CN113977772A - 一种混凝土骨料密封降温仓及其降温方法 - Google Patents

一种混凝土骨料密封降温仓及其降温方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种混凝土骨料密封降温仓及其降温方法，针对本发明混凝土骨料密封降温仓来说，包括：骨料仓，冷却系统，测温系统，操作系统，骨料仓包括：进料口与出料口；冷却系统包括：穿行在骨料仓内的冷却管，冷却管连通进风口与出风口，测温系统包括：安装在进料口、出料口、进风口、出风口、冷却管、骨料上的温度传感器。针对本发明降温方法来说，具体步骤如下：S1：开启进料口，测定进入骨料仓的骨料的温度数据；S2：开启冷却系统对骨料进行冷却降温；S3：控制骨料从出料口出仓，测温系统同时测定出仓温度并将温度数据传输至操作系统。本发明能够有效降低混凝土骨料温度，并能实时监控，自动化控制，温度控制精准。

Description

一种混凝土骨料密封降温仓及其降温方法
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种混凝土骨料密封降温仓。
本发明还涉及上述混凝土骨料密封降温仓的降温方法。
背景技术
夏季大体积混凝土结构施工现场气温普遍偏高，高温环境下进行施工时，在水泥水化过程中释放大量的热量，易使结构产生过大的水化热并导致结构产生温致裂缝。这些裂缝将影响结构的安全性和耐久性。一般入模温度越高，水化热反应越快，放出的热量越大，内外温差控制越难，结构越容易开裂。因此，一般规定混凝土的入模温度不高于28℃。在大体积混凝土中，粗骨料和细骨料的重量占配合比的3/4左右。因此，骨料的温度至关重要，如能采取有效措施对骨料进行降温，可以实现有效降低入模温度。
目前比较普遍的做法是在现场堆放的骨料上搭设遮阳棚，以避免骨料被太阳直接照射而升温。但是遮阳棚只能用于遮挡阳光，在遮阳棚暴晒的条件下，甚至棚内温度高于外部环境温度，造成骨料升温。因此，遮阳棚并不能有效降低骨料温度。
因此，需要将传统的遮阳棚进行改造，并增设降温系统，实现对骨料的自动化降温控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种混凝土骨料密封降温料仓，有效降低混凝土骨料温度，并能实时监控，自动化控制，温度控制精准。
本发明的另一个目的是提供上述混凝土骨料密封降温料仓的降温方法，便于使用上述混凝土骨料密封降温料仓。
为达到上述目的而采用了一种混凝土骨料密封降温仓，包括：
骨料仓，内置骨料；
冷却系统，冷气由冷却系统进入骨料仓；
测温系统，采集骨料仓内的温度数据；
操作系统，温度数据由测温系统传输至操作系统，控制指令由操作系统传输至冷却系统；
所述骨料仓包括：进料口与出料口；
所述冷却系统包括：穿行在骨料仓内的冷却管，冷却管作为骨料仓内部的冷气流动路径，所述冷却管连通位于骨料仓上的进风口与出风口，进风口连通冷却系统；
所述测温系统包括：
安装在进料口上的温度传感器，作为进料口的温度数据采集端；
安装在出料口上的温度传感器，作为出料口的温度数据采集端；
安装在进风口上的温度传感器，作为进风口的温度数据采集端；
通过进料口上的温度传感器，可以得到骨料的进仓温度；
通过出料口上的温度传感器，可以得到骨料的出仓温度；
通过进风口上的温度传感器，可以得到进风口的冷气温度；
通过以上3组温度数据，可以预估冷却系统的冷却耗时，有利于操作系统实现精准自动化控制，方便提高效率，减少能耗。
作为本发明混凝土骨料密封降温仓进一步的改进，测温系统还包括安装在骨料仓外壁上的温度显示面板，接收温度传感器的反馈，显示进料口、出料口、进风口、出风口、冷却管及骨料的温度数据；
操作系统包括安装在骨料仓外壁上的操作面板，作为冷却系统的指令端。
作为本发明混凝土骨料密封降温仓进一步的改进，进料口与出料口沿骨料仓空间斜对角设置，所述进料口设置在上角位置，所述出料口设置在下角位置，所述骨料仓底部上表面具有朝向出料口倾斜的倾角。
进料口与出料口沿骨料仓空间斜对角设置，距离更长，骨料的流动路径更长，堆积密度更小，分布更均匀，有利于提高降温效果。
作为本发明混凝土骨料密封降温仓进一步的改进，骨料仓内顶面上从上自下依次设置防水层和保温层。
有利于内部降温外部保温，防水层保温层有利于防水保温。
作为本发明混凝土骨料密封降温仓进一步的改进，冷却管是由多条椭圆形钢管连接而成的蛇形管。
水平分布的蛇形管，最大利用降温仓的内部空间，有利于冷气分布均匀。
作为本发明混凝土骨料密封降温仓进一步的改进，冷却系统还包括置于骨料仓外壁上的空调，和与空调连通的鼓风机，鼓风机与进风口连通，空调与鼓风机受操作系统控制。
空调提高冷气，鼓风机可以提高风速。
作为本发明混凝土骨料密封降温仓进一步的改进，测温系统还包括：
安装在骨料仓外的用于测定外部环境温度的温度传感器，作为外部环境的温度数据采集端；
安装在出风口上的温度传感器，作为出风口的温度数据采集端；
安装在冷却管内的温度传感器，作为冷却管的温度数据采集端；
安装在骨料仓内测定骨料温度的温度传感器，作为骨料的温度数据采集端。针对本发明混凝土骨料密封降温仓的降温方法来说，具体包括如下步骤：
S1：开启进料口，测温系统测定通过进料口进入骨料仓的骨料的温度数据，并将温度数据传输给操作系统；
S2：若进入骨料仓的骨料的温度数值高于一个设定的上限值，则操作系统发出指令开启冷却系统对骨料进行冷却降温；
S3：当测温系统测定骨料仓内部的温度数值降至一个设定的下限值，操作系统控制骨料从出料口出仓，测温系统同时测定出仓温度并将温度数据传输至操作系统。
作为本发明降温方法进一步的改进，具体工作过程如下：
1)骨料车通过引导与骨料仓顶部的进料口连通，将骨料倒入骨料仓内；
2)当骨料进入骨料仓后，关闭进料口，由温度传感器测定环境温度、入料温度后，操作系统控制冷却系统供入冷气，冷气在冷却管中流过后经由出风口排出；骨料温度降低，并通过温度传感器检测满足出料温度要求后，经由骨料仓的出料口排出。
作为本发明降温方法进一步的改进，冷却时间的预估方法如下：
Figure BDA0003308105740000031
T(t)—骨料的出仓要求温度；
Tw—进风口冷气温度；
T0—骨料的入仓温度；
p2为时间参数；
(1)中，
Figure BDA0003308105740000032
a—骨料的导温系数；
D—冷却管截面的等效外直径；
(2)中，k2＝h-iξ+jξ2，
Figure BDA0003308105740000033
k2为冷却参数，h，i，j为系数，ξ为材料系数；
(2)中，
Figure BDA0003308105740000034
q、z为系数；x，y为常数；
g为材料参数；
λ—骨料的导热系数；
λ1—冷管的导热系数；
r0—冷却管截面的等效内半径；
L—冷却管长度；
Cw—骨料的比热容；
ρw—骨料的密度；
qw—冷气流速；
C—冷却管截面的等效外半径；
b—等效冷却截面的宽度，指在骨料仓内，下落的骨料在冷却管外壁上聚集、粘结形成一个骨料环，这个骨料环的环宽度。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供的混凝土骨料密封降温仓包括骨料仓、冷却系统、测温系统以及操作系统；在传统的遮阳棚的基础上进行了改造形成密封降温仓。在基于内降外保的原理，在仓内合理布置冷却管，通过控制系统在冷却管中通入冷气，使骨料与冷气产生热交换，降低骨料温度；同时在外部设置保温层保温。
2、本发明设计的冷却管是由多条椭圆形钢管连接而成的蛇形管；所述椭圆形钢管长轴尺寸远远大于短轴尺寸，沿长轴立面布置，增大了高度方向的接触面积，避免了骨料仓内不同点的温降程度不同导致降温效果变弱，同时骨料不易在冷却管外部发生堆积。
3、本发明根据骨料、冷却管、温度等因素，经过严密的热场计算，推导出冷却时间公式，并通过操作系统实现冷却控制，温度控制精准。
本发明有效降低混凝土入模温度，同时也可以降低混凝土的峰值温度，达到控制大体积混凝土水化热的目的，并能实时监控，温度控制精准，同时实现控温取材，具有经济、环保、施工便捷的优点。
附图说明
图1为本发明提供的混凝土骨料密封降温仓立体透视示意图。
图2为本发明提供的图1的俯视示意图。
图3为本发明提供的图1的主视示意图。
附图标记：1、进料口；2、鼓风机；3、出料口；4、测温系统；5、操作系统；6、进风口；7、出风口；8、冷却管；9、骨料仓；10、温度传感器。。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参见图1～3，本实施例提供的混凝土骨料密封降温仓包括骨料仓9、冷却系统、测温系统4以及操作系统5；冷却系统置于骨料仓9内部；测温系统4和操作系统5分别置于骨料仓9侧壁上；操作系统5分别与测温系统4和冷却系统电性相连；骨料仓9顶端上进料口1；骨料仓9底端上设置出料口3；进料口1与出料口3相连通；冷却系统位于进料口1与出料口3之间。
本实施例提供的骨料仓9内侧壁上设置保温层；骨料仓9内顶面上从上自下依次设置防水层和保温层；骨料仓9底部设置倾向出料口3的倾角；倾角大小为10°。
本实施例中，骨料仓9为高4m、长宽各6m的立方体；骨料仓9顶面上设置进料口1，且进料口1处设置引道通往地面，方便运料车运输骨料，骨料仓9底部设置倾向出料口3的10°倾角，最大斜边高1m，方便骨料出仓。
本实施例提供的冷却系统包括冷却管8；冷却管8置于骨料仓9内部且位于进料口1与出料口3之间；骨料仓9侧壁上分别设置进风口6和出风口7；进风口6经过冷却管8与出风口7相连通。冷却管8是由多条椭圆形钢管连接而成的蛇形管，椭圆形钢管的轴向骨料仓9底面相平行；椭圆形钢管长轴端面竖直方向设置。椭圆形钢管与骨料仓9内底面之间的距离为3m(椭圆形钢管距离骨料仓9之间的高度距离可根据骨料仓高度大小来进行设计，最小在骨料仓高度的1/2处)；椭圆形钢管与骨料仓9内壁之间的距离为0.75m(侧壁之间的水平距离根据骨料仓的宽度大小来设计，最小为0.6m，最大为1.0m)。
具体的，本实施例中，冷却管8为椭圆形钢管，壁厚5mm，椭圆长半径为1m，短半径为0.3m；长半径对应的两端竖向布置，在骨料仓9中3m高的平面上按照平面曲线布置，共布置1层，每两根椭圆形钢管之间中轴线间距1.5m，椭圆形钢管距离骨料仓9侧壁为0.75m。
本实施例提供的冷却系统还包括鼓风机2和空调；鼓风机2置于骨料仓9外表面上；空调置于骨料仓9外部，空调经过鼓风机2与进风口6相连通；鼓风机2和空调均与操作系统5相连接。
本实施例提供的测温系统包括分别设置在进料口1上、出料口3上、进风口6上、出风口7上、冷却管8内以及骨料仓9内外的温度传感器10；所述温度传感器10均与操作系统5相连接。
本实施例中，测温系统4共包括22个温度传感器10，骨料仓9外部两个，用以测试环境温度；骨料仓9内部设置10个，用并以测定骨料仓9内的骨料温度，其中骨料仓9内部的温度传感器分别布置在2m高和3.5m高处位置各5个，每两个传感器之间间距1.5m；进料口1处设置2个，用以测定进料温度；出料口3处设置2个，用以测定出料温度；进气口6处设置2个，用以测定冷气进气温度；出气口7处设置2个，用以测定冷气出气温度，冷却管8内部设置2个，用于测定骨料仓9内的冷气温度。
本实施例提供的操作系统5为现有市售产品，具有设定、显示、控制、调节功能。能实时显示环境温度，骨料进仓温度、骨料仓内部温度和出仓温度，冷却气体的进管温度和出管温度；根据骨料进仓温度、内部温度和出仓温度，动态控制冷却系统，控制进入冷却管内的冷风温度。
实施例2
1)当进料口1开启时，操作系统5和测温系统4开始工作，测温系统4测定通过进料口1进入骨料仓9的骨料温度并将数据传给操作系统5；
2)若进入骨料仓9的骨料温度高于30℃，操作系统5控制开启冷却系统对骨料进行冷却降温；
3)当测温系统4测定骨料仓9内部的温度降至20℃，操作系统5控制骨料从出料口3出仓，测温系统4同时测试出仓温度并将数据传给操作系统5。
具体的冷却降温过程是，控制系统控制空调和鼓风机开始工作，并根据测温系统4测试的温度控制空调吹出的冷气温度，冷气经鼓风机2从进风口6进入冷却管8内，骨料从上端进料口1进入骨料仓9内部，冷却管8内的冷气对骨料进行降温，冷风带走骨料的热量从出风口7排出。
本实施例中，冷却降温过程中冷却系统冷却时间
Figure BDA0003308105740000071
Figure BDA0003308105740000072
T(t)—骨料的要求温度；20℃
Tw—进口冷气温度；3℃
T0—骨料的入仓温度；
(1)式中，
Figure BDA0003308105740000073
a—骨料的导温系数；0.145m2/d
D—冷却管截面的等效外直径；3.0m
(2)式中，k2＝2.09-1.35ξ+0.320ξ2，
Figure BDA0003308105740000074
(2)式中，
Figure BDA0003308105740000075
λ—骨料的导热系数；2.5kJ/(m·h·℃)；
λ1—冷管的导热系数；25kJ/(m·h·℃)
r0—冷却管截面的等效内半径；1.499m；
L—冷却管长度；20m；
Cw—骨料的比热容；0.92kJ/Kg·℃；
ρw—骨料的密度；1500kg/m3；
qw—冷气流速；0.4m3/s；
C—冷却管截面的等效外半径；1.5m；
b—等效冷却截面的宽度，b＝1.765m。
上述公式中：
D—冷却管截面的等效外直径，由于冷却管为椭圆管，其截面为椭圆环，根据外椭圆的面积通过等效换算得出的外直径大小。进而得出C—冷却管截面的等效外半径大小；
r0—冷却管截面的等效内半径；由于冷却管为椭圆管，其截面为椭圆环，根据内椭圆的面积通过等效换算得出的内半径大小。
b—等效冷却截面的宽度，指的是在骨料仓9内，下落的骨料在冷却管8外壁上聚集、粘结形成一个骨料环，这个骨料环的环宽度。
本实施例提供的混凝土骨料密封降温仓，其工作过程是：
1)骨料车通过引道进入骨料仓9顶部的进料口1，将骨料倒入骨料仓9内；
2)当骨料进入骨料仓9后，关闭进料口1(手动、自动控制进料口均可)，测温系统4开始工作，由传感器10测定环境温度、入料温度后，操作系统5开始控制鼓风机2工作，冷气在冷却管8中循环后经由出风口7排出，整个过程保证持续循环作业；降温时，采用操作系统中的3℃降温模式进行降温，最后骨料温度降低并通过温度传感器10检测至至合格后，经由骨料仓9前侧壁上的出料口3排出，排出时骨料仓9斜底面辅助骨料滑向出料口3(手动、自动控制出料口均可)，方便出料。
不同入仓温度降温时间/天
Figure BDA0003308105740000081
Figure BDA0003308105740000091
本发明骨料进行风冷温降的同时，骨料仓的测温系统4、操作系统5、鼓风机2和空调相互反馈，自动作业；其中测温系统4精确反映温度传感器10测定的环境温度、进料温度、出料温度、进气温度、出气温度及骨料仓9内部骨料温度，操作系统5根据进料温度、出料温度和骨料仓9内温度自动调控鼓风机2的输出功率和空调的制冷效率来间接控制骨料的温度变化，当骨料温度达到施工允许温度时，可从出料口3排出。全过程皆由操作系统自动化监控，控制精准、效率高；同时实现温控取材。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混凝土骨料密封降温仓，其特征在于，包括：
骨料仓(9)，内置骨料；
冷却系统，冷气由冷却系统进入骨料仓(9)；
测温系统(4)，采集骨料仓(9)内的温度数据；
操作系统(5)，温度数据由测温系统(4)传输至操作系统(5)，控制指令由操作系统(5)传输至冷却系统；
所述骨料(9)仓包括：进料口(1)与出料口(3)；
所述冷却系统包括：穿行在骨料仓(9)内的冷却管(8)，冷却管(8)作为骨料仓(9)内部的冷气流动路径，所述冷却管(8)连通位于骨料仓(9)上的进风口(6)与出风口(7)，进风口(6)连通冷却系统；
所述测温系统(4)包括：
安装在进料口(1)上的温度传感器(10)，作为进料口(1)的温度数据采集端；
安装在出料口(2)上的温度传感器(10)，作为出料口(2)的温度数据采集端；
安装在进风口(6)上的温度传感器(10)，作为进风口(6)的温度数据采集端。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土骨料密封降温仓，其特征在于：
测温系统(4)还包括安装在骨料仓(9)外壁上的温度显示面板，接收温度传感器(10)的反馈，显示进料口(1)、出料口(2)、进风口(6)、出风口(7)、冷却管(8)及骨料的温度数据；
所述操作系统(5)包括安装在骨料仓(9)外壁上的操作面板，作为冷却系统的指令端。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土骨料密封降温仓，其特征在于：所述进料口(1)与所述出料口(3)沿骨料仓(9)空间斜对角设置，所述进料口(1)设置在上角位置，所述出料口(3)设置在下角位置，所述骨料仓(9)底部上表面具有朝向出料口(3)倾斜的倾角。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土骨料密封降温仓，其特征在于：骨料仓(9)内顶面上从上自下依次设置防水层和保温层。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土骨料密封降温仓，其特征在于：所述冷却管(8)是由多条椭圆形钢管连接而成的蛇形管。
6.根据权利要求1所述的一种混凝土骨料密封降温仓，其特征在于：所述冷却系统还包括置于骨料仓(9)外壁上的空调，和与空调连通的鼓风机(2)，所述鼓风机(2)与所述进风口(6)连通，所述空调与鼓风机(2)受操作系统(5)控制。
7.根据权利要求1所述的一种混凝土骨料密封降温仓，其特征在于：所述测温系统(4)还包括：
安装在骨料仓(9)外的测定外部环境温度的温度传感器(10)；作为外部环境的温度数据采集端；
安装在出风口(7)上的温度传感器(10)，作为出风口(7)的温度数据采集端；
安装在冷却管(8)内的温度传感器(10)，作为冷却管(8)的温度数据采集端；
安装在骨料仓(9)内测定骨料温度的温度传感器(10)，作为骨料的温度数据采集端。
8.一种权利要求1所述混凝土骨料密封降温仓的降温方法，其特征在于：
S1：开启进料口(1)，测温系统(4)测定通过进料口(1)进入骨料仓9的骨料的温度数据，并将温度数据传输给操作系统(5)；
S2：若进入骨料仓(9)的骨料的温度数值高于一个设定的上限值，则操作系统(5)发出指令开启冷却系统对骨料进行冷却降温；
S3：当测温系统(4)测定骨料仓(9)内部的温度数值降至一个设定的下限值，操作系统(5)控制骨料从出料口(3)出仓，测温系统(4)同时测定出仓温度并将温度数据传输至操作系统(5)。
9.根据权利要求8所述的降温方法，其特征在于，具体工作过程如下：
1)骨料车通过引导与骨料仓(9)顶部的进料口(1)连通，将骨料倒入骨料仓(9)内；
2)当骨料进入骨料仓(9)后，关闭进料口(1)，由温度传感器(10)测定环境温度、入料温度后，操作系统(5)控制冷却系统供入冷气，冷气在冷却管(8)中流过后经由出风口(7)排出；骨料温度降低，并通过温度传感器(10)检测满足出料温度要求后，经由骨料仓(9)的出料口(3)排出。
10.一种权利要求8所述的降温方法，其特征在于，冷却时间的预估方法如下：
Figure FDA0003308105730000021
T(t)—骨料的出仓要求温度；
Tw—进风口冷气温度；
T0—骨料的入仓温度；
p2为时间参数；
(1)中；
Figure FDA0003308105730000031
a—骨料的导温系数；
D—冷却管截面的等效外直径；
(2)中，k2＝h-iξ+jξ2，
Figure FDA0003308105730000032
k2为冷却参数，h，i，j为系数，ξ为材料系数；
(2)中
Figure FDA0003308105730000033
q、z为系数；x，y为常数
g为材料参数；
λ—骨料的导热系数；
λ1—冷管的导热系数；
r0—冷却管截面的等效内半径；
L—冷却管长度；
Cw—骨料的比热容；
ρw—骨料的密度；
qw—冷气流速；
C—冷却管截面的等效外半径；
b—等效冷却截面的宽度，指在骨料仓内，下落的骨料在冷却管外壁上聚集、粘结形成一个骨料环，这个骨料环的环宽度。
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