Расчет режима прогревного выдерживания конструкции несущей стенки монолитного дома

Задача

Исходные данные для расчета:

Бетон стены;

Металлическая опалубка;

Трубчатые электрообогреватели;

Эффективный утеплитель;

Ограждение (фанера).

Вариант №3

Толщина стены: 0,4 м;

Температура воздуха: -20 0С;

Скорость ветра: 5 м/с;

Толщина металлической опалубки: =5 мм;

Теплопроводность: =52 Вт/м . 0С;

Толщина теплоизоляции: =60 мм;

Теплопроводность: =0,056 Вт/м . 0С;

Толщина ограждения: =10 мм;

Теплопроводность: =0,17 Вт/м . 0С;

Бетон на портландцементе М 400;

Толщина нагруженной стенки: =0,4 м;

Теплопроводность: =1,2 Вт/м . 0С;

Удельная теплоемкость: Сбет=1,5 кДж/кг . 0С;

Средняя плотность: =1450 кг/м3.

Требуется:

Рассчитать режим прогревного выдерживания конструкции типа нагружения - несущая стенка монолитного дома.

Решение:

Определение массивности (модуля поверхности):

;

где Fопал – площадь опалубливаемой поверхности;

V – объем монолита бетона;

b - 0,5 толщины стены.

Определяем коэффициент теплопередачи опалубки:

Кпр=1,5 . Кбезпр=1,5 . 0,86=1,29,

где Кпр – коэффициент прогрева;

Кбезпр – коэффициент безпрогрева:

,

где - начальный коэффициент теплопередачи от поверхности опалубки во внешнюю среду (при скорости ветра vв=5 м/с; =26,56 Вт/м2 . 0С);

.

По монограмме определяем предельно допустимую удельную мощность опалубки:

W=590 Вт/м2, при Мп=5 м-1; tв=-200С; Кпр=1,29, т.к W=f (Мп; Кпр).

Определяем теплообменный обобщенный параметр:

,

Определяем временной обобщенный параметр:

,

где - время прогрева, час;

.

По графикам функций определяем значения :

Для расчета температуры в центре и на поверхности бетона при Вi=0,215 и F0=0,75:

; ;

; .

Определяем температуру бетона в центре стенки:

tбц=to-(1-)( to-tc-W/Kпр)=8-(1-0,89)(8+20-590/1,29)=55,2 0С.

Определим температуру бетона на поверхности стенки:

tбп=to-(1-)( to-tc-W/Kпр)=8-(1-0,8)(8+20-590/1,29)-93,9 0С.

Определим среднюю температуру за период прогрева в центре стенки:

=to-(1-)( to-tc-W/Kпр)=8-(1-0,95)(8+20-590/1,29)=29,5 0С.

Определим среднюю температуру за период прогрева на поверхности стенки:

=to-(1-)( to-tc-W/Kпр)=8-(1-0,89)(8+20-590/1,29)=55,2 0С.

Определим количество градусов и прочность бетона стенки за период прогрева в центре:

=> 25%.

Определим количество градусов и прочность бетона стенки за период прогрева на поверхности:

=> 48%.

Определяем начальную температуру бетона для охлаждения после отключения термоопалубки:

.

Определяем температурную функцию бетона на период остывания:

.

Определяем число Фурье F0 при Bi=0,215 и =0,21=>F0=9,2.

Определяем функцию : при F0=9,2 и Bi=0,215=> =0,7.

Определяем продолжительность остывания бетона до 00С:

.

Определяем среднюю температуру за период остывания до 00С:

.

Определяем количество градусов за период остывания в бетоне:

.

Определяем общее количество градусов:

Nобщ = N1+N2=828+8500,8=9328,8 0С . ч => 97%.

Вывод:

Необходимо изменить удельную мощность, а также уменьшить время прогрева, которое соответствует температуре наружного воздуха для выполнения оптимизации энергозатрат, соответственно расчетом достичь обеспечения условия по прочности бетона: R=70%R28.