiên cứu thiết kế cải tiến hệ thống gia nhiệt hơi nước trong công nghệ đúc cột điện ly tâm tại Công ty trách nhiệm hữu hạn Xây lắp Sản xuất và Thương mại Điện Cơ SDC

Chia sẻ: Xedapbietbay Xedapbietbay | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:72

Thêm vào BST

Báo xấu

54
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu công nghệ bê tông trong công tác sản xuất cột điện bê tông ly tâm, phương pháp đông cứng bê tông để đảm bảo cường độ bê tông theo yêu cầu kỹ thuật. Nghiên cứu thiết kế thiết bị thu hồi nhiệt của khói lò sau khi đi ra lò hơi công nghiệp kiểu ống lò - ống lửa nhằm tiết kiệm nhiên liệu, giảm chi phí đầu vào. Cải tiến quy trình công nghệ và thiết bị gia nhiệt, cấp hơi nhằm tăng cường quá trình ninh kết của bê tông cốt thép cột điện đúc ly tâm, rút ngắn thời gian dưỡng hộ, bảo đảm chất lượng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí: Nghiên cứu thiết kế cải tiến hệ thống gia nhiệt hơi nước trong công nghệ đúc cột điện ly tâm tại Công ty trách nhiệm hữu hạn Xây lắp Sản xuất và Thương mại Điện Cơ SDC

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình của riêng tôi. Kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa được công bố trong một công trình nào khác. Huế, tháng 06 năm 2016 Tác giả Ngô Anh Hòa PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận này, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi luôn nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của thầy cô giáo trong khoa Cơ khí - Công nghệ Trường Đại học Nông Lâm Huế, đặc biệt là thầy hướng dẫn NGƯT. TS. Đinh Vương Hùng đã tận tình giúp đỡ cho tôi hoàn thành tốt luận này. Qua đây, tôi xin được trân trọng cảm ơn tất cả những sự giúp đỡ chân thành và tình cảm quý báu. Huế, tháng 06 năm 2016 Tác giả Ngô Anh Hòa PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
iii TÓM TẮT Đề tài hướng đến việc thiết kế cải tiến hệ thống gia nhiệt hơi nước trong công nghệ đúc cột điện bê tông ly tâm tại Công ty trách nhiệm hữu hạn Xây lắp Sản xuất và Thương mại Điện Cơ SDC nhằm tiết kiệm nhiên liệu, rút ngắn thời gian dưỡng hộ, đảm bảo chất lượng bê tông và giảm giá thành sản phẩm. Đề tài đã tiến hành làm thực nghiệm xác định cường độ mẫu bê tông có gia nhiệt hơi nước theo thời gian ninh kết và đối chứng với mẫu không gia nhiệt. Qua thực nghiệm đề tài đã kiểm chứng được sự ảnh hưởng của quá trình gia nhiệt hơi nước, có khả năng rút ngắn thời gian ninh kết của bê tông xuống còn 8-10 giờ mà cường độ bê tông đã đạt được 60-70% cường độ của bê tông được dưỡng hộ trong điều kiện tự nhiên sau 28 ngày. Đồng thời đề tài cũng đã đánh giá được ưu nhược điểm của hệ thống lò hơi đang sử dụng tại Công ty để cung cấp hơi nước cho quá trình dưỡng hộ bê tông. Trên cơ sở đánh giá hiện trạng của lò hơi hiện hữu, chế độ làm việc của hệ thống gia nhiệt hơi nước và quy trình sản xuất của công nghệ đúc cột điện bê tông tại Công ty đề tài đã tính toán quá trình trao đổi nhiệt trong lò hơi, lượng tiêu hao nhiên liệu của lò hơi và tính nhiệt kiểm tra cho lò hơi. Bên cạnh đó đề tài đã tính toán thiết kế bộ hâm nước để tận dụng nhiệt của khói thải tăng năng suất sử dụng của lò hơi. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. ii TÓM TẮT...................................................................................................................... iii MỤC LỤC ......................................................................................................................iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................... vii DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................................... viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.....................................................................................ix MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ...............................................................................1 2. MỤC ĐÍCH, MỤC TIÊU CHUNG CỦA ĐỀ TÀI .....................................................1 1) Mục tiêu chung ............................................................................................................1 2) Mục tiêu cụ thể ............................................................................................................1 3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN .................................................................2 1) Ý nghĩa khoa học ........................................................................................................2 2) Ý nghĩa thực tiễn .........................................................................................................2 4. NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI ...........................................................................2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ..................................................................3 1.1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG CỐT THÉP ..............................................................3 1.1.1. Khái niệm về bê tông .............................................................................................3 1.1.2. Khái niệm về bê tông cốt thép ...............................................................................3 1.1.3. Hỗn hợp bê tông ....................................................................................................4 1.1.4. Quá trình rắn chắc của xi măng .............................................................................4 1.1.5. Đẩy nhanh sự rắn chắc của bê tông ở nhiệt độ thường .........................................7 1.1.6. Đẩy nhanh sự rắn chắc của bê tông ở nhiệt độ cao ...............................................8 1.2. TỔNG QUAN LÒ HƠI ............................................................................................9 1.2.1. Quá trình phát triển lò hơi .....................................................................................9 1.2.2. Cấu tạo chung của lò hơi .....................................................................................18 1.2.3. Các đặc tính cơ bản của lò hơi.............................................................................24 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
v 1.2.4. Phương trình cân bằng nhiệt của lò .....................................................................24 1.2.5. Tổn thất nhiệt trong lò hơi ...................................................................................26 1.2.6. Những khả năng tận dụng nhiệt thải của lò hơi công nghiệp ..............................31 1.3. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ SẢN XUẤT CỘT ĐIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP KIỂU ĐÚC LY TÂM CÓ GIA NHIỆT HƠI NƯỚC ...................32 1.3.1. Giới thiệu năng lực của Công ty TNHH XL SX & TM Điện cơ SDC ...............32 1.3.2. Quy trình công nghệ sản xuất cột điện bê tông ly tâm ........................................33 CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...............................................................................................................................40 2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .......................................................40 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ..........................................................................................40 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................40 2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..................................................................................40 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........................................................................40 2.3.1. Phương pháp phỏng vấn chuyên gia....................................................................40 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu tài liệu ........................................................................40 2.3.3. Phương pháp tính toán thiết kế ............................................................................41 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .......................................42 3.1. PHÂN TÍCH SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH GIA NHIỆT HƠI NƯỚC ĐẾN QUÁ TRÌNH NINH KẾT BÊ TÔNG ..................................................................42 3.1.1. Thực nghiệm xác định cường độ bê tông có gia nhiệt hơi nước theo thời gian ....42 3.1.2. Nhận xét ...............................................................................................................43 