/
Text
л’-г*/
в к
БИТУМНЫЕ БАЗЫ И ЦЕХИ
М. И. ВЕИЦМАН, Б. Н. СОЛОВЬЕВ
БИТУМНЫЕ БАЗЫ И ЦЕХИ
Москва «Транспорт» 1976
УДК 625.7.066
Битумные базы и цехи. Вейцм’ан М. И., Соловьев Б. Н.
М., «Транспорт», 1976. 104 с.
В книге дан анализ существующей организации и техноло-
гии битумного хозяйства в СССР с оценкой и выводами по це-
лесообразности использования различного оборудования битум-
ных баз и цехов в конкретных условиях дорожного строитель-
ства, с учетом серийного оборудования и рационализаторских
решений по технологии производства и оборудованию. Рассмот-
рено влияние на технологическое качество битумов температуры
и различных режимов их нагрева, с учетом применения поверх-
ностно-активных веществ; приведены рекомендации о путях и
способах получения наиболее оптимальных решений. Изложены
рекомендации по вопросам сохранения качества битума, сокра-
щения времени его разогрева, обеспечения непрерывности про-
цесса и автоматизации при стабилизации рабочей температуры
битумов, а также вопросы техники безопасности при эксплуата-
ции оборудования битумного хозяйства.
Книга предназначена для инженерно-технических работников
и может быть полезна для студентов транспортных и строитель-
ных вузов.
Рис. 3'1, табл. 16,
список лит. 34 пазв.
введение, §. 1—3, 16—18 — канд. техн, наук
4, 6—15 — инж. Б. Н. Соловьевым; § 5 —
Книга написана:
М. И. Вейцманом; §
совместно М. И. Вейцманом и Б. Н. Соловьевым.
Замечания и предложения по вопросам, изложенным в кни-
ге, авторы примут с благодарностью и просят направлять по
адресу: Москва, ' Б-174, Басманный тупик, 6-а, изд-во «Транс-
порт».
31801-076
В --------------76-76
049(01)-76
Михаил Иосифович Вейцмап
Борис Николаевич Соловьев
БИТУМНЫЕ БАЗЫ И ЦЕХИ
Редактор Е. С. Голубкова
Технический редактор Л. Е. Шмелева_______________Корректор Г. В. Раубек
Сдано в набор 7/VII 1975 г. Подписано к печати 2/II 1976 г.
Бумага бОХЭО’/ю типографская № 3 Печ. листов 6,5 Учетно-изд. листов 7,15
Тираж 6000 Т-023121 Изд. № 1-3-2/15 № 7023 Зак. тип. 861 Цена 36 коп.
Изд-во «ТРАНСПОРТ», Москва, Басманный туп., 6а
Московская типография № 19 Союзполиграфпрома
при Государственном комитете Совета Министров СССР
по делам, издательств, полиграфии и книжной торговли
Москва, Б-78, Каланчевский туп., д. 3/5
/g} Издательство «Транспорт», 1976.
ВВЕДЕНИЕ
Основные органические вяжущие материалы, применяемые
для капитальных и облегченных типов покрытий автомобиль-
ных дорог, — это нефтяные дорожные и сланцевые битумы, ка-
менноугольные дорожные дегти и эмульсии на их основе. Об-
щая протяженность дорожных покрытий, сооружаемых с при-
менением битума, при строительстве, реконструкции и капи-
тальном ремонте дорог составляет около 80% от всех усовер-
шенствованных типов твердых покрытий. Битум используют
также при текущем ремонте н содержании дорог как вяжущий
•и обеспыливающий материал, а в небольшом количестве — в ка-
честве изоляционного материала искусственных сооружений.
Для улучшения сцепления битума с сухой запыленной или
влажной поверхностью минеральных материалов, а также, щеб-
ня из кислых и средних пород, содержащих кварц, в битум,
добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ).
Битум представляет сложную коллоидную систему, в состав;
которой входят различные углеводороды и некоторое количест-
во сернистых,-шдслородных и азотных 'соединений. Для того
чтобы охарактеризовать свойства битума, влияющие на каче-
ственные показатели смесей и материалов, обработанных биту-
мом, определяют содержание в нем 'наиболее характерных
групп углеводородов. Такими группами являются асфальтоге-
новые кислоты п их ангидриды, масла, смолы и асфальтены.
Кислоты и их ангидриды представляют собой наиболее поверх-
ностно-активную часть битумов, обеспечивающую хорошие сор-
бционные свойства. Масла придают битуму текучесть, нейтраль-
ные смолы — пластичность, а асфальтены увеличивают вязкость
и тепловую стойкость [28]. Битумы нефтяные разделяют на
вязкие и жидкие. В свою очередь, вязкие битумы классифици-
руют по маркам1, — БНД-'200/300, БНД-130/200, БНД-90/130,
БНД-60/90 и БНД-40/60, а жидкие (разжиженные) по клас-
сам: густеющие со средней скоростью (СГ), медленногустею-
щие (МГ) и быстрогустеющис (БГ). Битумы классов СГ и МГ
нормируются по ГОСТ 11955—66, а БГ — техническими требо-
ваниями. Жидкие битумы класса СГ имеют марки СГ-15/25,
СГ-25/40, СГ-40/70, СГ-70/130 и СГ-130/200; класса МГ —
' БНД — битум нефтяной дорожный; цифры у БНД показывают глуби-
ну проникания иглы, что характеризует вязкость материала. Если в битум
введены ПАВ, то к индексу добавляют букву П. Технические требования на
вязкиа битумы — см. ГОСТ 11954—66 [2].
3
МГ-25/40, МГ-40/70, МГ-70/130 и МГ-130/200; класса БГ —
БГ-125/40и БГ-70/130.
Вязкие битумы применяют для приготовления горячих и
теплых асфальтобетонных смесей, пропиток и поверхностных
обработок, жидкие и разжиженные битумы марок БГ, СГ,
МГ— для холодных асфальтобетонных смесей, обработанного
(черного) щебня и при смешении на дороге. Битумы класса ГС
можно применять при строительстве дорог во всех дорожно-
климатических зонах, а класса МГ— в III—V зонах; примене-
ние битумов класса МГ во II зоне допускается только при усло-
вии добавления к ним активаторов и ПАВ.
Каменноугольные дегти как самостоятельное вяжущее, при-
меняют в дорожном строительстве в небольших объемах в виде
готового продукта, полученного при коксовании каменного уг-
ля, или в виде препарированного продукта — смеси сырого дег-
тя с пеком или разогретого пека с каменноугольным маслом.
Дегти применяют также в качестве поверхностно-активной до-
бавки к битуму или для приготовления эмульсий обратного
типа.
Битум (деготь), объединенный с водой и различными эмуль-
гаторами, в том числе с катионактивными веществами, обра-
зует водно-ди1с1персную систему, в виде дорожной битумной
(дегтевой) эмульсии. Приготовление и применение дорожных
эмульсий нормируется ВСН 115-65. Качество битумной эмуль-
сии, т. е. эмульсии прямого типа, характеризуется степенью
дисперсности и однородности, содержанием тонкодиспергиро-
ваиного битума (30—70% по массе) и воды, а также вязкостью
п скоростью распада.
При выборе марки битума и его типа в целях обеспечения
долговечности покрытий необходимо учитывать не только при-
меняемую конструкцию дорожной одежды, но и климатические
условия местности, где намечаются дорожные работы. Так,
в районах с теплым климатом требуется обеспечить прочность
и особенно теплоустойчивость покрытия при высоких темпера-
турах воздуха, поэтому в таких районах рекомендуют приме-
нять более вязкие битумы. Наоборот, в районах с умеренным
и тем более с холодным климатом, где качественное состояние
покрытия определяется его способностью сохранять деформа-
тивность при отрицательных температурах, нужно применять
менее вязкие битумы [12]. В общих чертах рекомендуемые об-
ласти применения тех или иных видов органических вяжущих
(в основном, дорожных битумов) могут быть сведены к сле-
дующим:
1. Вязкие нефтяные битумы целесообразно использовать
для приготовления горячих и теплых асфальтобетонных смесей
и других битумоминеральных материалов и при устройстве по-
крытий методом пропитки: в жарком климате — БНД-40/60; в
' теплом климате IV и V климатических зон — БНД-60/90 (а так-
же для поверхностной обработки в жарком климате): в райо-
4
нах с умеренным климатом — БНД-90/130 (а также для. поверх-
ностной обработки — в районах с теплым климатом); в холод-
ных I—Ш климатических зонах — БНД-130/200 (а также для
поверхностных обработок в районах с "Умеренным климатом)
или БНД-200/300.
2. При разжижении битумов (БНД-40/60, 60/90 и 90/130)
разными разжижителями их можно применять для приготов-
ления холодных асфальтобетонных смесей и смешения на до-
роге.
3. Жидкие нефтяные битумы, густеющие со средней скоро-
стью (СГ), рекомендуются при строительстве черных покрытий
во всех дорожно-климатических зонах и в частности для хо-
лодного асфальтобетона с большим сроком хранения
(СГ-70/130); медлениогустеющие (МГ) —при строительстве до-
рог преимущественно в III—V дорожно-климатических зонах
(с добавлением в битум активаторов и поверхностно-активных
веществ). Эти битумы целесообразны для приготовления хо-
лодных асфальтобетонных и других битумоминеральных мате-
риалов. Битум"-.мар1ки СГ-130/200 допустим в этих зонах для
приготовления теплых асфальтобетонных смесей. Жидкие би-
тумы быстрогустеющие — марки БГ — рекомендуются для уст-
ройства дорожных одежд методом смешения без подогрева
(БГ-25/40) и для б|Итумоминеральных или битумогрунтовых
смесей с подогревом, а также для поверхностных обработок
(БГ-70/130).
Битум1 как природный вяжущий материал и его смеси с ми-
неральными материалами были известны почти 2500 лет назад,
еще во времена Древнего Вавилона. После многовекового пе-
рерыва битум вновь стали применять в качестве дорожно-
строительного материала почти 140 лет назад во Франции. Во
второй половине нашего века природный твердый битум стал
редкостью и тенор!, получение искусственных битумов путем
окисления остатков после отгонки составляющих потопов нефти
(остаточного гудрона) во много раз превысило добычу природ-
ных битумов.
Па современном техническом уровне широкое использование
битумов обеспечивает сооружение большого разнообразия до-
рожных конструкций, обладающих высокой прочностью, долго-
вечностью, погодоустойчивостью и высокими транспортно-экс-
плуатационными качествами. Ведущее место в перспективных
планах развития по строительству и реконструкции автомобиль-
ных дорог в нашей стране, как и во всем мире, занимают до-
рожные усовершенствованные покрытия с применением биту-
мов. Вместе с тем указанные качественные показатели дорож-
ных оснований и покрытий в значительной мере зависят от ка-
1 Битумен (лат,) — смола, а асфальт — асфалос (греч.) означают: веч-
ный, надежный.
5
честна применяемых в них вяжущих материалов. Большое зна-
чение при этом имеет способность минеральных материалов,
смешанных и обработанных, в частности битумом, сохранять
необходимую прочность в широком диапазоне температур.
Температурные воздействия на эти материалы начинают
влиять уже в период приготовления всех типов битумомине-
ральных смесей и, в первую очередь, на стадии подготовки би-
тума при разных тепловых. режимах. Эти режимы различны
в разное время года для того или иного технологического про-
цесса и типа смесей; поэтому весьма важно предохранить вя-
жущий материал (битум) от перегрева или продолжительного
нагрева, при котором он может потерять свои вяжущие свой-
ства и может быть ускорено его старение, влияющее на стой-
кость и прочность дорожной конструкции. С этой точки зрения
особенно важно соблюдать температурный режим при введении
ПАВ в битумы, поскольку эти вещества, значительно улучшая
свойства битума, требуют ограничиться нагревом до более низ-
ких температур, чем обычно, и не допускают длительного подо-
грева; в случае нарушения этих требований пропадает эффект
от применения ПАВ и ухудшается качество битума.
Глава I
БИТУМНОЕ ХОЗЯЙСТВО ДОРОЖНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ
§ 1. Организация и типовые решения битумных баз и цехов
При строительстве, ремонте и содержании автомобильных
дорог необходимые вяжущие материалы доставляют железно-
дорожным или автомобильным транспортом от заводов-изгото-
вителей до дорожных организаций-потребителей. Организация
их своевременной приемки в подготовленные склады-хранили-
ща, хранение и приготовление этих материалов [11, 24]— это
важная задача дорожного производства/
На специальных дорожных производственных предприяти-
ях— битумных. базах нлм в цехах асфальтобетонных заводов
(АБЗ) и эмульсионных баз, поступающие вяжущие материалы
разных марок и типов претерпевают ряд механических и теп-
ловых воздействий, отражающихся в той или иной степени на
их качестве. Так битум, поданный на АБЗ или базу транспорт-
ными средствами, нагревают до состояния текучести и сливают
в приемные устройства —битумохранилища. При хранении би-
тума необходимо, прежде всего, не допустить попадания в него
влаги—.ни поверхностной, ни грунтовой воды. В хранилищах
битум находится длительное время и при необходимости его
вновь подогревают до состояния текучести (90—100° С) и транс-
портируют в битумоплавильные установки или на трассу. Из
битумоплавильной установки нагретый до рабочей температуры
бпт.ум перекачивают в автогудронатор, в расходную промежу-
точную рабочую емкость или подают к дозаторам установок.
Эти процессы должны проходить при соответствующих тем-
пер а тури ьпх режимах с соблюдением технологических требова-
ний, ч тобы избежать нарушения вяжущих и других свойств би-
тум а. 1< этим требованиям относятся, в первую очередь, допу-
стимый диапазон температуры и продолжительность нагрева
битума. Так как для разных видов работ и дорожных конструк-
ITIIй применяют различные типы органических вяжущих мате-
риалов, то при проектировании необходимо определять тип ба-
||.1 или цеха и систему организации работ для каждого кон-
кретного объекта.
В этом направлении много нового и рационального создано
|юи(и'редк-твенно на объектах дорожного производства. Анализ
|>иыта дорожных организаций показывает, что поиск лучших
Mi-ro-ioB организации битумного хозяйства приводит к созда-
нию позой технологии подготовки органических вяжущих ма-
|<щи.-1ЛО!в п нового оборудования.
ба 1юследниеедюйь1 в нашей стране на дорожных работах
тачптельио повысилась роль производственных комплексно-
7
механизированных предприятий индустриального типа с макси-
мальной автоматизацией технологических процессов, произво-
дительность которых могла бы обеспечивать все дорожные хо-
зяйства в тяготеющем к такому предприятию районе. Поэтому
производственные предприятия, в том числе битумные базы,
становится целесообразным размещать возможно ближе к цен-
тру тяготеющей зоны, чтобы избежать увеличения дальности
пепевоз'ки. Организация битумных баз или цехов регламенти-
руется в основном проектами организации работ или типовы-
ми проектами с привязкой их к конкретным объектам. Битум-
ные и эмульсионные базы (цехи на АБЗ) могут быть органи-
зованы как временные предприятия с мобильным комплектом
оборудования или как стационарные районные предприятия
с обслуживанием всех категорий дорожных организаций, на-
ходящихся в зоне (радиусе) их действия. Районные производ-
ственные предприятия, в том числе АБЗ или эмульсионные ба-
зы с их битумными цехами и самостоятельные битумные базы
требуют наличия больших запасов битума и площадей. Значи-
тельный запас битума для длительного храпения определяется,
кроме того, системой равномерной поставки его в течение -все-
го года.
Вместе с тем на дорожном строитсл1/стее проявляется тен-
денция отдавать предпочтение организации мобильных произ-
вО'ДСтвеппы1Х предприятий (в том числе АБЗ с битумными цеха-
ми), которые перемещаются вдоль строящейся дороги до двух
-и -более раз -в год, поскольку -с их применением значительно со-
кращается дальность подвоза готовых смесей к месту укладки
и лучше обеспечивается качество смеси. Однако такие пред-
приятия, как самостоятельные битумные базы и эмульсионные
базы сохраняют тип предприятия районного значения с долго-
вромеиным или постоянным размещением на одном месте. Кро-
ме того, битумные базы и цехи могут располагаться, смотря по
тому назначению, которое им определено проектом организации
работ и условиями района .работ, либо в непосредственной бли-
, Зоста к объектам работ, либо в пунктах снабжения, доставки
в я жущих м а терн адов.
Таким образом, по продолжительности работы «а одном ме-
сте битумные базы и цехи могут быть временного (инвентар-
ного) или постоянного (стадионарло1го) типа, а в зависимости
от места расположения — приобъектные ('притрассовые), при-
рельсовые (при доставке битума по железной дороге) или при-
речные ('при доставке его водным путем, по рекам).
Как правило, прирельсовые (приречные) битумные базы
служат перевалочным пунктом для поступающего битума с его
длительным хранением и выдачей на приобъектные базы или
АБЗ. При благоприятных условиях организации производства
целесообразно бывает на прирельсовых базах осуществлять при
необходимости также обезвоживание и нагрев до рабочей тем-
пературы с выдачей битума, готового к употреблению, для тех
8
или иных дорожных работ в битумовозы или автогудронаторы.
Постоянные базы оснащают/ более производительным оборудо-
ванием и сооружениями капитального типа. Оборудование и
сооружения временных баз /обычно монтируют из инвентарных
элементов и инвентарных агрегатов и оборудования передвиж-
ного типа.
Следовательно, на прирельсовых и других стационарных ба-
зах целесообразно организовывать, кроме хранилищ, установки
для обезвоживания и нагрева битума до рабочей температуры,
если дальность транспортирования его к местам потребления
не 'превышает 25 30 им. При 'большем расстоянии нужно соз-
давать две базы: прирельсовую базу снабжения — для
приемки п хранения материалов, где битум целесообразно по-
догревать только до температуры текучести для погрузки в
транспортные средства, н притрассовую вшвизи объектов-
потребителей, па которой его нагревают до рабочей температу-
ры. При расположении иефтеиерерабатывающего завода в ра-
диусе до 300 км от произ1водствеш10|Го предприятия дорожной
орг:11и-кищип, потребляющего битум, и при обеспеченности рит-
мичной доставки битума с завода-изготовителя битум целесо-
образно доставлять .в автобитумовозах преимущественно на
приобъектные ЛБЗ или базы с организацией кратковременного
хранения в расходных цистернах, оборудованных устройствами
для поддержания -рабочей температуры, или прямо принимать
в рабочие емкости, из которых битум расходуется в течение
суток.
Все эти варианты организации битумных баз или цехов рас-
сматривают па основе экономических расчетов с учетом .клима-
тических и других влияющих условий. В зависимости от вы-
бранного типа битумной базы (или цеха) и в целях обеспече-
ния рациональной организации прежде всего разрабатывают
генеральный плац базы (цеха). В генеральном плане решают
вопросы размещения всех устройств базы (цеха) и определяют
расположение приемных устройств, бигумохранилищ, битумо-
плавильных и насосных установок, битумных и других комму-
никаций н сетей электроснабжения, складов топлива и масел,
поверхностно-активных веществ и разжижителей, парокотель-
ной (в случае, ее необходимости), ремонтной мастерской, лабо-
ратории, адмииистратавных помещений и др., а также проез-
дов и подъездных путей.
Такцм образом, при разработке генерального плана базы
(цеха) должна быть определена оптимально-необходимая пло-
щадь территории (- учетом годового объема работы проекти-
руемой базы (цеха) и видов предстоящих работ на них, г. е.
с учетом назначения базы. На прирельсовых базах (цехах) не-
обходимо обеспечивать такой фронт приема—слива вяжущих
и объем хранилища, чтобы можно было одновременно прини-
мать несколько железнодорожных вагонов в установленные сро-
9
ки простоя под разгрузкой железнодорожного состава. Для
этого по всему фронту разгрузки целесообразно предусматри-
вать постоянную пароразводящую систему с отводящими шту-
церами, которые обеспечат одновременный обогрев всех подан-
ные на разгрузку вагонов.
При размещении оборудования, производственных и хозяй-
ственных сооружений на генеральном плане базы (цеха) необ-
ходимо обеспечивать соблюдение правил техники безопасности,
пожарной безопасности, противонюжариые разрывы и рацио-
нальное вымол пение всего технологического процесса проекти-
руемого предприятия (см. § 16—18).
Въезд — выезд, проезды и подъезд к битумоплавилыюй уста-
новке должны быть сооружены так, чтобы транспортные пото-
ки не пересекались и по мешали выезду груженых битумово-
зов, автогудронаторов, автомобилей. Все битумные коммуника-
ции, подвод пара или электроэнергии должны быть предусмо-
трены минимальной длины, но достаточной для обеспечения на-
дежной связи отдельных операций технологического процесса и
минимума потерь тепла. При неограниченном фронте слива би-
тума с соблюдением минимального времени простоя железно-
дорожных вагонов, как правило, битумохранилище располагают
более длинной стороной вдоль железнодорожного пути (тупи-
ка). Из бытовых помещений обязательно должны быть предус-
мотрены душ, туалет, гардероб с личными ячейками или шка-
фами. Самостоятельная битумная или эмульсионная база
ограждается, причем конструкция ограды зависит от продол-
жительности работы базы па одном месте и ее годовой произ-
водите лытости.
При проектировании битумных баз и цехов составляют план
организации работ, где должны быть отражены два основных
вопроса: 1) увязка сроков поступления вяжущих материалов
с их расходом из хранилища (определяют требусшую емкость
хранилища); 2) увязка работы базы (цеха) с темпом линейных
работ на обслуживающих участках и производительностью АБЗ
или эмульсионной базы для составления графика работы базы
(цеха). При составлении рабочего почасового или посуточного
графика, необходимо учитывать степень использования произ-
водительности базы (цеха). Если дорожные работы ведутся
вблизи от базы (цеха АБЗ) можно разработать прерывистый
график ритмичной работы базы. Если же работы ведутся на
большом удалении и по мере увеличения дальности возки про-
изводительность средств автотранспорта меняется, то целесо-
образен,kграфик неравномерной работы базы но длительности
рабочего времени; здесь должно быть учтено время на подго-
товку и подачу в битум разных ПАВ. Загрузку и выгрузку би-
ту мо хранилищ и расходных котлов битумонлашильной установ-
ки обеспечивают только механичсскпми| I'liriirTBaMH — насоса-
ми. Время на разогрев битума определяюз г учетом конструк-
ции битумоплавильной установки, причем, не допускается про-
10
должительный разогрев битума или поддержание рабочей тем-
пературы более 6—8 ч. \
Битумные базы (цехй) сооружают, применяя типовые про-
екты, разработанные Сою^дорцроектом Минтрансстроя. (табл. 1)
и утвержденные Госстроем СССР. Другие проектные Организа-
ции при дорожных министерствах союзных республик также
разрабатывают свои варианты проектов битумных баз (цехов).
Имеется немало рациональных отдельных решений по органи-
зации битумных баз со своей местной технологией приготовле-
ния битума [5, 26, 27].
Таблица V
Индекс ре- гистрации Г осетром Инвентар- ный номер проекта Наименование типового проекта, разработанного Сшоздор- • проектом Сборник № выпуска Дата утверждения проекта
409-2915 — Инвентарные комплексные битумные базы
Тип I 640 Прирельсовая на. 2X500 т битумо х:р анилища; н агрев— донньим электронагревате- лем 189 21.VIII.1969 г.
Тип II — Прирельсщвая на 2X50(1 т; нагрев — 'нагревателыю-не- река-чивающим агрегатом 185 16.Х. 1967 г.
Тян III 55,5 (163) Прирелъшвая на 2X500 'X и агр ев—донным п ар он агр е- вателем 186 16.Х. 1967 г.
Тип IV-V-VI 647 и 648 Притрассовая с битумо- хранилищем емкостью на 250 т 195, 196 21.VIII.1969 г.
409-29-27 409-29-17 660 Эмульсионная база инвен- тарного типа с установкой ЦКБ производительностью 3 т/ч (е битумным цехом) Стационарные комплексные битумные базы. 197 20.Х.1969 г.
Тип I 646 Прирельсовая с битумов хранилищем |на 2X500 т и донным электронагревате- лем 194 21.VIII: 1969 г.
Тип II 641 То же, с нагревательно- пе р ек авдв а.ющим. агрег а том 192 21.VIII. 1969 г.
Тип III 642 То же, с. донным napOiiia- гревателем 193 21.VIII.1969 г.
Рассмотрим два примера применения типового- проекта битумных баз:
1) прирельсовой инвентарной на два битумохранилища емкостью по 500 т
(при неблагоприятных гидрогеологических условиях емкостью до 300 т);
2) притрассовой инвентарной с битумохранилищем емкостью 250 т.
Прирельсовая инвентарная битумная база рассчитана на производитель-
ность 3 т/ч (рис. 1). Разогрев битума в ямгюм хранилище закрытого типа
обеспечивают с помощью системы донных электронагревателей. В битумо-
плавильную установку битум подают битумным шестеренчатым насосом (же-
лательно с электрообогревом). База рассчитана на работу при положитель-
11
Рис. 1. План битумной базы:
/-•секции битумо/щашщшца емкостью ио 500 т; 7.......- пожарный резервуар; .7 —емкости
дли птее|>Х1ИК’Т|1о-а1<ти1ишк лобаиок топлива; 4 — битумоплавильиая ’ услцновда-щД..—
трансформаторная подстанция; 6' — контора-лаборатория (вагончик); 7 — бытовйс поме-'
щения (вагончик); 8— материально-технический склад (вагончик); .9 — ремонтно-меха-
ническое отделение (вагончик); Ю —туалет
пых температурах наружного воздуха. Из железнодорожных специальных
«агонов битум принимают круглогодично.
Битумная база размещена па площадке размером 80X60 м в обычных
геологических условиях. Отметка головки рельса железнодорожного ту-
пика — не более 50 см над поверхностью земли. При привязке типового про-
екта к местности предусматривают санитарно-защитный разрыв по согласо-
ванию с местными органами санитарной службы. Расстояния между соору-
жениями базы также принимают • по санитарным и противопожарным нор-
мам. На территории базы предусматривают автомобильные проезды и пло-
щадки со щебеночным или улучшенным грунтовым покрытием. Кроме того,
па базе должны быть размещены временные здания для ремонта оборудо-
вания, лабораторий, административного назначения и для обеспечения бы-
товых пужд работающих.
Битумную базу обносят оградой.
Битум принимают из цистерн или полувагонок-бункеров с подачей пара
для обогрева от передвижного парообразователя. При разгрузке из бунке-
ров каждый бункер опрокидывают ’ и ставят на место с помощью мо-
торной лебедки и системы блоков. Разгружаемый битум попадает в хра-
нилище по специальным щитам загрузочного проема, которые поднимают
лебедкой.
Бнтумохрапилище (рис. 2) состоит из основной части и приямка, раз-
деленного па два отсека. Приямок отгорожен шиберным затвором. Битум
разогревают сначала в основной части хранилища до температуры 60° С дон-
ными электронагревателями, а после заполнения первого отсека приямка
битумом его нагревают дополнительно электронагревателями до температу-
ры 90° С. Затем включают битумный насос, который установлен во втором
отсеке, и подают битум в битумопроводную магистраль. Поддержание не-
обходимой температуры битума в хранилище и приямке автоматизировано;
электрощит управления размещен на площадке над приямком. Глубина биту-
мохрапилища— 4 м. Фермы перекрытия односкатные пролетом 12 м и вы-
сотой 1,2 м опираются на металлические колонны из швеллером № 16. Кров-
ля и степы выполнены из волнистых асбестоцементных листов усиленного
12
Рис. 2. Бнтумохрапилище с донным электроподогревом (разрез):
/ — лебедка типа Т-668 для опрокидывания бункера железнодорожного вагона; J —•
поворотный щит; 3—сливная плита; 4 — электронагреватели донные; 5...• шиберный за-
твор; 6 — электронагреватель приямка; 7 — пульт и щит управления
профиля, а стыки — на битумной мастике. Уклон кровли—1 : 14. Откосы хра-
нилища имеют глино-щебеночное покрытие толщиной 10 см; откос, обращен-
ный к железнодорожной ветке, укреплен сборными бетонными плитами по
песчаному основанию с выведенной степкой и со сливной металлической
плитой сверху, а днище дано из бетона М-100. Уклон днища к середине и к
приямку равен 0,05. Приямок местного подогрева сооружен из сборных бе-
тонных звеньев. Верхние кольца-звенья закрывают съемными металлически-
ми крышками и ограждают перилами, между соседними приямками устанав-
ливают дополнительное сетчатое ограждение с дверью. Торцевая приемочная
часть закрыта металлическими плитами, которые при выгрузке битума отво-
дятся лебедкой внутрь здания хранилища.
Битумоплавильиая установка скомпонована из агрегата бескотлового
элекгропоточпого нагрева и обезвоживания битума (изготовитель — Мыти-
щинский опытно-экспериментальный завод Минавтодора РСФСР). Весь тех-
нологический процесс автоматизирован. Битумопроводы приняты с внутрен-
ним электрообогревом трубчатыми электронагревателями и смонтированы па
опорах (рис. 3).
В качестве источника электроснабжения битумной базы предусмотрена
местная электросеть напряжением 6—10 кВ через подстанцию с понижаю-
щим трансформатором мощностью 400 кВ-А и напряжением 400/230 В. Сум-
марная потребляемая мощность — 336 кВ-А. Территория базы освещена.
Другой тип инвентарной притрассовой битумной базы (рис. 4) предназ-
начен для приемки битума из автомобилей битумовозов. Емкость битумо-
хранилшца —250 т и производительность — 3 т/ч. Битум в хранилище разо-
гревают с помощью системы^ донных паровых нагревателей, электронагрева-
телей или пагревательно-псрекачивающего агрегата промышленного выпуска.
Основным типом битумоплавильной установки может быть вариант с обо-
.13
Рис. 3. Схема разводки битумопроводов:
I — кран сальниковый; 2 — предохранительный клапан; 3 —кран трехходовой; 4 — колено
бигумоетровода (под прямым углом); 5 — компенсаторы; 6 — тройник; 7 — битумопровод;
8 — битумо1плавнлы1ая установка; 9 — битумный наюос; 10 — стояк для выдачи готового
нагретого битума,
рудованием Д-506 и битумными цистернами для готового битума типа
Д-594. Битумные трубопроводы уложены на железобетонные опоры вместе
с паропроводом (при паровом обогреве) или трубопровод имеет электро-
прогрев с помощью ТЭНов промышленного выпуска. В остальном технология
и конструкция узлов и агрегатов аналогична предыдущей базе (см. рис. 1).
Потребная мощность при использовании битумоплавильной установки Д-506—
79 кВ-А; трансформатор— мощностью 100 кВ • А.
Рис. 4. Битумохранилище с паропрогревом (разрез):
— донные паронапреватели; 2 — шиберный затвор; 3 — паронапредатель приямка; 4~
битумный насос
14
§ 2. Доставка, слив и хранение битума
Жидкие вяжущие материалы (битум, деготь) и разжижите-
ли, применяемые в дорожном строительстве и ремонте автомо-
бильных дорог, перевозят в специальных железнодорожных ва-
гонах или в автомобилях. Для некоторых видов разжижителей,
поверхностно-активных веществ и, в особых случаях, для при-
родного битума в качестве тары могут быть использованы ме-
таллические бочки и крафтмешки. Битумы всех марок как вяз-
кие, так и жидкие загружают в транспортные средства нали-
вом. Это самый дешевый способ доставки, погрузки и разгруз-
ки вяжущих.
Тарный битум вдвое дороже нетарного. Для приготовле-
ния составленного дегтя пек для него доставляют навалом и
преимущественно в холодное время года.
Из всех способов доставки битума наиболее массовый
это железнодорожный транспорт. От железнодорожных Стан-
ций битум доставляют автотранспортом па битумные или
эмульсионные базы и заводы.
Автотранспорт также попользуют для доставки битума по-
требителю с близкорасположенных к объектам строительства
нефтеперерабатывающих заводов.
В качестве транспортных средств используют железнодо-
рожные цистерны грузоподъемностью 50—60 т и более или
бункерные полувагоны грузоподъемностью 40—60 т (4—6 сек-
ций по 10 т), а также автогудронаторы с цистернами емкостью
3600—5000—7000 л или битумовозы с цистернами седельного
типа полезной емкостью 7000— 14 000 — 22 000 л. .Железнодо-
рожные и автомобильные цистерны и бункерные полувагоны
имеют, как правило, теплоизоляцию и устройства для разогре-
ва битума (паром — змеевиками или острым паром, топочны-
ми газами и элект.роэлементами). Бункерные полувагоны для
пропуска пара имеют двойные стенки с расстоянием между ни-
ми 40—50 мм.
Наполняют железнодорожные цистерны и бункеры полува-
гонов на нефтеперерабатывающих заводах наливом сверху, че-
рез люк, а автоцистерны или тоже наливом через верхние лю-
ки, или с помощью насоса через приемный патрубок. Битум
сливают из железнодорожных цистерн через специальное слив-
ное устройство—клапан, помещенный в днище, к которому
прикрепляют отводной шланг, или сливают непосредственно
по лотку в хранилище. Бункерные полувагоны опоражнивают
путем опрокидывания отдельно каждого бунке-ра на широкий
лоток, но которому содержимое бункера окатывается в храни-
лище. Из автотранспортныхЭсредств битум сливают либо само-
теком через патрубок для прикрепления шлангов ручных рас-
пределителей, либо путем перекачки насосом. Для выгрузки
битума из железнодорожных цистерн также применяют специ-
15
альные насосно-иерекачивающие установки. Перекачка битума
в хранилища снижает потери при разгрузке и устраняет за-
грязнение площадки.
Приемка вяжущих материалов на битумных базах и на
АБЗ — это одна из ответственных организационно-технических
задач этого типа предприятий.
В период разгрузки цистерн или бункерных полувагонов не
разрешается их передвигать. Если по прибытию к месту раз-
грузки температура вязких материалов находится в пределах
80—90° С, их можно сразу сливать в бигумохранилище. Если
несмотря на наличие теплоизоляции цистерны (что обычно
обеспечивает сохранение температуры около 100°С в. течение
10 суток при наружной температуре до —10° С) битум все же
остыл, то его перед сливом надо подогреть до температуры те-
кучести .
Жидкие битумы и сырые дегти при температуре воздуха
свыше плюс 10° С сливают без подогрева, а в холодное
время подогревают до температуры плюс 40—50° С. На многих
Объектах битум при сливе разогревают с помощью пара, кото-
рый пропускают в паровые змеевики или камеры цистерны и в
паровую рубашку бункера (табл. 2); за рубежом применяют
и электропрогрев битума.
Таблица 2
Время года Вязкий битум Жидкий битум, деготь, мазут
Продол- житель- ность сли- ва, ч Расход пара, кг/ч, при сливе из железнодорожных Продолжи- тельность слива, ч Расход пара при сливе из железнодо- рожных цистерн (50-60 т), кг/ч
цистерн (50-60 т) бункерных вагонов
Весна, лето 2-3 1-2 До 90 8-10 Меньше 1 Меньше 1 Без подогрева То же
Осень, ^зима , 3-4 2 До 130 15-20 Меньше 1 До 40—60'
От разводящего паропровода через гибкий шланг пар посту-
пает к выпускному патрубку цистерны, находящемуся у ее
сливного прибора. Для надежного присоединения шланга к па-
ропроводу он снабжается заторным вентилем. Особого внима-
ния требует разогрев сливных приборов либо через паровую
рубашку универсального прибора (рис. 5), либо струей пара,
направляемой из шланга непосредственно на прибор (рис. 6).
Вяжущий материал из цистерны надо сливать лишь после того’
как расплавится более половины его. В случае повреждения
паровых змеевиков цистерны во время перевозки можно при-
16
менять переносные опуск-
ные змеебвики, которые вво-
дят в цистерну через верх-
ний колпак и размещают
.ближе к торцам цистерны.
После разогфйва вяжу-
щего матерш.ыга до состоя-
ни я р аСп л ав л енм я откр ыгв а -
ют клапан сливного прибо-
ра и сливают в место хра-
нения самотеком по трубам
(закрытый способ) или по
желобам и переносным де-
рецянным или металличе-
ским лоткам. Лотки уста-
навливают с уклоном не ме-
нее 1% в сторону хранили-
ща и закрепляют их между
собой через каждые 3 м де-
ревянными хомутами или
скобаа-ви. Клапан сливного
прибора для облегчения
операции обычно открывают
с помощью торцовых клю-
чей (рис. 7). При неисправ-
ности сливных приборов
нужно вызвать вагонного
'Мастера, с которым совмест-
но принять меры для обес-
печения выгрузки вяжущих
материал о®.
iGornaicHO правилам пере-
возок МПС вяжущий мате-
риал из железнодорожных
цистерн нужно выгружать
полностью с удалением ос-
татков с внутренней сторо-
ны поверхности цистерны;
слой остатка на дне не дол-
жен превышать 1 см. При
необходимости и особенно в
зимнее время, цистерну мо-
жно подогреть паром (5—
6 ,кгс/с1м2) до текуч его со-
стояния остатка, который
затем удалить. Можно оста
Рис. 5. Универсальный сливной при-
бор:
/ -- ш 1 а ига с маховиком; 2 кожух паро-
вой рубашки; <?-• сливной патрубок боль-
шого диаметра; 4 — хомут; 5 — крышка-
клапан; 6 — винт.- 7 — контргайка
откачать naicoico^i или промыть
цистерну.
На слив вяжущих из железнодорожной цисте'рны и бункер-
ного вагона дается определенное время, но не больше 2 ч.
2-861
17
Рис. 6. Схема обогрева сливного при-
бора направленной струей пара
Из бункерных полувагонов
вяжущие материалы разгру-
жают опрокидыванием каждо-
го бункера после того, как
слой материала у его стенок
расплавился от подогрева.
При этом по указанию ответ-
ственного за разгрузку бункер
освобождают от удерживаю-
щих его крюков-зацепов. Бун-
керы опрокидывают последо-
вательно один за другим, что-
бы не нарушать устойчивость
вагона. После разгрузки бун-
кер самостоятельно возвраща-
ется в вертикальное положе-
ние (рис. 8), его закрепляют
крышки бункера запирают
[29].
Лв томоб и л ьпы е перевозки
вяжущих материалов произво-
дят в горячем или холодном
состоянии при помощи автоби-
тумовозов, автогудронаторов или автоцистерн. Из-за сравни-
тельно небольших расстояний перевозок слив вяжущего в хра-
нилище почти всегда возможен без подогрева. В случае необ-
ходимости загрузить цистерны расходных котлов эту операцию
производят перекачиванием. Для слива в ямные хранилища
устраивают возле него земляную рампу в виде поднятой над
уровнем земли площадки. При перевозках на дальние расстоя-
ния или при низких температурах воздуха вяжущее нагревают
для слива до состояния текучести (около 80° С) с помощью
Рис. 7. Приспособление для открывания клапана сливного прибора:
1 — шток со скобой; 2 — рычаг; 3 —опорная стойка
18
Рис. 8. Схема слива вяжущих материалов при разгрузке:
а — из железнодорожных цистерн; б — из бункерных вагонов; /-цистерна-термос; 2 —
бункерный полувагон; 3 — битумохранилище; 4 — насосная установка для подачи биту-
ма; 5 — слив битума; 6 — подача пара; 7— передвижной парообразователь типа Д-563
соответствующего оборудования автогудронаторов и битумо-
возов.
До недавнего времени в некоторых дорожных хозяйствах
битум хранили в открытых хранилищах слоем толщиной до
1 м, занимая при этом большую площадь; это приводило к его
загрязнению и обводнению. В последние годы строят только
закрытые б>нтуМ|0храпил.И1ца (по типовым проектам), хотя тоже
ямного тина, но глубинной, определяемой с учетом глубины
грунтовых [год и доходящей до 4 м и больше.
За рубежом не применяют ямные битумохранилища. Это
объясняется, в основном, невыгодностью хранить большие за-
пасы битума, неудовлетворительными условиями его хранения.
Необходимый запас битума, как правило, хранят в металличе-
ских цистернах или иногда в бочках по 200—300 кг.
Современные битумохранилища закрытого типа, устраивае-
мые па базах и АБЗ, должны быть защищены от доступа вла-
ги как наружной, так и подземной путем устройства специаль-
ных зданий или навесов. Битумохранилища, как и базы, бы-
вают постоянного и временного типа, обустроенные ямные или
металлические в виде цистерн емкостью от 50 до 500 т. На-
пример, американская фирма Б арб ер Тр ин в комплекте обо-
рудования АБЗ производительностью 160—200 т/ч имеет рас-
ходную битумную емкость на 350 т с автоматическим регули-
рованием степени подогрева битума. Битумохранилища также
2* _____ 19
разделяют на прирельсовые (базисные, перевалочные) и при-
трассовые с плавильными установками для обслуживания ав-
тогудронаторов, АБЗ и эмульсионных баз.
Битумохранилища ямного типа, как правило, устраивают
с укреплением дна и стенок земляного резервуара путем об-
мазки глиной с 10%-й-добавкой извести для придания раство-
ру твердости и прочности или облицовки слоем цементогрупта,
тощего бетона и бетона с - последующей обмазкой цементным
раствором (1:2) слоем 0,5 см и жслезнением. Глубина ямпого
хранилища колеблется от 1,5 до 4 м в зависимости от высоты
грунтовых вод. Битумохранилища в виде цистерн редко за-
глубляют в пру нт, обычно цистерны устанавливают пспосред-
ственно на грунт или на низкие фундаментные плиты (храни-
лища наземного типа).
Хранилища битума, как и бнтумоплавильпые установки обо-
рудуют системой подогрева (паровой, газовой, масляной или
электрической) и бйтумны-ми насосами. В состав обустройства
для подогрева вяжущих в хранилищах входят парозмеевики
(уложенные или подвесные), газовые жаровые трубы или элек-
тронагреватели, укрепленные по дну (донные) и стенкам хра-
нилища, или подвесные спирали из нихромовой ленты, ТЭНы
(те'плоэл-ектронагр'еватели) серийного производства и др. Внут-
ри батареи или надета нагревателей монтируют заборное уст-
ройство, связанное с насосной установкой. Битумные насосы,
коммуникации и крапы пропревают теми же видами энергии,
что и основное оборудование каждой данной базы. При этом
паровую трубу диаметром 25 им или стержень (опираль) элек-
трического нагрева монтируют .либо внутри трубы, либо сна-
ружи. При наружном обогреве диаметр паровой трубы-рубаш-
ки должен! быть около 125 мм. Для питания электронагрева-
телей обычно применяется напряжение 55—66 В; потребляемая
мощность в среднем — 0,2 кВт на 1 м трубы.
Для забора битума из битумохранилища устраивают при-
ямки сбоку в торце хранилища, либо забор осуществляют по
центру хранилища; соответственно применуйот: неподвижную
насосную установку, втопленную в нижнюю -часть -'бокового
приямка Т1л-и подвесное заборное оборудование, пе|ремещающее-
ся по стейкам хранилища, по его длине, с забором битума из
его средней части, 'куда битум постоянно стекает.
§ 3. Оборудование для слива, хранения, разогрева
и перекачки битума
За 'последние годы разработаны и освоены разнообразные
конструкции оборудования для битумных баз и цехов, предназ-
наченные для слива, хранения, перекачки и разогрева битум-
ных материалов.
Помимо серийно-выпускаемых промышленных комплектов
оборудования, основанных преимущественно на использовании
20
теплоносителей в виде горячих газов и пара, имеется оборудо-
вание с применением электроэнергии в качестве теплоносителя.
Способы использования электрического тока многочисленны и
разнообразны как по видам нагревательных элементов и при-
меняемым материалам для них, так и по расположению нагре-
вателей в оборудовании для подогрева и транспортирования
вяжущих материалов.
Значительное .распространение за рубежом в качестве теп-
лоносителя 'получили специальные масла, предварительно разо-
греваемые 'в особых устройствах горячими газами или электри-
чеством.
Использование электроэнергии и горячего масла для целей
разогрева битума способствует внедрению полной автоматиза-
ции технологического процесса приготовления битума, высокой
культуры производства и дает значительный экономический
эффект.
Дорожные организации обеспечены необходимыми видами
оборудования для битумных баз и цехов -промышленного 'про-
изводства [27]. Ими используются напреватслыго-перекачиваю-
Ш'ие агрегаты непрерывного действия типа Д-592 для забора
битума из битумохранилищ, битумоплавильные агрегаты не-
прерывного действия Д-506, Д-618 .и Д-649, а также котловая
установка Д-335А, обогреваемая битумная цистерна Д-594 для
хранения готового битума, битумные шестеренчатые насосы
Д-171А, Д-379 и Д-725 (ДС-55), электронагреватели — ТЭНы
разных типоразмеров и нагреватель высококипящего органиче-
ского теплоносителя (масла) ДС-66.
Кроме того, ведомственные заводы дорожных организаций
союзных республик и отдельные крупные дорожно-строитель-
ные .и дорожгкг-эксплуатационные организации изготавливают
оборудование и оснастку для битумного хозяйства своих про-
изводственных подразделений. К такому оборудованию можно
отнеюти, например, непрерывно действующую автоматизирован-
ную пефтебитумпую установку с трубчатыми реакторами для
окисления гудрона большой производительности и емкостями
для храпения готового битума (Мии авто до ра Казахской ССР),
боу1м<й1ла1»ильну-ю ycTaii-oiBiKy с электрическим подогревом на
базе ТЭПов непрерывного действия ДБП-12 (ПДБ Глаюстрой-
механиза-цин Минтрансстроя), элект,ромаслонаГ|ре<вательные
элементы для тепловой обработки битума в хранилище и биту-
моплавильпых емкостях, а также .в битумных комму-ник аагмя-х
(Гушосдора Мипавтодора РСФСР), битумные котлы 'Стацио-
нарные и передвижные с системой автоматического регулиро-
вания процесса разогрева вяжущего материала (Миндорстроя
УССР) и другие виды оборудования.
Для разогрева битума в цистернах или бункерных вагонах
перед 'Сливом его в битумохранилище целесообразно приме-
нять передвижной парообразователь ДС-19 (Д-563), имеющий
следующие показатели:
21
Производительность номинальная (при давлении
пара 10 кгс/см2), кг/ч........................750
Расход топлива (смесь моторного топлива и
тракторного керосина от 1:1 до 1:3) на 1 кг
пара, кг............................ не больше 0,08
Питательные приборы...........................приводной питательный
насос и инжектор
Емкость топливного бака, л....................320
Габаритные размеры, мм........................ 4250X2100><220Э
Масса, кг .....................’.............. 2400
Завод-изготовитель............................Калининградский завод
«Стройцормааи»
Н а г р с в а т е л ь и о-п е р е к а ч п в а го щ и й агрегат
Д-592 и Д-592А (рис. 9) 'применяют преимущественно на при-
рельсовых битумных базах для нагрева битума в битумохрани:
лищс до текучего состояния, при котором возможна его пере-
качка битумным насосом. Нагреватель состоит из десяти оди-
каковьих трубчатых регистров для пропуска по ним перегретого
пара. Регистры соединены последовательно в целях избежания
пробок конденсата. .
Нагревательно-перекачивающие агрегаты промышленного
производства имеют следующие показатели:
П а ро обогреватель...........................Л-592
Производительность при нагреве битума от ГО до
90°С и максимальном содержании воды в би-
туме—-до 5%, т/ч ......... 3
Расход пара .ири давлении 8 кгс/см2, кг/ч . . 280
Производительность битумного насоса, т/ч . . 14
Мощность электродвигателя насоса, кВт . . . 5,5
Д-592АХ2
С>
430
14
5,5
Мощность электродвигателя на пере-
движение, кВт .
Колея моста тележки, мм . . . .
Полная масса агрегата, т . .
в том числе —моста, т .
Габаритные размеры, мм:
агрегата . ..................
моста...........................
3 а вод - изготов итед ь............
0,6X2
10 000
9,3
7
0,6x2
10 000
10,1
7
2600 X 2600 X660 2600 X 2600 X 860
40 310X12820X3280
Кременчугский завод «Дормаш»
нагрева регистров — /эО и 75 м2
Общая площадь поверхности
(Д-592А). Нагреватель подвешен на самоходной ра'ме-тележке
типа мостового крапа, которая перемещается вдоль всего би-
тумохранилища. По мере разогрева битум непрерывно откачи-
вают насосом. Магистральный битумопровод от насоса установ-
ки к местам потребления готового битума обогревается паром,
который поступает в паровую рубашку магистрали через рези-
нотканевый рукав. При автоматизации битумной и эмульсион-
ной баз или АБЗ битумохранилище и заборный агрегат такого
типа связаны с битумоплавильной установкой системой обрат-
ной автоматической связи; например, датчик уровня в битумо-
плавильной установке управляет работой битумнегг насоса.
22
Рис. 9. Схема нагревательно-перекачивающего агрегата Д-592:
7 — механизм передвижения; 2 --- тележка; 7 пульт управления; 4.- гидропривод ме
ха'низма подъема; !> — лебедка для подъема и опускания нагревательного узла; С> —
паробитумошровод; 7 — магистральный битумопровод; 5 - гибкий металлорукав; .9 — от-
вод конденсата; 10 — трехшарни|рный обогреваемый битумо1Провод; 11 — электродвига-
тель; 12 — подводящий паропровод; 13 — пакет трубчатых регистров; /4 —короб
Более прогрессивным теплоносителем следует считать элек-
тронагреватели. Их изготовляют в виде спиралей из нихрома,
проволоки, листовой стали, коакоильных элементов; помещают
непосредственно в нагреваемый материал в битумохранилище
(или в рабочие расходные битумные котлы). |Псрспе1Ктивно в
качестве теплоносителя использование масла, подогреваемого
горячими газами или электричеством до 200—300° С.
ВНИИстройдорма1Ш совместно с ОКБ-ЭТХЙМ разработал
нагреватель высоко1кппя1ш,его органического жидкого теплоноси-
теля (ВОТ) ДС-66 теп л опрои вводи тельностыо 150 000 ккал/ч.
В качестве теплоносителей для этой установки используется
ароматизированное масло АМТ-300, дитолилметан (ДТМ) и ин-
дустриальное масло ИС-20. Дитолилметан— токсичен, концен-
трация его паров в помещениях не должна превышать 1 мг/м3.
Нагреватель может быть использован для обогрева битумных
и мазутных емкостей, элементов битум о- и мазутопроводов.
Установка с этим нагревателем состоит (рис. 10) из котла для
ВОТ, топливной системы, насоса для перекачки теплоносителя,
расширительного бака, пульта управления, арматуры и систе-
мы трубопроводов. Все агрегаты установки смонтированы на
одной раме, что позволяет транспортировать ее без разборки,
снимая только дымовую трубу.
Котел представляет д|Аухзмесвиковый горизонтальный аппа-
рат, изготовленный из труб диаметром 50 мм. Плотно навитые
змеевики образуют три хода для дымовых газов, из которых
первый ход служит также камерой сгорания. Внутренний змее-
вик закреплен на крюкак-подвесках к наружному через наклад-
________________________________________________ 23
Рис. 10. Схема нагревателя высококипящего органического теплоносителя
ДС-66 Кременчугского завода «Дормаш»:
/.тапливный бтк; 2 —дымовая труба; 3 — краны регулировании подачи теплоносителя;
7 •— силикагелевый патрон для защиты теплоносителя от влаги; 5 — газосбориик; 6 —
вентиль подачи сжатого воздуха; 7 --обогреваемые элементы битумного оборудования:
Я— трубопроводы; 9—- насос для перекачки теплоносителя; 10 —- опорная рама; И— ав-
томатическая форсунка АФ-65; 12 --вентилятор
ку-стяжку. Наклад<к'и-стя'Ж1Ки наружного змеевика приварены
в шахматном порядке (через пять-шесть витков) для возмож-
ности расширения его при нагреве. Змеевики закрыты двумя
кожухами, образующими полость для 1прохода воздуха, нагне-
таемого вентилятором. Отсюда воздух подается в зону горения
факела форсунки. Полость между кожухами служит также за-
щитным экраном, предохраняющим змеевики от 'перегрева.
Топливная система нагревателя состоит из автоматической
форсунки АФ-65, топливного 'бака емкостью 200 л с насосом,
расширительного бака, фильтра-отстойника и топливопроводов.
В качестве топлива используют соляровое масло, расход кото-
рого составляет 18 кг/ч при давлении 7—10 кгс/см2. Топливный
поток, проходящий через распылитель форсунки, получает вих-
ревое движение. Поступающее в топку топливо зажигается
искрой от трансформатора, входящего в комплект оборудова-
ния форсунки. Форсунка имеет автоматический запорный кла-
пан, с помощью которого прекращается подача топлива в топку
после остановки форсунки. Форсунка работает в автоматиче-
ском режиме: зажигание, выключение прибора зажигания пос-
ле образования факела, повторное зажигание случайно погас-
шего факела. В случае угасания факела или, если процесс го-
рения не восстанавливается, то через 20 с автоматически
отключается форсунка.
Расширительный бак предназначен для компенсации темпе-
ратурных расширений теплоносителя и для подпитки системы
в случае утечки теплоносителя. Верхняя воздушная полость
расширительного бака сообщается с атмосферой посредством
патрона, заложенного силикагелем для предохранения теплоно-
сителя от атмосферной влаги.
О.4
Схема нагревателя позволяет автоматически -контролиро-
вать температуру и давление теплоносителя на входе и выходе
из него, а также уровень его в расширительном баке. При от-
клонении от заданных параметров отключается автоматически
подача топлива и подается световой сигнал на пульт управ-
ления.
Производительность нагревателя по расходу теплоносителя
14 м3/ч, температурный перепад в котле — 30° С, емкость конту-
ра котла по . теплоносителю — до 1 м3, установленная мощ-
ность—-5,7 кВт, масса — 2600 кг, габаритные размеры —
5120Х 1400x3000 мм.
На базе электромаюлонагревательных элементов (рис. 11)
на объектах управления Авово-чер1НОМ(>р'ских автомо;бильных
дорог Минавтодор-а РСФСР создана автоматизированная уста-
/St &V
J I
А-А
АОО МО
Рис. II. Схема электромасляного разогрева
битума:
1 •— раздаточный маслопровод; 2 -- нагнетательный
маслопровод; —манометр; 4 — редукционный кла-
пан; 5...возвратный маслопровод; 6 — емкость для
масла; 7 — электродвигатель 2,8 кВт; 8 —- рубильник;
9 - битумная цистерна -котел; /10 — токоподводящие
шины и концы спиралей;-—-// -4 хомуты закрепления
изолирующих планок; 12 — электронагревательные
элементы; 13 -- (соединительные патрубки; 14 — по-
плавковое устройство; 15 — изолирующие нланжн:
16 — стальные трубы для намотки нихромовой спи-
рали; 17 — кронштейны
25
ноюка тепловой обработки битума и других потребителей теп-
ла — бптумопроводы, насосы, краны, мазут для форсунок су-
шильного барабана. В этой установке масло, имеющее преиму-
щественно низкую вязкость и высокую точку кипения, разогре-
вается с помощью электроспиралей. Преимущество этого спо-
соба в том, что не требуется увеличение мощности силового
трансформатора, так как до рабочей температуры масло мож-
но нагреть в ночную смену, в . период уменьшения нагрузки
в электросети. Производительность разогрева битума до тем-
пературы 140—160° С составляет 3—4,5 т/ч, мазута для форсу-
нок до температуры 70—80° С .в расходной емкости — 0,9—
1 т/ч, маслонагревательной установки до 160°С и более.2,70—
2,75 т/ч. Рабочее давление масла — около 2 кгс/см2. Установоч-
ная мощность для нагревательных элементов битумной емко-
сти на 15 000 л --120 кВт, для битумохранилища— 40—80 кВт
и мазутохран’илища — 20 кВт. Материалом спирали служит ни-
хромовая лепта сечением 1X10 мм марок Х20Г180 или Х20Н;
длина ленты на одну спираль — 27 м. Спирали для разогрева
битума подключают параллельно. Источник питания — трех-
фазное напряжение 380/220 В, 50 Гц.
Для внутризаводского транспортирования битума [7] приме-
няют битумные коммуникации из труб диаметром 60--90 мм
с внутренним или наружным шаровым или жидкостным обогре-
вом (рис. 12). Долее эффективен в эксплуатации наружный
обогрев. Электрообогрев труб осуществляют, преимущественно
использованием стальных прутков диаметром 4—6 мм. В ряде
случаев применяют и наружный обогрев путем навивки прово-
лочной или пластинчатой спирали, расположенной между изо-
ляцией из шнурового асбеста толщиной 2—3 мм. Для заициты
от влаги снаружи спираль покрывают рубероидом в два слоя.
Требуемая мощность для подогрева 100 м битумных труб со-
ставляет 15—18 кВт.
Битумопроводы (рис. 13) монтируют из стальных бесшов-
ных труб, которые прокладывают в закрытых траншеях .(на
стационарных базах или цехах) или на поверхности па железо-
бетонных или .металлических стойках высотой 3—3,5 м. От хра-
ни липца 'к битумошланильни и от нее к смесительной установке
(на АБЗ и эмульсионной базе) битумопроводу придают уклон
до 20% в сторону подачи битума. В пониженных местах биту-
магвро1вода устраивают контрольные отверстия, закрываемые
пробками для выпуска оставшегося в трубах битума.
11ерска'Чи1вают битум, а в ряде случаев и дозируют его с по-
мощью обогреваемых насосов преимущественно шестеренчато-
го типа с внешним зацеплением. Известны также битумные ше-
стеренчатые насосы с внутренним зацеплением и ротационно-
плунжерные. Основные преимущества насосов с внешним за-
цеплением по сравнению с другими типами насосов—’это про-
стота изготовления, обслуживания, эксплуатационная надеж-
ность и сравнительно небольшая масса. Промышленность вы-
26
Рис .12. Схема парообогрева битумопровода и битумного насоса:
1 — битумопровод; 2 — паровая рубашка наружного обогрева; 3 — узел перехода паро-
проводов у кранов и -насоса; 4 — битумный насос; 5 — трехходовой кран
пускает 1несколько^ма1р(ок шестеренчатых ша’союо® для перекачки
вязких жидкостей (табл. 3), разрабатываются новые модели
шестеренчатых насосов с жидкостным и электрическим обогре-
вом (ДС-55-1).
Подогретый до температуры 90—100° С битум из битумо-
хранилнща поступает для обезвоживания и нагрева до рабочей
температуры в битумоплавильные установки разных типов, вы-
бор которых зависит от количества потребления вяжущего
(табл. 4).
Битумоплавильная установка Д-506 (рис. 14) состоит из ци-
линдрического теплоизолированного котла, изолированного теп-
27
Таблица 3
25Q 31$
Рис. 13. Схемы узлов обогре-
ваемых битумопроводов:
1 ~ битумопровод; 2 —паровая ру-
башка; 3 — угольник; 4 — насос;
5 — шкив привода (деталь установ-
ки Д-335); 6 — защитная труба для
стержня; 7 ~ фарфоровые изоляци-
онные втулки; 5 — стержень; 9 —
электроконтакт
лообмевника, топливной установки, битумной системы с насо-
сами ;и электрооборудованием. Все агрегаты, кроме топливного,
установлены на рамках-салаэках. Теплоизоляцией котла слу-
жит минеральный войлок, покрытый кожухом, который стянут
хомутами; это избавляет от необходимости обмуровывать котел
при его установке на площадке базы (цеха). В верхней части
котла отделена перегородкой 'испарительная камера, в которой
расположен пароотделитель циклонного типа, соединенный тру-
бопроводом с выходным патрубком теплообменника. Котел под
испарительной камерой разделен по длине 'перегородкой на две
неравные части. В нижней части котла имеются две очистные
горловины. Внутри котла расположен поплавок указателя уров-
ня битума.
Битумная система состоит из двух 'шестеренчатых насосов —
ци(ркул'Я'ЦИ‘ОН1НОго и выдающего с приводами, битумных кранов
28
Битумные шестеренчатые насосы
Показа тель Д-171А (ДС-3) Д-379 ДС-55 (Д-725) ДС-55-1 (мо- дернизация)
Тип насоса' Способ обогрева Производительность {при 300 об/мин), л/мип Высота всасывания (.при наибольшей вяз- кости — 20°Е), мм Напор, кгс/см2 Диаметр патрубка, мм: всасывающего нагнетательного Марка двигателя Мощность двигателя, л. с. Масса (со шкивом диаметром 500—520 мм), кг Габаритные размеры, кг 3 а вод-изготовитель Ст ацио- na pm ый Пароо/ 540 25С0 6 90 76,2 УД-2 6 126 410Х390Х Х415 Брянский рожных май Пере- движной 5огрев 900 1500 6 100 75 Д-14 18 1028 3100Х1020Х X1385 завод до- иин Пере- движной* Газообогрев 500 1500-2000 6 100 Д-21М 20 960 2310Х875Х Х1040 Кургански .рожных маш Пере- движной** Электро- обогрев 550 1000 6 100 75 А 02-52-4 (10 кВт) 530 1710Х600Х X 121:0 й завод до- тип
* Серость перемещения на прицепе не более 15 км/ч.
* * Дистанционное управление с общего пульта, тип НБП-500 с электро-
нагревателями.
\*** Два металлорукава типа Pl-Ц-А длиной 4 м.
Рис. 14. Схема битумоплавилыюй установки Д-506:
/ — битумохранилище; 2 — битумный насос у хранилища; 3 — регулировочный клапан
возврата излишков битума в хранилище; У краны битумопроводов; 5 — жидкостной
теплообменник; 6 — контрольный термометр теплообменника; 7 — контрольный термометр
котла; 8 — циркуляционный битумопровод; 9 — пароотделитель; 10 — испарительная ка-
мера; // — перегородка; 12 — дно испарительной камеры; 13 — уровнемер с контргру-
зом: 14— основной котел; 15 — закрытые сетками отверстия для стока битума в котел;
/3—дымовая труба; 17 — выносная топка; 18 — поплавок с указателем уровня; 19 —
жаровые трубы; 20 — битумный насос для выдачи готового битума или Для циркуля-
ции; 21 — насос теплообменника
29
Таблица 4
Параметр Битумоплавильные установки
Д-506 Д-618 Д-649 ДБП-12 Д-335-1
1 3 4 5 6
Тип агрегата Т. клоерывного дейсп ЗИЯ Непрерывного или периодическо- го действия Периодического действия
Принцип действия выпари- зания влаги из битума «В тайком слое» В полном об ъем-е котла
Вид теплоносителя С газовым подогревом (жаротрубный) л с теплоизоляцией С радиационно-конвективными трубчатыми нагревателями с цирку- ляцией газов и дополнительным элек- троподогревом (с теплоизоляцией) С электроподо- гревом электрона- гревателями С жаровыми трубами —горячи- ми газами
Рабочая емконь, л: основного агрегата оасчетных котлов 8500 30 000 (Д-594) XI (или 2) 14 300 30 000X2 (или 3) 29 000 30 000X3 (или 5) 4000 (и теплооб- менника— 500) 15 000X1 (или 2) 10 000 ,10 200X1 (до 3)
Установленная мощность, кВт: электродвигателей 17,1 19,5 24,5 5,5X2 4,5x2+0,6
электронагревателей Нет 176 189 174 («на тре- угольник» или 100 «на звезду») Нет
Тип топки, форсунок Отдельный агрегат; форсунки с воздушным распылом топлива, низкого давления Нет Приставная; форсунки с воз- душным распы- лом
Расход топлива на форсун- ки, кг/ч До 40 До 45 100—102 Нет 26 (или уголь АРШ с расходом 36)
Производительность установ- ки (при влажности 5% и на- греве от 90° до 170°С), т/ч 3 6 10 2,3 (при соеди- нении «на треу- гольник» или 1,3 при соединении «на звезду») Время разогре- ва: от 6—8 до 20—24 ч (удельно 0,25—0,6 т/ч)
Масса установки, кг 9200 13 800 22 000 4700 29.:105 (батарея из трех котлов с топкой для жид- кого топлива)
Габаритные размеры, мм 7625X2290X1740 8005X2760X^800 4'6 500X14 500Х Х3800 (4495) 4750X2250X2860 8880'Х6ЮО ,(9800 при трех котлах) Х2440 (без дымо- вой трубы)
3 авод-изготовитель Кременчугский завод дорожных машин «Дормашина» ПКБ и Харь- ковский ремонтно- механический за- вод ГСМ Мин- траисстроя СССР Кременчугский завод «Дормаши- на»
1
проходного и трехходового, соединительных трубопроводов.
Входные концы битумопроводов, находящиеся в котле, защище-
ны сетками-фильтрами. Насосы и краны снабжены паровыми
рубашками, соединенными 'Между собой паропроводами. Тепло-
обменник тилнндрической формы 'имеет .в нижней части два
входных патрубка. Одним он крепится па 'Циркуляционном на-
сосе, а на втором патрубке укрепляют регулировочный кран,
соединяемый на месте с трубопроводом, подводящим битум из
хранилища к битумоплавилытой установке. Внутри теплообмен-
ника проходит паровая труба для извлечения застывчпего би-
тума.
Топливная установка смонтирована тоже па раме-салазках
и состоит из футеровашюй топки, форсунки, дутьевого венти-
лятора, топливного насоса, расходного топливного бака с филь-
тром и насосом регулятора давления и элоктропускоиой аппа-
ратуры. Корпус топки снаружи имеет кожух, через жалюзи ко-
торого холодный воздух поступает в камеру, где подогревается
и затем вентилятором подается к форсунке низкого давления.
Топливо (мазут), подаваемое к форсунке, предварительно шодо-
гревается парозмеевиком. По достижении рабочего давления
(2 кпе/ом2) -в топливной системе, что контролируется маномет-
ром, клапан регулятора давления поднимается и пропускает
излишки топлива обратно в бак.
Электрооборудование бтпумоплавилмюй установки состоит
•из электродвигателей вентилятора форсунки, битумного и топ-
ливного насосов, элС'КтрО'ИуС'К'Овой аппаратуры к ним н шкафа
главного ввода. Принципиальная схема электрооборудования1
приведена па рис. 15, условные обозначения.—в табл. 5. Все
применяемые электродвигатели — асинхронные, трехфазпого
тока с короткозамкнутым ротором.
Вначале битум из хранилища загружают в котел, выпари-
вают и нагревают до рабочей температуры. Затем насосом его
подают в теплообменник; сюда .же из хранилища другим насо-
сом через заборную трубу подают разогретый до 90°С (по еще
не выпаренный) битум, который смешивается с уже готовым
битумом и нагревается до температуры интенсивного шаровы-'
деления. Количество подаваемого в теплообменник битума из
хранилища регулируют специальным краном по показанию тем-
пературы ошпаривания. Излишки битума возвращаются в хра-
нилище. В результате теплообмена вспенившийся битум из теп-
лообменника поступает в пароотделитель и дальше в испари-
тельную камеру, где разливается по широкому лотку тонким
слоем, для более быстрого удаления паров.
Из испарительной камеры битум стекает в большой отсек
котла через защифенпые сетками отверстия в дне камеры, ко-
торые препятствуют попаданию крупных пузырьков пены. По-
1 Вопросы автоматического управления как одного из путей повыше-
ния экономической эффективности оборудования и процесса приведены
в § 15.
32'
Рис .15. Принципиальная схема электрооборудования битумоплавплъной уста>-
новки Д-506:
о —цепи управления электродвигателями; б —цепи управления топливным насосом ».
вентилятором (!), битумными насосами № 1 (//) и № 2 (III). Обозначения — см; табл. 5
павшие в большой отсек мелкие пузырьки пены вызывают лег-
кое вспенивание верхнего слоя битума, но перегородка препят-
ствует их попаданию в меньший отсек котла, откуда насосом
битум отбирается для нужд производства (потребителям). Би-
тум, поступивший из испарительной камеры в котел, нагревает-
3-861 ___ 33>
Таблица 5
Условные обозначе- ния в принципиальной схеме э лект р о о б ору- ловаиия установки Д-506 (см. рис. 15) Наименование узлов и деталей иа схеме Основные данные
1 2 3
Л |, Л о, л %, Л о Линейный ввод внешней электро- силовой сети 0,6 кВт; 14Г01 об/'мии 4,.5 кВт; 2900 об/мин
1Д 2Д Электродвигатель топливного на- соса Электр о'ДВ'Игатель виггвлятора
ЗД; 4Д Электродвигатели битумных идсо- сов № 1 И 2 4,5 кВт; 950 о'о/мии
1П Пускатель маипгтый топливного насоса и вентилятора I ]МЕ-2ВЙ; Реле ГОА
2ПВ -2ПН Пускатель магнитный битумного насоса X» 1 ПМЕ-234; реле 12,5А
ЗПВ—ЗПН То же, битумного насоса № 2 То же KV-.123/2 500' В; 5 А
1КГ1—1КС Кнопка управления
2 КПЗ -2КПН— 2КС: Кнопки управления КУ-МЗ/З' 500 В; 5 А
зкпв-зкпи— зке р Р убил Ы llliK Tip С Xil Ю Л ЮО11 ы й Р1 -202 200А
111 Р-211 Р 31 IP Предохранители с плавкими встав- ками 25 А IliP-2-60 200' В
температурь! горячими газами, проходящими ш
Уровень битума определяется 'показаниям!
ся до рабочей
ж аров ы й труб а во.
стрелки, связанной с поплавком.
Битумоплавилыная установка Д-618 (рис. 16) состоит и.в би
ту'Мпого бака, трубчатого нагревателя и топочного агрегата
топливным баком. Битумный бак цилиндрической формы с тен
лоиволя'Цией и поперечной перегородкой, разделяющей его п
два отсека, имеет один отсек полезной емкостью 7,3 м3 дл
прпема обезвоженного битума при температуре около 140° С и
другой..-для расходной емкости выпаренного и нагретого до
рабочей температуры битума полезной емкостью 6 м3. Оба от-
сек;! бака и трубопроводы битумной коммуникации оборудова-
ны системой электрического обогрева; в «каждом отсеке уста-
новлено по девять трубчатых электронагревателей (типа
НММ); они предназначены для поддержания температуры би-
тума во время перерывов в работе, в том числе п продолжи-
тельных. На рамс бака установлены два шестеренчатых насоса
с электродвигателями по 4,5 кВт. Один насос предназначен
для внутреннего обслуживания—перекачивания 'битума через
трубчатый нагреватель, циркуляции в баке и, в 'Случае необхо-
димости, для опорожнения любого отсека бака. Нагретый
в трубчатом нагревателе битум поступает в 'испарительную BO-
TH
ройку, а из псе — на испарительный лоток, по которому течет
тонким слоем (при этом обеспечивается окоичательное отделе-
ниепара). На лотке установлен баллон-датчик дистанционного
термометра. Перекидной автоматически управляемый лоток на-
правляет готовый битум в расходный отсек бака. Если темпе-
ратура битума ниже заданной, то лоток автоматически «повора-
чивается и битум сливается обратно в отсек сырого битума,
а в случае перегрева битума «включается автоматический зву-
ковой сигнал. Второй насос предназначен для выдачи готового
битума потребителям.
Трубчатый нагреватель — это трехходовой теплообменник,
в 'Котором в качестве теплоносителя использованы горячие газы
из выносной топки. Его расчетная поверхность нагрева —
30,7 м2; общая длина труб (диаметром 89X4 мм) — ПО м.
Агрегат оборудован вентилятором-дымососом типа ЦП7-40 № 5
(левого исполнения, с частотой вращения 1640 об/мин); его
двигатель имеет мощность 4,5 кВт. Битум нагревается при цир-
куляции газов, которая позволяет снижать температуру газов
и повышать интенсивность теплоотдачи при увеличении скоро-
сти газов. При этом также уменьшается возможность коксова-
ния битума в трубах. Топочный агрегат устроен аналогично
с агрегатом бптумоплавильпой установки Д-506. Расход топли-
ва--70 кг/ч при влажности битума до 5%, емкость топливного
бака — 5 м3, мощность двигателя насоса подачи топлива —
1,7 кВт.
Сблокированная система автоматического управления обес-
печивает регулирование, питание битумопла'вилыюн установки
«сырым» битумом, контроль и поддержание заданной темпера-
туры и отсеке в ып а репного битума, контроль уровня битума
в отсеке тремя электромехаш-гчеокими датчиками уровня, вклю-
чение н выключение электродвигателей битумных насосов, свя-
занные с датчиком уровня, а также запуск электродвигателя
подачи топлива к форсунке (когда уровень битума в отсеке
выше нагревателей примерно на 100 мм). Работает здесь насос
циркуляции, дутьевой вентилятор и соответственно вентилятор
дым осота.
Б и тумопл ал ильная установка Д-649 непрерывного действе я
(рис. 17) состоит из четырех крупных агрегатов: расходной
емкости / с системой битумопроводов, крапов и насосов 2,
трубчатого нагревателя .7, резервуара 4 обслуживания, обогре-
ваемого топливного бака 5 с топливопроводом и насосом. Име-
ется также пульт управления системой автоматики.
Резервуар обслуживания предназначен для непрерывного
выпаривания влаги из битума, поступающего из битумохрапи-
лпща. Резервуар цилиндрической .формы с. теплоизоляцией
установлен на индивидуальную раму. Внутри резервуара рас-
положен теплообменник и лоток. На передней стенке резервуара
Рис. 17. Схема битумоплавильной установки Д-649 непрерывного действия
(комплект агрегатов)
.36
смонтированы трубы забора и подачи битума, электронагрева-
тели для поддержания температуры битума, битумная комму-
никация с краном регулирования, парораспределитель, а также
герморегулирующие устройства; причем, верхние устройства
служат указателями уровня, а нижние для автоматического
слежения 'за температурой битума. Трубы забора битума снаб-
жены фильтром грубой очистки. Парораспределитель соединен
г паровыми рубапиками .насоса, кранов и битумных труб. Ре-
гулировочным краном с помощью шкалы и стрелки обеспечи-
вается установка его в положение одного из режимов работы
битумоплавпльпой установки. 13 вер'хией части резервуара
вмонтирован! парораспределитель, который соединен трубой
с теплообменником.
Трубчатый нагреватель (рис. 18) оредназначеп для нагрева
битума до рабочей температуры. Это— агрегат, типа радио-
Ц‘ион''г()копвоктг1в1юто нагревателя, закрыт кожухом и установ-
лен па .раму. Нижний кожух нагревателя образует с наружным
кожухом агрегата иилкидричеюкую полость, из которой венти-
лятор форсунки отсасывает .воздух и способствует охлаждению
кожуха. Этот воздух подается к форсунке для распыла топлива.
В переднюю торцевую стенку встроена цилиндрическая топка,
футерованная огнеупорным кирпичом. Ввод и вывод битума из
нагревателя осуществляется в нижней его части. Трубчатый
нагреватель устанавливают с наклоном до 1% для обеспечения
полного стекания остатков битума.
Расходная емкость предназначена для приема обезвожен-
ного и нагретого до рабочей температуры битума, храпения и
выдачи .его па крон.:модство. Теплоизолировапный цилиндри-
ческий бак объемом 30 <м3 установлен па раме. Емкость имеет
горловину для осмотра, плотно закрываемую крышкой, а в зад-
ней стенке люк для очистки бака. На передней стенке емкости
смонтированы приемная битумная труба из трубчатого нагре-
вателя, электронагреватели для поддержания температуры би-
тума, торморегулирующие устройства, термометр, а также, би-
тумная коммуникация с кранами и насосом.
Технологический процесс битумоплавильной установки Д-649
непрерывного действия протекает почти аналогично работе
установки Д-618. Предварительно подогретый битум до состоя-
ния текучести поступает из битумохранилища в трубчатый на-
греватель, нагревается и через теплообменник поступает в па-
роотделитель циклонного типа и далее на лоток. По лотку
испарительной камеры битум растекается топким слоем, чтобы
оставшиеся пары после пароотделителя могли быть свободно
удалены. С лотка готовый битум сливается в резервуар обслу-
живания, где при наполнении до уровня установки верхних
терморегулирующих устройств типа ТУД • 3-4 по сигналу по-
следних включаются электронагреватели, а п(ри наполнении до
среднего уровня возможен переход на установившийся режим
________ .37
работы. При этом режиме часть битума проходит из битумо-
хранилища прямо в теплообменник.
Из резервуара обслуживания битум подают в трубчатый на-
греватель, откуда ’/з битума поступает в расходную емкость, а
2/з 'возвращаются в теплообменник, где смешиваются с еще не
выпаренным битумом из битумохранилища. Вспенившийся в ре-
зультате теплообмена битум подается в пароотделитель и даль-
ше на лоток испарительной камеры. При понижении темпера-
туры битума в теплообменнике ниже 140° С уменьшают подачу
битума из битумохранилища и увеличивают подачу готового
битума из трубчатого нагревателя. Это достигается' регулиро-
ванием проходного сечения соответствующих кранов. При по-
вышении температуры битума выше установленной подаются
на пульт управления световой (красная лампочка) и звуковой
(звонок) сигналы. По окончании работы обязательно отклю-
чают форсунку и откачивают оставшийся битум в битумохра-
нил-шце из резервуара, расходной емкости и трубчатого нагре-
вателя.
На основе обобщения опыта в Союздорнии было разрабо-
тано устройство (оборудование) для непрерывного нагрева би-
тума в подвижном слое с использованием ©лактропатроватсль-
ных элементов (рис. 19). Оно представляет собой теплоизоли-
рованный корпус, верхняя часть которого служит напорной ем-
костью постоянного уровня. Уровень a'lTroiMarnnecKn поддержи-
вается с помощью по1плавко1по1го устройства, 'соединенного
с концевым выключателем
склада. В средней части
корпуса размещены лотки,
по которым стекает нагре-
ваемый битум. Внутри каж-
дого лотка смонтированы
электрпч секи с натрев атель-
ные элементы. Нижняя
часть корпуса является рас-
ходной емкостью, наличие
которой 1 юз'во л нет комп ей-
саровать неравномерность
выдачи битума. Для воз-
мож 1 юстi। замены иагрева-
тельных элементов без раз-
борки всего агрегата, лотки
н нагревательные элементы 11'
кренятся своей торцевой
частью с наружной стороны
корпуса. Для исключения
постоянного сообщения с w
атмосферой н более полно-
го сохранения тепла в верх-
ней части устройства мож-
но смонтировать обратный
клапан1.
подающего насоса битумного
Рис. 19. Схема оборудования для разо-
грева битума в подвижном слое:
/ — входной битумапронод; 2.-труба для вы-
хода пара; 3 — слитное устройство; 4 — кор-
пус устройства: 5 — наюевательный элемент;
6 силовые электрические контакты; 7 —
сливной лоток; 8 — сливной лоток в сборе с
нагревателем; 9 — выходной бптумоитровод;
10 — краны; 11 — трубопровод
’ Авторское свидетельство
X? 310 000. Опубликовано в сбор-
нике «Открытия, изобретения,
промышленные образцы, товарные
знаки», № 23, 1971.
39
Оборудование работает следующим образом. Битум, нагре-
тый до температуры 90—100° С, подается из склада по трубо-
проводу в напорную емкость. В зависимости от исходной тем-
пературы и влажности битума устанавливается оптимальная
высота стекаемого слоя, что обеспечивается сливным устрой-
ством, которое представляет собой щелевой затвор. Стекая пб
нагретым до 230—280°С лоткам, битум -прогревается до рабо-
чей температуры и сливается в расходную емкость. Лотки име-
ют полностью закрытую конструкцию и нагреваются с помощью
размещенных внутри них нагревательных элементов. С .-целью
компенсации потерь тепла в расходной емкости, в нижней ее
части размещен закрытый нагревательный элемент. Электри-
ческое напряжение к нагревательным элементам подводится-
посредством силовых клемм.
При нагревании влажного битума образовавшиеся па-ры
удаляются в -атмосферу через вертикальный трубопровод, отда-
вая часть тепла битуму, находящемуся в напорной емкости.
В том случае, если по каким-либо причинам битум не полно-
стью взят из расходной емкости, он предварительно подогре-
вается до температуры 60—70° С, а затем с помощью насоса
по трубопроводу перекачивается в напорную емкость, которая
расположена в верхней части устройства, и быстро догревается
до рабочей температуры. Этот же насос используется в каче-
{-ости; для 'чего имеются два
пробковых крана, приводи-
мые в действие с пульта уп-
равления с помощью элек-
тропривода. Размещение па-
с-оса и крапов внутри уст-
ройства, исключает необхо-
димость их aBTOiioMHOir-O!
обогрева.
Проведем!ые и-сс л ед-ов а -
ния показали, что битум мо-
жет быть нагрет до рабочей-
температуры за время не
более 20—25 мин; процесс
разогрева можно полностью
ав том а ти з ир ов ать.
Другим вариантом воз-
можиюго технического реше-
ния разогрева битума в
подвижном слое является
устройство (рис. 20), кото-
рое позволяет отводить на-
гретые слои битума от на-
гревательных элементов, не
подвергая основную массу
битума действию -повышен-
40
стве подающего из .расходной е
Рис. 20. Схема устройства с раздели-
тельной сеткой, для разогрева битума
-ны-х температур. Это обеспечивается применением сетки / с
ячейками, которые пропускают только битум, на,гретый до тем-
пературы 140—4'50° С.
Конструкция оборудования выполнена в виде .вертикальной
цилиндрической емкости 2, в верхней части которой смонтиро-
ван нагревательный агрегат в виде конуса 3 и нагреватели 4,
заключенные в пространство между нагревательным агрегатом
и корпусом нагревателя 5. К корпусу нагревателя в централь-
ной ого- части жестко прикреплен выпускной патрубок 6, внизу
которого смонтирован испарительный зонт 7. Нижняя часть кор-
пуса представляет тобой расходную емкость 8, объем которой
позволяет компенсировать неравномерность потребления би-
тума1.
Битум из битумохранилита по подводящим' трубопроводам
закачивается в верхнюю часть оборудования, ограниченную
сеткой. По мере нагревания слоев битума, прилегающих к сет-
ке, они нс поднимаются в верхнюю часть емкости в результате
пазносги веса нагретого и более холодного -слоев битума, как
это происходит в Обычных устройствах, -а проходят через сетку
и -стекают по нагретой конусной поверхности и патрубку па
испарительный зонт, с которого попадают в нижнюю расход-
ную часть устройства. Стекая по нагретой конусной поверхно-
сти, битум прогревается до -рабочей температуры. С целью ком-
пенсации потерь тепла и стабилизации рабочей температуры
битума в заданном пределе, в нижней части расходной емкости
установлены нагревательные элементы. Корпус и верхняя часть
устройства теплоизолированы.
§ 4. Дозаторы битума
Одна из важнейших операций технологического процесса
приготовления асфальтобетонных смесей —смешение материа-
лов с битумом. В большинстве современных установок для при-
готовления асфальтобетонных смесей эта операция обеспечи-
вается в двухвальиых лопастных смесителях периодического
действия.
Важным показателем работы смесителей является продол-
жительность приготовления смеси. Существенное сокращение
продолжительности перемешивания (при сохранении качества
смеси) дает возможность повысить производительность всего
комплекта оборудования для приготовления асфальтобетонных
смесей. Продолжительность приготовления смеси и ее качество
во многом зависят от способности дозирующих устройств вы-
держивать требуемый режим подачи, точность дозирования и
продолжительность ввода битума в смеситель.. Согласно ГОСТ
1 Авторское свидетельство № 402 606. Опубликовано в сборнике «Откры-
тия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки». № 42, 1973.
9128—67 погрешность ввода битума в смеситель не должна
превышать ±1,5%.
В настоящее время в комплектах смесительного оборудова-
ния применяются дозаторы различной конструкции, основанные
на принципа'Х дозирования (по объему и массе), которые в каж-
дом конкретном случае должны отвечать требованиям к дози-
рующим устройствам. В дозаторах объемного дозирования;
осуществляется отмеривание требуемого объема битума и ввод
его в смеситель. В весовых дозаторах (по массе) предвари-
тельно взвешивается требуемая порция битума с последующей
подачей бго в смеситель.
Объемные дозаторы по принципу действия могут быть раз-
делены на две грунты:
1) дозирующие устройства, которые настраивают на выдачу
заданного количества битума соответствующим изменением,
геометрических размеров рабочей камеры дозатора. В качестве
рабочих камер в дозаторах этого типа используются емкости
различной геометрической фермы;
2) дозаторы, настраиваемые на требуемую дозу битума пу-
тем изменения количества порций, которые 'выталкиваются из
рабочей камеры дозатора. Рабочая камера здесь снабжена спе-
циальными приборам1!! для измерения объема в 'потоке горячего,
битума.
Схема наиболее распространенного объемного дозатора би-
тума, применяемого в аскральтосмсситсльпыос установках тина
Д-597, Д-508-2 и Д-617-2, дана па рис. 21. Эти дозаторы наи-
более просты по конструкции и надежны в эксплуатации. До-
затор представляет собой рабочую камеру 8, внутри которой
находится поплавок 2, соединенный через блоки 6, тросом 7
с грузом 5, перемещающимся вдоль шкалы 8. Шкала дозатора
обычно расположена в удобном для обслуживания месте п хо-
рошо обозревается с рабочего места оператора. Рабочая каме-
ра снабжена входным и выходным патрубками с пробковыми
крапами / и 12. Автоматическое отключение после заполнения
рабочего объема камеры обеспечивается с помощью конечного
выключателя 4, который с целью возможности установки раз-
личных доз битума имеет
вегаможность г!еремевдать-
ся вдоль шкалы 3.
Разогретый битум че-
рез входной крап / аго
т р у б о п р оводу 13 постуи а-
ет в рабочую камеру до-
з ат о р а. П р и з ан о л! i он н и
рабочей камеры подни-
мается поплавок, связан-
ный с грузом через'
блоки. Груз нажимает на
кон ечн ы й в ык л ю ч ат е л ь
42
после чего размыкается цепь управления, входной кран закры-
вается и подача битума в рабочую камеру прекращается. За-
тем открывается выходной кран 12 и битум из рабочей камеры
с помощью насоса 11, через распределительную трубу 9 и рас-
пылительную форсунку вводится (в смесительную камеру 10. Ра-
бочая емкость дозатора, подводящие и отводящие патрубки,
краны, снабжаются паровым или другим видом обогрева. От-
крытие, закрытие кранов и включение насосов автоматизи-
ровано.
Схема работы весового дозатора состоит из следующих опе-
раций (рис. 22). Горячий битум'через входной кран 3 по пи-
тающему трубопроводу 4 поступает в емкость 5 дозатора, ко-
торая установлена па весах. Масса находящегося в емкости
битума регистрируется по показа пням циферблатной головки
весов 1, на которой по ходу движения стрелки установлен дат-
чик И. П,ри поступлении в емкость дозатора необходимой для
конкретного состава массы битума стрелка 2 достигает конеч-
ного выключателя, который разрывает электрическую цепь
управления входным краном и подача битума прекращается.
После этого открывается сливной кран 9 дозатора и битум из
бака поступает в промежуточный лоток 10, из которого он с по-
мочило насоса 8 через распределительную трубу 6 и распыли-
тельную форсунку вводится в смесительную камеру 7.
В настоящее время отечественная промышленность выпус-
кает для -весовых до-заторов унифицированные дозировочные
приборы типа УЦ-К-УЦД, разработанные институтом ВНИИ-
СТ р о й до р м а । п сов ме-ст-п о с з а водами- изготов и тс л ями. Л -пн ар а ту -
ра представляет собой циферблатные указатели, оснащенные
задатчиками, рассчитанными па работу в запыленных условиях.
Аппаратура позволяет взвепинвать заранее заданное количество
битума с разгрузкой рабочей емкости дозатора после каждого
взвеянн-вання -и осуществлять дистанционную настройку дози-
рующего устройства. 1Гриску
риа-птах: с мост-ной установке
си р он a i I и ем и гак аз анти й; с
местной установкой порций
н дистанци-оптиой передачей
по к аз a a i и й; с'- диет а-нцион -
пой устапоДкой порций и
перед а11 е й пк> к а з а и и й.
Совор-гаепствоваиие тех-
нологического процесса'ппи-
г-оток л ei I и я а оф а л i >то б е т о-i i -
ных смесей наряду с усотср-
ш епств он ал т и ем -см еси тель-
ного оборудования (Идет но
я ути с ок Р а 11 !,е-ии я л уго д о л жи -
тельиюсти' цикла перемеши-
вания и получения пепре-
ы УЦК-УИД выпуск «ноте я в ва-
й порций и с циферблатным фик-
Рис. 22. Схема весового дозатора
43
рывности 'процесса. При этом затрудняется применение объем-
ных и весовых дозаторов, в которых отмеривание требуемых
количеств битума и ввод вяжущего в смеситель осуществляется
двумя последующими операциями. Полому в последнее время
разрабатываются дозирую-щие устройства периодического дей-
ствия со счетчиками. Эти устройства дают возможность 'совме-
стить по времени операции дозирования битума и .ввод его- в
смеситель, а для измерения объема горячего' битума можно
применять приборы типа дисковых нефтемеров, например
ДНВ-45М-60 и ДНВ-(80М, снабженные паровым или элвкттри-
ч еск им обо гр е во м,
§ 5. Основы расчета потребного оборудования
и энергозатрат для битумных баз и цехов
Типовое, битумохрапили'ще секционного типа имеет два ти-
поразмера секций — 500 м3 и 250 м3. Соответственно требуемая-
площадь F каждого хранилища в виде четырехугольника в раз-
резе,-если стенки вертикальные, или перевернутой трашоц-ии,.
если стенки его откосные, при глубине h от дна до зеркала би-
тума составит
F—Ejh и F = LB,
где Е—принятая емкость хранилища; L и В — средние длина и шири-
на хранилища. При трапецеидальном сечении хранилища L и В должны быть
понизу уменьшены с учетом заложения стенок его, а поверху — соответ-
ственно увеличены.
При теплотехническом расчете битумохранилища по расхо-
ду пара определяют поверхность нагревательных элементов,
обеспечивающих возможность получения в течение 1 ч того ко-
личества битума, на которое рассчитана конструктивная про-
изводительность применяемых па битумной базе или в цехе
серийных битумоплавильных установок, т. е. 3; 6 или 10 т/ч.
Для этого вначале определяют необходимое количество тепла-
для подогрева битума до состояния текучести:
Q = G&C(t-^t0)Kn, (1)
где Gr, — количество битума, которое нужно подогреть за 1 ч; С — теп-
лоемкость битума, принимаемая равной 0,4; t — требуемая температура би-
тума, равная 80.90° С; Д— начальная температура битума в хранилище -
10° С; Ки—коэффициент, учитывающий потери тепла па излучение с поверх-
ности битума через дно и стенки хранилища или приямка, где происходит
подогрев вяжущего материала, а также, тепло, идущее па нагрев содержа-
щейся в битуме воды, так как даже в закрытых битумохранилшцах битум
может быть обводнен до 1...2%, за счет возможного попадания влаги при
его транспортировании (обычно /<ц=а1,2).
44
Расчетную поверхность нагрева паровых регистров можно
определить по формуле
Л, 5, (2)
k [0,5 (Гп + Г0)- 0,5 (Z+ /0)]
где Ти — температура пара при давлении 6—8 кгс/см2, равная 160° С;
Т„ — температура отработавшего пара при давлении 2 кгс/см2, равная около
120° С; k— коэффициент теплопередачи через стенки регистров с 1 м2 по-
верхности змеевика, принимаемый равным 60 ккал/(м2- ч • ГС); щ.-коэффи-
циент теплопередачи от пара к металлу, равный 1000 ккал/(м2-ч-'ГС); «2 —
то же, от металла к битуму, при повышении температуры битума с 10° до
100° С [47,4 ккал/(м2-ч-Г С)]; s — толщина стенки трубы регистра (0,008—
0,007 м); X — коэффициент теплопроводности стальной стенки трубы, равный
40 ккал/(м2-ч-ГС).
Длину труб змеевика паронагревателя заборного устройства
в хранилище определяют по формуле
, б'нгр , „
7 = 77 при A =-А, .
где [т — площадь поверхности 1 м трубы; Da— наружный диаметр тру-
бы, м.
Толщина х стенки трубы
,__ Р D„ ।
2WT77T7 + е' (3)
где /•’ — расчетное давление (6 кгс/см2); /?доп— допустимое напряжение
при растяжении трубы, равное 0,4а (/?доп=0,75 кге/мм2); е~-прибавка к
расчетной толщине стенки на коррозию, равная для данного случая 0,75 мм
(по нормам Госгортехнадзор, для труб из алюминиевого сплава или сталь-
ных бесшовных труб допускается е = 0,5 :1 мм).
Потребное количество тепла Qn (ккал/ч) для 'Частичного
разогрева битума, который соприкасается со стенками бункера,
при его разгрузке, может быть определено по следующей фор-
муле:
Q6 = G6C(r.........................-t())Kun,
где Ge — количество разогреваемого битума в одном нагоне при сли-
ве, кг; Кп — коэффициент потерь тепла при сливе, .обычно равный 1,2; п —
количество одновременно разгружаемых вагонов; t0 начальная температура
нагрева битума, °C; t — конечная температура нагрева битума, °C; С — теп-
лоемкость битума при средней температуре, равной 7о (/ + /0)-
Часовой расход naipa П (кг/ч) может быть определен' по
формуле
П = Q6lq,
где q — теплосодержание пара, ккал/кг, определяемое по таблицам на-
сыщенного водяного пара в зависимости от давления или температуры.
Потребность в оборудованйи (количество единиц) для на-
грева битума может быть определена по формуле
.. . Сб.см Кп П
И __--------- ПрИ
С|>
П*см К»
где Сг,.,.м — проектная или фактическая производительность битумной
базы в смену, т; Gp—расчетный сезонный расход битума, т; тск — коли-
чество рабочих смен в сезоне; Кв—коэффициент использования времени;
/<„— коэффициент неравномерности потребления битума, равный 1,1 —1,2;
6'„ — паспортная производительность единицы- оборудования в смену,' т.
На битумных базах и на АБЗ обычно предусматриваются
душевые установки, которые являются основным потребителем
горячен воды. Согласно санитарным нормам па промышленных
предприятиях расход горячен воды па одного производственно-
го рабочего исчисляется в размере 40—50 кг при температуре
65° С.
Вода нагрев а еде я в водяных подогревателях и исполь-
зуется только в течение 1 ч в смену, когда производствеиньге
•рабочие -ио окончании работы пользуются душем.
При двухсменной работе расход воды Gn (кг) в сутки на
душеные установки составит
GB =. MaK,,
где К}\ — коэффициент, учитывающий среднее количество человек, поль-
зующихся душем; а — норма расхода воды на одного человека, кг; М — чис-
ло человек, работающих па предприятии в течение двух смен.
Расход тепла (ккал) в сутки на горячее водоснабжение
составит
Q,, g,
а часовой расход Q., : .
Здесь С»—теплоемкость воды, ккал/(кг-град); — температура горя-
чей г,оды, "С; — температура холодной воды, °C; т — число смен работы
предприятия.
В качестве водогрейных котлов можно использовать котлы
серии Кч-1, Кч-'2, Кч-3. При 'потребности пара на предприятия
можно использовать также жаротрубпые паровые котлы (паро-
образователи), обычно применяемые на АБЗ, с соответстаую-
46
щим учетом типа и марки котла при подсчете его необходимой
суммарной производительности.
При сооружении котельных учитывают, что, кроме произ-
водственных нужд, тепло расходуется на вентиляцию, отопле-
ние зданий и санитарно-бытовые нужды. Потребность пара и
тепла слагается из расходов отдельных потребителей на осно-
вании .расчета или по известным удельным расходам и нормам.
Температуру пара выбирают в зависимости от технологических
требований потребителей с учетом потерь в теплосетях. Давле-
ние пара в котле должно быть принято в соответствии с мак-
симальным давлением, необходимым для каждого потребителя.
Место расположения котельной выбирают по возможности бли-
же к основным потребителям пара. Такое расположение ко-
тельной позволяет уменьшить длину паропроводов и сократить
потери тепла при подаче его от котельной к потребителям.
Требуемую поверхность нагрева Г'к м2 котла определяют по
часовому расходу пара:
р __ Кз (Mi Д d)
где ('и — потребность в паре, кг/ч; d — потери пара, равные 0,15 Gn, кг/ч;,
р-..удельная паропроизводительность котла (с единицы поверхности нагре-
ва), кг/(м2-ч); — коэффициент запаса, равный 1,2.
При давлении пара свыше 1,7 кгс/см2 применяют вертикаль-
но-'Цил1П1Д|)'и чески'е котлы типа В ГД или водотрубные котлы
ДКВР (при давлении 10—20 кгс/см2), KPIII и ВВД произво-
дптелыюстыо от 2 до 10 т пара в 1 ч. Если .расход пара незна-
чителен или его потребность периодическая, то целесообразно
использовать локомобильные передвижные пли стационарные
установки. Потребность в таких установках может возникнуть
для слива битума из железнодорожных бункерных полувагонов
или цистерн. Промышленность выпускает передвижные и ста-
ционарные локомобили и парообразователи производительно-
стыо до 1200 кг/ч и более.
Тепловые сети для передачи пара и горячей воды должны
быть выполнены соглдсио Правилам устройства и безопасной
эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды, утвержден-
ных ГО марта 1970" г. Государственным комитетом по надзору
за безопасным ведением работ в промышленности и горному
надзору при Совете Министров .СССР, п обязательных для
всех министерств и ведомств или согласно Указаниям по Кот-
лонадзору |В1].
При использовании па битумной базе или в цехе электро-
нагревателей, а также для электродвигателей, освещения, авто-
матического управления и т. п., электроэнергию получают от
своих временных электростанций или от сети электроснаб-
жения.
47
Временные электростанции предназначены для
питания электрической энергией силовых и осветительных по-
требителей при невозможности подключения .к силовым линиям
электропередач. По своему назначению временные электростан-
ции делятся на стационарные и передвижные. В качестве пер-
вичных двигателей таких электростанций наиболее широко при-
меняют дизели. Дизельные агрегаты обычно представляют со-
бой блок «двигатель-генератор», установленный на массивной
металлической раме. На раме укреплены также узлы систем
охлаждения, подачи топлива и смазки двигателя. Электриче-
ские агрегаты передвижных электростанций устанавливают па
тр а псп о ртны с средств а.
Электрические схемы . щитов управления электростанции
должны обеспечивать распределение электроэнергии между
потребителями. Различают поминальную, максимальную и экс-
плуатационную мощность электростанций. При номинальной
мощности агрегат может длительное время работать в расчет-
ных условиях окружающей среды. Максимальную мощность от
агрегата можно получить в течение короткого времени, указан-
ного заводом-изготовителем. Величина номинальной и макси-
мальной мощности указана в паспорте и технических условиях.
Эксплуатационную мощность агрегат обеспечивает в течение
длительного времени. Тепловой режим агрегата должен соот-
ветствовать его тепловому режиму работы с номинальной мощ-
ностью. По мощности все электростанции подразделяются па
агрегаты малой (от 0,5 до 50 кВт), сродней (от 50 до 400 кВт)
и большой (свыше 400 кВт) с поминальным напряжением 230
и 400 В. . Выпускают также агрегаты с генераторами повышен-
ной частоты 200; 400; 1200; 2400 Гц. Автоматизация позволяет
обеспечивать их работу без обслуживающего персонала и про-
изводить включение резервного агрегата при повышении на-
грузки или полное выключение оборудования. Основные техни-
ческие данные некоторых .временных электростанций приведе-
ны в табл. 6.
Табл и н а С>
Тип станции Мощность, кВт Напряже- ние, В Тип дви- гателя Тип гене- ратора Масса, т
жэс-о 9 230 Л 40 Gr.C-6,05 0,35
ПЭС-8 30 400/230 ЗИЛ-1120 С-8Й-4 *2,0
жэ'С-зо 35 400/230 Д-54 аг-35/6 2,4
ДЭС-4 35 400/230 Д-Й4 ОГ-Зб/6 2,4
ЖЭС-бо 60 400/230 КДМ-46 С.Г-60/6 3,5
ПЭС-SO 60 400/230 1-Д-6 СГ-60/6
ДЭС-100А 100 400 ЯМЗ-.238 ГСФ-100Д
ЭС ДА-500: основной блок . . . 500 400 Дизель-генератор АС-816 15,0
в.сп ом от а те л ы i ы и блок 110 400 ДЭАЛОО 11,7
4В
Трансформаторные подстанции применяют пртр
использовании электроэнергии от сети. Количество проектируе-
мых трансформаторных подстанций (ТП) зависит от объемов
работ па базе и нагрузки, приходящейся на подстанцию. При
увеличении количества ТП уменьшаются расходы на строи-
тельство низковольтной сети, но увеличиваются расходы на
строительство и оборудование ТП. Для выбора их количества
составляют несколько вариантов .расчета и выбирают оптималь-
ный вариант, обеспечивающий наименьшие капитальные затра-
ты п бесперебойное питание ответственных потребителей. При
этом учитывают требуемую надежность работы ТП.
Для выбора трансформаторов необходимо знать установлен-
ную мощность 1Ку и коэффициент спроса Ке- Установленную
мощность находят суммированием поминальных мощностей
।гршчм.пп.ков по группам — освещение, двигатели, нагреватель-
ное оборудование и т. д. Все потребители, как правило, нс
включаются одновременно и па полную мощность. Максималь-
но возможную величину электрической папрузки данной группы
потребителей определяют с учетом коэффициента спроса. Этот
коэффициент отражает одновременность включения, величину
загрузки, к.и.д. приемника ик.п.д. электросети:
А* с ’
''Inp Чс
где /Со — коэффициент одновременности включения, т. о. отношение чис-
ла одновременно работающих электроприемников ко всему количеству при-
емников; /<:1 — коэффициент загрузки, т. е. отношение потребляемой мощно-
сти к номинальной мощности токоприемника; Г)пр— к.и.д. электроприемни-
ка; Tjc .к. и. д. сети.
Расчетную активную мощность Wp определяют
= Е Гу /<с.
Глава П
ТЕПЛОНОСИТЕЛИ И СПОСОБЫ РАЗОГРЕВА
ВЯЖУЩИХ МАТЕРИАЛОВ
§ 6. Влияние температуры на технологические свойства
битумов
Длительность службы дорожных покрытий, устраиваемых
с применением нефтяного битума, во многом зависит от свойств
этого строительного материала. Высокие качества дорожных по-
крытий, которые характеризуются отсутствием на них остаточ-
ных деформаций (трещин, выкрашивания, сдвигов, шелуше-
ния), возникающих от действия транспортных средств и погод-
ных условий, могут быть обеспечены, если битум как вяжущий
4—861 _______ 49
материал будет отвечать ряду технологических требований. По-
скольку основное назначение битума в дорожном покрытии —
связать минеральные частицы в сплошной монолит, который ра-
ботает в тяжелых условиях эксплуатации автомобильной доро-
ги, то битум должен обладать способностью прочного сцепле-
ния с поверхностью минеральных материалов (иметь хорошую
адгезию) м иметь достаточное внутримолекулярное оцепление
(иметь хорошую когезию).
Необходимая прочность покрытия при положительных тем-
пературах и эластичность при отрицательных обеспечиваются,
если битум обладает комплексом упруго-пластичных свойств
в интервале температур, в котором работает дорожное покры-
тие. Отсутствие этих свойств у битума приводит к образованию
сдвигов, наплывов в летнее время, трещин и выкрашиванию
в зимнее время. Кроме того, долговечность дорожноро покры-
тия определяется химическим составом битума, который не дол-
жен нарушаться-в процессе его технологического разопрев а.
Битум—это коллоидная система, -в которой диспер’сиотшой
средой являются масла, дисперсной фазой — асфальтены и по-
верхностно-активными веществами—смолы. В зав пси моет и от
соотношения составляющих компонентов биту мы обладают раз-
ными свойствами. Каждая частица системы совершает колеба-
тельные движения, подобные тепловым •колебаниям -молекул.
При повышении температуры увеличивается соотношение «дис-
персионная среда— дисперсная фаза», -что приводит к увеличе-
нию расстояний между узлами пространственной сетки системы.
Одновременно возрастает частота тепловых колебаний, скорость
к частота движения молекул, что вызывает ослабление молеку-
лярных сил между коллоидными частицами и приводит к раз-
рушению структуры. При достаточно высоких температурах
происходит предельное разрушение структуры и битум перехо-
дит в состояние высоковязкой, истинной (ньютоновской)
жидкости.
Битумы различных структурных типов по-разному сопротив-
ляются факторам температурного воздействия и окислительным
процессам. Требования к битуму как к дорожно-строительному
материалу определяются комплексом структурно-механических
к адгезионных свойств, сохранение которых определяется усло-
виями влияния различных факторов, и в том числе факторами,
связанными с -технологической переработкой битума — его разо-
греиюм -и объедим опием с минеральным материалом [8, 12].
Технологический -разогрев битума производится при повы-
шенных температурах, что часто вызывает ухудшение качества
битумов, снижение их «склеивающей» способности. Битум ста-
новится хрупким, теряет пластические свойства —«стареет».
В настоящее время факторы, вызывающие старение битумов,
достаточно хорошо изучены. Определены границы максимально
допустимых температур и времени их действия. Выдерживание
установленных режимов позволяет, практически -полностью, co-
rn
хранить исходные свойства используемых битумов. Однако су-
ществующая технология разогрева битума на асфальтобетон-
ных заводах и битумных базах далеко не всегда позволяет вы-
держать оптимальную величину температур и времени их воз-
действия на битум, а следовательно, и сохранить его качество,
в результате чего дорожные покрытия преждевременно разру-
шаются.
Битум подвергается воздействию 'температур от 100 до
250° С лрп технологической переработке в процессе приготовле-
ния бнтумоминералы-юй смеси и от 4-60 до —40° С при экс-
плуатации дорожного покрытия. Под влиянием этих температур
изменяется структура битума и весь комплекс связанных с ней
механических свойств. Если при этом не наблюдается сущест-
венного изменения состава, то изменения носят обратимый ха-
рактер, что связано с переходом из одного структурно-реоло-
гического состояния в другое. Однако в условиях длительного
воздействия повышенных температур активизируются процессы
взаимодействия битума с кислородом воздуха, приводящие к
изменению химического состава, структуры и свойств битума.
В этом случае изменения необратимы и приводят старению
материала.
В. В. Михайловым, А. С. Колбановской, А. Р. Давыдовой
и другими [12] выявлены механизм и причины, влияющие на
старение битумов. Это позволило активно воздействовать на
технологию переработки и использование битумов, особенно по
замедлению процессов старения с помощью поверхностно-ак-
тивных веществ (ПАВ), рациональной технологии их приготов-
ления п разогрева.
Совокупность обратимых и необратимых изменений свойств
битумов под воздействием повышенной темпера’туры оказывает
существенное влияние на качество и долговечность дорожных
покрытий. Необратимые изменения состава, структуры и свой-
ства битума способствуют образованию па покрытии увеличи-
вающихся со временем трещин, выбоин и других дефектов.
Для приготовления асфальтобетонных смесей применяют
нефтяные дорожные битумы, соответствующие требованиям
ГОСТ 11955—66 на жидкие битумы и ГОСТ 11954—66 на вяз-
кие битумы. ГОСТами на нефтяные дорожные битумы .предус-
мотрено применение добавок iiOBepxi-iocTHO-aKTHiB'Hbiix веществ
(ПАВ), положительное влияние которых полностью исчезает
при перегреве. Согласно нормативам [11], максимальная темпе-
ратура нагрева битума с ПАВ при технологической обработке
не должна превышать 100—120° С для жидких битумов и тем-
пературы 1 140°С Для вязких; запрещается подвергать их
длительному воз действию этих температур.
Для битумов без поверхностно-активных веществ величина
верхнего предела нагрева тоже ограничена; так для большин-
ства жидких битумов этот предел составляет 70—120° С, а для
вязких — 140—160° С.
4*
51
Кроме перечисленных факторов, на качество смеси оказы-
вает влияние количество битума в смеси и точность его дози-
рования. Поэтому содержание битума в асфальтобетонных сме-
сях (ГОСТ 9128—67) должно составлять 4—9% по массе,
а требуемая по составу доза битума должна вводиться в сме-
ситель с погрешностью, не цревйшающей ±1,5%.
С целью «расчета оптимальных режимов и параметров нагре-
вательного оборудования и дозирующих устройств, необходимо,
знать изменение теплофизи'чееких параметров битумов в зави-
симости от температуры. Эти изменения могут несколько отли-
чаться даже для битумов одной и той же марки, что объясня-
ется различной природой сырья и технологией, которые исполь-
зуются при получении битума. Средние значения изменения
теплофизмческйх параметров в зависимости от температуры
приведены в табл. 7 и на рис. 23. Значения коэффициента теп-
лопроводности в диапазоне температур битума выше 90° С из-
меняются незначительно и могут быть в среднем приняты рав-
ными 0,11 ккал/ (м • ч • град).
. \
Т а б л и ц а 7
Т емпература битума, °C Т еп л офи зп чес к и е и драметры
Плотность Г/СМ3 Кинематическая вязкость, см*/с
ьнд-‘Ю;«) ВНД-60/90 ' Б В л-90/130 ЬНЛ-10/60 БПД-9ОМЗО
20 0,995 1,015 1,020 —, — —
90 0,959 0,981 0,986 32 40 29
100 0,954 0,976 0,981 18 20 18
ПО 0,949 0,971 0,977 9,8 15 И
120 0,943 0,966 0,972 5,4 10 7,0
130 0,938 0,961 0,967 2,9 3,2 4,3
140 0,933 0,957 0,962 1,6 2,0 2,7
150 0,928 0,952 0,957 0.9 1,3 1,7
160 0,923 0,947 0,952 0,49 1,2 1,0
170 0,917 0,942 0,947 0,27 0,9 . 0,61
180 0,912 0,937 0,942 0,15 0,6 0.40
В производственных условиях из-за обводненности битума
и других причин битум разогревают заранее в больших объе-
мах, в то время как расходуют его постепенно. В результате
битум выдерживается при рабочей температуре в течение 10—
12 ч, а иногда и больше, что не исключает отрицательного
влияния на его качество.
А. Р. Давыдовой было изучено'поведение во времени биту-
момнперальпых смесей с битумами, подвергавшимися термо-
52
Рис. 23'. Зависимость теплофизических свойств битума БНД 60/90 от темпе-
ратуры:
р —.плотность, г/см3; С — теплоемкость, ккал/(кг-град); X — теплопроводность,
ккал/(м-ч-г,рад); а—температуропроводность, КИмУч
окислительным факторам [8]. Предел прочности образцов из
битумоминеральных смесей вначале несколько иговышается;
после достижения максимальной величины при действии фак-
торов старения в течение более 2 ч прочность образцов резко
понижается. Аналогичные результаты получены и другими ис-
следователями. Например, Б. В. Веденеевым [3] были проведе-
ны онтьпты с битумом марки БН-IV тгрм нагреве его до темпера-
тур 120—200° С с различной выдержкой. Установлено, что на-
грев в течение 1 ч во всем диапазоне принятых температур
почти не изменяет стру1ктурно-1механнчес1ких свойств (битума
(новышсиние вязкости составляет не более 10%), т. е. кратковре-
менный нагрев битума до высокой температуры, не превышаю-
щей температуру вспышки, вполне допустим. Но уже нагрев в
течение 2 ч дает повышение вязкости на 12—40%, а в течение
4 ч — на 24—64%.
На примере битумов, полученных в результате окисления
гудронов ромапгкинской нефти методикой опытов Д. А. Розен-
таля |21], предусматривалась выдержка образцов (по 50 г) от
2 до 20 ч на воздухе в диапазоне температур 150—250° С. Эти-
ми исследованиями установлено, что выдержка более 4 ч при
температуре выше 225° С приводит к значительному снижению
глубины проникания иглы, которая превышает отклонения,,
предусмотренные ГОСТом.
Не менее важное значение при разогреве вяжущих материа-
лов имеет величина температуры нагревательной поверхности.
________. 53:
Если температура поверхности ниже оптимального предела, то
значительно увеличивается время разогрева; высокие темпера-
туры вызывают нарушение качества прилегающих слоев биту-
ма, а значительное повышение температуры (выше допустимо-
го предела) приводит к непрерывному коксованию битума на
нагревательных элементах. В этом случае кокс засоряет тепло-
обменные аппараты я возможно его попадание в битумомине-
ралытую смесь.
Многие исследователи называют различные предельно допу-
стимые температуры нагревательной поверхности, До которых
не наблюдается коксования. Эти температуры лежат в диапа-
зоне 240—300° С. Такой интервал объясняется, очевидно, тем,
что битумы различных групп по-разному реагируют на повы-
шенное температурное воздействие. Однако большинство иссле-
дователей приходит к выводу, что при температуре около 280°С
начинается процесс коксов алия и при таких высоких темпера-
турах значительно сокра^иается время допустимого нагрева.
Поэтому в целях исключения нарушения качества би-
тума, применяемого для дорожных целей, температура нагре-
вательной поверхности не должна превышать 230—250° С.
§ 7. Теплоносители
Как показали исследования и проведенный анализ нагре-
вательного оборудования, лредпочтенпе прн первичном нагреве
битума в складах нужно отдавать донным нагревателям, по-
скольку в этом случае теплообмен носит конвективный харак-
тер и наблюдается активный массопсренос. При нагреве биту-
ма сверху тепло распространяется только молекулярной тепло-
проводностью, которая для битума в среднем составляет всего
0,11 ккал/(м ч • град); одновременно резко увеличиваются по-
тери тепла и время нагрева. С точки зрения сохранения каче-
ства битума, способ его разогрева в складе не имеет решающе-
го значения, в то время как выбор технологии и параметров
оборудования при. вторичном разогреве, когда имеют место вы-
сокие температуры, проблемы сохранения качества битума и
сокращения потерь тепла носят решающий характер. Нагрева-
тельное оборудование для вторичного разогрева отличается
большим разнообразием как по применяемым теплоносителям
и способам разогрева, так и по своей конструкции.
Один из вопросов, оказывающих влияние на режим нагрева,
культуру производства, а также на возможность регулирования
режимов, автоматизации процесса, и следовательно, на каче-
ство битума— это вопрос о выборе теплоносителя. Для техно-
логического нагрева битума в условиях асфальтоб<угониых за-
водов и битумных баз в настоящее время применяются тепло-
носители: пар, дымовые газы, горячая вода, масло, электриче-
ский ток, высокотемпературные органические (ВОТ) масляные
В4
теплоносители (ВМТ) и ряд комбинаций теплоносителей, кото-
рые в отдельных случаях позволяют вести процесс нагрева наи-
более качественно.
Перегретый пар — один из теплоносителей, который широко
применяется для разогрева битума в складах. Достоинствами
пара являются стабильность температуры при постоянном дав-
лении, большая теплоемкость, незначительное отложение осад-
ков в теплообменниках, возможность использования любых ви-
дов топлива.
'Основной недостаток парового нагрева, который в конечном
счете исключает его широкое применение, — необходимость уст-
ройства паровых систем высокого давления.
'Применение пара с температурой 250° С, имеющего давле-
ние 40 кгс/см2, сопряжено с большими кашиталавложетями
и сложностью экюплуатя1цни, поэтому пар используете.я преиму-
щественно с температурой около 165°С и давлением 6........-
7 кгс/см2. Такая температура теплоносителя достаточна 'для
разогрева битума в складе, но недостаточна для нагрева вяжу-
щего до рабочей температуры (140—160"С). Кроме того, недо-
статком паровых теплообменников является необходимость
строительства дорогостоящих котельных и специальной подго-
товки воды во избежание отложения солей; не исключена воз-
можность коррозии теплообменников, опасность прорыва пара'
в битум и, наконец, опасность замерзания системы.
Дымовые газы от сгорания топлива в топке - - наиболее рас-
пространенный теплоноситель отечественного нагревательного
оборудования. К достоинствам газового подогрева относятся
возможность использования любых видов топлива и прямое ис-
лользоиапне тепла без промежуточного теплоносителя. К недо-
статкам нужно отнести: высокую температуру газов (500.....
700°-С), приводящую к быстрому коксованию и нарушению ка-
чества прилегающих слоев битума, а также неравномерность
распределения температуры по длине теплообменника и невоз-
можность ее автоматического регулирования. Конечная рабо-
чая температура в устройствах для разогрева битума получа-
ется в результате смешения недопустимо перегретых и холод-
ных слоев.
Новые виды теплоносителей для нагрева битума до рабочих
температур, также как жидкие высокотемпературные органиче-
ские теплоносители (ВОТ) и высококипящне масляные тепло-
носители (ВМТ) являются теплоносителями, у которых нет этих
недостатков (табл. 8 и 9).‘ К достоинствам ВОТ и ВМТ отно-
сятся: возможность получения оптимальных стабильных темпе-
ратурных режимов, не нарушающих качество битума; возмож-
ность нагревания теплоносителя без повышения давления; воз-
можность использования любых видов топлива, что особенно
важно при отсутствии силовой .электроэнергии.
В настоящее .время в химической и родственных ей отрас-
лях промышленности все шире используются органические топ-
Таблица 8
Наименование ВОТ Температура, Плотность, .кг/м3 Удельная теплоемкость, к кал/кг-град. Коэффициент теплопровод- ности, ккал/м-ч-град. Кинематичес- кая вязкость, 10« м*/с
дтм 20 982,5 0,371 0,1138 5,42
60 953,2 ' 0,399 0,1071 2,07
100 924,0 0,426 0,1005 0,976
140 894,8 0,453 0,0948 0,537
200 851,0 0,494 0,0874 .0,267
280 763,0 0,548 0,0784 0,142
293 748,0 0,557 0,0770 0,131
АМТ-ЗОО 20 959 0,382 0,103 159,00
60 937 0,413 0,101 16,80
100 913 0,447 0,098 16,17
140 889 0,480 ' 0,095 2,47
200 849 0,528 0,089 1,09
280 794 0,592 0,082 0,56
340 753 0,640 — 0,40
'Глицерин 20 1259,4 0,58 И ,7
30 1243,8 • 0,243 1,45
60 1237,6 0,82
100 1207,7 — 0,248 0,108
140 1162,8 — 0,015
150 1146,8 — 0,254
160 1126,1 — — 0,009
Таблица 9
Наименование и марка минерального масла Плотность при 15°С, кг/м3 Температура, °C Вязкости» при 100 ° С . 10п м2/с
вспышки замерзания
Компрессорное 12 (М) по ГОСТ 1861—54 907,5 216 — 10,8
Цилиндровое 11 но ГОСТ 1844—51 912,5 215 -5 10,8
Компрессорное 19 (Т) по ГОСТ 1861—44 907,5 . 240 — ИЛ
Цилиндровое 24 по ГОСТ 1844—44 917,5 240 —2 23,2
» тяжелое 38 по ГОСТ •64114—52 920,0 300 -17 36,8
Цилиндровое тяжелое 52 по ГОСТ 6411—52 л 917,5 310 —5 46,3
доносители, среди которых наибольшее распространение полу-
чили ароматизированные минеральные масла, дитолилметан,
арохлоры, дифенил (СщНю) с температурой кипения 255°С,
дифениловый эфир (СеИфС^ с температурой кипения 259° С,
дифенильная смесь (ДФС), состоящая из 26,5% дифенила и
73,5% дифенилового эфира, с температурой кипения 258° С,
а также кремнийорганические соединения. Дитолилметан
(ДТМ), впервые полученный в СССР, характеризуется хоро-
шими теплофизическими свойствами и термической стойкостью
до 320°С. Арохлоры (хлорированные дифенилы) имеют низкие
температуры застывания, не оказывают коррозионного действия
на большинство металлов, легко перекачиваются при темпера-
туре окружающего воздуха, не взаимодействуют с водой и кис-
лородом. Их температуростойкость исключительно высока. Аро-
хлоры в зависимости от содержания хлора можно применять
при температуре до 300—325° С: Однако они не получили ши-
рокого распространения из-за высокой токсичности паров. Ди-
фенильная смесь — наиболее распространенный органический
теплоноситель. Порог термической стойкости ДФС приближа-
ется к 400° С.
ДФС широко используется в анилинокрасочной промышлен-
I гост и.
Кремнийорганические соединения, известные под общей мар-
кой ТАС, применяются в жидком виде в интервале температур
от —50 до 370° С. Основными преимуществами этих теплоноси-
телей являются: взрывобезопаспость, низкая вязкость при но-
пиженньвх температурах, высокая температура кипения (выше
40'0° С), нетоксичность, отсутствие коррозионного действия на
сталь и медь. Однако стоимость кремнийорганичеоких соеди-
нений в 5—10 раз превышает стоимость других ВОТ. Опыт
эксплуатации установок с кремнийорганическими соединениями
весьма ограничен1. Кроме перечисленных теплоносителей нахо-
дит широкое применение ароматизированное масло АМТ-300,
получаемое из индустриального масла сернистых нефтей. Этот
теплоноситель имеет хорошую термическую стойкость до рабо-
чей температуры (280° С) при условии обязательного отсоса вы-
деляемых при этой температуре летучих компонентов. В про-
тивном случае теплоноситель может быть нагрет до 180° С.
Масло АМТ-300 не имеет запаха, не оказывает коррозионного
действия на конструкционные материалы (за исключением ме-
ди и ее сплавов, которые в свою очередь способствуют окисле-
нию теплоносителя). Температура вспышки (в закрытом тигле)
составляет 170° С. Масло АМТ-300 имеет некоторую токсич-
ность — предельно допустимая концентрация его паров в возду-
хе в закрытых помещениях может составлять не больше
5 мг/нм3. Однако при хорошей герметизации нагревательного,
оборудования и при эксплуатации его на открытом воздухе
имеющаяся токсичность не препятствует применению АМТ-300
в условиях асфальтобетонных заводов и битумных баз. В каче-
стве теплоносителей на строительных объектах применяются
и другие жидкости, как например, вода (для обогрева битумо-
проводов), масло-' МК-22, а также трансформаторное и вере-
тенное.
1 Более подробные сведения о ВОТ и ВМТ имеются в специальной ли-
тературе [331.
57
Применение солярового масла в качестве теплоносителя со-
пряжено с повышенной пожаро- и взрывоопасностью. Кроме
того, оно не является термически стойким, в результате чего
происходит быстрое закоксовывание внутренней поверхности
теплообменников и резкое снижение теплоотдачи.
Опыт использования глицерина в качестве теплоносителя
показал, что ои может быть использован при нагреве до темпе-
ратуры 220—250°С (температура кипения при атмосферном
давлении 290° С, самовоспламенения — 362°С).. Глицерин не
ядовит и не взрывоопасен, однако, весьма гигроскопичен. На-
личие же в нем даже небольшого количества воды резко сни-
жает точку кипения при атмосферном давлении; так, например,
при 10% влаги температура кипения понижается с 290° до
138°С. Поэтому, используя глицерин ,в качестве теплоносителя,
необходимо принимать меры, исключающие его обводненность.
От правильного выбора жидкого теплоносителя и темпера-
турного режима зависит эффективность,, долговечность и безо-
пасность работы систем жидкостного обогрева. Определяющи-
ми для выбора теплоносителя являются основные характери-
стики: химический состав, предельная температура нагрева,
температура вспышки паров, температура самовоспламенения.
Масла и жидкости, которые не относятся к разряду теплоноси-
телей, использовать в теплообменных аппаратах не рекомен-
дуется. Если они не обладают достаточной термической стой-
костью при рабочих температурах, то из них выделяются лег-
кие фракции, изменяется химический состав, повышается вяз-
кость, снижается температура вспышки, в результате чего они
выходят из строя и не исключается засорение теплообменников.
При нагреве минеральных масел до температур, близких к тем-
пературе вспышки, наблюдается заметное термическое разло-
жение и окисление. На поверхности теплообмена образуется
нагар, резко ухудшающий теплоотдачу. Поэтому при приме-
нении минеральных масел в качестве теплоносителей следует
ограничивать предельную температуру их нагрева величиной
на 30—40° С ниже температуры вспышки.
Одним из препятствий широкого применения минеральных
масел в качестве теплоносителей, является их высокая вяз-
кость при низких температурах, в результате чего возникают
значительные сопротивления при циркуляции теплоносителя
в системе обогрева и затрудняется запуск нагревательного обо-
рудования в работу. Кроме того, температура замерзания ми-
неральных масел сравнительно высокая, что вызывает необхо-
димость устройства дополнительных систем обогрева теплоно-
сителя до поступления его в основное нагревательное оборудо-
вание. Эксплуатация систем при отрицательных температурах
сопряжена с опасностью их замерзания.
В настоящее время нет теплоносителя с универсальными
свойствами, который отвечал бы всем требованиям. Иногда
для расширения температурных пределов теплоносителей или
58
улучшения теплофизических параметров в них добавляют раз-
личные присадки. В настоящее время ведутся работы по улуч-
шению выпускаемых и созданию новых теплоносителей, кото-
рые должны более полно отвечать предъявляемым к ним тре-
бованиям.
Весьма перспективно использование электроэнергии для це-
лей разогрева. битума, которая в настоящее время получила
широкое распространение в дорожном строительстве. Примене-
ние электроэнергии позволяет повысить к. п.д. оборудования до
0,9—0,95. Учитывая, что производство электроэнергии непре-
рывно растет, использование ее, как единого вида энергии на
асфальтобетонных заводах и битумных базах, становится весь-
ма актуальным.
§ 8. Способы разогрева битума
Существующие способы разогрева битума чрезвычайно раз-
нообразны как по видам теплоносителей, так и по методам
применения этих теплоносителей.
Паровой способ разогрева применяется для нагрева битума
в складах, битумо1прово1дов, насосов. Достоинства — исключение
возможности коксования, пожарная безопасность, большая теп-
лоемкость пара при конденсации (до 600 ккал с 1 кг). Недо-
статки— значительный рост давления с повышением температу-
ры, необходимость строительства дорогостоящих котельных,
большое количество обслуживающего персонала, возможность
попадания воды в битум.
Газовый (огневой) способ наиболее широко распространен
для вторичного разогрева битума. Теплоносителем здесь явля-
ются дымовые газы, полученные от сгорания топлива в топке.
Из газоходов топки дымовые газы попадают в жаровые трубы,
уложенные по дну битумохранилигца или внутри емкостей. До-
стоинства способа — возможность использования любых видов
топлива; недостатки — высокая температура стенок жаровых
труб, что приводит к коксованию и нарушению качества биту-
ма, а также пожароопасность при снижении уровня битума
ниже допустимого предела, невозможность автоматического ре-
гулирования температуры и автоматизации процесса разо-
грева.
Жидкостные способы получили широкое распространение за
рубежом\ а в отечественном дорожном строительстве применя-
ются в виде отдельных конструктивных решений с использова-
нием веретенного масла, цилиндровых масел, глицерина. До-
стоинства способа — возможность использования любых видов
топлива, возможность нагрева теплоносителя до температуры
250—3'0'0° С при атмосферном давлении. Недостатки—необхо-
димость устройства специальных установок для нагрева ВОТ,
токсичность паров большинства специальных теплоносителей,
затрата энергии на циркуляцию теплоносителя, необходимость
-w- та
герметизации системы разогрева теплоносителя и удаление про-
дуктов испарения, а также необходимость полного отсутствия
воды в ВОТ (при большой их гигроскопичности). Большая
металлоемкость и удельные капитальные затраты.
Наиболее простым из электрических способов нагрева яв-
ляется омический нагрев. В этом случае нагревательный эле-
мент включается в электрическую цепь как сопротивление.
В качестве нагревательных элементов могут быть использованы
материалы с высоким удельным сопротивлением — никелин, ни-
хром, константан, фехраль и специальные легированные стали.
С учетом того что рабочие температуры этих материалов нахо-
дятся в диапазоне 400—1000°С, а для нагрева битума требу-
ются температуры не более 250° С (при погружении нагревате-
лей в битум), и, кроме того, они не подвержены окислению,
срок их службы практически неограниченно велик. Электриче-
ские параметры материалов могут меняться в пределах не бо-
лее 1—2%. Одна из конструкций электрических нагреватель-
ных элементов для склада битума представлена на рис. 24.
Стальные нагревательные элементы не находят широкого
применения, поскольку по техническим условиям на изготовле-
ние мягких конструкционных сталей (типа ст. 2, ст. 3) их
удельное сопротивление не регламентируется. Например, удель-
2/до
Рис. 24. Электрические нагревательные элементы битумного склада:
/ —ниша; 2 — асбестоцементная труба; 3 — спираль; 4 — токоведущая шина
«0
ное сопротивление ст. 3 колеблется в пределах 0,11 —
0,2 Ом • мм2/м, коэффициент температурного расширения— от
0,004 до 0,007. Такой разброс основных параметров при при-
менении их в качестве нагревательных элементов не позволяет
заранее рассчитать температуру, длину и сечение нагревателя.
В результате высокого коэффициента температурного сопро-
тивления, сопротивление стального нагревателя в холодном со-
стоянии в несколько раз меньше чем нагретого, что вызывает
необходимость применения мощных п дорогостоящих пусковых
устройств, номинальная мощность которых не реализуется в ра-
бочем режиме. Изменение сечений в результате коррозии на-
гревателей, которые усугубляются при тепловых нагрузках,
обычно приводят к местным перегревам и их перегоранию. Кро-
ме того, масса стальных нагревателей получается сравнительно
большой, что затрудняет их применение в оборудовании для
вторичного разогрева. Однако их можно использовать в обору-
довании для предварительного разогрева битума в складах,
в качестве дойных нагревателей, где не имеет большого значе-
ния масса нагревателей, а электрические и температурные ре-
жимы должны быть подобраны опытным путем.
Электрический нагрев вяжущих находит все большее рас-
пространение в нашей стране и за рубежом. Применяется как
прямой омический нагрев с использованием открытых и закры-
тых электрических нагревателей, так и комбинированный (элек-
трожидкостной). В качестве закрытых электрических нагрева-
телей применяют ТЭНы, рассчитанные на предельную темпе-
ратуру 400—600° С и представляющие собой нихромовую спи-
раль, помещенную в металлическую трубку и изолированную
от нее порошкообразной окисью магния (рис. 25). Гарантиро-
ванный срок службы ТЭНов более 6000 ч. Так как в среде би-
тума рабочая температура значительно меньше номинальной,
срок И'Х службы намного увеличивается.
Кроме прямого, косвенного (с использованием нагревате-
лей) и комбинированного электрического нагрева, имеются от-
дельные предложения по применению цифра красного излучения
для нагрева вяжущих. Однако этот способ нагрева не нашел
применения из-за высоких температур нагревательных элемен-
тов, и как 'Следствие этого — из-за пожароопасности, большой
потери тепла, неизбежного загрязнения рефлекторов.
Циркуляционный способ разогрева битума (горячий раз-
мыв) впервые предложен в 1927 г. Всесоюзным' теплотехниче-
ским институтом. Сущность его состоит в размыве холодного
битума струей горячего битума, предварительно нагретого
в теплообменном аппарате. Возможны два метода нагрева —
с «замкнутой» и «разомкнутой» циркуляцией. В первом случае
отдавший тепло битум снова возвращается в теплообменный
аппарат, а во втором случае необходимо иметь значительный
запас разогретого битума. Основные недостатки этих спосо-
бов— необходимость дополнительного оборудования (теплооб-
61
теплоотдачи всегда выгоднее размещать нагревательные эле-
менты в нижней части теплообменного аппарата. Процесс мо-
лекулярной теплопроводности через твердую плоскую стенку
подчиняется закону Фурье:
(5)
Qs
при X
Р т (^ст ’
Здесь Q — количество тепла, передаваемого через плоскую твердую стен-
ку; Цт и tw — температура соответственно горячей и холодной сторон стенки;
э —толщина стенки; F— площадь стенки; т — время, в течение которого пе-
редается тепло; Л — коэффициент пропорциональности, называемый коэффи-
циентом теплопроводности, ккал/(м-ч • град).
Формулу (16) можно записать в виде:
Q (Дг С;,,)
~~ s/A.
Величину s/h называют тепловым сопротивлением стенки.
Для материалов, применяемых с целью теплоизоляции, величи-
ны Л очень малы, а величины s/X очень велики; такие материа-
лы называют теплоизоляционными.
(Коэффициент Z, различён для различных веществ и опреде-
ляется структурой вещества, его плотностью, влажностью и
температурой. Коэффициенты теплопроводности Л [в
ккал/(м • ч • град)] для некоторых материалов имеют следующие
значения:
Металлы
Алюминий
Бронза . . . .
Латунь . . . . .
Медь . . . . .
Никель . ...
Сталь легированная
Сталь углеродистая
Чугун ...
200
22-68
100—150
320—330
50
13-36
40-50
48-55
Т ермоизоляционные
материалы
Строительные материалы
Бетон ....... 1,1
Глина .................0,6—0,8
Глина! огнеупорная . .0,89
Гравий .... . . .0,31
Дерево поперек волокон0,012—0,1!
Дерево вдоль волокон .0,3—0,62
Кирпич красный . . .0,66
Кирпич ori-ieiyinoipubift . .0,72—1,47
Песок сухой . . . . .0,95
Песок влажный . . . .1,65
Стекло . . . . . .0,64
Штукатурка .... .0,6—1,0
Асбестовый картон . .0,15
Асбозу р иг............0,154-0,16
Войлок.............. ,0,04
Ньювель . . , . . .0 08
Опилки .... » .0,08
Пробковые плиты , . .0,036—0,05
Со,велит...............0,085
Торфяные плиты . . .0,085
Шлак! доменный грану-
лированный . . . .0,13
Шлак котельный . .0,25
Разные материалы
Вода . .....
Воздух ....
Дымовые газы ,
Земля влажная
Земля сухая . .
Зола ....
Каменный уголь
Котельная накипь
Лед ...,,!
Снег . . . . t
. .0,47—0,58
. .0,019
.. .0,18-0,94
. .0,565
. .0,119
. .0,1
, .0,21-0,23
. .0,07—2
. .2,0
. ,0,4
64
Если между стенкой и жидкостью существует разность тем-
ператур и отсутствует вынужденное движение жидкости или
стенки, то имеет место свободный конвективный теплообмен.
Свободное движение жидкости вызывается разностью плотно-
стей нагретых и холодных частиц. Если нагретая теплоотдаю-
щая поверхность обращена кверху, то нагретые прилегающие:
к ней слои жидкости поднимаются вверх, а верхние, более хо-
лодные, опускаются вниз. Свободный теплообмен наблюдается
при нагреве битума в битумохранилищах, жаротрубных котлах,
(типа Д-335), в расходных емкостях (типа Д-594) и др.
Явление перехода тепла от стенки к жидкости или обратно
принято называть теплоотдачей. Механизм протекания конвек-
тивной теплоотдачи имеет свои существенные особенности.
Основное изменение температуры распространяется на тон-
кий пограничный слой вблизи поверхности стенки. В нем тем-
пература меняется от величины, соответствующей температуре
стенки, до величины, соответствующей температуре основного
ядра жидкости вдали от стенки. Эту зону принято называть
тепловым пограничным слоем. Процесс теплообмена в тепло-
вом пограничном слое характеризуется полным отсутствием
конвекции и подчиняется закону молекулярной теплопроводно-
сти Фурье. На турбулентный режим движения в тепловом по-
граничном слое закон Фурье не распространяется. Толщина
теплового пограничного слоя зависит от ряда факторов (рода
жидкости, температуры и др.) и может изменяться .в процессе
теплообмена.
Количество переданного тепла при свободном теплообмене:
Q -- а К 0 г- (^ст — tf) , (6)
где tj-— температура жидкости; « — коэффициент теплоотдачи; Fo — по-
верхность теплоотдачи. Остальные обозначения прежние.
Коэффициент теплоотдачи а зависит от коэффициента теп-
лопроводности, скорости движения жидкости, ее вязкости и
плотности, теплоемкости, температуры жидкости, температуры
стенки, а также от расположения нагревательной поверхности
и ее формы. В каждом конкретном случае на коэффициент теп-
лоотдачи могут влиять и другие факторы. Из-за большого чис-
ла переменных сложно получить теоретическую зависимость
для расчета коэффициента теплоотдачи. Поэтому, обычно их
определяют .по уравнениям, полученным обработкой опытных
данных с помощью теории подобия, основой которой является
замена сложного процесса установления зависимости коэффи-
циента теплоотдачи от многих факторов, зависимостью между,
группой величин, называемых критериями подобия (табл. 10).
Разность температур между стенкой и жидкостью вдали от
стенки называется температурным напором. Температурным на-
пором определяется разность плотностей и ' Подъемная сила,
а поверхностьюзона распространения процесса. В зависимо-
5—861 65
Таблица 10
Наименование критерия Формула | 1 т Обозначение входящих величин Основной физической смысл
Критерий Рейнольдса V 1 Re = — у v — 'Скорость; 1 — ха- рактерпый линейный .раз- мер; v —К1Ине1ма'ТИ'чеак.ая вязкость среды Критерий гидродина- мического подобия ха- рактеризует режим дви- жения потока.
Критерий Нуссельта а 1 Nzz = Л а — коэф фин и еттт т е плО'ОТдачи; 1 — толщина пограничного 'Слоя или линейный размер потока; X — коэффициент тепло- провод пости вещества окр уж а юще й ср еды Кри т ерши теп лов о го подобия, х а р актер из ус т теплообмен между стен- кой .и теплоносителем
Критерий Прандтля \Сг> Рг = у v —’ кинематическая. [.низкость среды; Л--ко- эффициент чей л-0111 ро,вод- ности; С — удельная те- плоемкость; р — плот- ность Критерий подобия фи- зических констант ха- р актер) иву ст подобие температурных и скоро- стных полей в потоке
Критерий Грасгофа g — ускорение силы тяжести; 1 — определяю- щий размер; 0 — коэф- фициент объемного рaic- гшпреггия; А/ —темпера- турный напор; v — кине- матическая вязкость сре- ды Характсризуст взаимо- д с истине сил в яркого трения и подъемной си- лы, обусловленной раз- ной плотностью в от- дельных точках неизо- термического потока
Критерий Пекле Рг-~Г V — скорость; 1 — опре- деляющий размер; С — удельная теплоемкость; р —1 плотность; й — кю- эффйциецт теплопровод- ности <Мера. соотношения мо- лекулярного- переноса те- пла в потоке и коп'век- тиишого
ста от значения и соотношения этих величин характер движе-
ния жидкости получается различным. Экспериментально уста-
новлено, что режим движения определяется в основном вели-
чиной произведения критериев подобия Прасгофа и Прандтля.
Академик М. А. Михеев [13], обобщив результаты многочис-
ленных экспериментальных исследований, предложил расчет-
ную формулу для свободной конвективной теплопередачи
жидкостей и газов:
N tt = c{Gr Pr)". (7)
Значения коэффициентов с и п в формуле (7), приведенные
в табл. 11, различны и являются функцией GrPr.
66
Экспериментально установ-
лено, что существует три ре-
жима переноса теплоты в за-
висимости от произведения
GrPr. При первом режиме теп-
лоотдача мало изменяется от
этого произведения и осущест-
вляется в основном теплопро-
водностью, при втором режи-
ме имеет место ламинарный
поток при свободной конвекции
переносится вследствие свобод
Т а, б л и ц а 11
G Р г г С п
1 • го-3 - - 5 102 1,18 1/8
5 10? -н 2-107 0,54 1/4
2 • 107 Ж 1 • 107 0,135 1/3.
а при третьем режиме теплота,
ой конвекции при турбулент-
ном режиме движения жидкости.
Эффективность теплоотдачи «ри вынужденной конвекции1
в трубах зависит от режима движения, который определяется
критерием Рейнольдса. При величине этого критерия меньше
критического — 2300 наблюдается ламинарный режим движения
по всему сечению трубы. Ламинарный режим течения характе-
ризуется спокойным течением, без пульсаций. При этом обра-
зуются струи, параллельные оси трубы. Скорость каждой от-
дельной частицы жидкости (или газа) в любой момент времени-
иа-нравлена по линии общего движения и не имеет составляю-
щих но другим направлениям. Вследствие наличия внутреннего
трения (’КО'рость значительно изменяется по сечению капала,
уменьшаясь при переходе от центра к стенкам.
Процесс движения развивается по-другому, если величина
критерия Рейнольдса больше его критического значения. В этом
случае ламинарное движение сохраняется только в тонком по-
граничном слое, прилегающем к стенкам трубы, а в основном
ядре потока наблюдается турбулентный режим движения. Тур-
булентное движение представляет собой беспорядочное, хаоти-
ческое движение жидкости, при отсутствии параллельно направ-
ленных струек. Траектории частп-ц не являются прямыми ли-
ниями, которые идут вдоль линии основного потока, а представ-
ляют собой сложные, расположенные в пространстве кривые.
Каждая частица жидкости, двигаясь вдоль трубы, испыты1вает,.
кроме того, случайные отклонения, которые создают пульсацию-
скорости как в поперечных направлениях, так и вдоль оси
трубы.
Условия распространения тепла зависят от характера дви-
жения— ламинарное оно или турбулентное. При строго лами-
нарном движении отсутствует перемешивание отдельных струй
или слоев жидкости; поэтому при наличии разности темпера-
тур, в направлении, перпендикулярном движению, в этом на-
правлении устанавливается поток тепла, который осуществля-
ется в основном за счет теплопроводности.
При турбулентном движении происходит перепое элементов
жидкости в направлении, перпендикулярном стенкам, вдоль ко-
торых опа движется. Вместе с этими элементами переносится
67
и тепло, так как отдельные, более горячие слои жидкости сме-
шиваются с более холодными. Поэтому при турбулентном дви-
жении теплообмен между стенкой и жидкостью происходит бо-
лее интенсивно, чем в случае ламинарного движения. Процесс
теплоотдачи при вынужденном движении жидкости в трубах
наиболее характерен для многих теплообменных устройств, по-
этому он наиболее хорошо изучен экспериментально. Исследо-
вания показали, что коэффициент теплоотдачи для вынужден-
ной конвекции в трубах зависит от величины критериев Рей-
нольдса и Прандтля, от состояния внутренней поверхности
стопок (степени их шероховатости) и от изменения теплофи-
зических свойств жидкости при изменении температуры.
Существенное влияние па теплообмен оказывает изменение
вязкости с повышением температуры, которое по предложению
академика М. А. Михеева обычно учитывается отношением кри-
териев .Прандтля Prf/PrCT при температуре жидкости в основ-
ном ядре (потока и «близи стенки или отношением v//vc».
На процесс переноса теплоты при вынужденном ламинар-
ном движении жидкости оказывает влияние свободная конвек-
ция и изменение вязкости с изменением температуры.
§ 10. Основы расчета режимов и параметров нагревательного
оборудования при паровом и газовом подогреве
Задачами теплового расчета нагревательного оборудования
является определение потребного количества тепла при задан-
ной производительности и определение площади нагреватель-
ных элементов.
При расчете битумохрапилища ямтюго тина с паровым разо-
гревом определяют его геометрические размеры, потребное ко-
личество тепла, площадь поверхности нагревательных элемен-
тов и часовой расход пара. Общий баланс расходуемого тепла
(в ккал/ч), затрачиваемого на разогрев битума в битумохрани-
лище, может быть записан в общем виде
Q — S Q t = Qi + Qa + Qa "hQr+Qs 4- Qo Ф Q?*
(8
где Q1—количество тепла, затрачиваемое на плавление битума; Q2-.
количество тепла, расходуемое на нагревание битума до определенной тем-
пературы; Q3 — количеств^ тепла, расходуемое па нагревание влаги, находя-
щейся в битуме; Qi-:-Q? — суммарное количество потерь тепла соответствен-
но через стенки битумохранилища, его днище, от зеркала битума к окру-
жающему воздуху конвекцией и лучеиспусканием.
Величина Qt (в ккал/ч) определяется но формулам:
Q, = [I G;
Q2-GC6(Ac-A,)
при Сб (0,403 ф0,81 • ВИ4Р): УУа;
(9)
(Ю)
68
Q3 = GC3w6(A~ta)-, (Н)
Q^^F^-Л) (12)
при /<! = !: (— ф- 4~ + -M ;
\ 0Ц K cto }
(13)
Q:1 - 7U'.('. /..„) (14)
при tw 0,5 (tw -|- /J;
Q; (^........Q (I5)
С Г/ tw + 273 VI
при ал — -- —-i-—-
tw-tu L\ WO J
100
Здесь p—скрытая теплота плавления, равная 30 ккал/кг; G..........масса1
разогреваемого битума, кг/ч; /и и 1К — начальная и конечная температура:
битума, °C (температура /к определяется условиями свободного 1тодтекаипя:
нагретого битума к приямку склада и составляет 50—60“ С); Со.....теплоем-
кость битума при средней температуре; tap— средняя температура (средняя
арифметическая между начальной и конечной) битума, °C; [>20 — плотность
битума при температуре 20°С, т/м3; С» — удельная теплоемкость во-
ды, рапная 1 ккал/(кг-град); »« — влажность битума, %; Л', - — коэффици-
ент теплопередачи от нагретого битума через стенки битумохранилища; а, — -
коэффициент теплоотдачи от нагретого битума к стенке битумохранилища,
ккал/(м2-ч• град); s— толщина стенки, м; & — коэффициент теплопроводно-
сти материала стенки, ккал/(м-ч • град); а, — коэффициент теплоотдачи от
стенки битумохранилища к грунту (при расчетных условиях),
ккал/(м2-ч-град); F— площадь теплоотдающей поверхности, м2; /[ — сред-
няя температура грунта около стенки битумохранилища, “С; /2 — средняя
температура битума в битумохранилище, °C; Дг— коэффициент теплопереда-
чи от нагретого битума через дно битумохранилища; /г — средняя темпера-
тура грунта под дном битумохранилища, °C; F3— площадь нагретого зерка-
ла битума, м2; tm — температура поверхности зеркала битума, °C; ак —ко-
эффициент теплоотдачи конвекцией от горизонтальной поверхности зеркала
битума, к«ал/(м2-ч-град); ак может быть определен но формуле>ак==2,15(/и—
—/в)0’25; /в — температура воздуха вдали от зеркала битума, °C; С — коэф-
фициент излучения "поверхности, равный 4 ккал/(м2-ч-°К4); ал — коэффици-
ент теплоотдачи от зеркала битума лучеиспусканием, ккал/(м2-ч-град);
1кп — средняя температура окружающего воздуха.
Аналогично рассчитывают приямок битумохранилища с уче-
том геометрических размеров и величины начальной и конечной
температуры нагрева битума, которые для приямка соответ-
ственно принимают /н = 50°С и /т!=100°С. Площадь поверхно-
сти нагревательных элементов гари паровом разогреве
F : ____________О--------------(16)
К [0,5 (tn + tQ) 0,5 (/к ЛО]
а часовой расход пара па подогрев— G,In ~Q4e('/n.
5-861 69
Здесь Лн —площадь поверхности нагревательных элементов, м2; К —
коэффициент теплопередачи от пара через металлическую стенку к вяжуще-
му материалу, равный 40—50 ккал/(м2’Ч-град) в зависимости от температуры
пара; —температура пара при рабочем давлении, °C; t0—температура
отработанного пара (или конденсата), °C; /н и tK — соответственно темпера-
тура битума в начале и в конце подогрева, °C; Оч —часовой расход тепла,
ккал/ч; /и— теплосодержание 1 кг пара при рабочем давлении, ккал/ кг;
е — коэффициент потерь пара, равный примерно 1,2.
По часовому расходу пара можно подобрать паровой котел.
По1верх11юсть направа котла определяется из следующего соот-
ношения;
ч / = Оч,7/7К,
где Пк — удфльиая часовая производительность парового котла, кг/(м2-ч).
Расход пара наЧ т разогреваемого продукта
g = Gm y'G,
где G — общее количество разогреваемого битума, т; т — время разогре-
ва битума, ч.
•Нагрев вяжущих материалов может быть осуществлен по
двум схемам газового подогрева. Т1о первой схеме нагреватель-
ными элементами оборудования являются трубы, внутри кото-
рых двигаются горячие газы, а наружная поверхность соприка-
сается с вяжущим материалом (например, оборудование типа
Д-335 для разогрева битума).
Общий баланс требуемого тепла (в ккал) для вторичного
разогрева битума может быть записан уравнением
Q = Qi Qz + S Qn •
Расход тепла па нагревание битума определяется по фор-
муле
Qi • бу С (tK /Д;
расход тепла па испарение влаги:
Q3 = G6 W6r.
Здесь Q— полный расход тепла (в установке); Q>— расход тепла на
нагревание битума; Qu — расход тепла па испарение влаги; Gr,— масса би-
тума, кг; wa — влажность битума, %; г — скрытая теплота парообразования,
равная 595 ккал/кг. Сумма потерь тепла Qn в окружающую среду опреде-
ляется с учетом конструктивных особенностей оборудования.
Площадь поверхности (в м2) жаровых труб определяется
по формуле
Г----------------Q--------------(17)
лж[о,5(бг+^х)-о,5(у + л()]
70
при коэффициенте теплопередачи от жаровых труб к вяжущему
материалу
К» 1 '• (1/ат~Н SA 4~ Vac)-
Здесь /т — температура газов в топке, °C; ?ух— температура уходящих
газов, °C; s — толщина стенки трубы теплообменника, м; Л — коэффициент
теплопроводности материала теплообменника, ккал/(м2-ч-град); ат — коэф-
фициент теплоотдачи1 от движущегося жидкого или газообразного теплоно-
сителя к стенкам труб, ккал/(м2-ч-град); ав — коэффициент теплоотдачи1 от
нагретой трубы к битуму при ламинарном режиме, ккал/(м2-ч град).
После определения необходимой поверхности нагрева жаро-
вых труб с учетом технологии изготовления и общей компонов-
ки узлов, а также габаритов копструиции выбирают диаметр
трубы теплообменника и находят общую его длину.
§ 11. Особенности расчета параметров и режимов работы
электрических нагревательных элементов
Для расчета электрических нагревательных элементов надо
знать расположение нагревательных элементов по отношению
к нагреваемому материалу, материал нагревательного элемен-
та и его конструкцию, а также условия теплоотдачи и ряд дру-
гих факторов:.
Большое электрическое сопротивление и электрическая проч-
ность вяжущих материалов типа битумов, имеющих р==10|5-у
Ом-см и £ = 10-4-125 кВ/мм, а также малая зависимость
этих показателей от влажности, позволяет размещать электри-
ческие нагревательные элементы непосредственно в вяжущем
материале. Такую схему их расположения применяют обычно
в битумохранилищах (см. рис. 23). Тепловой расчет сводится
к определению требуемой площади нагревательных элементов
гари заданных темп ера туре их поверхности, заданной мощности
(или вычисленной в результате теплового расчета) и конкрет-
ных условиях теплообмена. /
Чтобы тепло передавалось от /нагревательных элементов к
материалу, должен быть температурный напор и, следователь-
но, температура! нагревателей должна быть всегда выше тем-
пературы нагреваемого материала. Чем выше этот перепад,
тем большая мощность передается от поверхности нагревателя
н тем быстрее нагревается материал. Однако величину перепа-
да ограничивает ряд факторов. Прежде всего по условиям на-
дежности температура нагревателя в работе не должна превы-
шать максимально допустимую величину, которая зависит от
материала нагревателя, его сечения и конструкции. Темпера-
турный напор ограничивается также необходимостью равномер-
1 Коэффициенты ат и «б могут быть определены по методике, изложен-
ной в специальной литературе [7, 13].
71
иого нагрева, и, что самое главное, превышение допустимой
температуры нагревателя вызывает коксование битума и ухуд-
шает его качества. Количество тепла, выделяемого электриче-
ским нагревательным элементом в единицу времени, остается
тюстояшшм на протяжении всего процесса разогрева. Темпе-
ратурный напор с течением времени тоже отличается незначи-
тельно, так как по мере повышения температуры вяжущего ма-
териала из-за постоянства теплового потока будет повышаться
и температура нагревателя. Поэтому при расчете режимов ра-
боты электрических нагревательных элементов надо исходить
.из допустимой температуры их поверхности, соответствующей
конечному иср'иоду нагревания.
При расчете нагревателей обычно вводят понятие удельной
поверхностной мощности нагревателя (и Вт/см2):
'•! Wn : (10/-’,,),
где l^’u мощность, потребляемая нагревателем, кВт; Л,, — площадь по-
верхности нагревателя, м2.
Величину удельной поверхностной мощности, рассчитанную
для предельно допустимой при данных условиях теплообмена
температуры нагревателя, называют предельно допустимой
удельной поверхностной мощностью 7д. Температура па поверх-
ности нагревательного элемента не должна превышать предель-
но допустимую /Ст max. поэтому температуру поверхности нагре-
вательных элементов выбирают с учетом соотношения:
Р Ж : (107л)- (18)
После определения величины Ря должны быть уточнены
фактическая поверхностная мощность и температура /(;т поверх-
ности нагревателя.
При включении нагревательного элемента в электрическую
цепь в нем выделяется количество тепла:
(? ...860 Ж • (19)
Кроме того, при нагревании вяжущего материала при тем-
пературе /Ст нагревателя и /у вяжущего, имеем
. Q = aFH(^-^). (20)
Решая совместно эти два уравнения с учетом формулы (18),
получим
72
Здесь величина коэффициента теплоотдачи а зависит от
условий теплообмена.
На основании экспериментальных исследований, проведен-
ных в БАШНИИ и НИИТранснефть Б. А. Тонкошкуровым и
А. Ш. Асатуряном, предложены формулы для определения ко-
эффициентов теплоотдачи в различных условиях работы прово-
лочных электрических нагревателей, помещенных непосредст-
венно в среду вяжущего материала:
при горизонтальном расположении нагревателей (в условиях
свободной конвекции)
(22)
при вертикальном расположении нагревателей (в условиях
свободной конвекции)
1По/ \°-25
а . 11),3 ---------------
\ /
(23)
при продольном обтекании нагревателей (в условиях вы-
iiy ждениого движения)
l,13(n/7)0,5 [v2: (v2TvT)]''G, (24)
где /ст — температура стенки нагревателя, °C; /у— температура вдали от
нагревателя, средняя между ta начальной и tK конечной температурами на-
грева, °C; vy, Vct и vT — соответственно коэффициенты кинематической вяз-
кости при температуре средней tf, температуре tCT стенки нагревателя и
Z,,=0,5 (/ст + /у); d — диаметр нагревателя, м; v — скорость обтекания, м/с;
I — длина (обтекаемого) нагревателя, м.
В общем случае расчет электрйческих нагревателей может
быть проведен в следующем порядке. Из уравнения теплового
баланса определяется полное количеству/тепла Qn, необходи-
мое для подогрева вяжущего. Номинальная мощность (в кВт),
потребляемая нагревателями, и сила тока (в А) определяются
по формулам: \
Q,, 850 и / = Г/103 U.
Зная номинальную и допустимую удельную мощность, мож-
но определить диаметр нагревательного элемента:
4-105р IF,,/
V
При Р Poll + 7 (/т - ^о)]>
73
где U — напряжение на нагревательном элементе, В; р — удельнаое со-
противление материала нагревательного элемента в горячем состоянии, кото-
рое может быть определено по формуле или принято по табл. 12, Ом-мм2/м;
ро — удельное сопротивление материала нагревательного элемента при пер-
воначальной температуре, Ом-мм2/м; t0 — начальная температура нагреватель-
ного элемента, °C; у — температурный коэффициент.
Толщина ленточного нагревателя может быть найдена из
соотношения
а —
б-КРрТГ,.2
т {пг -|- 1) U'2
(25)
где а — толщина ленточного нагревательного элемента, мм; zn —отноше-
ние сторон (ширины к толщине) нагревательного элемента.
Длина
материала
нагревательного элемента (в м), изготовленного из
круглого сечения, моЖУт быть найдена по формуле
f 10U7„^
V 4к-р ?дз
(26)
Длину нагревательного элемента, изготовленного из мате-
риала прямоугольного сечения с соотношением т сторои, мож-
но вычислить по формуле
1/ ‘2>^ни"т
(27)
После определения геометрических размеров нагревателей
уточняют фактическую величину удельной мощности и срав-
нивают с величиной удельной поверхностной мощности, приве-
денной в справочной литературе [34], /исходя из условий на-
дежности работы материала нагревательного элемента.
Заводы выпускают трубчатые электронагреватели (ТЭН)
длиной от 200 до 6000 мм различной мощности. Срок службы
ТЭНов оценивается в 6—8 тыс. ч. Трубчатые нагреватели под-
бирают на основании расчетной и предельно допустимой мощ-
ности. Удельная мощность ТЭНа (у Вт/см2) определяется от-
ношением его полной мощности W к теплоотдающей поверх-
ности.
При определении предельно допустимых мощностей ТЭН
принимают во внимание условия работы электронагревателя,
допустимые температуры нагрева поверхности трубы электро-
нагревателя и электроизоляционного наполнителя внутри трубы
нагревателя, а также температуру нагрева спирали внутри на-
гревателя. Подбирают ТЭН в следующем порядке. Из уравне-
ния теплового 'баланса определяют полное потребное количе-
ство тепла* <2, крал/ч. Исходя из мощности выбранных нагре-
74
о 2 со СМ СМ 1 ?? o ao^ co ю ch r-c+ О) о 1,227 1,359 Гг>
1 a—A
8/ ,200 ,221 о CM CTJ CM CM ' CM g CM g t—A »“*H ,223 ,358| 1 ,44.5 1 ,477 1
4 А—»—А — ’~"4 ’—1 — »-A r-A ’-4 r—1
ч ,193: ,220! ’ I 1 Ol CH CH co т“А ЦСО CH CH О CO ,219' i ,360 ,445i i ,463 |
00 ’ ' г—« >—< ' i-A -r-A , -i A—< •—‘ Г-,
о ,191 ,220 ,238! i ctj ,121 141 ,090 iltr ;in1 ,224' ,38б! ,431 CO ’xT
- г*-А г- 1 A—A »—A ’ 1 < ,--~A r . ( r^~1 r~l I—A r—. r—A r—A
6
и о 8 ,186, ,207; ,117 i g ,128 ,147 ,097 ,117 ,147; ,233' ,409 00 co CO Чч
rd И ф к 4J * । И г- 1 1 ,-A 1—1 r-Ч r-H r-4 r-H ,-и r-A » —A ’—1 —4
CJ td § CQ S О Л С о 1 i 1,181 i 1,203 1 Й CO Ю co ~ о t- I’-. CM iQ 1,259 1,408 1,394 1,448 CM 0
Й 8 ili о СО 'О С£Э со ,08 CO co co CO CM CO Ю О CM S ,236' ,408; co ,434! 4,
й хг 4) г—-А Г—А r—< —’ Г---А ,—A v—< —; A—I e-A A—A r—< 0
ГУ g 5, о о 1 о Ю co 1.Q OJ ’ОСЛ —' —< о , 115 ,14b ,208 ,393| ,364! i .434
CG 0J СТ) ^-ч —‘ -+ — —< r-H r-A T—< V—< *—A 0
8 си о к ,132 ,153 3 co CQ co C- — CO oo т-H О 2 2 ,184 0 CO ,364 CM Ю (X>
G4 СО Г-Ч г—А —-1 —H 1—A A—1 Г-< —< 1 H A 1 r—A СЭ
8 м sei' tir 1 c© co CM <5 cm S A-* О O'- CJ CM о 1 CO ,350' ,42
r-A 1 1 •—* -+ A"-1 —< r-< 1—1 r-< 0
сч 1.1+0,05 ,12+0,05 0,919 о о* +) CM 1,1 ±0,05 , 12+0,05 ,07+0,05 0.0 0*0 -H о CM о —< 1,209 1,338 ; 0 <0 H-l ip r IQ О +1 CM 0,71
r—1 r—1 r~A a-A »-ч t—A , —A
Температура плавления, °C 1370-1410 1370—1410 1390—1420 1390—1420 1390—1420 1390—1420 1390—1420 1500—1510 1500-1510 1 1400—1423
сКЭ/-1 ‘‘1Л.Э0П ,20 CO co О CM О ,40 ,90 1 ,90 ,27; CT> 06'
-Л01ГЦ GO Г- «Г co GO t+- r-
Марка сплава X 5 t§ XK mm, 00 о —• та ХН77ТЮ (X20H80T3 ЭИ-4Й7) X20H80T (ЭИ-435) X20H80 ХН600(Х15Н60ЮЗ ЭИ-559А) ХН70(0Х27Н70ЮЗ ЭИ-652) io? CT> 2 CM § 0Х27Ю5А(ЭИ-626) ti m F-• OJ op s
75
Таблица 13
№ ТЭНа Т ип Длина, м Номинальное напря- жение. В 1 ' Мощность ТЭНа, ' кВт Сопротивление спирали, Ом i _. Хара ктер нети к а подключений
1 Требуемое . напряжение, В Мощность, кВт Рекомендуе- мая поверх- i постная мощ- ; НОСТЬ, Вт см2
138 НВС-11,2/1,0 1.2 380 1,0 141,6 220 0,33 0,73
140 НВС-2,5/1,5 2,5 380 1,5 96,3 220 0,50 0,46
128. ЩИ.. 3.0 2.0 3,0 380 2,0 72 220 0,67 0,50
142 НВС-3,7/2,0 3,7 380 2,0 72 220 0,67 0,39
131 НВС-5,1/4,0 5,1 380 4,0 36 220 1,33 0,56
146 НВС-5,5/4,0 5,5 380 4,0 36,2 220 1,33 0,51
134 НВС-5,8/5,0 5,8 -380 5,0 28,9 220 1,67 0,63
вателей (табл. 13) определяют необходимое количество эле-
ментов по выражению
ZZ — Q/Qtsh
Полную мощность нагревателя (в Вт) определяют но формуле:
IF=Q :(860). В случае погружения ТЭН в нагреваемый ма-
териал его клп. д. равен единице. Выбрав по таблице или по
эксперимеитальным данным значение рекомендуемой удельной
мощности q для проектируемого оборудования, можно опреде-
лить поверхность нагревателя и его длину:
F= W/lOq и
здесь (?тэн — количество тепла, выделяемое одним ТЭПом, кнал/ч; d —
наружный диаметр трубы нагревателя, м; т — время нагрева битума, ч.
Ток, Чтотребляемый ТЭ-Ном (в А)’—I 'Х: I'. Омическое со-
противление проволоки ТЭНа (в Ом) —R—-U/I.
§ 12. Особенности расчета режимов движения
и теплообмена при нагреве битума в подвижных слоях
Один из прогрессивных способов обезвоживания и нагрева
битума — нагрев в подвижных слоях1. В установках, применяе-
мых для непрерывного нагрева, процесс теплообмена при сво-
бодном ламинарном движении битума имеет ряд характерных
особенностей. Неизотермическое движение битума в процессе
1 Примеры установок для непрерывного нагрева битума в подвижном1
слое (50—80 мм) по принципу гравитационного перемещения его по системе
лотков или па специальному конусу с нагревательными элементами приве-
дены в § 3. Соответствующее оборудование разработано на основе обобще-
ния опыта и результатов исследований в Союздорнии.
76
нагрева является неравномерным установившимся течением.
При этом скорости в двух смежных точках любых поперечных
сечений потока не равны между собой. В канале с постоянным
уклоном дна глубина потока изменяется вдоль движения, а сво-
бодная поверхность в продольном профиле характеризуется
так называемой кривой спада (рис. 26). Движение, здесь уско-
ренное, в результате чего площадь поперечного сечения умень-
шается по длине потока. Однако при постоянной начальной
температуре исходного материала производительность потока
сохраняется постоянной.
Проведенные опыты при нулевом уклоне дна канала пока-
зали, что угол наклона свободной поверхности мало зависит
от вязкости битума в диапазоне температур 100—160°С и тол-
щины слоя. При пснзотермическом течении битума по нагретой
поверхности, имеющей температуру 230—1250° С, вязкость при-
легающего теплового пограничного слоя и основного ядра по-
тока может отличаться более чем в 100 раз. При этих условиях
имеет место поршневое течение, т. е. такое, при котором пара-
болическое распределение скоростей по высоте потока наблю-
дается только в прилегающем динамическом пограничном слое,
выше которого скорость потока постоянна. Таким образом, по-
ток можно условно разделить на два слоя: на прилегающий
к нагретой стенке слой, где наблюдается действие вязкости, и
на основное ядро потока за пределами пограничного слоя, ко-
торое движется как сплошное тело. Толщина пограничного
слоя .зависит от температуры стенки и высоты слоя. В диапазо-
не температур 200—250°С они имеют следующие значения:
Средняя высота слоя, мм ........ 30 40 50 60
Толщина пограничного слоя, мм 2,4 3,2 3,9 4,0
Изменение температурного поля во времени по высоте слоя
графически представлено на рис. 27, где на оси абсцисс нане-
сена температура, а на оси ординат — высота слоя битума Н.
Каждая кривая на графике отражает характер изменения тем-
пературы по высоте слоя через определенное время , в минутах
от начала разогрева (0, 4, 8, 12, 16 мин). Как видно из графи-
ка, перед началом разогрева температура битума по всей вы-
соте слоя (от 0 до 80 мм) равномерная, а затем в процессе на-
Цифрами па кривых дана соответствующая средняя высота слоя
времени по высоте слоя
некие температуры происходит
гревания слоя битума снизу
изменение температуры би-
тума по высоте слоя проис-
ходит неравномерно.
Резкое изменение тем-
пературы по высоте слоя
(см. рис. 27) распространя-
ется только на тонкий по-
граничный слой вблизи по-
верхности нагретой стенки.
В нем температура изме-
няется от значения, соот-
ветствую щ его те матер а ту р е
стенки, до температуры би-
тума в основном ядре пото-
ка. Ввиду отсутствия кон-
вективного движения про-
цесс теплообмена в тепло-
вом пограничном слое под-
чиняется закону молеку-
лярной теплопроводности
Фурье. Толщина теплового
пограничного слоя неокЮ'Ль-
ко увеличивается по длине
потока вследствие увеличе-
ния слоя прогретого биту-
ма. За пределами теплово-
го пограничного слоя изме,-
более плавно, а нарастание
температуры во времени основного ядра потока вдали от ниж-
ней части слоя происходит практически равномерно. Такая
картина распределения температуры 'справедлива для закры-
того. теплообменного устройства и при незначительной тепло-
отдаче с поверхности слоя битума.
Уменьшение высоты слоя битума в процессе течения по на-
гретой поверхности вызывает изменение условий теплоотдачи
и увеличение температуры нагретой стенки. Однако, незначи-
тельное увеличение температуры стенки наблюдается только по
длине потека и при установившемся процессе теплообмена не
зависит от времени, что является существенным преимуществом
послойного разогрева с использованием электрических нагре-
вательных элементов, где наблюдается стабилизация темпера-
турных режимов при постоянной начальной температуре и вы-
бранной средней высоты нагреваемого слоя.
Расчет оборудования для электрического нагрева битума
н подвижных слоях (см. рис. 19) сводится к определению пара-
метров оборудования по обеспечению заданной производитель-
ности при заданном диапазоне начальной и конечной темпера-
туры нагрева. В результате расчета потребного количества теп-
78
ла определяют номинальную мощность и требуемую площадь
нагревательных элементов. Производительность плоского пото-
ка (в см3/с) при разогреве массы G битума в подвижном слое
связана с параметрами потока зависимостью:
G = b^^[h~—Y (28)
2vCT \ 3 /
где b — ширина потока битума, см; h — средняя высота слоя битума на
расчетном участке, см; g—ускорение свободного падения, см/с2; i — уклон
поверхности уровня, равный 0,021 при пулевом угле наклона нагревательной
поверхности; о — толщина динамического пограничного слоя, см; vCI—ки-
нематическая вязкость битума при температуре стенки, см2/с.
С целью более точного теплового расчета оборудования для
нагрева битума в подвижном: слое протесе разогрева может
быть условно разделен па три зоны (см. рис. 19): верхнюю
часть оборудования, являющуюся пачюриой емкостью; зону,
в которой размещены нагревательные лотки; расходную ем-
кость готового битума. В первой зоне оборудования нагрева-
тельные элементы отсутствуют. Компенсация тепловых потерь
через теплоизолированные стенки корпуса восполняется выде-
лением тепла во второй зоне. Тепловой расчет сводится к опре-
делению тепловых потерь с поверхности 'первой sqmh конвек-
цией и лучеиспусканием. Тепловой расчет второй зоны вклю-
чает определение потребного количества тепла для нагрева
битума и испарения влаги, а также определение тепловых по-
терь. Количество тепла (в ккал/ч) для нагрева битума и испа-
рения влаги можно определить по формуле:
Q = GC6(^-^) + rGw6, (29)
где G — производительность потока битума, кг/ч; Со— теплоемкость би-
тума при средней температуре, равной 0,6 (/И-Мк). ккал/(кг-град); ttt и
/,< — температура битума соответственно в начале и в конце нагрева, °C;
г..скрытая теплота парообразования, ккал/кг; wc> — влажность битума, %,.
Тепловые потери через теплоизолированные стенки оборудо-
вания посредством конвекции будут зависеть от параметров
теплоизоляционного слоя и могут быть определены из соотно-
шения
при /<м = 1 : (1/а, + Si At + s2/x2 + S3/Xi + l/a2),
a2 --= ал + акв + акг>
а — С 17 + 273 У _ + 273 yi
Ял /с — 4 [\ 100 / к ЮО /] ’
«кз = 3,45 (4 -7В)0’13,
акг = 2,15(^-^)°>25-
79
Здесь Qrf — потери тепла посредством конвекции и лучеиспускания,
ккал/ч; 4- коэффициент теплопередачи через многослойную стенку,
ккал/(м2-ч-град); /г—средняя температура среды внутри оборудования,
°C; /в — средняя температура воздуха снаружи оборудования, °C; а> — ко-
эффициент теплоотдачи от горячих газов внутри второй зоны к стенке или
от битума к стейке в первой и третьей зонах, ккал/(м2-ч • град); st—тол-
щина внутренней стенки установки, м; Л; — коэффициент теплопроводности
стали, равный 40—50 ккал/(м-ч•град); s2 — толщина теплоизоляционного
слоя, м; — коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала,
ккал/(м-ч-град); s3— толщина стальной стенки кожуха, м; а? — коэффици-
ент теплоотдачи конвекцией и лучеиспусканием от наружных стенок обору-
дования к воздуху, ккал/(м2-ч - град); ал—коэффициент теплоотдачи луче-
испусканием, ккал/(м2-ч-град); акв — коэффициент теплоотдачи конвекцией
от вертикальных поверхностей оборудования, ккал/(мя-ч-град); аКг-—коэф-
фициент теплоотдачи от горизонтальных поверхностей оборудования (обра-
щенных вверх), ккал/(м2-ч-град); 1е—температура наружной поверхности
стенки агрегата, °C; /в — температура воздуха вдали от стенки, °C; <7 —ко-
эффициент излучения поверхности стенки по Табл. 14, ккал/(м2-ч • °К4).
Таблица 14
Материал Температура, %’ Коэффициент излучения, ккал/(мя-ч.°К^
1 ч 3
Алюминий полированный 225-575 0,191-0,279
То же, шероховатый 26 0,269
Алюминий, окисленный при 600° 200—600 . 0,54—0,93
Железо полированное 425 -1020 0,7—1,85
» окисленное 100 3,6
» » гладкое 125—525 3,82-4,02
» литое необработанное 925-1115 4,26-4,65
Стальное литье полированное 770-1040 2,55—2,74
Сталь листовая шлифованная 940-1100 2,7—3,0
» окисленная при 600° 200 - 600 3,92
» листовая с плотным блестящим слоем оки- 25 4,02
СИ
Чугун обточенный 830-990 2,94—3,43
» окисленный при 600° 900- 600 3,14-3.82
Латунная пластина, прокатанная с естественной 22 0,3
ио’верХ'Иостью
Латунная пластинка, прокатанная, обработанная 22 0,98
грубым наждаком
Латунная пластинка тусклая 50-350 1,08
Латунь, окисленная при 600° 200- 600 2.99-2,89
Медь, тщательно полированная, электролитная 80-115 0,088—0,11.7'
Медь, окисленная при 600° 200-600 2,79-4.26
Молибденовая нить 726—2600 0,47—1,43
Никель технический чистый полированный 225-375 0,343-0,426
Никелевая проволока 185-1000 0,47-0,91
Хромоаикель 125-1034 3,14-3,72
Олово блестящее, луженное листовое железо 25 0,21—0,314
Свинец серый окисленный 25 1,38
Свинец, окисленный при 200° 200 3.1
Серебро полированное чистое 225-625 0,097- 0,16
Хром 100—1000 0,39—1,27
Кирпич красный 22 4,6
80
Площадь нагревательной поверхности, контактирующей с
битумом, определяется по формуле
F =-----------.
,7-б Сет О
где Q — количество тепла, потребное для нагрева битума и испарения
влаги с учетом тепловых потерь в первой и второй зонах, ккал/ч; ап — коэф-
фициент теплоотдачи к слою битума, ккал/(м2-ч • град); /ст — температура
поверхности теплоотдачи; tn — температура основного ядра потока битума.
§ 13. Тепловой и гидравлический расчет би гумопроводов
На асфальтобетонных заводах и битумных базах битум
транспортируют по 'обогреваемым трубопроводам. Затраты
энергии на перекатывание и обогрев битума в процессе транс-
портирования, а также «размер и стоимость битумных коммуни-
каций зависят от того, какова система битумопроводов.
Нерациональные способы обогрева трубопроводов могут
привести или к значительному охлаждению битума в процессе
транспортирования или к перегреву, вызывающему его коксо-
вание. В пусковой период необходимо разогреть битум, остав-
шийся в трубопроводах, до жидкотекучего состояния. Тепловой
расчет в этом случае сводится к определению количества тепла,
которое необходимо для разогрева неподвижного битума до
температуры порядка 90—100° С в течение заданного проме-
жутка времени. При установившемся эксплуатационном режи-
ме с помощью системы обогрева должны компенсироваться
тепловые потери в окружающую среду и поддерживаться по-
стоянная температура на всем пути его транспортирования.
Решение этой задачи зависит от конструктивного исполнения
системы обогрева и от метола обогрева.
В настоящее время применяются способы обогрева с ис-
пользованием в качестве теплоносителей различных жидкостей,
пара и электроэнергии.
Подогрев с использованием жидкостей в качестве теплоно-
сителей может осуществляться в прямотоке, когда битум и теп-
лоноситель двигаются в одном направлении или в противотоке,
когда битум и теплоноситель двигаются навстречу друг другу
(более целесообразен нагрев в противотоке). При нагревании
паром не имеет значения направление движения. Конструкции
систем обогрева с использованием пара и жидкостей мало от-
личаются друг от друга и здесь, как правило, применяют внеш-
ний обогрев битумопроводов.
На ряде объектов Главдорстроя и Министерства строитель-
ства и эксплуатации автомобильных дорог РСФСР, а также
в ряде других республиканских министерств вместо парового
обогрева применяют электрические нагреватели разнообразных
конструкций.
При наружном электрическом обогреве, битумо- и мазуто-
проводы обматывают двумя слоями встречной обмотки из ас-
бестового шнура диаметром 3—4 мм. По этому изоляционному
слою наматывают нихромовую (5X1 или 10X1) стальную лен-
чу и закрывают двумя слоями шнурового асбеста, а затем то-
лем или рубероидом для защиты от влаги. Один конец опирали
приваривают медью к трубе, а второй подводят к фазе сети
переменного тока. При другом способе электрообогрева сталь-
ные стержни диаметром 8 мм с керамическими или стеатито-
выми втулками вводят внутрь трубопровода и нагревают до
200°С. Здесь лучшие результаты получены с применением вту-
лок из стеатита, который по сравнению с фарфором обладает
большей теплопроводностью и- механической прочностью (на
растяжение 400- 500 кгс/см2, на изгиб 1200—-1600 кгс/см2 и па
сжатие 6000—8000 кгс/см2) и лучше сопротивляется нагрузкам,
возникающим в результате термического расширения. Сталь-
ные стержни нагревают от трансформатора марки ТМО-50/Ю
или от сварочного трансформатора в режиме 1 В nia 1 пог. м
стержня. Средний расход мощности при этом составляет 0,2 кВт
на 1 пог. м. Однако стальные стержни не нашли широкого при-
менения в качестве нагревательных элементов для битумоигро-
таоДов (см. § 8).
Для внутреннего обогрева оборудования битумных комму-
никаций ВНИИстррйдормаш рекомендует использовать ТЭНы
типа1 НВС. Удельная поверхностная мощность ТЭНов для обо-
грева битумопроводов с температурой битума 90—100° С со-
ставляет 0,.8 Вд/см2, а при температуре 160° С—1,2 Вт/см2.
Выбирая систему обогрева труб, надо, однако, исходить из
условий меньших сопротивлений при перекачивании битума и
лучшей ремонтоспособности. В этом отношении более целесо-
образен наружный обогрев.
Все обогреваемые битумопроводы, независимо от конструк-
ции системы обогрева и расположения нагревательных элемен-
тов, должны иметь теплоизоляцию, наличие которой исключает
большие потери тепла и защищает обслуживающий персонал
от теплового воздействия и электрического тока (при электро-
обогреве). Теплоизолирующий материал в условиях эксплуата-
ции на битумных базах и асфальтобетонных заводах должен
обладать определенными свойствами: теплостойкостью до тем-
пературы 400—450°С; иметь низкий коэффициент теплопровод-
ности, мало меняющийся при изменении температуры; малую
объемную массу; достаточную механическую прочность и не-
значительную гигроскопичность.
В битумоироводах требуется обеспечить поддержание по-
стоянной температуры битума в процессе сто перекачивания.
Для этого необходимо выбрать теплоноситель, определить по-
требное количество тепла и параметры теплоизоляции.
1 См. нормаль «Элементы битумопроводов» ОН-2201-47-66.
82
При паровом подогреве битумопроводов расход пара может
быть определен по формуле
_______ бб Сб (ZK ' tn) + Лс 3 / бп 61)
1_/п —_. , >
— Лс
а количество тепла, отдаваемое жидким теплоносителем, по
формуле
Qr
Здесь Gg—’расход битума, кг/ч; Сц — удельная теплоемкость битума,
ккал/(кг-град); in и t!S — начальная и конечная температура битума, °C;
/(с — коэффициент теплопередачи от пара в окружающую среду,
ккал/(м2-ч-град); tv и /в—температура пара и температура окружающего
воздуха, °C; »п и iK—теплосодержание 1 кг пара и конденсата, ккал/кг;
GT — весовой расход теплоносителя, кг/ч; Ct — удельная теплоемкость тепло-
носителя, ккал/(кг-град); G и /2—начальная и конечная температура тепло-
носителя, ° С.
Соответственно тепло, полученное битумом от теплоносите-
ля, составит
Q6 = G6C6(/K-/„).
Конструктивные параметры тепловой изоляции бнтумопро-
водов и нагревательного оборудования должны отвечать ряду
требований, которые в большинстве случаев диктуются усло-
виями технологического процесса, и, в первую очередь, мини-
мальными потерями тепла, а иногда условиями техники безо-
пасности. При размещении оборудования в помещениях долж-
на обеспечиваться нормальная температура воздуха. Доступные
даже для случайного контакта нагретые поверхности не долж-
ны вызывать ожогов. Температура /наружного слоя изоляции
для объектов, расположенных в помещениях, должна быть не
более 45° С, а расположенных вне помещений не выше 60° С.
Теплоизоляционные конструкции должны обладать механи-
ческой прочностью — выдерживать нагрузки от собственного
веса и от приставных лестниц, применяемых при технических
осмотрах и ремонтах. При этом по должно быть разрушения
теплоизоляции, ее растрескивания и остаточных деформаций.
Для объектов, расположенных на открытом воздухе, кроме то-
го должны учитываться возможные нагрузки от снега и льда.
Покровный слой тентовой изоляции должен обеспечить падеж-
ную защиту от атмосферных влияний.
Исходные данные для расчета тепловой изоляции: геомет-
рические размеры оборудования, подлежащего изоляции, место
его расположения, температура теплоносителя и окружающего
воздуха. В зависимости от поставленных задач и условий, мо-
жет быть несколько вариантов расчета с задачами: а) поддер-
жание заданной температуры на поверхности изоляционной
конструкции; б) обеспечение максимально допустимого падения
83
температуры теплоносителя; в) соблюдение определенных норм
потерь тепла. Не исключаются случаи, когда конструкция теп-
лоизоляции должна отвечать'ораву двум или нескольким тре-
бованиям. В большинстве случаев теплотехнические расчеты
изоляции ведутся исходя из норм потерь тепла, установленных
для каждого диаметра трубопровода и для. плоских стенок в
зависимости от температуры теплоносителя. При этом должны
быть известны температуры теплоносителя и окружающего
воздуха, а также коэффициент теплопроводности теплоизоля-
ционного материала. Существует несколько способов расчета
параметров тепловой изоляции; П. Л. Аксельрод [1] предложил
упрощенный способ расчета однослойной тепловой изоляции
исходя из допустимой величины тепловых потерь, дающий до-
статочно точные результаты ошибка в сравнении с точными
расчетами не превышает 10%J, при этом в расчет введена
условная величина т по выражению:
<7е
т = - -----------------
A-и Ст А)
при qc = .
А л I
где — удельные тепловые потери изолированным трубопроводом, про-
ложенном па открытом воздухе, ккал/(М'Ч); <2Д — полные допускаемые по-
тери тепла трубопроводом, ккал/ч; Кп — коэффициент, учитывающий потери
тепла через опоры трубопровода и равный 1,1—1,2; I — длина трубопрово-
да, м; t-t — температура теплоносителя внутри трубы, °C; tn—температура
окружающего воздуха, °С;*'Хи — коэффициент теплопроводности изоляцион-
ного слоя, ккал/ (м\ • град).
Толщину изоляционного слоя можно определить’ в зависи-
мости от величины т и диаметра трубопровода (табл. 15).
При движении битума по трубам возникают гидравлические
сопротивления, вызывающие потери напора, линейные и мест-
ные. Величина потерь напора зависит от характера движения
нагретого битума. Из условия получения наименьших сопротив-
лений нужно выбирать ламинарное течение.
Таблица1 15
Значения величины т при толщинёхнзоляциошюго слоя, мм
57 6,9 6,0 5,4 4,9 4,6
76 8,4 7,2 6,5 5,9 5.4
89 9,4 8,1 7,2 6,5 6,0
108 10,8 9,3 8,2 7,4 6,8
133 12,5 10,7 9,4 8,6 7,7
159 -14,3 12,3 10,7 9,6 8,7
4,3
5,1
5,6
6,2
7,2
8,0
4,1
4,8
5,3
5,4
6,7
7,5
3,9
4,6
5,0
5,5
6,3
7,1
4,3
4,7
5,3
6,0
6,7
4,5
5,0
5,7
6,4
4,8
5,4
6,1
4,7
5,2
5,8
4,5
5,0
5,6
1 Подробный расчет параметров многослойной тепловой изоляции при-
водится в специальной литературе [32].
84
Линейные потери напора (в м/пог. м) для ламинарного изо-
термического течения битума определяют по формуле Дарси:
(32)
где v — средняя скорость течения битума, м/с; I — длина битумопровода,
м; g—'ускорение силы тяжести (9,81 м/с2); d — внутренний диаметр битумо-
провода, м. Величина коэффициента гидравлических сопротивлений в общем
случае е = 64//?е. На основании проведенных исследований [4] для битумов
тина БН-Ш (БНД-60/90) в диапазоне температур 160—200° С, предложена
другая зависимость: е-»70//?е.
Потери иаиюра в местных сопротивлениях:
где 1а — эквивалентная длина местных сопротивлений для битума, зави-
сящая от характера местных сопротивлений:
Открытый пробковый кран . 20
Внезапное сужение трубы площади сечения до 60% . • 20
Вход в трубу (острая кромка) , . ................. 50
Колено трубы с закруглением 50
Резкий поворот трубы (под углом 90°) 150
Потеря напора по всей длине битумопровода определяется
как сумма линейных потерь и местных сопротивлений, т. е.
hu—Лп+2Лм..Е|сл'И обозначить l-rl3 = L, то получим
где Кз — коэффициент запаса напора, равный 1,1,
Скорость движения битума обычно выбирают по зависи-
мости
: (т /),
где т — время заполнения емкости, с; V— объем емкости, м3; /—пло-
щадь поперечного сечения битумопровода, м2.
Мощность двигателя (в кВт), необходимая для создания на-
сосом расчетного давления битума при заданной производи-
тельности насоса, может быть определена по формуле
W ел /7Р h0: (102 т1п), (34)
где П — производительность насоса, м3/с; р— плотность битума, кг/м3;
fto —высота подъема битума, м; щ —к. п. д. битумного насоса, равный
0,8—0,85.
6—861 85
Производительность битумного шестеренчатого насоса (в
л/мин) может быть определена по формуле
П = ~ с1й (dr — d0) b n 7)/1000, (35)
где d0 — диаметр окружности впадин зубьев, см; dT — диаметр окруж-
ности головок зубьев шестерен, см; b — длина зуба, мм; п — частота вра-
щения вала насоса, об/мин; г] — к. п.'д. трансмиссии, равный 0,8—0,9.
Производительность битумных насосов, установленных на
базах, должна удовлетворять требованиям, предъявляемым при
обслуживании битумовозов, автогудронаторов, грунтоомеситель-
пых машин и другого оборудования.
Производительность битумных перекачивающих насосов,
установленных в битумных цехах асфальтобетонных заводов,
должна соответствовать производительности дозирующих уст-
ройств в смесительных агрегатах. Производительность дозато-
ра смесителя непрерывного действия (в л/мип), можно опреде-
лить по формуле
GH = GCH A К„с/(6р). (36)
Аналогичная зависимость может быть получена для смеси-
телей периодического действия:
Gn = 600GCIIAK„e/M- (37)
Здесь Осп — производительность смесителя, т/ч; Д'—максималыто воз-
можное весовое содержание битума в асфальтобетонной смеси, примерно
равное 9%; р — плотность битума при температуре 160° С, кг/дм3; Апс—ко-
эффициент запаса производительности насоса; Gn — производительность до-
затора смесителя, л/м; Gcn — емкость смесителя, т; т —время заполнения
дозатора смесителя, обычно равное — 20-е 25 с.
Глава IV
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ
БИТУМНЫХ БАЗ И ЦЕХОВ
' \
§ 14. Оптимизация параметров нагревательного оборудования
Задача проектирования нагревательного оборудования ха-
рактерна многовариантностью возможных решений. По эконо-
мическим требованиям разработка и изготовление оборудова-
ния—дел-жщ>1 выполняться с минимальными затратами труда
и с минималйнфши издержками производства. Из нескольких
возможных вариантов оборудования, равноценных с позиций
технических требований, должен быть выбран наиболее эффек-
тивный и рентабельный. Вместе с тем оно должно отвечать
86
определенным общим требованиям, которые являются исходны-
ми при проектировании нагревательного оборудования. К этим
требованиям относятся: высокая эффективность и экономич-
ность в работе; обеспечение заданных технологических условий
процесса и высокое качество готового продукта; простота кон-
струкции; малая стоимость материалов и изготовления, ком-
пактность и малая масса теплообменного устройства; удобство
монтажа, доступность узлов и деталей и быстрота ремонта, на-
дежность в работе, длительный срок службы; техническое и
эстетическое соответствие современным требованиям; исключе-
ние загрязнения окружающей среды при работе оборудования;
соответствие требованиям охраны труда, государственным
стандартам, ведомственным нормам, ГОСТам и правилам Гос-
гортехнадзора. Каждое из этих требований может быть обеспе-
чено определенными приемами и методами.
Высокая эффективность работы нагревательного оборудова-
ния обеспечивается многими факторами и, в первую очередь,
интенсивным теплообменом, незначительным загряз пением т.еп-
и.тоотдающей поверхности в процессе работы тоилообменпого
аппарата, а также стабилизацией оптимального режима рабо-
ты. Интенсификация теплообмена в нагревательном оборудо-
вании для вязких жидкостей связана с сокращением времени
разогрева вяжущих и, следовательно, с сокращением потерь
тепла, в результате чего снижаются затраты на приготовление
продукции. Кроме того, при быстром вводе в действие нагре-
вательного оборудования появляется возможность исключить
из цепи технологического оборудования накопительные емкости
для хранения вяжущих, в которых оно находится длительное
время при высоких температурах. Кратковременное темпера-
турное воздействие и исключение длительного хранения вяжу-
щих при высоких температурах позволят полностью сохранить
качество исходного материала.
Интенсификация теплообмена может быть достигнута не-
сколькими способами, основные из которых следующие:
1) увеличение поверхности теплообмена, что, однако, приво-
дит к/ значительному увеличению массы оборудования и его
стоимости;
2)f создание вынужденной конвекции разогреваемого про-
дукта, которая достигается применением гребных винтов или
смешением нагретого и холодного продукта в результате пере-
качивания шестеренчатыми насосами. Этот широко применяе-
мый способ имеет различные конструктивные решения. Однако
такой способ сопряжен с дополнительными затратами энергии
на перекачивание, поэтому эффективность принудительной цир-
куляции в каждом отдельном случае должна быть подтверж-
дена технико-экономическим расчетом. Затраты энергии для
перекачивания битума увеличиваются с повышением скорости,
а величина и стоимость поверхности теплообмена с повыше-
нием скорости перекачивания может быть снижена;
е* st
3) искусственная турбулизация перекачиваемого потока,
позволяющая значительно увеличить коэффициент теплоотдачи
от нагревательных элементов. Однако при повышении числа
Рейнольдса может наступить момент, когда темп роста сопро-
тивления потока, а следовательно, и затраты энергии на их
преодоление будут выше темпов роста теплоотдачи и развитие
турбулентности может оказаться экономически нецелесооб-
разно.
Кроме того, с учетом значительного 'изменения вязкости
битума при разогреве (а следовательно, и числа Рейнольдса)
стабилизация оптимального турбулентного режима может ока-
заться весьма затруднительной;
4) нагрев вяжущих в подвижных слоях, позволяющий пол-
ностью автоматизировать процесс, обеспечить непрерывность;
при этом можно до минимума сократить время контакта нагре-
ваемого материала с поверхностью нагревательных элементов
и значительно интенсифицировать весь процесс разогрева.
Экономичность работы нагревательного оборудования мо-
жет быть достигнута. незначительными затратами энергии на
прокачивание жидких теплоносителей или самого нагреваемого
материала, минимальными потерями продукта во время разо-
грева, увеличением межремонтных циклон, комплексной меха-
низацией и автоматизацией всего комплекта нагревательного
оборудования.
Заданные технологические условия процесса -.температура,
время технологической обработки и высокое качество продук-
ции —обеспечиваются выбором оптимальных температур нагре-
вательной поверхности и площади поверхности теплообмена,
подбором соответствующих конструкционных материалов, не
вступающих в химическое взаимодействие с теплоносителем и
нагреваемой средой, а также выбором оптимальных скоростей
и направления движения теплоносителя, строгой цикличностью
или непрерывностью процесса и удобством его регулирования.
Простота конструкции, дешевизна, компактность н снижение
массы оборудования достигаются правильным выбором форм
и площади теплообмена, оптимальными параметрами основных
узлов и деталей. Конструкция и размеры теплообменного аппа-
рата должны удовлетворять определенным требованиям и усло-
виям изготовления. На размеры оборудования влияют: произ-
водительность его по готовому материалу, свойства и парамет-
ры теплоносителей и конструкционных материалов. Температу-
ра обрабатываемых материалов, характер и степень тепловых
и гидравлических нагрузок, конфигурация напряженных эле-
ментов также влияют на конструкцию и размеры узлов, дета-
лей и прочность теплообменного аппарата. Технология изготов-
ления, определяемая технической оснащенностью завода-изго-
товителя, и серийность изделия влияют на форму, толщину сте-
нок, эстетичность, надежность и стоимость теплообменного
аппарата. Удобство монтажа и ремонта, а также надежность
88
в работе и длительный срок службы определяются, в первую
очередь, удачной конструкцией аппарата, минимальным количе-
ством узлов и деталей.
Во всех случаях при разработке нагревательного оборудо-
вания нужно иметь в виду, что аппараты периодического дей-
ствия почти 'всегда уступают аппаратам непрерывного действия.
Последние более производительны, имеют меньшие тепловые
потери, обеспечивают более высокое качество готового продук-
та и позволяют полностью автоматизировать процесс разогрева
материала.
Оборудование должно отвечать не только современным до-
стижениям науки и техники в области теплообмена и новьих
конструкционных материалов, по и требованиям технической
эстетики.
Строгое соблюдение стандартов, технических условий и
норм при разработке и изготовлении нагревательного оборудо-
вания . позволит удешевить его и-зготовлекие, транспортирова-
ние и эксплуатацию. В частности, надо строго соблюдать усло-
вия габаритности оборудования, которые для перевозки по
железным дорогам СССР сформулированы в ГОСТ 9238—59,
а для перевозки речным транспортом — в межреспубликанских
технических условиях МРТУ 2-04-10-63. Выполнение правил
Госгортехнадзора гарантирует надежность и безопасность экс-
плуатации оборудования.
§ 15. Основные задачи и средства автоматизации оборудования
Автоматизация оборудования позволяет увеличить его про-
изводительность, сократить затраты материалов, топлива и
энергии за счет более рационального их использования, а так-
же сократить количество обслуживающего персонала и сохра-
нять качество продукции. Однако прежде чем приступить к раз-
работке системы автоматического управления, необходимо оце-
нить, что/она дает предприятию и всему парадном ухозяйст1В1у,
какие критерии и методы должны быть положены в основу
оценки экономической эффективности автоматизации и, на-
конец, ракими должны быть системы автоматического уп-
равления, чтобы обеспечить -максимальный экономический
эффект.
Каждая автоматическая система должна быть оценена с
точки зрения удобства и экономичности ее эксплуатации.
Автоматизаадя технолопичеоких inpomeccoiB притотовлеп'ия
вяжущих материалов позволяет резко повысить культуру про-
№31вЬ1Д1спва и ироизводителыность труда, обеспечить сохранение
качества нагреваемых вяжущих материалов за счет точного-
выдерживания тепловых режимов в процессе разогрева, а так-
же обеспечить оптимальный расход топлива и электрической
энергии.
89-
При несоблюдении тепловых режимов и времени темпера-
турного воздействия в процессе приготовления вяжущих мате-
риалов не исключается необратимое изменение теплофизике-
оких характеристик и химического состава, как самого вяжу-
щего, так и теплоносителей.
Автоматизация процессов может быть как [комплексной, ког-
да <все звенья технологического потока работают без непосред-
ственного [влияния оператора, так и частичной, когда управля-
ют отдельными производственны ми процессами, машинами, ко-
торые входят в единый технологический комплекс. Для управ-
ления процессами пуска, выключения, регулирования режимов,
открытия и закрытия кранов, [вентилей и т. п. можно [применять
ородства ручного или автоматического yinipaiBJieimia. Кроме того,
управление может быть местным, дистанционным, централизо-
ванным и полностью автоматическим.
Местным управлением предусматривается управление от-
дельными операциями машины или агрегата наиосредственно
с места его установки. Дистанционное унравлание позволяет
выполнять операции, связанные с пуском, регулированном ре-
жимов и остановкой одного или нескольких .агрегатов с одного
пульта, установленного на некотором расстоянии от управляе-
мого объекта. Автоматическое управление [позволяет обеспечи-
вать работу одного или нескольких агрегатов по заранее опре-
деленным условиям — программам. Обслуживающий персонал
в этом случае осуществляет лишь втервопача'лыюе включение
объекта в работу, а ® дальнейшем следит за •иапршкхстыо
элементов автсшатичеокой системы и самого объекта регули-
рования.
Основная задача устройств автоматочоокого регулирования
температуры нагревательного оборудоваишя состоит в обеспе-
чении нагрева вяжущего -материала до заданной 'температуры
м в [поддержании ее на постоянном уровне с точностью, соответ-
ствующей требованиям техноло1гиче1ако1го [процесса.
-Нагревательное оборудование как объект 'регулирования ха-
рактеризуется обычно большой тепловой инерцией, обусловлен-
ной значительной тепловой емкостью нагревательных элемен-
тов и •патроваемото материала. Поэтому температура нагревае-
мого материала изменяется оравп-итсльид-'^едлепно. Это значи-
тельно упрощает 'систему регулирования тейцературы, позволяя
во многих 'случаях отказаться от непрерывного регулирования
и применять двух1П'оз.ицион1Ное -или трехпозицнопное регулиро-
вание с исполнительным устройством в виде контактора. [Каче-
ство 'регулирования температуры в большой степени зависит от
места установки датчика в нагреваемом материале, которое
нужно [выбирать исходя из характера температурных полей
конкретного теплообменного аппарата. Датчик нужно устанав-
ливать в таком месте, где температура наиболее полно харак-
теризует среднюю температуру нагреваемого материала. Уста-
новка датчика в большой степени определяется характером
90
возмущающих воздействий, влияющих <на регулируемую вели-
чину. Возмущающие воздействия в нагревательном оборудова-
нии можно разделить на внешние (изменение напряжения пи-
тающей сети, температура окружающей среды) и внутренние
(изменение производительности и количества материала, влаж-
ность и температура исходного материала).
Для того чтобы поддерживать температуру в нагреватель-
ном оборудовании в заданном пределе, необходимо изменять
подведенную мощность. При плавном изменении мощности
можно сделать ее равной потребляемой в любой момент вре-
мени и температура будет поддерживаться постоянной. Однако
в этом случае потребуется сравнительно сложное регулирую-
щее оборудование. При ступенчатом изменении подводимой
мощности сделать ее равной потребляемой мощности можно
лишь в среднем за какой-то период.
Для изменения величины мощности также применяют транс-
форматоры 41 автотрансформаторы с плавным регулированием
напряжения. Однако эти устройства имеют сравнительно высо-
кую стоимость. Для ступенчатого изменения потребляемой на-
гревателями мощности целесообразны более простые схемы, ис-
пользующие релейно-контактную аппаратуру. Подведенная
мощность может быть изменена посредством переключения
электрической схемы соединения нагревательных элементов с
параллельного на последовательное и- наоборот, или же путем
переключения с «треугольника» на «звезду». В отдельных слу-
чаях можно отключать часть нагревательных элементов или
их частично шунтировать.
Наиболее простой способ регулирования мощности — двух-
«озэдиошое регулирование, при котором нагревательные эле-
менты периодически включаются на полную номинальную мощ-
ность, а затем полностью отключаются. При этом, чем больше
частота включений, тем выше будет качество автоматического
регулирования. Однако максимальное значение частоты вклю-
чений ограничено допустимым режимом пусковой аппаратуры.
11оэтому возможно трехпозн'цнО'Иное регулирование, при кото-
ром нагревательные элементы автоматически включаются па
полную «ли частичную мощность или полностью отключаются.
(Системы регулирования делятся на два класса “-непрерыв-
ного и дискретного действия. К последнему типу относятся ре-
лейные системы по принципиальной схеме двухпознциопного
регулирования (рис. 28), с термопарой в качестве датчика тем-
пературы и контактором в качестве исполнительного устрой-
ства. Это устройство может находиться лишь в двух фиксиро-
ванных положениях и переключаться из одного положения в
другое, в момент когда регулируемая величина проходит через
заданное значение. Одно из положений исполнительного уст-
ройства должно быть таким, чтобы подводимая мощность была
заведомо больше потребляемой. В этом положении регулируе-
мая температура будет всегда возрастать. Во втором положе-
91
Рис. '28. Принципиальные схемы
регулирования температуры
ц температура материала
нии регулирующего органа
подводимая мощность -меньше
потребляемой, что вызывает
снижение регулируемой тем-
пературы. Термопара Т, уста-
новленная в нагреваемом ма-
териале, подсоединена к из-
мерительному прибору ИП,
натгример, электронному по-
тенциометру. Контакт Л по-
тенциометра управляет вклю-
чением промежуточного реле
РП и контактора Л’.
Работа схемы двухцтозици-
онного рогулирова ни я проис-
ходит следующим образом.
Если температура нагревае-
мого материала ниже задан-
ного предела, то контакт по-
тенциометра П замкнут, а ре-
ле РП и контактор /< вклю-
чены. К тепловой установке
подводится полна я мощность,
расти. При
П разомкнется,
натрове
контак-
его до заданной температуры контакт
тор отключит нагревательные элементы и температура начнет
снижаться. Таким обрдзом, процесс регулирования температу-
ры тепловой установки по двухпозициопному принципу состо-
ит в изменении ее по пилообразной кривой вокруг заданного
интервала, определяемого зоной чувствительности регулятора.
При этом средняя мощность, потребляемая установкой, будет
зависеть от соотношения времени включенного и выключенно-
го состояния. Вместо потенциометра в этой схеме может быть
использовано температурное реле (например, РТ-200), а роль
контакта П выполнит контакт температурного реле, установ-
ленного непосредственно в нагреваемом материале.
В тех случаях, когда оборудование длительно работает
с резко переменным потреблением мощности, целесообразно
трехпюзпционное регулирование (см. рис. 28), при котором име-
ется возможность получения двух ступеней мощности установки
(например, путе^ переключения, ее нагревателей с «треуголь-
ника» на «звезду>>). Это позволяет приблизить мощность уста-
новки к необходимей средней мощностр- и тем самым умень-
шить амплитуду колебаний температуры/1
Контакторы П\ и 2К включают нагреватели оборудования
Н. соответственно «в треугольник» Или «в звезду». В измери-
тельном приборе использованы два контакта, один из кото-
рых— минимальный Л1— управляет включением реле 1РП и
контактора 1К> а второй — нормальный П— управляет вклю-
52
чением реле 2РП и контактора 2К. Работа схемы происходит
следующим образом (см. рис. 28,6). Если температура нагре-
ваемого материала ниже заданного предела, то минимальный
контакт М замкнут, реле 1РП и контактор 1К, включены —
к установке подводится мощность, определяемая включением
нагревателей по схеме «треугольник». По достижении заданной
температуры минимальный контакт М .разомкнется, а кон-
такт П замкнется; при этом 1РГ1 и 1К отключаются, а 2РП
и 2К включаются. Подводимая мощность в этом случае будет
соответствовать включению нагревателей по схеме «звезда»,
и температура начнет медленно снижаться. Может наступить
такой момент (например, при очень малом количестве разогре-
ваемого материала), когда «частичная мощность», определяе-
мая .включением нагревателей «в звезду», будет превышать не-
обходимую для нагрева мощность и температура будет продол-
жать возрастать. Это приведет к автоматическому размыканию
нормального контакта II и -к полному отключению нагреватель-
ных элементов. Таким образом, трехпозиционнюе регулирование
позволяет регулировать температуру более плавно. Для пра-
вильной работы схемы желательно, чтобы величина частичной
мощности соответствовала средней потребляемой мощности
в -прощессе разогрева.
В качестве датчиков температуры в этих схемах могут быть
использованы различные чувствительные элементы. Датчики
температуры предназначены для измерения изменений темпе-
ратуры и преобразования этих изменений в изменения другого
вида, более удобного для усиления, передачи на расстояние и
воздействия на исполнительный механизм. В основу конструк-
ция ряда датчиков температуры положено изменение физиче-
ских свойств тел при воздействии на них температуры. В тех-
нике измерения температур используются такие физические
явления, как тепловое расширение тел, появление термоэлек-
тродвижущей силы, изменение электропроводности проводников
и давления газов при нагревании. В манометрических термо-
метрах попользовано свойство газов создавать различное дав-
ление на .Стенки сосудов, в которые они заключены, в зависимо-
сти от температуры газов. Термометр (рис. 29) состоит из бал-
лона 1, .Соединяющей трубки 2 и трубчатой пружины 3. При
наличии электроконтактной системы термометр может быть ис-
пользован в системе автоматического регулирования.
Чувствительным элементом реле, типа ТР-ЙОО (рис. 30) яв-
ляется дилатометрическое
устройство, состоящее из ла-
тунной трубки 1 и инварных
пружин 2, имеющих ничтож-
но малый коэффициент лилей-
ного расширения. При нагре-
вании трубка / И связанная рис 29. Манометрический термо
с ней ось 3 перемещаются от- метр
93
Рис. 30. Схема температурного реле ТР-200
ноейтельно пружин 2 вследствие разности линейного расшире-
ния латуни и инвара. Это приводит к уменьшению регулируе-
мого зазора б и размыканию контактов 4 при достижении за-
данной температуры. Реле типа ТР-100 допускает плавное из-
менение настройки на заданное значение температуры в ин-
тервале 25—100° С, а реле ТР-200 в интервале 25—200° С; из-
носоустойчивость реле ТР-100 не меньше 1000 срабатываний,
а реле ТР-200 до 100000 срабатываний. Допустимая погреш-
ность срабатывания контактов до ±5° С. Длительный ток через
контакты реле TP-ilOO составляет 10 А при напряжении 100 В
и частоте 50 Гц. Максимально допустимая нагрузка па кон-
такты реле ТР-200 при напряжении 220 В и частоте 50 Гц не
более 30 Вт.
Широкое распространение в схемах контроля и автоматиче-
ского регулирования температуры получили термопары. Термо-
пара представляет собой спай из двух проводников разнород-
ных металлов. Измерение температур основано на определен-
ной зависимости между термоэлектродвижущей силой, которая
устанавливается в цени разнородных проводников, и темпера-
турой места их соединения (спая). Для изготовления термопар
применяют благородные и неблагородные металлы. Из небла-
городных металлов в диапазоне температур до 600—900°С
наибольшее применение находят термопары хромель-конель,
хромель-алюмель. В\зависимости от назначения термопары
имеют различное конструктивное, исполнение.
При использовании термопар в качестве датчиков темпера-
туры необходимо термостатирование холодных спаев. Один из
способов, позволяющий автоматически вводить поправку на
температуру холодных спаев!— включение термопары -совмест-
но с мостовой электрической схемой (рис. 31). При градуиро-
вочной температуре (обычно 20° С) мост находится в равнове-
сии. Если окружающая температура отклонится от +20°С, со-
противление R\, выполненное из меди, изменится; в результате
этого нарушится равновесие моста и между точками А и В воз-
никнет разность потенциалов. Одновременно вследствие изме-
нения температуры холодных концов термопары изменится ее
ЭДС па такую же величину, но противоположного паправле-
94 .
ния. Показания термоэлектриче-
ского комплекта будут зависеть
только от температуры рабочего
опая термопары. Сопротивления
R2, R3 и Rt выполнены из мангани-
на. благодаря чему практически
не изменяются в диапазоне изме-
нения температуры окружающей
среды и поэтому не нарушают ра-
боту моста. Сопротивление R слу-
жит для точной установки питаю-
щего напряжения моста.
Для автоматической компенса-
ции температуры холодных концов
термопары изготовляют коробки
представляют собой схему (см.
корпус.
Рис. 31. Мостовая схема ста-
Зилизации температуры холод-
ных спаев термопары
холодных спаев, которые
рис. 31), заключенную в
Глава V
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ТРУДА
ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ БИТУМНОГО
ХОЗЯЙСТВА
§ 16. Общие правила
Техника безопасности при работе с органическими вяжущи-
ми материалами регламентируется Правилами техники безопас-
ности при строительствс^рсмонте и содержании автомобильных
дорог [17], утвержденными Министерством транспортного строи-
тельства СССР, Министерством строительства и эксплуатации
автомобильных дорог РСФСР и президиумом ЦК профессио-
нального союза рабочих автомобильного транспорта и шоссей-.
пых дорог. К общим правилам по технике безопасности и охра-
не труда относятся требования, определяющие организационно-
технические условия, права и обязанности инженерно-техниче-
ских ра1ботников и рабочих по правильной организации и
обеспечению дорожных работ. Эти требования установлены
СНиП I1I-A. 11-70 [23].
Весь инженерно-технический персонал,, руководящий рабо-
тами по строительству и эксплуатации автомобильных дорог,
должен изучить правила техники безопасности при производ-
стве работ, охраны труда и производственной санитарии по
всему комплексу дорожных работ. Для рабочих всех специаль-
ностей и, в первую очередь, для машинистов дорожных машин,
заводов и установок организуются курсы по изучению этих
правил и должностных инструкций, а также проводится инст-
руктаж перед началом работ и на рабочих местах. На особо
95
опасных, работах необходима повторная проверка знаний рабо-
чих не реже одного раза в год.
Во всех опасных местах, в том числе на базах и битумных
цехах АБЗ, где идут работы с битумами, дегтями, разжижите-
лями, химическими добавками, с открытым огнем форсунок,
горючего газа и т. п., требуется вывешивать ярко оформленные
предупреждающие плакаты и краткие надписи по конкретным
правилам техники безопасности. Все движущиеся части маши-
ны, установок и оборудования, а также места поступления ’.ма-
териалов и выдачи готовой продукции, необходимо надежно
ограждать; особенно это относится к установкам перекачки и
разогрева битума, к насосным установкам, откачивающим гото-
вый битум, местам розжига форсунок, к установкам силовых
агрегатов, паро1газопро1водам, электропроводке. В местах, где
наблюдается выделение газов, пара и пыли (в частности, па
АБЗ), устраивают отсосную вентиляцию.
В соответствии с характером работ и нормами по охране
труда обеспечивают рабочих спецодеждой и спецобувыо, а так-
же средствами индивидуальной защиты — защитными очками,
респираторами, рукавицами и др. В связи е широким примене-
нием поверхностно-активных веществ и полимеров па дорожных
работах особое значение приобрели вопросы безопасной работы
с. химическими материалами.
Руководство охраной труда и обеспечение техники безопас-
ности, ’Отпветс'цвенность за их состояние в дорюжию-ктрсиггель-
ных организациях -возлагаются па начальников и главных ин-
женеров. Штатные инженеры по технике безопасности являются
первыми помощниками главных инженеров. Производители ра-
бот, строительные мастера, главные механики строительных ор-
ганизаций осуществляют мероприятия по oxipane труда, инст-
руктаж рабочих и обеспечивают правильное безопасное ведение
работ на рабочих местах. Руководители и инженерно-техниче-
ские работники объектов строительства отвечают в администра-
тивном и уголовном порядке за невыполнение возложенных и а
них обязанностей по охране труда (включая и производствен-
ную санитарию) и за бездействие, проявленное в этих вопросах.
>К обслуживанию битумных баз, цехов и установок допус-
каются рабочие не моложе 18 лет, прошедшие медицинский
осмотр, обученные правилам техники безопасности, прошедшие
стажировку под руководством аттестованного машиниста и
сдавшие испытания. Рабочему, сдавшему испытания и прошед-
шему стажировку, выдается удостоверение машиниста. Незави-
симо от обучения перед началом самостоятельной работы на
битумных базах, в цехах АБЗ, эмульсионных баз и т. п. маши-
нист обязан пройти вводный инструктаж и инструктаж на ра-
бочем месте по безопасным- методам труда. Эти инструктажи
фиксируются в журнале инструктажа, имеющемся в каждом
дорожном подразделении. При изменении места работы или
технологии инструктаж на рабочем месте должен повторяться.
ПЛ
Особое положение по технике безопасности занимают рабо-
ты с применением каменноугольного дегтя, который обладает
вредными свойствами и является потенциально опасным мате-
риалом для здоровья. Ядовитые пары дегтя, выделяющиеся во
время нагрева, при их продолжительном вдыхании могут выз-
вать тяжелые отравления и воспаления дыхательных путей.
Признаками такого отравления являются головная боль, голо-
вокружение, сонливость и утомляемость; при их появлении не-
обходимо сразу же обратиться к врачу и доложить об этом
руководителю работ.
Машинист обязан соблюдать производственную дисциплину
« правила внутреннего трудового распорядка. В частности, без
разрешения мастере! или производителя работ он не имеет пра-
ва отлучаться от вверенной ему установки (битумоплавилыной,
эмульсионной, насосной) или передавать управление другому
лицу.
Спецодежда и спецобувь, а также защитные очки, без ко-
торых машинист к работе не будет допущен, выдаются ему на
определенный срок, установленный нормами. Если спецодежда
пришла в негодность раньше этого срока, не по вине машини-
ста, администрация обязана ее заменить. Не реже одного раза
в две недели спецодежду стирают.
В темное время суток запрещается обслуживание битумной
(эмульсионной) базы, цеха или установки без специального
искусственного освещения. Принимать пищу непосредственно
па рабочем месте запрещается.
При любом несчастном случае с товарищем по работе ма-
шинист обязан оказать ему первую помощь и незамедлительно
сообщить об> этом мастеру или производителю работ.
По окончании смены рабочему рекомендуется принять душ
и переодеться в домашнюю одежду. Для чего на базе, в цехе,
на заводе администрация обязана обеспечить сооружение ду-
шевой.
При размещении оборудования и всех сооружений па тер-
ритории битумной базы или цеха АБЗ необходимо, начиная
с разработки проекта организации работ, руководствоваться
следующими основными требованиями:
1) хранилища для жидкого топлива и разжижителей долж-
ны располагаться на расстоянии не менее 50 м от битумохра-
нилища и битумоплавильной установки; более целесообразно
склад жидкого топлива вынести за пределы территории базы;
2) адаиия для управления, лабораторий, столовой и т. п.
должны находиться на расстоянии не менее 100 м от хранили-
ща и битумоплавильных установок; при этом необходимо учи-
тывать направление господствующих ветров и располагать все
постройки с подветренной стороны; .
3) въезд и выезд, проезды и подъезд к битумбндавильным
установкам должны быть расположены так, чтобы транспорт-
ные потоки не пересекались и не создавали опасные ситуации
97
для рабочих и инженерно-технических работников базы или
завода;
4) самостоятельные битумные или эмульсионные базы дол-
жны быть обнесены оградой соответствующего типа.
§ 17. Техника безопасности при приеме-сливе
органических вяжущих материалов
Все работающие на приеме-сливе битума, дегтя и других:
органических или химических материалов должны быть обеспе-
чены соответствующими инструментами и приспособлениями.
Состояние этих приспособлений и устройств для слива мате-
риалов из цистерн или бункеров должны проверяться до начала
смены руководителями работ. \
Все приспособления и устройства для слива вяжущих мате-
риалов должны быть размещены так, чтобы не мешать работе
в обеспечивать свободный проход. Паре-, газопроводы и трубо-
проводы для горячей воды не должны иметь утечки, а места на
них, к которым могут прикоснуться рабочие, должны быть изо-
лированы и ограждены ко избежание ожогов. Присоединения
шлангов к разводящему трубопроводу должны быть выполнены
со всей тщательностью и находиться в таком состоянии, чтобы
исключалась возможность их срыва. Для предотвращения ава-
рий в зимнее время их следует по окончании работ хорошо про-
дуть сухим паром или воздухом.
При необходимости очистки или ремонта железнодорожной
или автомобильной цистерны спускаться внутрь цистерны могут
только те рабочие, которые прошли специальные инструктаж,
тренировку и сдали экзамен. В момент спуска рабочего в цис-
терну слой остатка материала в ней не должен быть более
20 см.
Рабочие, спускающиеся внутрь .цистерны, обязательно наде-
вают предварительно проверенный (в течение 2—3 мин) шлан-
говый прибор для дихания^спасательный пояс, веревку и спец-
одежду, соответствующую (по положению) выполняемой рабо-
те и роду груза, Для спуска в цистерну служит внутренняя или
же переносная лестница. Спасательный пояс надевают поверх
спецодежды на уровне поясницы; его следует затянуть и за-
стегнуть пряжку, для чего служат лямки регулируемой длины.
Спасательная веревка должна быть длиной не менее 12 м
с узлами через каждые 0,5 м; она должна выдерживать не ме-
нее 200 кг груза.
I Геред спуском рабочего в цистерну один конец веревки при-
вязывают к поручню цистерны, а другой прикрепляют к верх-
нему кольцу спасательного пояса.
Непосредственно перед спуском в цистерну все снаряжение
должно быть еще раз проверено. Во время спуска в цистерну
и выхода из нее запрещается держать в руках какие-либо
98
предметы. Инструменты, фонарь и другие требуемые для рабо-
ты предметы спускаются в цистерну отдельно.
По правилам безопасности во время нахождения рабочего
в цистерне и до полного выхода из нее требуется, чтобы у кол-
пака горловины цистерны неотлучно находился дежурный ра-
бочий, называемый «верховым». Этот рабочий снабжается та-
ким же снаряжением, как и находящийся в цистерне. Он обя-
зан следить за положением и состоянием спасательной веревки
и подающего воздух шланга, а по сигналу рабочего (изнутри
цистерны) спускать или поднимать веревку и шланг. Кроме
того, «верховой» рабочий должен прислушиваться к сигналам
работающего в цистерне и в необходимых случаях ока-
зывать ему помощь. Оба рабочих периодически сменяют друг
друга; запрещается одновременное их нахождение внутри
цистерны.
Рабочий, работающий в цистерне, должен быть проинструк-
тирован о том, что в случае обнаружения какого-либо запаха
под маской или недомогания (даже при ощущении легкого не-
домогания), он обязан немедленно подняться из цистерны на-
верх, спуститься с цистерны на землю и вызвать ответственного
(бригадира, мастера) за проверчу состояния дыхательных при-
боров. Только после полного устранения неисправности дыха-
тельного прибора или его замены новым и при нормальном са-
мочувствии рабочий может снова приступить к работе.
§ 18. Техника безопасности при работе на битумоплавильных
установках
Битумоплавильные установки имеют немало опасных мест,
требующих специального внимания и определенных правил по
технике безопасности (14]. Прежде всего при монтаже битумо-
плавильной установки любого типа ее необходимо обустроить
лестницей, ведущей на загрузочную площадку и огражденной
металлическими перилами, высотой не менее 1 м (количество
лестниц на каждую установку — не менее двух); специальным
настилом, уложенным для прохода обслуживающих рабочих
между горловинами котла или цистерны (ширина настила не
менее 1,5 м); решетками и крышками с ручками на горловинах
котлов или цистерн установки; кирпичным бортиком по пери-
метру загрузочной площадки (высотой 20 см), который препят-
ствует, как и крышки, попаданию в топку вспучившегося подо-
гретого битума или битумной пены; искусственным освещением
для обслуживания установки в темное время суток. Запреща-
ется работать па битумоплавильной установке, не оборудован-
ной лестницами и настилом, а также при отсутствии бортика,
решеток и крышек на горловинах котлов или цистерн. Лестни-
цы и настилы необходимо регулярно очищать от битума и по-
сыпать песком. Во избежание ценообразования при подогреве
99
битума в открытых битумных котлах рекомендуется применять
препарат МКТ-1 или СКТН-1 (пеногаситель).
Перед началом работ машинист битумоплавильной установи
ки обязан тщательно осмотреть и проверить техническое состо-
яние котлов или цистерн и топок установки, исправность лест-
ниц, входов и загрузочной площадки, наличие и исправность
требующихся ограждений на них, а также исправность элек-
троосвещения. Запрещается разжигать (или включать электро-
теплоэлементы) неисправную печь или печь с неисправными
вспомогательными обустройствами. При обнаружении течи
в цистерне или котле следует немедленно гасить топку.
Машинист обязан знать порядок разогрева битума любым
видом топлива—твердым, жидким или газообразным. При рас-
топке котла твердым топливом (дрова, торф, каменный уголь)
запрещается применять бензин или керосин; запас твердого
топлива должен храниться на\ расстоянии не менее 5 м от то-
пок. При использовании жидкДго топлива (мазут), его необхо-
димо предварительно подогревать до 70—80° С и перед зажи-
ганием продуть паром или воздухом форсунку и подающий
паро-, воздухопровод. Разжигать форсунку нужно горячим рас-
топочным факелом. Факел вводят в топку, одновременно от-
крывая паровой или воздушный вентиль форсунки, после чего
постепенно открывать вентиль мазутной линии; затем регули-
руют горение и, когда оно становится устойчивым, можно уда-
лить из топки растопочный факел. При газовой горелке необ-
ходимо сначала поджечь факелом газ и сразу же регулировать
подачу воздуха. Если мазут или газ сразу не загораются необ-
ходимо немедленно прекратить подачу и проверить топку. При
розжиге рабочий форсунщик должен стоять с боку., топки во
избежание ожога от случайного выброса пламени из топки.
В современных установках топки разжигают электрогазоза-
палытиком при дистанционном управлении режимом работы
форсунок.
В качестве обеспечения мер пожарной безопасности необ-
ходимо иметь на площадке у топок битумо-плавильной установ-
ки исправные (проверяемые ежемесячно) пенные огнетушители,
запас-сухого песка в ящике (не меньше 1 м3)'и щит на стол-
_,--бах с противопожарным инвентарем. При воспламенении биту-
дома тушить его водой категорически запрещается. Если битум
загорится внутри котла, следует немедленно закрыть крышки
на горловинах и загасить топку.
Битум загружают в битумоплавильную установку и рабочие
расходные котлы — механизированным способом — насосом. Все
битумные дикости должны быть очищены от осадка — нагара;
рабочиелйа очистке должны работать в спецодежде и предохра-
нительных очках под наблюдением ответственного лица — бри-
гадира, мастера. Битум ле должен содержать посторонних при-
месей (грязи) и воды. Если горловины котлов не закрыты гер-
метически, необходимо для предотвращения вспенивания и вы-
100
тикания битума производить его циркуляцию с помощью насоса
и системы переключаемых кранов в магистрали или оборудо-
вать котлы исправными механическими мешалками. Перемеши-
вать битум в котле вручную веслом категорически запрещается.
При вспенивании рекомендуется переливать битум в запасный
котел путем перекачки насосом.
При выпуске горячего битума в весовой ковш дозирующей
установки в автогудронатор или в другие емкости необходимо
с особой осторожностью открывать кран во избежание ожогов.
Разжижать битум чистым бензином, керосином или лигроином
.разрешается только в емкостях, оборудованных пароподогре-
вом и насосом; предварительный подогрев битума допускается
до температуры не более 80° С. При вливании растворителя
в котел с разогретым битумом, топка должна быть потушена
и обеспечено тщательное перемешивание. Во время разжига-
ния битума запрещается курить и применять открытый огонь.
Битумоплавильные установки должны быть снабжены тер-
иои’Змерителями для контроля степени нагрева битума, а для
обеспечения безопасности рабочего при измерении температу-
ры, это измерение необходимо переводить на дистанционное
и автоматическое.
По окончании работ машинист битумоплавильной установки
обязан очистить рабочее место и передать ее в установленном
порядке сменщику. Если работа заканчивается без смены, то
машинист обязан погасить топку, перекрыть питающие маги-
страли, выключить освещение и отключить силовую линию,
а установку сдать охране.
101
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аксельрод П. Л. Упрощенный способ расчета толщины основно-
го слоя тепловой изоляции. Сб. Ks 3 «Техническая информация по тепло-
монтажным п изоляционным работам». М., изд. Теплопроект, 1960. с. 11 —12.
2. Битумы нефтяные дорожные вязкие, улучшенные. Технические требо-
вания. ГОСТ 11954-66. М., Стандартгиз, 1967. 6 с.
3. Веденеев Б. В. Влияние длительного нагрева на свойства биту-
мов— «Строительные материалы», 1906', № 2, с. 29.
4. Веденеев Б. В., Михайлов 1-1. В. Трубопроводный транспорт
горячего битума., М., Госстройиздат, 1962. 219 с.
>5. ВФйцмаи М. И., Егоз о.в В. П. Краткий справочник строителя
автомобильных дорог. М., «Транспорт», 1972. 300 с.
6. Гезен цв ей Л. Б. Асфальтовый бетон из активизированных ми-
неральных материалов. М., Стройиздат, 1971. 255 с.
7. Г у р б а н о в И. М. Исследование обогреваемых битумных коммуни-
каций асфальтобетонных заводов. Афтореферат диссертации иа соискание
ученой степени капд. техн. наук. М., изд. ВНИИстройдормаша. 20 с.
8. Давыдова А. Р. Влияние температуры на необратимые, измерения
свойств битумов (старение) и методы их оценки. — «Труды СоюздорНИИ»,
1969, вып. 34, с. 11 —15.
9. Дорожные машины. Каталог-справочник, М., изд. ЦНИИТЭстроймаш
Минстройдоркоммунмаша, 1972. 48'2 с.
40. Инструкция по строительству асфальтобетонных дорожных покрытий
(ВСН 93-73). М„ «Транспорт», 1973. 176 с.
II. Инструкция по использованию поверхностно-активных веществ (ПАВ)
при строительстве дорожных покрытий с применением битумов, (ВСН 59-68).
М., Оргтрапсстрой, 1968. 64 с. .
12. К о л б а п о в с к а я А- С., Михайлов В. В. Дорожные битумы.
М., «Транспорт», 1973. 262 с.
13. Михеев М. А. Основы теплопередачи. М.—Л., ' Госэнергоиздат.
1956. 392 с.
14. Мыльников П. В. Памятка по технике безопасности для маши-
нистов битумоплавильпых установок. М., Оргтрапсстрой., 1967. 2'3 с.
15- -Примеры проектирования производственных предприятий дорожного
строительства. М., «Высшая школа», 1966. 403 с. Авт.: Дубровин Е. 14., Кол-
кер И. Я., Орешкин Б. М., Турчихин Э. Я.
16. Пи ко некий Я- М. Пособие по охране труда 'и технике безопас-
ности иа строительстве автомобильных дорог. М., «Транспорт», 1970. 320 с.
17. Правила техники безопасности при строительстве, ремонте и содер-
жании автомобильных дорог. Минавтошосдор РСФСР, М., «Транспорт», 1969.
181 с.
18. Рекомендации по выбору вязких битумов для строительства разных
типов дорожных одежд в различных климатических условиях. М., изд. Союз-
дорНИИ, 1967. 11 с. .
19. Рит о в М. Н. Расчет экономической эффективности внедрения но-
вой техники в дорожном строительстве. М., «Транспорт», 1966. 104 с.
Й0. Ритов М. II. Методика расчета стоимости машицо-смеп дорож-
ных /Машин. Л1., «Транспорт», 1971. 88 с.
/2' 1 Розенталь Д. А. Изучение процесса образования битумов при
окислении гудронов. Автореферат диссертации на соискание степени доктора
/техн. наук. Л., изд. Ленинградского технологического института. 1972. 47 с.
22. Руденская И. М., Руденский А. В. Реологические свойства
битумов. М., «Высшая школа», 1967. 116 с.
102
,23 . СНиП Ш-А. П-70. Техника безопасности в строительстве. М., «Строй-
издат», 1972. 192 с.
24. СНиП П1-Д. 5-73. Автомобильные Дороги. Правила приемки и про-
изводства работ. Приемка в эксплуатацию. М., «Стройиздат». 1973. 87 с.
25. Соловьев Б. Н., Вейцман М. И. Методические рекоменда-
ции по внедрению наиболее рациональных и безопасных способов разогрева
битума на строительных объектах. М., изд. СоюздорНИИ, 1971. Гб с.
26. Справочник инженера-дорожника «Строительство автомобильных до-
рог». Под ред. В. А. Бочина, М., «Транспорт», 1969. 496 с.
!27 . Справочник инженера-механика дорожника. Под ред. М. И. Вейцма-
на. М„ «Транспорт», 1973. 328 с.
28. Справочник по дорожно-строительным материалам. Под ред.
Н- В. Горелышева. М., «Транспорт»,* 1972. 302 с.
29. Т о р о п и н 10. А. Слив органических вяжущих материалов из же-
лезнодорожных цистерн и бункеров. М., Автотрансиздат, 1963. 28 с.
30. Транспорт и хранение нефти и газа. М., Гостоптехиздат, 1961. 346 с.
(Труды НИИтранснефть).
31. Тур и чин А. М. Электрические измерения. М.-—Л., Государствен-
ное энергетическое издательство, 1961. 340-с.
32. Хижняков С. В- Практические расчеты тепловой изоляции про-
мышленного оборудования и трубопроводов. М.—Л., «Энергия», 1964. 144 с.
33. Чечет кин А. В. Высокотемпературные теплоносители. М., «Энер-
гия», 1971. 496 с.
34. Электротермическое оборудование. Справочник под ред. А. П. Альт-
гаузена, М. Я- Смелянского и М. С. Шевцова. М., «Энергия», 1967. 487 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение _....................... 1 3
Г лава I. Битумное хозяйство дорожных организаций 7
§ 1. Организация и типовые решения битумных баз и цехов 7
§ '2 . Доставка, слив и хранение битума...................15
§ 3. Оборудование для слива, хранения, разогрева и пере-
качки битума . . ...................................20
§ 4. Дозаторы битума.................................... 41
§ 5. Основы расчета потребного оборудования и энергоза-
трат для битумных баз и цехов . . . . .. . - 44
Глава II. Теплоносители и способы разогрева вяжущих материалов 49
§ 6. Влияние температуры на технологические свойства би-
тумов .............................................. ... 49
§ 7. Теплоносители..................................... 54
§ 8. Способы разогрева битума . . . . . . .59
Глава III. Расчет оптимальных режимов и параметров
оборудования для нагрева вяжущих материалов 63
§ 9. Особенности движения и теплообмена при различных
способах подвода тепла к вяжущим материалам ' . . 63
§ 10. Основы расчета режимов и параметров нагреватель-
ного оборудования при паровом и газовом подогреве . . 68
§ 11. Особенности расчета параметров и режимов работы
электрических нагревательных элементов .................. 71
§ 12. Особенности расчета режимов движения и теплообме-
на при нагреве битума в подвижных слоях . . . .76
§ 13. Тепловой и гидравлический расчет битумопроводов . 81
Глава IV. Пути повышения эффективности оборудования битумных
баз и цехов 86
§ 14. Оптимизация параметров нагревательного оборудова-
§ 15. Основные задачи и средства автоматизации оборудо-
Глава V. Техника безопасности и охрана труда при эксплуатации
оборудования битумного хозяйства 95
§ 16. Общие правила .................................. . 95
§ 17. Техника безопасности при приеме-сливе органических
вяжущих материалов.........................................98
§ 18. Техника безопасности при работе на битумоплавиль-
пых установках ............ 99
Список литературы Ю2