Между превращением электрической энергии в тепловую существует зависимость: Q = 864 Pt = 864 IUt = 864 I2Rt = 864 U2t/R кал, где

Q – выделившееся тепло,

P – мощность,

t – время в часах,

I – сила тока,

U – напряжение,

R – сопротивление проводника.

Отсюда следует, что количество выделяемого током в бетоне тепла прямо пропорционально квадрату напряжения тока и обратно пропорционально сопротивлению прогреваемого элемента. Таким образом, температура прогрева бетона находится в непосредственной зависимости от его сопротивления и напряжения тока.

Сопротивление стальных токонесущих жил постоянному току при нормальной и рабочей температуре Rt нагревательных проводов может быть определено по табл.3.

Таблица 3. Сопротивление стальных токонесущих жил переменному току

d стальной жилы, мм	S сечения, мм	Сопротивление постоянному току при 20°С, ρt, Ом/км	Рабочая температура, Rt, °С	Переводной коэффициент	Сопротивление переменному току при 60°С, ρt60, Ом/км
0,6	0,283	550	60	1,02	561
1,1	0,95	145			147,9
1,2	1,131	140			142,8
1,4	1,54	100			102
1,8	2,542	70			71,4

---

Для укладки в массив монолитной конструкции с целью прогрева ее изнутри применяют нагревательные провода из стальной проволоки марок ПНСВ, диаметром 1,2мм с теплостойкой электроизоляцией из поливинилхлорида толщиной 0,8мм.

Питание нагревательных проводов осуществляется от сети или от автономного источника. Производится понижение напряжения от 220В до рабочего значения 24-120В, посредством трансформаторной подстанции.

В монолитных железобетонных конструкциях шаг греющих проводов должен находиться в пределах 50 - 150мм.

При электрическом расчете греющих проводов необходимо учитывать, что максимальная погонная нагрузка на провод не должна превышать 45-50 Вт/м (см. Таблицу 3). При большей нагрузке возможен местный перегрев бетона и возникновение в нем структурных нарушений.
Таблица 4. Максимальная температура нагрева провода в бетоне, в зависимости от погонной нагрузки

Погонная нагрузка на провод, ΔР, Вт/м	Температура нагрева провода, t, °С
10	50
15	65

Для обеспечения при данной температуре наружного воздуха и скорости ветра заданного режима термообработки железобетонной конструкции, характеризуемой модулем поверхности, классом бетона с известным расходом цемента, температурой уложенного в опалубку бетона, по параметрам имеющихся опалубки и утеплителя, проводов и силового оборудования определяют электрические параметры нагрева бетона: коэффициент теплопередачи,

удельную мощность нагрева бетонной конструкции,

линейную электрическую нагрузку,

шаг и длину проводов.

Шаг и длина проводов должны создать такую плотность их укладки, которая обеспечивает необходимую равномерность нагрева бетона в конструкции. Длина проводов должна быть кратной высоте стен, колонн, фундаментов и ширине перекрытий.

Для предотвращения появления трещин в конструкциях перепад температур между открытой поверхностью бетона и наружным воздухом не должен превышать 20°С для монолитных конструкций с модулем поверхности до 5м

---

^-1.

Нельзя допускать резких местных перегревов, вызывающих пагубное для бетона интенсивное испарение влаги. Причиной выпаривания влаги являются разность парциальных давлений паров в бетоне и окружающей среде и малая влажность последней. Интенсивность выпаривания зависит от температуры и длительности прогрева, Мn элемента, степени армирования, плотности бетона (чем она меньше, тем выпаривание больше) и, от способа утепления.

Включать ток следует не позднее чем через 1,5-2ч после укладки бетона при температуре в нем не ниже +5^оС. При этом чем ниже температура бетона в момент включения тока, тем больше расход энергии.

Температура в разных точках прогреваемого элемента не должна отличаться по длине его более чем на 15^оС и по сечению – более чем на 10^оС. Колебания температуры в элементе в период изотермического прогрева не должны превышать 10^оС.
6.5.1 Электротехнический расчет плиты

t_из - температура изотермического выдерживания бетона (принята температура в +55°С);

t_нв - температура наружного воздуха (табл. 5.1 СП 131.13330) = -17,5°С;

скорость ветра - 4,9м/с;

t_бн – температура бетонной смеси, уложенной в опалубку = 19,9°С;

Мп – модуль поверхности = 4,051;

Ц – 305кг/м³;

К - коэффициент теплопередачи опалубки: 20,3Вт/м² °С;

Разница температур нагретого бетона и наружного воздуха, ∆T, по формуле:
∆T = t_из – (t_нв) = 55+17,5 = 72,5°С
В период подъема температуры требуемая удельная тепловая мощность определяется по формуле:
Р_уд = Р1 + Р2+ Р3 - Р4 ≈ 120,5, где
P1 - мощность на разогрев бетона, кВт; 

P2 - мощность на разогрев опалубки; 

Р3 - мощность на восполнение теплопотерь в окружающую среду, кВт; 

Р4 - мощность, эквивалентная экзотермическому тепловыделению, кВт.
P₁ = c_б * γ_б (t_из - t_бн)/(Р * 3600) = 1,05 * 2500 * ((55- 19,9)) / (5,3 * 3600) = 4,8Вт/м², где

с_б - удельная теплоемкость бетона: 1,05 кДж/кг °С;

γ_б - объемная масса бетона: 2500 кг/м³;

t_из - температура изотермического выдерживания бетона (принята температура изотермического выдерживания в 55°С);

t_бн - начальная температура бетона, уложенного в конструкцию = 19,9°С;

---

Р – скорость разогрева = 5,3°С/ч
P2 = c * Р_оп * on * Мп * ((t_из /2) - t_нв) / (Р * 3600) = 111,9Вт/м², где

t_нв - температура наружного воздуха (табл. 5.1 СП 131.13330) = -17,5°С;

c - удельная теплоемкость опалубки = 500Дж/кг*°С;

Р_оп - плотность материала опалубки = 7850кг/м³;

on – толщина опалубки = 0,003м

Мп – модуль поверхности = 4,051;
P3= К*Мп*[(t_из + t_бн)/2 - t_нв.]/ 1000 = 20,3*4,051*[(55 + 19,9)/2 - (-17,5)]/ 1000 = 4,52Вт/м², где

t_из - температура изотермического выдерживания бетона (принята температура изотермического выдерживания в 55°С);

t_бн - начальная температура бетона, уложенного в конструкцию = 19,9°С;

t_нв - температура наружного воздуха (табл. 5.1 СП 131.13330) = -17,5°С;

К - коэффициент теплопередачи опалубки = 20,3Вт/м² °С;

Мп - модуль поверхности = 4,051;

Р₄ ≈ 0,8кВт/м³
Сопротивление одного погонного метра провода при рабочей температуре t:
r = ρt / S = 142,8*10^-9/1,131 =1,428*10^-7 /1,131 = 1,263*10^-7 Ом*мм²*м, где

S - площадь поперечного сечения стальной жилы = 1,131мм²;

pt - удельное электросопротивление стальной жилы при рабочей температуре t = 142,8, Ом*км.
Ток, протекающий в одном проводе, рассчитывается по формуле:

I₁ = = = 9749Bт/м, где

∆P – погонная нагрузка на провод, Вт/м.
Значение электрического напряжения на проводе U определяется по формуле:

U = U_лин / = 127В, где

U_лин – напряжение тока на проводе, В;
L = U / (I₁ * r) = 127 / (9749 * 1,263*10^-7) = 103190м
В связи с тем, что удельное сопротивление проводов разных партий и разных заводов изготовителей отличается, рекомендуется отмерять длину проводов в соответствии с их фактическим активным сопротивлением. При этом минимальное сопротивление отрезка провода должно быть:
Rmin = U/I1

Ориентировочный шаг расстановки нагревательных проводов в конструкции

---

, м:
b = 1 / (Руд/ΔР) +1 = 1 / ((120,4/12) +1) = 0,09м, где

Руд – удельная тепловая мощность = 120,4Вт;

ΔР - погонная нагрузка на провод = 12Вт/м;
6.5.2 Электротехнический расчет стены

t_из - температура изотермического выдерживания бетона (принята температура в +45°С);

t_нв - температура наружного воздуха (табл. 5.1 СП 131.13330) = -17,5°С;

скорость ветра - 4,9м/с;

t_бн – температура бетонной смеси, уложенной в опалубку = 19,9°С;

Мп – модуль поверхности = 3,291м^-1;

Ц – 305кг/м³;

К - коэффициент теплопередачи опалубки = 20,3 Вт/м² °С;

Разница температур нагретого бетона и наружного воздуха, ∆T, по формуле:
∆T = t_из – (t_нв) = 45+17,5 = 62,5°С
В период подъема температуры требуемая удельная тепловая мощность определяется по формуле:
Р_уд = Р1 + Р2+ Р3 - Р4 ≈ 72,1, где
P1 - мощность на разогрев бетона, кВт; 

P2 - мощность на разогрев опалубки; 

Р3 - мощность на восполнение теплопотерь в окружающую среду, кВт; 

Р4 - мощность, эквивалентная экзотермическому тепловыделению, кВт.
P₁ = c_б * γ_б (t_из - t_бн)/(Р * 3600) = 1,05 * 2500 * ((45- 19,9)) / (5,3 * 3600) = 2,8Вт/м², где

с_б - удельная теплоемкость бетона: 1,05 кДж/кг °С;

γ_б - объемная масса бетона: 2500 кг/м³;

t_из - температура изотермического выдерживания бетона (принята температура изотермического выдерживания в 45°С);

t_бн - начальная температура бетона, уложенного в конструкцию = 19,9°С;

Р – скорость разогрева = 6,5°С/ч
P2 = c * Р_оп * on * Мп * ((t_из /2) - t_нв) / (Р * 3600) = 66,7Вт/м², где

t_нв - температура наружного воздуха (табл. 5.1 СП 131.13330) = -17,5°С;

c - удельная теплоемкость опалубки = 500Дж/кг*°С;

Р_оп - плотность материала опалубки = 7850кг/м³;

on – толщина опалубки = 0,003м

Мп – модуль поверхности = 3,291м^-1;
P3= К*Мп*[(t_из + t_бн)/2 - t_нв.]/ 1000 = 20,3*4,051*[(45 + 19,9)/2 - (-17,5)]/ 1000 = 3,34Вт/м², где

t_из - температура изотермического выдерживания бетона (принята температура изотермического выдерживания в 45°С);

t_бн - начальная температура бетона, уложенного в конструкцию = 19,9°С;

---

Смотрите также файлы

• На современном этапе в городах Российской Федерации наименьшее внимание уделяется распределительным сетям среднего и низкого уровня напряжения.docx

• Случайное событие.pdf

• Особенности формирования и развития производственных систем.docx

• Актуальность темы исследования. Xx и начало xxi века стали периодом радикального преобразования социокультурной среды жизнедеятельности человека.docx

• Введение Действие настоящей инструкции распространяется на ремонт полимерными композиционными материалами дефектных кольцевых сварных соединений, основного тметала труб,.docx