3.2. PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG CỦA LÒ HƠI TẠI CÔNG TY ........44 3.2.1. Nguyên lý làm việc của lò hơi .............................................................................44 3.2.2. Phân tích ưu nhược điểm của lò hơi hiện sử dụng ..............................................45 3.3. TÍNH NHIỆT TRỊ CỦA NHIÊN LIỆU .................................................................46 3.4. THỂ TÍCH KHÔNG KHÍ VÀ SẢN PHẨM CHÁY NHIÊN LIỆU ......................47 3.5. ENTANPI CỦA KHÔNG KHÍ VÀ SẢN PHẨM CHÁY .....................................48 3.6. CÂN BẰNG NHIỆT VÀ HIỆU SUẤT LÒ HƠI ...................................................49 3.7. LƯỢNG TIÊU HAO NHIÊN LIỆU.......................................................................51 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
vi 3.8. TÍNH TOÁN TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG BUỒNG LỬA ..................................52 3.8.1. Thể tích buồng lửa ...............................................................................................52 3.8.2. Tính nhiệt buồng lửa............................................................................................52 3.9. TÍNH TOÁN NHIỆT CÁC BỀ MẶT ĐỐI LƯU ...................................................55 3.10. THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC ...............................................................................59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................62 KẾT LUẬN ...................................................................................................................62 KIẾN NGHỊ ...................................................................................................................62 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................63 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa B kg/ h tiêu hao nhiên liêu c kJ/ kg. độ nhiệt dung riêng d mm đường kính ống D kg/h sản lượng hơi F m2 diện tích G kg/s lưu lượng i kJ/ kg entanpi k W/m.độ hệ số truyền nhiệt l m chiều dài ống L m chiều dài bộ hâm nước p kG/cm2 áp suất Q kJ nhiệt lượng kW năng suất nhiệt kJ/kg nhiệt trị t 0 C nhiệt độ v m3/kg thể tích riêng V m3 thể tích m3/s lưu lượng thể tích  m/s vận tốc  W/m.độ hệ số dẫn nhiệt α W/m2.độ hệ số tỏa nhiệt đối lưu α --- hệ số không khí thừa t, t 0 C mức tăng hay chênh nhiệt độ  --- hiệu suất  kg/m3 khối lượng riêng PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. Bảng thống kê cột điện bê tông ly tâm - tiết diện tròn ........................................ 33 Bảng 2. Kết quả cường độ chịu nén của mẫu bê tông trên máy kéo nén WE-300 ........ 42 Bảng 3. Các giá trị phổ biến của hệ số không khí thừa ..................................................... 46 Bảng 4. Thành phần của nhiên liệu của củi gỗ ................................................................... 46 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
ix DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Lò hơi kiểu bình ............................................................................................10 Hình 1.2. Lò hơi ống lò .................................................................................................10 Hình 1.3. Lò hơi ống lửa ...............................................................................................11 Hình 1.4. Lò hơi nằm ống lò ống lửa có dòng khói đi quặt trở lại ................................12 Hình 1.5. Sơ đố cấu tạo của lò hơi tuần hoàn cưỡng bức có bội số lớn Lamôn............14 Hình 1.6. Lò ống nước thẳng đặt đứng 4 bao hơi..........................................................15 Hình 1.7. Sơ đồ lò hơi trực lưu ......................................................................................16 Hình 1.8. Sơ đồ lò đốt thủ công .....................................................................................18 Hình 1.9. Lò hơi đốt than phun .....................................................................................19 Hình 1.10. Lò hơi ghi xích ............................................................................................19 Hình 1.11. Dạng sơ đồ nối bộ quá nhiệt tổ hợp .............................................................21 Hình 1.12. Sơ đồ điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt bằng nước ngưng của hơi bão hòa .......................................................................................................................................22 Hình 1.13. Ống xoắn của bộ hâm nước .........................................................................23 Hình 1.14. Dạng không gian của bộ sấy không khí ......................................................23 Hình 1.15. Lau khuôn cột điện ......................................................................................36 Hình 1.16. Đặt cốt thép vào khuôn ................................................................................37 Hình 1.17. Rải bê tông vào khuôn Hình 1.18. Sau khi rải bê tông vào khuôn ...37 Hình 1.19. Căng cốt thép Hình 1.20. Dàn quay ly tâm ................................. 38 Hình 1.21. Dưỡng hộ cho cột điện Hình 1.22. Tháo khuôn cho cột điện ..........38 Hình 1.23. Trạm trộn bê tông ........................................................................................39 Hình 3.1. Đồ thị so sánh cường độ chịu nén của mẫu bê tông ......................................43 Hình 3.2. Nguyên lý cấu tạo của lò hơi .........................................................................44 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
1 MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Sản phẩm chính của Công ty Điện Cơ SDC là sản xuất cột điện bê tông ly tâm (BTLT) phục vụ cho các công trình lưới điện trung và hạ áp (C8-C12). Với quy mô sản xuất của đơn vị ở dạng vừa và nhỏ, số lượng khuôn quay đúc cột để sản xuất còn ít nên cần thiết phải có hệ thống cấp nhiệt để sấy cột rút ngắn thời gian đông cứng (ninh kết) của bê tông cốt thép, bảo đảm cường độ bê tông theo yêu cầu và tăng hiệu suất sử dụng của hộp khuôn. Hệ thống cấp nhiệt để gia nhiệt cho cột điện là lò hơi công nghiệp sử dụng củi để đốt. Nguồn nước cấp cho lò hơi được lấy trực tiếp từ nguồn nước sinh hoạt của Công ty Cấp thoát nước Thừa Thiên Huế, nhiệt độ nước cấp vào lò hơi là 30 oC. Nhiệt lượng cung cấp cho quá trình sinh hơi sẽ lớn nên nhiên liệu tiêu hao lớn. Trong khi đó nhiệt độ của khói thải lại cao, dao động từ 180 - 200oC. Vì vậy để góp phần sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả và giảm được chi phí đầu vào thì vấn đề thu hồi nhiệt của khói sau khi ra khỏi lò hơi để làm nóng nước cấp vào lò hơi là hết sức cần thiết. Với những lý do đó, tôi thực hiện đề tài: "Nghiên cứu thiết kế cải tiến hệ thống gia nhiệt hơi nước trong công nghệ đúc cột điện ly tâm tại Công ty trách nhiệm hữu hạn Xây lắp Sản xuất và Thương mại Điện Cơ SDC". 2. MỤC ĐÍCH, MỤC TIÊU CHUNG CỦA ĐỀ TÀI 1) Mục tiêu chung Nghiên cứu, thiết kế cải tiến hệ thống gia nhiệt hơi nước trong công nghệ đúc cột điện ly tâm tại Công ty TNHH XL SX & TM Điện cơ SDC nhằm tiết kiệm nhiên liệu, rút ngắn thời gian dưỡng hộ, đảm bảo chất lượng bê tông và giảm giá thành sản phẩm. 2) Mục tiêu cụ thể Nghiên cứu công nghệ bê tông trong công tác sản xuất cột điện bê tông ly tâm, phương pháp đông cứng bê tông để đảm bảo cường độ bê tông theo yêu cầu kỹ thuật. Nghiên cứu thiết kế thiết bị thu hồi nhiệt của khói lò sau khi đi ra lò hơi công nghiệp kiểu ống lò - ống lửa nhằm tiết kiệm nhiên liệu, giảm chi phí đầu vào. Cải tiến quy trình công nghệ và thiết bị gia nhiệt, cấp hơi nhằm tăng cường quá trình ninh kết của bê tông cốt thép cột điện đúc ly tâm, rút ngắn thời gian dưỡng hộ, bảo đảm chất lượng. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
2 3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 1) Ý nghĩa khoa học Xây dựng được mô hình toán về trao đổi cân bằng nhiệt – hóa hơi cho hệ thống thiết bị. Lựa chọn được chế độ gia nhiệt hơi nước làm tăng cường quá trình ninh kết phù hợp. Cải tiến lò đốt và hệ thống cấp hơi nhằm bảo đảm an toàn và hiệu suất nhiệt hóa hơi cao. Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần bổ sung cho lý luận về thiết kế các thiết bị có khả năng thu hồi nhiệt khói thải của lò hơi để tăng hiệu suất của lò hơi, giảm lượng tiêu hao nhiên liệu, đồng thời cải thiện ô nhiễm môi trường. 2) Ý nghĩa thực tiễn Đề tài hướng đến việc thiết kế cải tiến hệ thống sấy hơi cột điện bê tông ly tâm tại Công ty TNHH XL SX & TM Điện cơ SDC nhằm giúp cho đơn vị nâng cao năng suất lao động, giảm chi phí sản xuất và ngày càng hoàn thiện quy trình sản xuất của Công ty. Đồng thời đây cũng là cơ sở để Công ty mở rộng quy mô sản xuất nhằm đáp ứng được nhu cầu của thị trường trong tỉnh Thừa Thiên Huế và trong khu vực miền Trung. 4. NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI Đề tài được xuất phát từ thực tế sản xuất của một đơn vị nhỏ, không được đầu tư nhiều thiết bị tốt, tiên tiến để phục vụ sản xuất cho nên việc thiết kế cải tiến từ những thiết bị hiện có của đơn vị theo hướng tăng hiệu suất nhiệt lò đốt và tiết kiệm năng lượng. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1. TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.1.1. Khái niệm về bê tông Bê tông là vật liệu đá nhân tạo do hỗn hợp của các chất kết dính vô cơ (xi măng, vôi silic, thạch cao ...) nước và các hạt rời rạc của cát, sỏi, đá dăm (được gọi là cốt liệu) nhào trộn theo một tỷ lệ thích hợp rắn chắc lại mà thành. Trong bê tông ngoài các thành phần cơ bản trên (chất kết dính, nước, cốt liệu) có thêm vào những chất phụ gia nhằm cải thiện các tính chất của bê tông như tăng tính lưu động của hỗn hợp bê tông, giảm lượng dùng nước và xi măng, điều chỉnh thời gian ninh kết và rắn chắc, nâng cao tính chống thấm của bê tông. Bê tông là loại vật liệu rất quan trọng được sử dụng phổ biến nhất hiện nay trong xây dựng dân dụng, công nghiệp, thủy lợi, cầu đường ... vì có các ưu điểm sau: - Có cường độ nén biến đổi trong phạm vị rộng và có thể đạt giá trị từ 100; 200 đến 900; 1000 daN/cm2. - Tính chịu nhiệt tốt, dễ tạo hình. - Giá thành tương đối hạ vì sử dụng rộng rãi nguồn nguyên liệu địa phương. [7] 1.1.2. Khái niệm về bê tông cốt thép Bê tông là một loại vật liệu giòn, cường độ chịu nén lớn nhưng khả năng chịu kéo thấp, chỉ bằng 1/10 đến 1/15 cường độ chịu nén. Nhưng trong rất nhiều công trình, nhiều bộ phận làm việc ở trạng thái chịu kéo, do đó tại phần chịu kéo của các kết cấu làm bằng bê tông sẽ bị nứt rạn, khả năng chịu lực giảm và có thể dẫn đến phá hoại hoàn toàn. Qua rất nhiều nghiên cứu và thực tế sử dụng người ta phối hợp hai loại vật liệu bê tông và thép tạo nên bê tông cốt thép, có khả năng chịu nén, chịu kéo đều tốt. Sở dĩ có thể kết hợp 2 loại vật liệu bê tông và cốt thép tạo nên thứ vật liệu ưu việt "bê tông cốt thép" là nhờ các lý do sau: - Lực bám dính giữa bê tông và cốt thép rất lớn: Có thể đạt đến 40daN/cm2 của bề mặt tiếp xúc giữa bê tông và cốt thép (một thanh thép có  = 30mm chôn sâu trong bê tông 30cm, có thể treo một trọng tải trên 10 tấn). Nhờ sự bám dính tốt này, cốt thép không những làm tăng khả năng chịu kéo của bê tông mà còn làm tăng khả năng chịu nén nữa, do đó trong các bộ phận chủ yếu chịu nén (như cột) người ta vẫn đặt cốt thép và nhờ đó có thể rút nhỏ tiết diện và giảm được khối lượng cấu kiện (cứ mỗi cm2 tiết diện cốt thép có thể thay 15cm2 tiết diện bê tông). PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
4 - Bê tông bảo vệ được thép khỏi rỉ: Sắt thép trong môi trường không khí và nước thường bị rỉ do bị ôxy hóa. Quá trình ôxy hóa này càng mạnh mẽ khi sắt thép tiếp xúc với axít và thường bắt đầu ở nơi có rỉ sẵn. Nhưng quá trình này có thể bị hạn chế và giảm chậm lại trong môi trường kiềm. Độ kiềm càng mạnh thì tác dụng bảo vệ càng lớn. Hỗn hợp bê tông là môi trường kiềm nên bảo vệ được cốt thép không bị rỉ, thậm chí có khi cốt thép đã bị rỉ nhẹ đặt vào bê tông, rỉ không những không phát triển nữa mà còn mất đi. - Độ dãn nở nhiệt của hai loại vật liệu bê tông và cốt thép (CT3 - CT5) gần bằng nhau: Đối với phần lớn các loại bê tông khi bị đốt nóng đến 100 0C hệ số dãn dài trung bình 10.10-6, của cốt thép là 2.10-6 vì vậy khi bị đốt nóng chúng có độ dãn nở tương đối đồng đều, bê tông không bị nứt vỡ, bảo đảm sự bám dính tốt. [7] 1.1.3. Hỗn hợp bê tông Các thành phần tạo nên bê tông (cốt liệu, chất kết dính, nước, các phụ gia) được phối hợp theo một tỷ lệ hợp lý, được nhào trộn đồng đều nhưng chưa bắt đầu quá trình ninh kết và rắn chắc được gọi là hỗn hợp bê tông. Việc xác định tỷ lệ cấp phối và yêu cầu chất lượng của hỗn hợp bê tông không những nhằm đảm bảo các tính năng kỹ thuật của bê tông ở những tuổi nhất định mà còn phải thỏa mãn những yêu cầu công nghệ sản xuất, liên quan đến việc lựa chọn thiết bị tạo hình, đổ khuôn, đầm chặt và các chế độ công tác khác. Bất cứ loại hỗn hợp bê tông và việc tạo hình sản phẩm theo phương pháp công nghệ nào, hỗn hợp bê tông cũng cần thỏa mãn hai yêu cầu cơ bản sau: - Tính đồng nhất của hỗn hợp bê tông có được khi nhào trộn phải được duy trì trong quá trình vận chuyển, đổ khuôn và đầm chặt. Nó đảm bảo cho hỗn hợp bê tông có sự liên kết nội bộ tốt, không bị phân tầng tách nước. - Tính công tác tốt (hay tính dễ đổ khuôn) phù hợp với phương pháp và điều kiện thành hình sản phẩm. Hỗn hợp bê tông có tính công tác tốt sẽ dễ dàng và nhanh chóng lấp đầy khuôn, giữ được sự liên kết toàn khối và sự đồng nhất về mặt cấu tạo của bê tông. Tính công tác của hỗn hợp bê tông thể hiện khả năng lưu động (chảy) và mức độ dẻo của hỗn hợp tức là khả năng chảy lấp đầy khuôn một cách liên tục và không rạn nứt bề mặt hỗn hợp. [7] 1.1.4. Quá trình rắn chắc của xi măng Tính chất của chất kết dính trong hỗn hợp bê tông, những đặc tính rắn chắc và quá trình hình thành cấu trúc đá xi măng có ảnh hưởng quyết định đến những đặc trưng cơ lý, biến dạng và tính chất kỹ thuật của bê tông. Do đó việc nghiên cứu quá PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
5 trình rắn chắc của bê tông về cơ bản có thể giới hạn trong việc nghiên cứu của sự rắn chắc và hình thành cấu trúc đá xi măng. Cơ sở của sự rắn chắc các chất kết dính vô cơ là sự thủy hóa các thành phần khoáng của chất kết dính tạo nên những sản phẩm thủy hóa dưới dạng những hạt mịn có kích thước gần với thể keo. Song song với quá trình thủy hóa là quá trình hình thành cấu trúc đá xi măng. 1.1.4.1. Thành phần khoáng chủ yếu của xi măng Poóc lăng Thành phần khoáng của xi măng Poóc lăng không phải là đồng nhất, nó tập hợp của nhiều khoáng khác nhau : Khoáng chính gồm : + Silicát canxi (axít) 3Ca0.Si02 viết tắt C3S + Bêta Silicát canxi (Bêlít) 2Ca0.Si02 - C2S + ALuminát canxi: 3Ca0.Al203 - C3A + Alumô phêrít canxi : 4Ca0.Al203 .Fe203 - C4AF Ngoài ra còn có một số thành phần phụ : 5Ca0.3Al203; 2Ca0.Fe203; Mg0 và Ca0, ở dạng tự do .... tỷ lệ các thành phần khoáng trong phạm vi sau: C3S chiếm: 37  60% C2S -: 15  37% C3A -: 10  18% C4AF -: 7  15% Mg0 4,15%; S03 3,5%; Ca0 0,5% Mỗi thành phần khoáng đều có một đặc tính khác nhau: + C3S là hàm lượng chủ yếu trong cờ lanh ke, C3S đóng rắn nhanh, cường độ cao, tỏa nhiệt nhiều; trong xi măng C3S càng nhiều thì chất lượng xi măng càng cao. + C2S có cường độ trung bình, đóng rắn chậm, tỏa nhiệt ít. + C3A và C4AF . Tốc độ phát triển trung bình ở thời kỳ đầu và phát triển tương đối nhanh ở thời kỳ sau, cường độ thấp. Chỉ được thủy hóa hoàn toàn ở điều kiện nhiệt độ cao, độ ẩm cao. [4] PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
6 1.1.4.2. Sự ninh kết và rắn chắc của xi măng Poóc lăng Khi nhào trộn xi măng với một lượng nước thích hợp sẽ được một hỗn hợp nhão, dẻo. Qua một thời gian biến đổi lý hóa vữa xi măng dần dần mất tính dẻo, rắn lại và có độ chịu lực tăng dần. Quá trình đó gọi là quá trình ninh kết rắn chắc của xi măng. Quá trình trên được chia làm hai giai đoạn: - Giai đoạn ninh kết. - Giai đoạn rắn chắc. a. Giai đoạn ninh kết: Là khoảng thời gian từ khi trộn xi măng với nước đến khi vữa xi măng mất tính dẻo nhưng chưa có khả năng chịu lực. Giai đoạn nịnh kết gồm 2 thời kỳ. + Thời kỳ sơ ninh. + Thời kỳ chung ninh. (+) Thời kỳ sơ ninh : (bắt đầu ninh kết) Là thời gian bắt đầu trộn xi măng với nước cho đến khi vữa xi măng bắt đầu đóng cứng. Nếu thời gian này quá ngắn sẽ gây khó khăn cho thi công: sơ ninh  45, Như vậy: Trong vòng 45 phút, vữa có xi măng phải xây xong hoặc trát xong. Bê tông có xi măng: Đầm xong. (+) Thời kỳ chung ninh: (cuối ninh kết) Là thời kỳ từ lúc vữa xi măng bắt đầu cứng đến khi vữa xi măng có khả năng chịu lực, thời gian này vữa xi măng tỏa nhiệt và ninh kết xong đạt độ cao nhất. Theo quy định: Thời gian chung ninh < 12h (đây là thời gian chờ để tháo khuôn sản phẩm, nếu thời gian này kéo dài quá sản phẩm lâu tháo khuôn - ảnh hưởng tới sự quay vòng của khuôn). [4] b. Giai đoạn rắn chắc Là khoảng thời gian từ khi vữa xi măng bắt đầu có khả năng chịu lực cho đến khi đạt độ chịu lực yêu cầu. [4] c. Ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm môi trường đến thời gian ninh kết và rắn chắc của xi măng Poóc lăng Nhiệt độ, độ ẩm càng cao quá trình ninh kết, rắn chắc của xi măng Poóc lăng càng nhanh. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
7 Ở các nhà máy bê tông đúc sẵn người ta bảo dưỡng bê tông bằng hơi nước sôi T0 = 1000C; W 90%. Sau 18  24 giờ sản phẩm đạt 70% R yêu cầu, ở t0 = 00C xi măng không ninh kết. Ở điều kiện tự nhiên xi măng ninh kết và rắn chắc trong 7 ngày đầu là nhanh nhất.[4] 1.1.4.3. Độ chiu lực của xi măng Rx Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chịu lực của xi măng (Rx) Phụ thuộc vào lượng nước nhào trộn, nước nhào trộn nhiều thì vữa xi măng nhão, khi khô mẫu thí nghiệm sẽ có nhiều lỗ rỗng cho Rx giảm. Nước nhào trộn quá ít vữa sẽ khô, khó đầm chặt, ảnh hưởng tới Rsản phẩm. Vì vậy khi nhào trộn xi măng phải có một lượng nước: - Để thủy hóa xi măng. - Để tạo dẻo cho thi công. - Lượng nước này gọi là lượng nước tiêu chuẩn của xi măng. + Lượng nước tiêu chuẩn của xi măng được tính theo tỷ lệ + Lượng nước tiêu chuẩn nhiều hay ít nó phụ thuộc vào độ mịn của xi măng và thành phần khoáng của xi măng. Độ chịu lực của xi măng phụ thuộc vào : - Thành phần khoáng của xi măng. - Độ mịn của hạt xi măng. - Thời gian rắn chắc. - Môi trường bảo dưỡng. Độ chịu lực của xi măng được đặc trưng bằng mác xi măng: Mác xi măng là độ chịu nén giới hạn của mẫu thí nghiệm được đúc trong điều kiện tiêu chuẩn với tỷ lệ X (theo khối lượng); mẫu lập phương cạnh 7,07 cm, bảo dưỡng 28 ngày ở điều kiện tiêu chuẩn: t0 = 20  50C; W 90%. Mác xi măng thường gặp: 300 #; 400#; 500#; 600#, có những mác đạt tới 700#; 800# dùng cho những công trình đặc biệt .[4] 1.1.5. Đẩy nhanh sự rắn chắc của bê tông ở nhiệt độ thường Có thể đẩy nhanh sự rắn chắc và sự phát triển cường độ ban đầu của đá xi măng hoặc bê tông bằng 3 biện pháp chính. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
8 1.1.5.1. Nâng cao hoạt tính của chất kết dính Bằng cách tăng thành phần khoáng có hoạt tính cao cũng như tăng độ nghiền mịn của chất kết dính. Độ mịn tốt nhất tương ứng với tổng tỉ diện từ 4000-4500 cm2/g. Các loại xi măng poóclăng thường dùng có tổng tỉ diện trong phạm vi từ 3000-3800 cm2/g. [7] 1.1.5.2. Giảm nhỏ lượng nước ban đầu trong hỗn hợp Với biện pháp này sẽ làm giảm bề dày màng nước bao bọc các hạt xi măng, tạo điều kiện cho chúng xích gần lại nhau trong quá trong quá trình đầm chặt khi thành hình sản phẩm, nhờ đó sẽ thúc đẩy sự bão hòa của sản phẩm thủy hóa trong dung dịch và quá trình kết tinh các hyđrát mới tạo thành sẽ được tiến hành mạnh mẽ, đẩy nhanh tốc độ rắn chắc của đá xi măng và bê tông. Kết quả nghiên cứu sau đây cho ta thấy việc giảm lượng nước ban đầu mà không đổi lượng dùng xi măng, không những làm tăng cường độ cuối cùng của bê tông mà còn thúc đẩy sự rắn chắc cũng như cường độ ban đầu của nó. [7] 1.1.5.3. Sử dụng phụ gia rắn nhanh Chất phụ gia rắn nhanh thường dùng nhất và đã được nghiên cứu kỹ là clorua canxi CaCl2. Dùng CaCl2 làm cho cường độ bê tông ở tuổi 1-2 ngày có thể tăng 50- 100% so với bê tông không dùng phụ gia. Sau đó hiệu quả đẩy nhanh rắn chắc giảm xuống không ngừng. Đến 28 ngày, cường độ bê tông có phụ gia CaCl2 sẽ giảm 10-15% so với cường độ bê tông không phụ gia. Hiệu quả thúc đẩy sự rắn nhanh này của CaCl2 cũng mạnh mẽ đối với các loại xi măng chậm rắn ở nhiệt độ thường, ví dụ: xi măng poóclăng xỉ quặng, xi măng poóclăng pudơlan. Xi măng hoạt tính càng cao thì hiệu quả thúc đẩy rắn chắc càng ít, với xi măng rắn nhanh thì hiệu quả này không lớn. [7] 1.1.6. Đẩy nhanh sự rắn chắc của bê tông ở nhiệt độ cao 1.1.6.1. Rắn chắc ở nhiệt độ đến 100oC Trong sản xuất vật liệu bê tông và bê tông cốt thép đúc sẵn, để thúc đẩy nhanh sự rắn của bê tông người ta thường dùng biện pháp gia công nhiệt ở t0 = 75 - 800C. Ở điều kiện nhiệt độ này, thành phần và tính chất của sản phẩm được tạo nên trong quá trình thủy hóa thủy phân không khác với sản phẩm tạo nên ở điều kiện nhiệt độ thường, nhưng các quá trình hóa lý xảy ra mạnh mẽ và triệt để hơn, tốc độ phản ứng nhanh hơn, quá trình kết tinh cũng được thúc đẩy nhanh hơn đặc biệt là độ hòa tan của một số sản phẩm thủy hóa [như hyđrôxit canxi [Ca(OH)2] giảm xuống. Nhưng cần đặc biệt chú ý là xi măng poóc lăng rắn chắc ở điều kiện nhiệt độ cao, nếu không đủ độ ẩm, sẽ làm đình chỉ sớm quá trình thủy hóa, vì ở nhiệt độ cao, tốc độ thủy hóa ở giai đoạn đầu nhanh, sản phẩm thủy hóa sẽ nhanh chóng bao bọc quanh hạt xi măng tạo nên lớp vỏ đặc chắc không cho nước khuếch tán vào lõi xi măng. Mặt khác sự bốc hơi của nước tự do từ bên trong ra môi trường xung quanh cũng mạnh mẽ hơn ở nhiệt độ thường. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
9 Sự đẩy nhanh quá trình kết tinh của sản phẩm thủy hóa sẽ đưa đến việc tạo thành dạng kết tinh thô, kết quả là làm giảm diện tích tiếp xúc giữa các tinh thể và có thể đưa đến sự hạ thấp phần nào cường độ đá xi măng. Để tránh các tình trạng đó, khi dưỡng hộ nhiệt bê tông cần bảo đảm độ ẩm tốt nhất cho môi trường rắn chắc và bảo vệ mặt ngoài sản phẩm khỏi bị bốc hơi nước. Dưỡng hộ ở nhiệt độ cao cho phép rút ngắn đáng kể thời gian rắn chắc, từ 2-3 tuần lễ khi dưỡng hộ ở nhiệt độ thường có thể rút còn 8-10 giờ khi dưỡng hộ ở nhiệt độ cao 800C. Đặc biệt với các loại bê tông dùng xi măng chậm rắn chắc như xi măng poóc lăng pudơlan, xi măng poóc lăng xỉ quặng hoặc xi măng xỉ không có clanhke, sử dụng gia công nhiệt càng có lợi và nhiệt độ thích hợp với chúng là gần 1000C. [7] 1.1.6.2. Rắn chắc ở môi trường bão hòa hơi nước áp suất cao và nhiệt độ cao Hình thức dưỡng hộ này tiến hành ở buồng chưng áp (autoclav) chứa đầy hơi nước bào hòa với áp suất từ 9-13atm và nhiệt độ t0 = 174,5 - 1910C. Áp suất cao của hơi nước bão hòa cho phép giữ nước trong bê tông ở trạng thái "giọt loãng" và ở nhiệt độ cao tạo điều kiện thuận lợi không những thúc đẩy sự rắn chắc mà còn tạo được những sản phẩm thủy hóa mới và bổ sung lượng chất kết dính dạng xi măng tổng hợp với thành phẩn chủ yếu là các hyđrô silicát canxi. [7] 1.2. TỔNG QUAN LÒ HƠI 1.2.1. Quá trình phát triển lò hơi 1.2.1.1. Lò hơi kiểu bình và lò hơi ống lò, ống lửa * Lò hơi kiểu bình Năm 1790 người ta đã chế tạo được lò hơi kiểu bình đầu tiên dùng đinh tán. Đây là loại lò hơi đơn giản nhất. Khói đốt nóng bên ngoài bình và chỉ đốt ở nửa dưới bình. Lò có khối lượng nước lớn. Tỷ số giữa bề mặt đốt của lò và lượng nước F/G là tương đối nhỏ, khoảng 1 m2/t, khói ra có nhiệt độ rất cao, đến 3000C và lớn hơn. Nhược điểm là bề mặt truyền nhiệt nhỏ, tối đa 25÷30 m2, thân bình bị đốt nóng trực tiếp do đó sinh ra ứng suất nhiệt phụ trong kim loại thành bình. Do đốt nóng và giãn nỡ không đều của phần trên và dưới mà thành bình có ứng suất cao hơn. Tuần hoàn của nước không rõ rệt. Để tăng bề mặt truyền nhiệt F (m2) người ta dùng nhiều bình. Hơi sản xuất ở lò hơi này là hơi bão hòa. Sản lượng nhỏ khoảng 200÷500 kg/h. Tiêu hao nhiều kim loại 250÷300 kg/m2. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
10 Hình 1.1. Lò hơi kiểu bình 1- Bao hơi; 2- Đáy bao hơi; 3- Đôm hơi; 4- Ống dẫn hơi ra; 5- Đầu nối ống nước cấp; 6- Tấm đỡ; 7- Nắp đậy; 8- Áp kế; 9- Ống thủy; 10- Van an toàn; 11- Van hơi chính; 12- Van đường nước cấp; 13- Van một chiều; 14- Van xả; 15- Ghi lò; 16- Không gian buồng lửa; 17- Chỗ chứa tro; 18- Cửa buồng đốt; 19- Cửa thổi gió; 20- Đường khói thải; 21- Lớp lót tường bảo ôn; 22- Lớp cách nhiệt; 23- Móng; 24- Đường khói thải đi ngầm; 25- Ống khói; 26- Lá chắn điều chỉnh khói. * Lò hơi ống lò Với mục đích tăng F (m2) người ta dùng lò hơi có cấu tạo mới (năm 1802) là lò hơi ống lò: 1 đến 2 ống có  = 400÷900 mm. Buồng lửa đặt bên trong nên truyền nhiệt bức xạ mạnh ở ống lò. Hình 1.2. Lò hơi ống lò 1- ống lò; 2- buồng đốt; 3- đường khói thứ hai; 4- đường khói thứ 3; 5- bệ đỡ; 6- đôm hơi; 7- ống xả PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma
11 Sản lượng hơi khoảng 0,8÷1,5 t/h đối với lò có một ống lò và 1,0÷3,5 t/h đối với lò có hai ống lò, tỷ lệ F/G tốt hơn bằng 4÷5 m2/t, dòng nhiệt q=11,63 W/m2, suất sinh hơi của lò hơi ống lò bằng d = D/ F  20kg/ m2h. * Lò hơi ống lửa Lò hơi ống lửa xuất hiện vào khoảng năm 1829. Ống lửa có đường kính bằng 50÷80 mm. Bề mặt truyền nhiệt tăng lên 3÷3,5 lần, áp suất làm việc đến 1,5÷2,0 MPa. Ưu điểm của lò hơi ống lửa là bề mặt truyền nhiệt lớn hơn, suất tiêu hao kim loại giảm. Hình 1.3. Lò hơi ống lửa 1- bao hơi; 2- ống lò; 3- đôm hơi; 4- buồng đốt; I, II, III- thứ tự các đường khói * Lò hơi phối hợp ống lò - ống lửa Lò hơi ống lò, ống lửa có suất sinh hơi lớn hơn (D/F = 25 kg/m2h). Truyền nhiệt bức xạ tốt ở ống lò và truyền nhiệt đối lưu mạnh trong các ống lửa, do khói đi trong các ống nhỏ có tốc độ lớn. Lò hơi kiểu dòng khói đi quặt trở lại đã giúp giảm chiều dài và gọn hơn, ở đây khói ra khỏi ống lò đi quặt vào các ống lửa. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma