۲ روش گرم کردن بتن (بالا بردن دمای بتن در زمستان)

گرم کردن آب

همانطور که در شکل زیر دیده می‌شود آب با دماهای مختلفی برای تولید بتنی با دمای F◦۶۰(C◦۱۵) در صورت مصرف سنگدانه‌ها با دماها و رطوبت‌های مختلف، باید استفاده شود. درصد رطوبت کل سنگدانه معمولاً نزدیک به نصف درصد رطوبت ماسه است. اگر ماسه کاملاً خشک نباشد، آب گرم به تنهایی قادر به ساخت بتن C◦۱۵ با سنگدانه یخ زده نیست. در صورتی که دمای هوا کمتر از F◦۴۵ (C◦۷) باشد، استفاده از آب گرم متداول شده است.

در صورتی که سیمان با آب خیلی گرم مخلوط شود، گیرش بسیار سریع اتفاق می‌افتد. برای جلوگیری از‌این مسئله که ممکن است در دمای پایین و در اختلاط مستقیم آب با سیمان اتفاق بیفتد، می‌توان آب و سنگدانه را برای مدت ۱۵ تا ۲۰ ثانیه قبل از اضافه کردن سیمان مخلوط نمود. حتی اگر آب و سنگدانه دمایی بیش از F◦۱۰۰(C◦۳۷) داشته باشند.‌این امر زمان اختلاط را به دو دلیل افزایش می‌دهد، یکی به خاطر تأخیر در بالا و دیگر‌اینکه سیمان و سنگدانه قبل از وارد شدن به مخلوط کن با هم مخلوط نمی‌شوند. آب تا دمای F◦۱۵۰(C◦۶۵) در بعضی کارگاه‌ها با مخلوط سیمان و سنگدانه سرد مخلوط شده است و آب تا دمای حتی F◦۲۰۰ ۴۹۷می‌تواند با مخلوط کردن آن با سنگدانه سرد به مدت ۳۰ ثانیه و قبل از اضافه شدن سیمان در بتن استفاده شود.

دمای آب مورد نیاز برای ساخت بتنی با درجه حرارت F◦60(C◦15). وزن مصالح در بتن برای یک یارد مکعب شامل سیمان 516 پاند در F◦80، سنگدانه (SSD) حدود 3225 پاند و در دمای نشان داده شده و آب کلاً 270 پوند می‌باشد.
دمای آب مورد نیاز برای ساخت بتنی با درجه حرارت F◦۶۰(C◦۱۵). وزن مصالح در بتن برای یک یارد مکعب شامل سیمان ۵۱۶ پاند در F◦۸۰، سنگدانه (SSD) حدود ۳۲۲۵ پاند و در دمای نشان داده شده و آب کلاً ۲۷۰ پوند می‌باشد.

میزان گرمای مورد نیاز به دما و ظرفیت دستگاه بستگی دارد. بتن‌های روزانه و تجاری معمولاً در هوای نزدیک صفر با دمای بین F◦۷۰-۵۵(C◦۲۱-۱۲) و در دمای کاملاً زیر صفر با دمای بین F◦۸۰-۶۰ (C◦۲۶-۱۵) عرضه می‌گردد. بتن حجیم معمولاً با دمای حدود F◦۶۰-۴۰(C◦۱۵-۴) تولید می‌شود.

در یک دستگاه تولید حرارت که باید آب را از F◦۶۰(C◦۱۵) به F◦۱۸۰(C◦۸۲) با راندمان ساعت/یارد، مکعب/پوند ۲۰۰ به مقدار ۲۴۰۰۰۰۰=(۶۰-۱۸۰)۲۰۰×۱۰۰، Btu در ساعت حرارت نیاز است. با در نظرگیری ۱۵ درصد افت در لوله‌ها، نیاز به حداقل bhp 82.5=33472÷۱٫۱۵×۲۴۰۰۰۰۰ یا حدود ساعت/پاند ۲۷۱۸ =۱۰۱۵٫۶÷۱٫۱۵×۲۴۰۰۰۰۰ بخار در psig 15 (پوند بر‌اینچ مربع گیج) در سطح دریا اگر دمای بخار به دمای F◦۱۸۰(C◦۸۲) در حرارت دادن آب کاهش یافته و کیفیت بخار ۱۰۰ درصد باشد. مقدار ۱۰۱۵٫۶ از جداول فشار برای بخار اشباع (۱۰۰ درصد کیفیت) به دست می‌آید و برابر اختلاف در کل حرارت ۱ پوند بخار در psia 29.7 و کل حرارت آب در F◦۱۸۰(C◦۸۲) می‌باشد. اگر کیفیت بخار ۹۰ درصد باشد میزان ۲۹۹۶ پوند بخار در هر ساعت مورد نیاز است.

با افشانک‌هایی در داخل آب و وارد کردن بخار و متراکم کردن آن می‌توان آب را گرم نمود. یک افشانک با لوله ۲‌اینچی با ۳۲ سوراخ به قطر ‌اینچ با سیستم مخلوط کردن بخار و آب، حرارتی معادل ۲۴ گرم در لیتر با افزایش دمای F◦۸۰ در psig 5 فشار بخار در افشانک و یا به میزان ۳۶ گرم در دقیقه حرارت در psig 15 تولید می‌کند. از یک کنترل که توسط تنظیم کننده دما کار می‌کند دمای آب کنترل می‌شود.

دیگ‌های تولید بخار در صورتی که آب تغذیه کننده آن نیاز به تصفیه نداشته باشد، اقتصادی ترین وسیله گرم کردن آب با سرعت و به مقدار زیاد است لیکن اگر نیاز به آن باشد تا از پوسته شدن و لجن جلوگیری شود، استفاده از مقدار زیاد بخار برای تصفیه بسیار گران خواهد بود. تقریباً به میزان یک پوند بخار برای هر ۸ پوند آب مخلوط در F◦۱۸۰(C◦۸۲) به کار می‌رود. در قسمت مخلوط کن نمی‌توان بخار وارد نمود زیرا با وارد کردن بخار وزن آب افزایش می‌یابد. مخزنی که آب در آن گرم می‌شود باید مجهز به هواکش و لوله سرریز باشد. لوله‌های مارپیچی بخار در یک مخزن آب بدون افت آب دیگر بخار می‌توانند آب را گرم کنند زیرا در‌این حالت بخار متراکم شده به دیگ بخار برمی‌گردد. برای جبران آب از دست رفته در اثر چکه کردن از منافذ قسمت تأمین آب جبرانی و تصفیه در سیستم نیاز است. میزان سطح لازم لوله در هر فوت مربع از رابطه زیر به دست می‌آید.

که در آن W میزان پوند وزن آب گرم شده در ساعت، t2 دمای بخار در فشار تولید شده، tI دمای اولیه آب، t2 دمای نهایی آب همه برحسب فارنهایت و U ضریب انتقال حرارت به Btu در فوت مربع سطح لوله‌ها در ساعت می‌باشد. برای تراکم بخار به آب ساکن در مخزن مقدار U معمولاً ۱۲۵ برای لوله‌های باریک و حدود ۱۰۰ برای لوله‌های و شاید در حد ۵۰ برای لوله فولاد قدیمی‌باشد. مقادیر U برای آب گرم به آب حدود نصف آن برای بخار به آب می‌باشد. در مثال بالا برای تولید ۱۰۰ یارد مکعب در ساعت و ۲۰۰ پوند بر یارد مکعب آب اضافه شده گرم شده از F◦۶۰ تا F◦۱۸۰ با استفاده از بخار psig 15، سطح خارجی لوله لازم برابر:

بوده که معادل ۲۶۶ فوت لوله به قطر ۲٫۵ ‌اینچ می‌باشد. لوله کوچکتر افت فشار بیشتری را‌ایجاد می‌کند. افت‌های فشار را می‌توان با استفاده از سیستم لوله‌های مارپیچ به صورت موازی، کاهش داد.

نوع گرم کننده‌های آب سری دارای لوله‌های مارپیچی بخار ساخته شده در مقاطع بزرگ شده لوله آب هستند.‌این سیستم روی ورودی یک منبع آب نصب می‌شود و آب در حین ورود و جریان یافتن در لوله که به طور خودکار کنترل می‌شود، گرم می‌کند. در‌این سیستم به علت‌اینکه هم آب و هم بخار در حرکتند، انتقال حرارت بهبود می‌یابد و نسبت به مخزن‌های با مارپیچ حرارت سطحی کمتری نیاز دارد. برای شروع ممکن است مقداری گرمای اضافی در منبع نیاز باشد تا جبران افت حرارتی مخزن را بنماید.

آب گرم کن‌های واحدی با مارپیچ‌های مختلف که با نفت سبک یا گاز کار می‌کنند و دارای سیستم خودکار شروع و کنترل دما هستند نیز برای گرم کردن آب استفاده می‌شوند.‌این سیستم سریع بوده و آب را زود گرم می‌کند و با هزینه کمتر و فضای کمتر نسبت به دیگ‌های بخار می‌باشد. راندمان‌این نوع آب گرم کن‌ها حدود ۷۰ درصد سوخت ورودی است. نسبت به دیگ‌های بخار یا تولیدکننده‌های بخار حساس به تصفیه آب نمی‌باشند زیرا مواد معدنی کمتری در دماهای گرم کردن متداول در آن رسوب می‌کنند. میزان حرارت واحدهای متداول از‌این نوع حدود ۱۷۵۰۰۰ تا Btu/h 1000000 می‌باشد.

تولیدکننده‌های بخار (ژنراتورها) از نوع سریع در عرض چند دقیقه از نقطه سرد تولید بخار می‌کنند. معمولاً برای کرم کردن‌این نوع از گاز استفاده می‌شود.‌این سیستم نسبتاً متراکم و با هزینه کم بوده ولی ظرفیت و دوام آن محدود است. در اکثر موارد بخش تصفیه آب و حداقل نرم کردن آب (کاهش سختی) در آن مورد نیاز است. ظرفیت متداول‌این سیستم bhp 30-5 می‌باشد.

دیگ‌های بخار بسته از واحدهای متعدد لوله‌های آتش که به طور خودکار عمل نموده و معمولاً در ظرفیت‌های از ۵۰ تا bhp 300 هستند و دارای سیستم‌های عایق و آتش زا و کنترل می‌باشند، تشکیل شده اند. واحدهای بزرگتر از ۴۰۰ تا bhp 700 نیز وجود دارند. سوخت معمول آنها گاز طبیعی تنظیم شده تا Btu/ft3 1000 یا نفت سوخت با درجات ۱ تا ۳ (سبک، متوسط و سنگین خانگی) یا درجات ۴ تا ۶ (سبک، متوسط و سنگین صنعتی) می‌باشد. درجات ۵ و ۶ نیز معروف به نوع B و C هستند. مقدار کالری آنها بین ۱۸۵۰۰ تا پاند Btu/ 20000 (حدود ۱۴۰۰۰۰ تا Btu 150000 برای هر گالن آمریکایی) است. نفت صنعتی معمولاً قبل از استفاده باید حرارت داده شوند. زغال که‌اینک کمتر در کارگاه‌های بتن سازی استفاده می‌شود دارای ۷۰۰۰ تا پاند Btu/ 14000 ارزش حرارتی است. راندمان تبدیل سوخت دیگ‌های بخار برای زغال حدود ۶۰ تا ۷۵ درصد و برای نفت و گاز حدود ۷۰ تا ۸۰ درصد می‌باشد.‌این راندمان‌ها مربوط به بار عادی و ثابت است و در عمل مصرف سوخت به علت گرم کردن و راه اندازی در بارهای مختلف بیشتر است. برای اشتعال نیاز به مقدار زیادی هوای تازه مثلاً حدود ۱۰ فوت مکعب برای فوت مکعب گاز می‌باشد. با آنکه واحدهای دیگ‌های بخار می‌توانند آب یا روغن را گرم کنند ولی عموماً برای تولید بخار استفاده می‌شوند. چه از دیگ‌های بخار با فشار بالا (بیش از psig 15) و یا فشار کم استفاده شود نیاز به تنظیم کننده‌های متعدد و لوله و بخار در‌این سیستم‌ها می‌باشد. در دیگ‌های با ظرفیت و فشار ثابت نیاز به نیروی انسانی عامل می‌باشد. در بعضی سیستم‌های بخار عملیات با راندمان بیشتر در فشارهای کمی‌بالایا پایین اتمسفر با استفاده از پمپ‌های خلأدر متراکم کردن در خط برگشت انجام دهند. معمولاً سیستم تصفیه آب تغذیه برای حفظ سرمایه گذاری و بالا نگه داشتن راندمان در دیگ بخار لازم است دیگ‌های بخار ثابت با ظرفیت‌های بالا برای مکان‌هایی که به طور دائم باید تولید بخار گرد بسیار مناسب می‌باشند. توصیه‌ها و مطالب مربوط به به دیگ‌های بخار بسته برای‌این نوع نیز صادق هستند. وجود مخازن ذخیره آب گرم برای کاهش اندازه سیستم‌های گرم کننده که برای تولید مدت طولانی به کار می‌روند. بسیار مفید می‌باشد. در کارگاه‌های کوچکتر از مخازن ذخیره ۱۰۰۰ تا ۱۵۰۰ گالن استفاده می‌کنند و در کارگاه‌های بزرگ مخزن تا ۲۰۰۰۰ گالن هم به کار رفته است. مخزن و لوله‌ها باید عایق بندی شوند. مخازن بزرگ گاه تا ۱ متر زیر خاک دفن می‌شوند و می‌توانند سیستم عایق بندی خوبی‌ایجاد کنند و اغلب به هنگام شب که سیستم حرارتی با ظرفیت کمتر کار می‌کند، می‌تواند حرارت یابد. با مخازن کوچک دمای آب اختلاط توسط ترموسنات دستگاه تنظیم می‌شود. دمای آب در تانک‌های بزرگ را می‌توان نزدیک به دمای ماکزیمم و حداکثر استفاده نگه داشت و دمای آب اختلاط با یک شیر مخلوط مجهز به ترموستات آب گرم و سرد را برای رسیدن به دمای لازم مخلوط می‌کند. حرارت دادن یک مخزن بسته (نگهداری شده تحت فشار و پُرآب) توسط لوله‌های بخار یا چرخش آب از میان گرم کننده‌های آب توسط پمپی با مشخصات gpm 50-30 با ارتفاع آب ft 120-80  انجام می‌شود. پمپ باید قادر به حرکت مقداری آب که در اثر گرما تا F◦۴۰ افزایش در فشار لازم برای غلبه بر اصطحکاک در گرم کننده و لوله‌ها باشد. مخازن مدفون در زمین باید تقریباً پر بوده و یا خوب مهار شوند تا دچار شناور شدن نشوند. مخازن باز کوچک (نه تحت فشار) معمولاً بالای دستگاه پیمانه کن قرار دارند و از آب گرم کن پر می‌شوند.‌این امر با گردش آب از میان گرم کننده با لوله‌های بخار انجام می‌شود.

اندازه مخزن ذخیره از روی میزان نیاز و ظرفیت گرم کننده تعیین می‌شود. به عنوان مثال در یک کارخانه بتن آماده برای ۱۰ ساعت کار مداوم مقادیر بتن زیر را برای نقطه اوج ۵۰۰ یارد مکعب در یک روز زمستان تولید می‌کند.

ارتباطات در یک مخزن بسته که آب گرم در آن چرخش می‌کند
ارتباطات در یک مخزن بسته که آب گرم در آن چرخش می‌کند

۹۴، ۷۰، ۶۵٫۵، ۴۶٫۵، ۵۹، ۴۴٫۵، ۴۶، ۴۹٫۵، ۲۰، ۵. آب در مخزن در شروع روز حرارت داده می­شود و باید بالای حداقل دمای نگهداشته شود. شیر گرم کننده آب یا بخار در   قطع و وصل می­شود. متوسط یک یارد مکعب یاز به ۲۳۰ پوند آب اضافه شده دارد و آب تهیه شده در دمای می­باشد. گرم کننده ای که بتواند بیش از نیمی از بار در نقطه اوج و ساعت پرمصرف را بدهد باید

حرارت تولید می­کند. بنابراین یک گرم کننده با حدود Btu/h ۱۵۰۰۰۰۰ مورد نیاز است. این گرم کننده می­تواند سریعتر از مورد نیاز آب  تولید کند. اگر تولید کمتر از

باشد. بنابراین در زمان ۳ ساعت تقاضا بیش از تولید خواهد بود. در طول این مدت تقریباً

مصرف شده است و ۱۵۰۰۰۰۰*۳=۴۵۰۰۰۰۰ Btu/h  حرارت داده شده است و بنابراین  Btu/h۱۳۰۶۳۵۰ باید از مخزن ذخیره بدون کاهش دما بیش از تامین گردد. لذا حداقل

 آب یا ۱۶۱۱۰۰ گالن آمریکایی از مخزن مورد نیاز است( وزن آب ۸٫۱۳ پوند بر گالن در دمای  می­باشد).

بامحدود کردن مقدار آب تغذیه شده به مخزن به مقدار

ساعت/پوند ۱۳۶۳۶ = ( ۱۷۰-۶۰ )۱۵۰۰۰۰۰(مناسب برای ساعت/ یارد مکعب ۵۹٫۳)

و استفاده از آب گرم ذخیره شده هنگامی که تولید به بیش از ساعت/یارد مکعب ۵۹٫۳ می­رسد، حداقل اندازه مخزن ذخیره برای استفاده بالا (با کاربرد گرم­کن Btu/h ۱۵۰۰۰۰۰) برابر است با:

باحدود ۱۴۶۱ گالن آمریکایی حجم مخزن ذخیره است.

در صورتی که بت.ان سیستم گرم کننده را ۲۴ ساعت به کار انداخت، نوع دیگر حل مسئله بالا که اقتصادی تر به نظر می­رسد این است گه اندازه گرم کننده را بر اساس کل حرارت لازم برای بیش از ۲۴ ساعت به دست آورد،۵۰۰*۲۳۰*)۱۷۰-۶۰(/۲۴=۵۲۷۰۸۳ Btu/h یا حدود Btu/h۶۰۰۰۰۰ (مناسب یارد مکعب/ ساعت ۲۳٫۷) نمود. حداقل حجم مخزن مورد نیاز برابر است با:

 گالن آمریکایی

در مثال اول ذکر شده در بالا فرض بر این است که مخزن ذخیره همواره پر از آب در دمای بین ۱۶۵ و  خواهد بود. این به معنای در دسترس بودن حدود بیش از ۱۰ ساعت آب گرم است در صورتی که به هر دلیلی سیستم گرم کن از کار بیفتد. در مثال دوم مخزن در ابتدای روز پر از آب است ولی بعد از حدود ۳ ساعت تقریباً خالی است. بعد از اولین ۳ ساعت آب با سرعت بیشتری نسبت به مصرف وارد مخزن می­گردد و در پایان روز مخزن پر خواهد بود. در مثال سوم مخزن در شروع روز پر بوده ولی تقریباً بعد از ۸ ساعت خالی است. در پایان روز حدود ۶۳٫۵ گالن آمریکایی آب در تانک موجود است. حدود ۱۱ ساعت وقت لازم است تا برای روز بعد تانک مجدداً پرگردد.

گرمای نگهداری شده توسط مخزن فولادی قابل صرف نظر است اگر مخزنی با ظرفیت ۲۰۰۰۰ گالن و قطر ۱۲ فوت و طول ۲۴ فوت با سطح ۱۱۳۱ فوت مربع به کار گرفته شود. یک عایق اسفنجی پلی استایرن ۵ سانتی متری با ضریب k حدود ۰/۳۲( جدول زیر را ملاحظه کنید، به علت دمای بالاتر میزان   kحدود ۰/۰۵ افزایش یافته است) و دمای هوا ۳۰ درجه فارنهایت، افت حرارتی معادل

و ۲۰۰۰۰*۸٫۱۳*۱=۱۶۳۰۰۰Btu/h ، لذا دمای مخزن به میزان  ۲۶۲۴۰  اگر آبی استفاده نشود افت خواهد کرد. اگر عایق بندی ضخیمی به کار رود، متوسط سطح عایق به جای سطح جانبی مخزن برای محاسبات بالا به کار می­رود. تخمین میزان افت حرارتی از مخازن مدفون در زمین نسبتاً پیچیده است. دفن مخزن به میزان ۳ فوت در خاک معادل ۱٫۵ تا ۳ اینچ عایق و دفن تا ۸ فوت زیر خاک معادل ۲ تا ۴ اینچ عایق برای مخازن با ظرفیت ۵۰۰۰ تا ۳۰۰۰۰ گالن می­باشد. در مخازن بزرگ با محدوده قطرهای کوچکتر برای هر اندازه، ضخامت عایق معادل بیشتری مورد نیاز است.

 

ضریب هدایت حرارتK برای مصالح مختلف
ضریب هدایت حرارتK برای مصالح مختلف

 

گرم کردن سنگدانه بتن

برای ساخت بتن گرم معمولا ً لازم است سنگدانه یخ زده را به دمای بالای ( صفر درجه C) گرم نمود.

سنگدانه را نباید بیش از دمای  گرم نمود زیرا ایجاد گیرش سریع می­کند و در صورتی که کلیه سنگدانه­­ها تا این دما گرم شوند. بتن خیلی گرمی نتیجه خواهد شد. اگر در انبارها بتوان سنگدانه­ها را در دمای بیش از  ذخیره کرد، حرارت اضافی لازم حداقل خواهد بود. حرارت لازم برای ذوب یخ سنگدانه و گرم کردن آن برابر:

که در آن A  وزن مصالح اشباع با سطح خشک،  دمای اولیه و نهایی سنگدانه به درجه فارنهایت، و p رطوبت سطحی به اعشار است. اگر وزن سنگدانه در دسترس کل وزن با رطوبت است باید مقدارA/(1-p)  را جایگزین A کرد. گرم کردن ۳۲۰۰۰ پوند سنگدانه به علاوه ۳ درصد رطوبت سطحی در ۳۰ تا ۶۰ درجه فارنهایت برای یک یارد مکعب بتن معمول نیاز به Btu ۳۵۸۰۰ گرما و یا حدود ۳۶ پوند بخار دارد. کل ظرفیت دیگ برای سنگدانه و آب تؤاما ً حدود ۱ تا ۲٫۵ یارد مکعبbhp/ برساعت بتن بوده که بستگی به شدت  سرمای زمستان نیز دارد. حرارت دادن و گرم کردن سنگدانه­ها در زیر دپو ممکن است به منظور حمل آن در هوای سرد، ثابت نمودن میزان رطوبت در آن یا دوباره الک کردن سنگدانه قبل از ریختن به سیلوها لازم شود. گرم کردن سنگدانه­ها در دپوها همچنین ممکن است به موقع و با راندمان مؤثر حرارت صورت گرفته و کاری اساسی در مخزن­ها باشد. بخار با فشار تحت فشارهای ۱۰ تا psi ۲۵ در مخزن سنگدانه­ها آنها را سریعاً گرم می­کند زیرا بخار در بین ذرات پخش شده و با تراکم روی آنها حرارت تبخیر را بالا می­برد. زمان لازم برای گرم کردن تقریباً ۵ برابر مقداری است که از معادله(۲۰ـ ۱) به دست می­آید. بخار متراکم معمولاً رطوبت سنگدانه­ها را تا حد اشباع بالا می­برد و آب از مصالح خارج می­گردد. کل آب داخل بتن حدوداً بین ۶ تا ۱۲ درصد وزن سنگدانه می­باشد. هنگامی که رطوبت به این حد می­رسد، آبی برای مخلوط دیگر نیاز نیست و سنگدانه باید تا دمای متوسطی نزدیک به دمای نهایی بتن بدون اینکه آب در سنگدانه­های نزدیک ورودی بخار تا  گرم می­شوند. در حالی که سنگدانه­های با فاصله دورتر سردند و این مسئله گرمای مختلف ایجاد می­کند. استفاده از دیگ­های بخار با آب تغذیه به علت نیاز به آب زیاد جبرانی سیستم ممکن است گران باشد. علارغم مسائل در سیستم بخار، این روش مناسب بوده و لیکن کنترل مراحل گرمایی و کنترل آب اختلاط مشکل می­گردد. در هر مخزن و در هر قسمت آن وجود ۲ یا بیشتر لوله های  اینچی با شیر  اینچی و یک لوله اصلی ۲ اینچی بخار کافی می­باشد. کانال­های زهکش در در مخزن می­تواند تعبیه شود تا قبل از اینکه آب به دریچه ­های پرکننده برسد تخلیه گردد، ولی به هرحال مقداری آب همواره نزدیک دریچه ­ها می­چکد. گرم کردن با بخار مصالح دپو شده در جایی که مجدداً مخلوط کردن و زهکشی صورت می­پذیرد و بعد مصالح به مخزن بالا تحویل می­شود، ساده­تر انجام می­شود. روش­های بخار، آب گرم یا روغن گرم در لوله­ها برای گرم کردن سنگدانه­ها به علت هدایت حرارتی کم شن و ماسه به آرامی صورت می­پذیرد. با استفاده از این روش لوله­های گرم سنگدانه­ها مقداری خشک شده و رطوبت تا حدی پایدار شده و لذا بعضی مشکلات روش بخار مستقیم را ندارد. همچنین سنگدانه­ها تا جایی گرم می­شوند که یخ موجود در آنها آب گردد و بقیه مقادیر گرما از گرم کردن آب اختلاط تأمین می­شود. سیستم استفاده از لوله­های گرم در مواردی که تولید در حد متوسط بوده که در اکثر کارگاه­ها این چنین است، مناسب­ترین روش می­باشد. لوله­های گرم را باید در مرکز مخازن یا دپوها و نزدیک جریان اصلی سنگدانه­ها قرار دارد تا افت گرمایی به حداقل برسد. در کاربرد آنها در دپوها استفاده از حرارت کم و آهسته بودن سیستم انتقال برای جلوگیری از یخ زدن کافی است ولی بخش های یخ زده ممکن است بدون آب شدن به پایین دپو منتقل گردند مگر اینکه لوله­ها بتوانند آنها را قطع نمایند. میزان سطح جانبی لوله­های گرمایی برحسب فوت مربع برابر است با:

که در آن A مقدار سنگدانه حرارت دیده در ساعت به پوند،  دمای بخار ( با آب یاروغن)،  دمای اولیه سنگدانه و  دمای ثانویه سنگدانه برحسب فارنهایت، U حرارت منتقل شده به Btu بر فوت مربع سطح جانبی لوله­ها در ساعت و تقریباً در محدوده ۲ تا ۱۰ می­باشد. استفاده از روغن گرم در دیگ­ها شبیه دیگ­های بخار و دیگ­های آب گرم دارای مزیت نداشتن خوردگی که در سیستم آب وجود دارد و نداشتن خطر یخ زدن لوله­ها را به همراه دارد. از آنجا که گرمای ویژه روغن حدود نصف آب و گران روی آن بیش از آب است، لذا طرفیت بالاتر پمپ یا لوله­های بزرگتر مورد نیاز است. امکان بالاتر از  وجود دارد ولی درجه حرارت­های بالای  اثر نامطلوب تأثیر بر خروج آب جذب شده به سنگدانه­ها را خواهد داشت. برای گردش آب یا روغن پمپ مورد نیاز است. در استفاده از روغن احتمال پکیدن روغن روی سنگدانه­ها مسئله قابل ملاحظه­ای است. المان­های گرمای الکتریکی که به انتهای مخزن وصل شده و با عایق­ها پوشیده می­شوند میتوانند از یخ زدن مصالح در انتهای مخزن جلوگیری نموده و به آسانی توسط ترموستات کنترل شوند. المان­های ۱۰۰۰ وات می­توانند Btu/h ۳۴۱۳ گرما تولید کنند که ۹۰ درصد این مقدار می­تواند به سنگدانه­ها برسد. حرارت از طریق تشعشع و با فاصله در زیر مخازن می­تواند روش مناسبی برای گرم نگهداشتن سنگدانه­ها تا دمای بالای صفر باشد لیکن نمی­توانند برای ذوب یخ سنگدانه­ها که با فاصله نسبت به آن در مخزن قرار دارند مؤثر باشند. در صورتی که مخزن را با فاصله­ای پوشش دهیم و هوای گرم از فضای پیمانه زیر مخزن آن را احاطه کند، گرمای ایجاد شده می­تواند سنگدانه­ها را از یخ زدن مصون بدارد به شرطی که سنگدانه­ها در دمای بالاتر از صفر از دپو تحویل گردد.

در بعضی مواقع از مغروق کردن سنگدانه­ها در آب گرم استفاده می­شود. در این حالت خشک کردن مصالح یک مشکل است. در سیستم گرمازایی با خلأ که در آن هوا از یک مخزن سنگدانه تا حدی خارج و جای آن بخار وارد می­شود می­توان به صورت مؤثر سنگدانه­ها را گرم کرد. این روش بسیار گران است مگر اینکه از همان وسایل برای خنک کردن نیز استفاده شود. اگر ظرفیت مخزن ۴۰۰۰۰۰ پوند سنگدانه در ۲۰ درجه فارنهایت و ۱ درصد رطوبت سطحی به فشاری در حد psi ۵ تقلیل یابد و خروج هوا با بخاری به میزان ۲۹۰۰ پوند در    psi ۱۴۴ صورت گیرد، بخار متراکم شده روی سنگدانه دمای آن را تا  بالا می­برد. سپس هوا وارد می­شود تا فشار مخزن به فشار جو برسد. رطوبت بین ۱ تا ۱٫۸ درصد افزایش می­یابد و مقداری از این افزایش رطوبت می­تواند با زهکشی فشاری یا پمپ در ته مخزن جمع شود. گرمادهی در این حالت یکنواخت می­باشد زیرا بخار به داخل سنگدانه­ها کشیده می­شود. گرمادهی سنگدانه­های درشت با هوای گرم به نظر معقول می­آید لیکن روش گرانی است و به ندرت استفاده می­شود.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *