۷ روش خنک کردن بتن (کاهش دمای بتن در تابستان)

روش های مختلفی برای پایین آوردن دمای بتن وجود دارد که به  برخی از آنها را هم در مطالب روش های حفظ اسلامپ بتن اشاره کردیم. در این مطالب به طور مفصل به ۷ روش پایین آوردن دمای بتن می پردازیم.

آبپاشی سنگدانه درشت

آبپاشی سنگدانه درشت با آب تمیز در اکثر موارد قسمت مهمی از سرد کردن این مصالح را تشکیل داده و از نیاز به سرد کردن آن می­کاهد. می­توان با یک دوره کوتاه زمانی مرتب سنگدانه­ها را آبپاشی کرد و همیشه آنها را مرطوب نگه داشت، در این حالت بیش از حد نیاز آب برای جبران تبخیر لازم می­شود. هنگامی که ناحیه فعال(شکل زیر) یک توده بزرگ ذخیره سنگدانه بیش از آنچه که در یک روز مصرف می­شود، نگه­داشته می­شود، دمای توده را با ایجاد تعادل بین حرارت گرفته شده و از دست داده از مصالح اضافه شده، تشعشع، جابه­جایی و تبخیر به­طور تقریبی تعیین نمود.

ناحیه فعال در توده ذخیره مصالح سنگی
ناحیه فعال در توده ذخیره مصالح سنگی

در صورتی که همه دماها بیش از  ۳۲ باشد، فرمول زیر برای دمای تقریبی t توده سنگدانه به درجه فارنهایت به کار می­رود.

 (۲۰ـ ۷)

که در آن:

tx= دمای روز سنگدانه که به توده سنگدانه اضافه می­شود

tw= دمای روز آب پاشیده شده روی توده سنگدانه

ta= دمای روز  محیط و هوا

A= وزن به پوند سنگدانه اضافه شده در طول روز

W= وزن آب پاشیده شده در طول روز

 =Rمقدار تشعشع به دست آورده ( یا از دست داده ) در طول روز به Btu

 =Cگرمای جابه جایی گرفته شده یا از دست داده شده در طول روز Btu/

 =Sگرمای ویژه سنگدانه

 =Pدرصد رطوبت سنگدانه که در طول روز تحویل توده می­شود به صورت اعشاری

 =Hحرارت تبخیر آب در دمای برحسب پاند/Btu

 =Eوزن آب به پوند که در طول روز تبخیر می­شوند

پارامترهای با علامت پریم همان مقادیر هستند منتهی برای شرایط شب محاسبه می­شوند. در مواردی از کاربرد لازم است شرایط روز و شب رابطه بالا جداگانه در نظر گرفته شوند اما در صورتی که

و هنگامی که عملیات در روز و شب با طول یکسان به صورت پیوسته انجام می­شود، این فرمول به صورت زیر تقلیل می­یابد.

که در آن E  E’ ،W ، A برحسب پوند بر ساعت، R و R برحسب Btu برساعت و C و C برحسب Btu برساعت بر درجه فارنهایت می­باشد. همانطور که در بالا بحث شد شکل کاربرد این فرمول­ها در تخمین میزان تبخیر، تشعشع و جابه­جایی حرارت می­باشد. هنگامی که دمای نقطه شبنم بخار آب در هوا کمتر از دمای آب می­شود، تبخیر اتفاق می­افتد. تبخیر تقریبی برای سطوح بزرگ که توسط فرمول هورتن داده شده:

می­باشد که در آن Ei  میزان تبخیر به اینج در ساعت، Vw فشار بخار به اینچ جیوه در دمای آب  tw(جدول زیر)، Va فشار بخار به اینچ جیوه در دمای هوای ta   و w ضریبی است از جدول که برای تصحیح سرعت باد و جابه­جایی بخار در سرعت­های کم باد می­باشد. میزان تبخیر واقعی در سطوح کوچک می­تواند به  مقدار  برسد که در آن h رطوبت نسبی زمانی که بخار با سرعت در اطراف باد توده سنگدانه خارج می­شود، در غیر این صورت تجمع بخار نزدیک سطح مقدار h را به ۱ افزایش می­دهد. تبخیر در صورتی که  باشد همیشه اتفاق می­افتد. هنگامی که    می­شود مقدار تبخیر در سطح جهت باد اتفاق می­افتد لیکن نمی­توان به عنوان عاملی مطمئن در خنک کردن توده سنگدانه آن را به حساب آورد. هنگامی که   فشردگی در هوای ثابت اتفاق می­افتد. تبخیر در باد  mp/ h ۱۰، با ۷۰  رطوبت نسبی، دمای هوای ۸۰  و آب برای پاشیدن ۷۰  برابر است با:

حداکثر در مساحات کوچک و یک رقم متناسب برای توده­های بزرگ سنگدانه برابر است با:

با یک سطح توده سنگدانه فعال معادل ۳۰۰۰۰ فوت مربع، این برابر ۸۹۰ پوند بر ساعت آب، و در پاند/Btu ۱۰۵۳، حدود، ساعت/Btu  ۹۴۰۰۰۰ توسط تبخیر خارج می­شود. تبخیر با سرعت در دماهای بالای آب یا دماهای پایین هوا افزایش می­یابد.

تبخیر از سطوح بزرگ مقادیر ضریب W
تبخیر از سطوح بزرگ مقادیر ضریب W

 

 

* در این جدول tw دمای آب و ta دمای هوای است

 

تشعشع حرارت از خورشید و فضا در طول روز دمای سنگدانه را افزایش می­دهد و توده انباشته سنگدانه ممکن است در شب در اثر تشعشع حرارت از دست بدهد. جذب تشعشع حرارتی براساس فصل، وقت روز، ارتفاع، عرض جغرافیایی و هوا تغییر کند. حداکثر تشعشع در سطح زمین در ارتفاعات حدود چند هزار فوت حدود ۲۵۰ و گاه ۳۰۰ Btu بر فوت مربع بر ساعت بوده و براساس عرض جغرافیایی کمی تغییر می­کند. در عرض جغرافیایی متوسط تغییرات کمی در حداکثر روی یک سطح طبیعی زمستان و تابستان وجود دارد. متوسط روزانه تشعشع حدود ۵۸ درصد مقادیر حداکثر خواهد بود. متوسط کل تشعشع با در نظر گرفتن حدود ۷۵۰،Btu  بر فوت مربع بر روز در زمستان و ۲۰۰۰، Btu  بر فوت مربع بر روز در تابستان خواهد بود. متوسط در معرض محیط بودن یک سطح طبیعی تودۀ سنگدانه گوه­ای شکل حدوداً سه برابر طول بیش از عرض آن در طول یک روز در ۶۷ تا ۷۱ درصد سطح افق بسته به جهت توده انباشته سنگدانه می­باشد. نتیجه تشعشع توده در سطح توده سنگدانه حدود ۲۰۰۰، Btuبر فوت مربع بر روز یا حدود ۱۴۵، Btu بر فوت مربع بر ساعت متوسط در طول یک روز تابستان می­باشد.

توانایی یک ماده در دفع یا جذب و خروج تشعشع حرارتی با ضریب تشعشعی B به صورت درصد اشعه جذب شده توسط یک جذاب کامل بیان می­شود. مقادیر B برای سنگدانه با افزایش مؤثری به علت تغییرات زیری سطح از ۰٫۴ تا ۰٫۹ همراه است. با فرض ضریب مؤثر B برای ۰٫۷ حدود Btu/h ۱۰۰ حرارت توسط سنگدانه برای هر فوت مربع سطح افقی توده انباشته شده سنگدانه جذب می­شود. حرارت از توده سنگدانه به صورت تشعشع بیشتر در فضا خارج می­گردد لیکن ممکن است در صورتی که محیط دیگری در اطراف سنگدانه و با دمایی کمتر از دمای سطح توده انباشته سنگدانه وجود داشته باشد با آن فضا نیز تبادل تشعشع حرارتی بشود. حرارت خالص از دست رفته حدود می­باشد که در آن B  ضریب تشعشع سنگدانه و دماهای مطلق سطح سنگدانه و محیط اطراف به فارنهایت t=459+F­ می­باشند. دمای مؤثر روز در آسمان حدود چند درجه بیش از دمای هوا است. یک آسمان ابری در شب دمای مؤثری حدود یک یا دو درجه کمتر از دمای هوا دارد و یک آسمان صاف در شب ممکن است درمای مؤثری تا حد پایین  داشته باشد. افت حرارت در یک شب ابری با سنگدانه در دمای  و دمای هوای  حدود می­باشد. این مقدار معمولاً صرف نظر می­شود. حرارت کسب شده یا از دست داده از طریق جابه­ جایی براساس یک درجه فارنهایت اختلاف دما بین سنگدانه و هوا حدود مقادیر زیر است:

در جایی که این مقادیر برای سطوح جانبی توده سنگدانه استفاده می­شود و برای سطوح افقی هم می­تواند با تقریب تصحیحی برای کاهش سرعت در سطح مصالح در نظر گرفته شود.

در شکل(زیر) دماهای محاسبه شده برای یک توده سنگدانه با فرض اینکه ۹۱۳۰۰۰ پوند در ساعت

تأثیر پاشیدن آب بر دمای دپوی سنگدانه.
تأثیر پاشیدن آب بر دمای دپوی سنگدانه.

 

سنگدانه در روز و شب در دمای ۹۰ درجه فارنهایت به یک دپو با سطح ۱۰۰  فوت ریخته می­شود و دمای هوا در روز ۸۰ درجه فارنهایت و در شب ۶۰ درجه فارنهایت و سرعت باد در روز ۵ مایل در ساعت و در شب ۲ مایل در ساعت باشد را نشان می­دهد. نتایج برای آبپاشی با آب دمای بالا قابل دستیابی در عمل نیست زیرا خنک کردن آب افت پیدا کرده و فیلم­های تشکیل شده با تبخیر دمای آن را کاهش می­دهد و در نتیجه تبخیر کاهش می­یابد. خلاف این پدیده هم صحیح است اگر آب سرد استفاده می­شود زیرا سنگدانه و هوا آب را گرم می­کنند. بنابراین دماهای سنگدانه نشان داده شده برای پاشیدن با مقادیر کم آب کمتر از چیزی است که برای آب سرد نشان داده می­شود و بیشتراز چیزی است که برای آب گرم مشاهده می­شود که البته در دماهای نزدیک به واقع مادامی مه مقدار پاشیده شده افزایش می­یابد، به عنوان یک راهکار عملی، میزان  تا   اینچ در ساعت برای مرطوب نگه داشتن دپو باید آبپاشی شود و بهتر است در صورتی که آب گرم است کمترین مقدار آن را برای مرطوب ساختن دپو مصرف نمود. اگر آب سرد است مقادیر بیشتر آن بهتر است استفاده شود.

قطر سوراخ­ها برای آبپاشی بهتر است بزرگ باشد زیرا اگر سوراخ­ها ریز باشند آب بخار شده از پاشش آنها رطوبت نسبی نزدیک دپو را افزایش داده و دمای آب را کاهش می­دهد که هر دو اینها سبب کاهش میزان تبخیر می­شوند. لوله­ها با سوراخ­های در آن که برای آبپاشی چمن زمین­های گلف به کار می­رود و حدود ۱۵۰ گرم در دقیقه در فشار psi  ۱۰۰ روی قطر  ۲۵۰ فوت با مقادیر تا  اینچ در ساعت آب می­باشد، مناسب است. این در سرعت باد بالای ۳ مایل در ساعت بوده و بایستی برای هر مایل در ساعت افزایش سرعت باد، ۲ درصد از قطر کاست. بایستی برای خارج کردن آب اضافی زهکشی پیش بینی شود. ماسه و مصالح ریز دانه را با سیستم آبپاشی نمی­توان سرد کرد زیرا این مواد آب زیادی در خود جمع نموده که خارج کرن آن مشکل است.

خنک کردن آب بتن

آب سرد در کنار سایر خنک­کننده­ها و یا برای سرد کردن مصالح بسیار مناسب است. آب به صورت اقتصادی می­تواند توسط سیستم خلأ یا یخچال­­های با فشار بخار و یا مبدل­های حرارتی سرد شود. در اغلب محاسبات تعادل حرارتی برای سنگدانه حداکثر رطوبت در نظر گرفته می­شود که این امر حداقل آب برای اختلاط را لازم دارد. آب سرد اختلاط بیشتری برای مواقعی که رطوبت نسبی سنگدانه کم است مورد نیاز می­باشد. .آب سردکننده­های با خلأ که در کارگاه­ها به کار می­رود معمولاً دارای دو یا سه محفظه خنک­کن هستند. آب در محفظه اول کمی خنک می­شود و سپس محفظه دوم و بعد سوم می­رود و بیشتر سرد می­شود.

از مخزن خنک­کن آخر با پمپ و لوله­های عایق شده به مخزن عایق شده به مخزن عایق شده پیمانه آب وارد می­شود. آب برگشتی یا سرریز شده به رودی سردکن برای کاهش بار سردکردن وارد می­شود. سطح آب با یک شناور کنترل شده و دمای آب با وسایل دقیق اندازه­گیری می­شود. دمای مورد اطمینان ۳۴ بوده و در صورت امکان دماهای ۳۲٫۵ تا ۳۲ تنظیم می­گردند و میزان نرخ استفاده از آب سعی می­شود ثابت باشد. حدوداً ۰٫۲ نیروی اسب بخار و bhp 0.75 برای سرد کردن یک تن آب به همراه پمپ­های متراکم­کننده و بادبزن­های برجی خنک­کننده لازم می­باشد. سردکننده­های با فشار تراکم آب در سیستم­های بسته­ای و واحدی و در ظرفیت­هایی از ۱۲۰۰۰ تا Btu/h ۳۰۰۰۰۰( ۱ تا ۲۵۰ تن) و با ۱ تا۱٫۲ اسب بخار قدرت موتور الکتریکی برای یک تن سرمایش در صنعت موجود می­باشد. موقعی که یک چگالدهنده­های یا کندانسور خنک­شونده با آب استفاده می­شود آن را در یک واحد می­سازند، لیکن چگالدهنده­های خنک­شونده با آب بخار اغلب به صورت واحدهای جداگانه هستند. هنگامی که از آب سرد در مبدل­های حرارتی استفاده می­شود حدود ۲ درصد آب جبرانی مورد نیاز است و واحد باید کاملاً تمیز نگهداری شود. موقعی که از آب برای طرح اختلاط یا مغروق کردن سنگدانه­ها استفاده می­شود، آب بازگشتی یا جبرانی برای جلوگیری از خطای سردکننده لازم است. کنترل خودکار تنظیم مقدار متغیر آب مصرفی توسط کم کردن بار کمپرسور یا شروع و قطع کمپرسور بر اساس دمای آب و یا فشار مکش می­باشد. دمای آب خروجی از دستگاه سردکننده نمی­تواند کمتر از ۳۵ باشد زیرا در آن صورت خطر یخ زدن آب وجود دارد. آب چگالدهنده لازم است تا به میزان ۳ تا ۵ گرم در دقیقه برای هرتن سرمایش برای واحدهای خنک­شونده با آب تنظیم شود. سردکننده در صورتی که آب چگالنده یا دمای هوا(برای واحدهای خنک ­شونده با هوا) خیلی پایین باشد، درست عمل نمی­کند.

استفاده از نیتروژن مایع(LIN) برای خنک کردن آب به دلایل پیشرفت اقتصادی آن بیشتر رایج گشته است(شکل زیر). نیتروژن مایع برای سرد کردن آب و تولید یخ آب تا  یا استفاده از آب سرد برای خنک کردن سنگدانه­ها به کار گرفته می­شود. چون این سیستم نسبتاً جدید است، اطاعات بیشتر در خصوص کارکرد و جنبه­های اقتصادی آن را باید از سازنده به دست آورد.

سرد کردن بتن با یخ

سرد کردن بتن با یخ روش بسیار مؤثری است، لیکن مقدار یخی که می­توان مصرف نمود محدود می­باشد. یخ می­تواند به صورت قالبی تحویل کارگاه شده و برای دستگاه بتن ساز خورد شود. یخ خورد شده، سپس با جام بالابر به مخزن عایق شده روزانه(معمولاً از چوب) که می­تواند چندین تن یخ با ظریف ۶۰ فوت مکعب در هرتن با عمق یخ کمتر از ۸ تا ۹ فوت را نگهداشته، وارد و توسط نوار نقاله همانند سنگدانه به پیمانه­های تزریق­کننده یخ برود. در کارگاه­­های کوچکتر ممکن است یخ به آب در پیمانه­کن آب اضافه شود لیکن این امر در پیمانه­کن­های آب متداول سبب مسدود شدن و گیر کردن آن می­شود.

تصویر کارگاه کوچک بتن حجیم دیده می¬شود. این دو بتن ساز با ظرفیت توام ۱۰۰۰ یارد مکعب در ساعت برای روسازی فرودگاه هوستون به کار رفته است. برای کنترل دمای بتن از نیتروژن مایع استفاده گردید.
تصویر کارگاه کوچک بتن حجیم دیده می¬شود. این دو بتن ساز با ظرفیت توام ۱۰۰۰ یارد مکعب در ساعت برای روسازی فرودگاه هوستون به کار رفته است. برای کنترل دمای بتن از نیتروژن مایع استفاده گردید.

یخ معمولاً به راحتی از مخازن و تغذیه­کننده­های مخروطی خارج نمی­گردد. یخ معمولاً در دمای زیر ۳۲ و حدود ۱۰ وارد سیلوی مربوطه می­شود. اگر مخزن­بندی شده عاری از آب و هوای مرطوب باشد، حمل و نقل یخ آسان­تر است. در صورت طولانی شدن مدت ذخیره، سرد کردن سیلو لازم می­شود. یخ در تماس با سنگدانه خنک به آرامی آب می­شود. یخ پولکی معمولاً پس از دو دقیقه مخلوط کردن در صورتی که فقط شن سردشده باشد آب می­شود. اگر سایر مصالح بتن نیز سرد شده باشند و یا ذرات یخ بزرگتر باشد، زمان بیشتری برای آب شدن لازم است. یخ­سازهای خودکار که به صورت یک واحد با برق­کار می­کند و قدرت تولید ۳۰ تن یخ در روز را دارد نیز استفاده می­شود. این دستگاه­ها یخ را در دمای ۰ تا ۱۰ تولید نموده و از چسبیدن آنها به هم جلوگیری می­کنند، اما این دما قابل اطمینان نیست و در محاسبات دمای بتن به علت تغییرات دمای آن در حمل و نقل نباید به حساب آورده شود. برای کارگاه­های بتن سازی یک سری خانه­های یخ­ساز برای تولیدات بالا نیاز است. از دستگاه­هایی که یخ پولکی تولید می­کنند به جای یخ مکعبی و خورد که زمان بیشتری برای آب شدن در مخلوط­کن نیاز دارند، استفاده می­شود. روش­های بسیاری موجود است ولی اساساً آب در استوانه­های ثابت با دوار یا نوارها یخ­زده می­شود و به طور مکانیکی به صورت یخ سفید روی سیلوهای ذخیره یخ خورد می­شود. ماشین­هایی نیز یخ­ها در لوله­ها و صفحات را جمع کرده و خورد می­کند. آب ورودی دارای دمای بین ۴۰ تا ۱۱۰ درجه فارنهایت می­باشد و راندمان در دمای پایین بیشتر است. خنک­کننده و یخ­ساز با بخار فشرده نیز استفاده می­شود. چگالدهنده می­تواند با هوا خنک شود ولی در واحدهای بزرگ سیستم با آب خنک می­شود. توان لازم ۲ تا ۳ اسب بخار برای یک تن یخ در روز ااست که شامل پمپ­های آبی چگالدهنده با وسایل حمل یخ نمی­باشد. حدود ۵۰۰۰ گالن آب چگالدهنده در دمای ۷۰ درجه فارنهایت برای یک تن یخ مورد نیاز است. از مزایای یخ این است که آن را می­توان ذخیره نمود و یخ­سازها می­توانند تقریباً به طور پیوسته کار کنند. از کار انداختن دستگاه به مدت ۲ ساعت برای تعمیرات مجاز می­باشد.

سرد کردن شن ( سنگدانه درشت)

سنگدانه را می­توان در سطح زمین و قبل از انتقال به سیلو و مخزن نمود پیمانه­کن و یا بعد از ریختن آن در مخزن فوق سرد نمود. در صورت سرد کردن روی زمین، سنگدانه را می­توان روی گروه­های اندازه­ای جداگانه سرد نمود و بعد به مخازن مربوطه بر اساس اندازه منتقل نمود و یا آنها را مخلوط نمود و در روی مخازن توسط الک­ها به اندازه­های مختلف تقسیم نمود. این سیستم اندازه دستگاه خنک­کن، نوار و دستگاه الک را کاهش می­دهد ولی کنترل دقیق­تری در عمل نیاز دارد. موقعی که سنگدانه سرد می­شود قبل از اینکه با نوار به مخزن مربوطه منتقل شود، از طریق تشعشع، هدایت، جابه­جایی و فشردگی رطوبت جو در هنگام حرکت و انتقال به مخزن حدود ۲ درجه فارنهایت گرمتر می­شوند. وسایل حمل را باید با آب خنک قبل از شروع کار شست­وشو کرد، با موانعی ورزش مستقیم باد را جلوگیری کرد و سطح در معرض خورشید را با رنگ سفید نمود. سنگدانه­های درشت را همچنین می­توان بعداز ریختن آنها در اندازه­های مختلف در مخازن بالا سرد نمود. دمای سنگداه در پیمانه­کن­ها بستگی به روش سرد کردن و جای سرد کردن آنها دارد. با افزایش هزینه در کارگاه­های بزرگ، سرد کردن می­تواند با خلأ، هوای سرد و یا مغروق کردن در آب سرد انجام شود. در یک ایالت، سنگدانه­ها با نرخ ۲۴۰ تن در ساعت با آب ۳۶ تا ۴۰ درجه فارنهایت و هوای ۴۳ درجه فارنهایت حین عبور از یک تونل طویل و روی نوار نقاله خنک شده­اند. مدت خنک کردن ۲۰ تا ۲۵ دقیقه بوده است. می­توان با آبپاشی با مقادیر زیاد آب سرد و با عبور هوای خنک از میان مصالح نیز برای سردکردن آنها استفاده کرد ولی این روش در کارگاه­های بزرگ، به کار نمی­رود. سنگدانه سرد شده حدود ۱ درجه فارنهایت در ساعت در مخزن ذخیره عایق بندی شده و در دمای هوای ۸۰ تا ۹۰ درجه فارنهایت گرم می­شود. بدون در نظرگیری روش سرد کردن، مخزن ذخیره سنگدانه( به جز مخزن خلأ) بایستی از پایین و اطراف کاملاً بسته شده و با عایق­های متداول ۵ سانتی متری یا پاشیدن عایق اسفنجی اورتان به ضخامت ۲٫۵ سانتی متر پوشیده شود. مخزن نیز باید دارای سقف باشد. لوله­های آب سرد می­تواند در کف مخازن ساخته شود و آب سرد در آن جریان یابد تا حرارت جذب شده سنگدانه در زمانی که سیستم موقتاً از کار افتاده و آب سرد در جای دیگری استفاده نمی­شود، را کاهش دهد. برای سرد کردن سنگدانه درشت از اندازه نمره ۴ تا بزرگترین اندازه با روش خلأ بایستی یک پیمانه سنگدانه مرطوب را در یکی از مخازن خلأ ریخته و با خارج کردن هوا و بخار، فشار را در حد لازم برای رسیدن به دمای دلخواه نگه داشت. مخازن متداول حدود ۱۵۰ تا ۳۰۰ تن ظرفیت دارند. در مخازن روی زمین سه مخزن و در نصب بالا ۸ مخزن متداول است. مقدار آب به صورت بخار خارج شده حدود ۱ درصد وزن سنگدانه­ها بوده و می­توان با پاشیدن آب به داخل مخزن جایگزین گردد. حتی برای عملیات رضایت بخش سنگدانه­ها باید در توده­های ذخیره شده آبپاشی شود تا به صورت اشباع و سطح خیس قبل از قرار گرفتن در مخزن خلأ درآید و این مسئله حتی توزیع رطوبت را مطمئن ساخته و در صورت نیاز برگشت برای سرد کردن را فراهم می­سازد. سنگدانه خشک ممکن است ۱ تا ۳ درصد رطوبت جذب کند. خشک کردن و خروج آب از سنگدانه مشکل نبوده زیرا سنگدانه با استفاده از یک پمپ یا زهکش بارومتری که در مخزن خلأ قرار می­گیرد، به مدت حداقل یک ساعت زهکشی می­شود. هنگامی که سنگدانه­ها در مخزن تحت خلأ قرار می­گیرد و یا بعد از توقیف دستگاه مجدداً سرد می­شود، بخار آب به صورت مداوم خارج می­گردد. هنگامی که مخزن سرد است می­تواند تحت خلأ حفاظت شود و دما در آن برای ساعت­ها ثابت نگهداشته شود زیرا حرارت­گیری کاملاً آهسته می­باشد. هنگامی که دریچه­هایی برای خروج آزادانه بخار تعبیه می­شود، همه بخش­های مخزن خلأ در یک فشار یکسان در طول سرد کردن نیستند و باید محدوده­ای برای جلوگیری از یخ زدن مصالح نزدیک دریچه­های ورودی در نطر گرفت. دمای متوسط عملی حدود ۳۴ است. هنگامی که سنگدانه تصادفاً یخ می­زند به آهستگی آب شدن یخ صورت می­گیرد و بخار با فشار ایجاد شده در مخزن برای این شکست استفاده می­شود. البته توالی مراحل کار کمی پیچیده است و پرکردن و خالی کردن مخازن در گردش و تغییر خلأ مابین مخازن گرم و سرد آن را مشکل می­سازد و لیکن اساساً یک مخزن آب­بند برای مدت ۵ دقیقه برای خارج کردن هوا و کاهش فشار تا ۰٫۷۰ اینچ جیوه در ابتدا لازم است. سپس با اتصال یک تلمبه، فشار در این حد ممکن است برای افزایش تأثیر سرما برای مدت کوتاهی نگهداشته شود. بسته به دمای سنگدانه حدود ۴۰ تا ۵۰ دقیقه وقت برای سرد کردن مخزن لازم است. مدت سرد کردن اغلب توسط زمان لازم مراحل کار کنترل می­شود و از زمان لازم برای جریان­های حرارتی از سنگدانه­ها استفاده نمی­شود. با گیج­های حساس خلأ برای کنترل فشار و در نتیجه دما می­توان اعداد را قرائت نمود. هنگامی که به فشار دلخواه می­رسند دریجه اصلی بسته شده و مخزن در خلأ می­ماند تا مصالح خواسته  شود. خلأ را می­توان با یک شیر ورودی هوا به طورکامل برگرداند یا به صورت نسبی با وصل مخزن سرد به یک مخزن گرم با سرعت و سپس با شیر ورودی هوا مخزن را به فشار اتمسفر می­آورند قبل از اینکه خلأ­بندی باز شده و مصالح تخلیه شوند. توانی در حد ۰٫۱۸ اسب بخار وصل شده و bhp 0.75 برای هرتن سرد کردن لازم است که این شامل توان لازم برای پمپ­های آبی تحت فشار و بادبزن­های برجی خنک­کن می­شود. سرد کردن با هوای خنک سنگدانه­های درشت از اندازه ۲۰میلی متر تا بزرگترین اندازه تا دمای ۴۰ معمولاً در مخازن بالای سری و با گردش هوای خنک ۳۸ از میان آنها صورت می­پذیرد. سنگدانه­های ریز تر از ۲۰ میلی متر مقاومت زیادی در مقابل عبور هوا داشته و با روش هوا سرد کردن اقتصادی نیست که آنها را خنک نمود. هوای سرد توسط یک بادبزن از چشمه­هایی در کف مخزن وارد شده و از میان سنگدانه­ها عبور نموده و از بالای مخزن مجدااً برای دوباره سرد کردن گرفته می­شود. خنک کردن گاه با تبخیر به ویژه در ابتدا در سنگدانه­های ریزتر کامل می­شود. از سرد کردن با فشار بخار نیز استفاده می­شود  که در آن با عبور هوا از روی تبخیرکننده برای سرد شدن استفاده می­شود. دمای هوای پایین تر از ۳۵ در تبخیرکننده ممکن است به توقف سیستم در اثر یخ زدن تبخیرکننده شود. واحدهای خنک­کننده آب ممکن است روی مخازن سوار شوند و با واحدهای بزرگ روی زمین نصب شوند. زمان لازم سرد کردن به علت انتقال حرارت کم از هوا به سنگدانه حدود ۲ ساعت بوده و مخازن باید به اندازه­ای باشند که مصالح را در این مدت در خود نگه دارد و بایستی کاملاً پر شوند. برای هرتن سرمایش حدود ۱٫۹ اسب بخار الکتریکی توان لازم است. در پروژه­های زیادی در مغروق کردن سنگدانه­های درشت از نمره ۴ تا بالاترین اندازه در مخازن آب استفاده شده است. این عمل معمولاً روی زمین و بر روی ۵ تا ۱۰ مخزن با ظرفیت حدود ۱۲۰ تا ۱۸۰ تن هر یک انجام می­شود. از سیستم سرد کردن فشار بخار برای تولید آب سرد استفاده می­شود، لیکن می­توان از خلأ برای تولید آب سرد هم به صورت اقتصادی استفاده نمود. در یک چرخه­کار، شروع کار با پر کردن مخزن تا حد    با آب ۳۵  و سپس اضافه کردن سنگدانه در مدت ۱۰ دقیقه خواهد بود. آب با دمای ۳۵ از پایین مخزن، به داخل آن پمپ شده و پس از عبور از کل سنگدانه از بالا به مخزن دیگری تخلیه می­شود تا دوباره سرد شده و مجدداً استفاده شود. آب در گردش فوق ممکن است ذرات ریز روی سنگدانه را به خود جذب کند و لازم است آن را از فیلترهایی عبور دهد و یا تعویض نمود. بعد از ۴۰ دقیقه آب مخزن تخلیه می­شود و مصالح داخل آن تا قبل از زمان استفاده زهکشی می­شوند. بعضی از این مواقع روی سرندهای ارتعاشی برای خروج آب(گاه از طریق مکش یا وزش هوا استفاده می­شود)قبل از تحویل آنها به مخازن بالا، منتقل می­شوند. مدت زمان هر سرمایش می­باشد. در جدول مزایا و معایب روش­های مختلف سرد کردن سنگدانه­ها در سال ۱۹۶۷ در آمریکای شمالی نشان داده شده است.

سرد کردن ماسه

ماسه را با سیستم خلأ و با راندمان بالا می­توان خنک نمود. از آنجا که ماسه مانع عبور بخار می­شود، بایستی آن را در لایه­های نازک یا با افزایش در معرض خلأ قرار دارد تا بتوان دما را به صورت یکنواخت در آن پایین آورد. در یک روش از مخزن خلأ دو بخشی استفاده می­شود. ماسه از محفظه بالایی به محفظه پایینی در مخزن هوابندی شده می­ریزد و با سرعت در معرض خلأ سرد می­شود و در محفظه پایین جمع می­شود. با کنترل دقیق می­توان ماسه را به صورت دانه­ای یخ زد و لیکن دماهای ۳۳ یا ۳۴ درجه فارنهایت آسان­­تر کنترل می­شوند. نوع دیگر مخازن خلأ ماسه شامل جام­های بالابر می­باشد که ماسه را از پایین به بالا در ان به گردش در می­آورد. اکثر سرد شدن در جام­ها و به هنگام تخلیه ماسه از بالا بر صورت می­پذیرد. ماسه تا مرحله یخ زدن در ذرات دانه­ای ریز رسیده و از دریچه به آسانی عبور می­کند ولی همانطور که ذکر شده ماسه در ددمای ۳۳ تا ۳۴ درجه فارنهایت ساده­تر کنترل می­شود. یخ زدن رطوبت در ماسه می­تواند گرمایی معادل  Btu/y ۷۰۰۰ را از بتن کم کند.

 

 

روش های سرد کردن سنگدانه ها
روش های سرد کردن سنگدانه ها

 

 

این کاهش دما برای موارد اضطراری مناسب بوده و نباید در عملیات عادی به آن اطمینان نمود. در حدود ۱٫۵ درصد رطوبت ماسه در سرد کردن آن از ۹۰ تا ۳۴ درجه فارنهایت و حدود ۱ درصد رطوبت حین سرد کردن از ۷۰ تا ۳۴ درجه فارنهایت از دست می­رود. ماسه را همچنین می­توان در سردکن­های به صورت نوار مارپیچی که  از میان آب سرد ۳۵-۴۰ یا آب نمک ۲۰-۳۰ و در داخل یک پوشش عبور می­کند خنک نمود. از آنجایی که ماسه در معرض هوا در لایه­­­­های نازکی حمل می­شود، سرد کردن در زیر نقطۀ شبنم باعث میعان روی ماسه شده و دمای ۴۰-۵۰ تقریباً حد پایین برای سرد کردن مؤثر با آب نمک و ۵۰ با آب سرد می­باشد.

سرد کردن سیمان

سیمان و مواد پوزولانی را در صورت نیاز می­توان با تماس با پوشش­های فلزی که با آب ۳۵ تا ۴۰ درجه فارنهایت سرد می­شوند، به طرف بالا حرکت نموده و سرد می­شود. یکی از سیستم­ها شبیه سردکن­های نواری حلزونی ماسه می­باشد. در سیستم دیگر سیمان در لایه­های نازک در داخل استوانه فولادی قامی که اطراف آن با عبور آب سرد خنک می­شود. ظرفیت­های حدودbbt/  ۲۶۵ با کاهش دمای ۱۰۰ با ظرفیت­های بالاتر با کاهش دمای کمتر موجود می­باشند. سرد کردن سیمان به علت افت حرارتی آهسته آن گران می­باشد. سیمان را نباید در دمای زیر نقطه شبنم هوای مجاور آن سرد نمود و از هوا رطوبت را جذب می­کند. این امر دمای سیمان را به ۶۰ تا ۷۰ درجه فارنهایت محدود می­کند. برای سرد کردن هر bbt/  ۱۰۰ حدود ۲۰ اسب بخار و ۲۵ گرم در دقیقه آب ۳۵ درجه فارنهایت لازم می­باشد.

ترکیب­های سرد کردن عملی

گاه ترکیب روش­های سرد کردن از انتخاب تصادفی جداگانه روش­ها اقتصادی­تر می­باشد. در این ترکیب­ها وسایل یکسانی(مانند دیگ­های بخار و آب سردکن­ها) برای مصالح متعدد می­تواند به کار رود. به عنوان مثال اگر شن و ماسه و آب با سیستم خلأ سرد می­شوند، آب سرد اضافی تولید شده می­تواند در صورت نیاز برای سرد کردن سیمان به کار رود و در این صورت یخ­ساز و پیمانه­کن­های یخ اضافی اقتصادی نخواهند بود. اگر شن با هوا سرد می­شوند، یخ معمولاً مورد نیاز است . اگر سرد کردن شن با مغروق کردن در آب سرد صورت می­گیرد، با یخ یا آب سرد و سرد کردن ماسه معمولاً مورد نیاز است و همچنین ممکن است مورد نیاز به سرد کردن سیمان هم باشد. در هر حالت در روش ترکیبی باید گرمای کافی از مصالح گرفته شود تا دمای بتن به دمای دلخواه برسد و در این امر می­توان از متخصصین سرمایش مصالح بتن برای طراحی روش­های ترکیبی به جای یک روش ساده کمک گرفت.

دیدگاهتان را بنویسید

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