冷凝管
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冷凝管范文第1篇
关键词：蒸发式冷凝器；沟槽竖管；水膜热阻；冷凝热阻
中图分类号：TB657 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）13-3171-04
常见的冷凝器按冷却方式可分为三类：蒸发式冷凝器、风冷式冷凝器及水冷式冷凝器[1]。蒸发式冷凝器同其他形式的冷凝器相比，具有节能节水的显著优势，其耗水量仅为水冷式的5%～10%，若用于冷库制冷系统，节能可达11%～70%[2-6]，在美国、加拿大等发达国家已经得到了广泛的应用。相关文献曾对美国和加拿大的62家冷库的制冷装置进行了统计调查，调查结果显示，蒸发式冷凝器的应用占了81%，远超过了其他冷凝器所占份额的总和[7]。可见，对蒸发式冷凝器的结构进一步开发有助于冷库节能效果的提高。
根据换热元件形式的不同，可将蒸发式冷凝器分为管式蒸发式冷凝器和板式蒸发式冷凝器两大类。目前常见的管式蒸发式冷凝器多为水平管式，综合考虑板式和管式的优缺点，提出了一种新型的蒸发式冷凝器——沟槽竖管蒸发式冷凝器。
1 沟槽竖管蒸发式冷凝器开发的理论基础
1.1 热阻分析
蒸发式冷凝器管内为制冷剂，管外为流动的水膜和空气。若不考虑管外的污垢热阻及管内的油垢热阻，蒸发式冷凝器中制冷剂膜状凝结时总热阻由管内冷凝液膜热阻、管壁热阻、水膜热阻及水膜和空气交界面上的界面热阻所构成。图1为一定试验条件（测试条件：风速2.5 m/s，湿球温度22.8 ℃，喷淋量0.058 kg/s）下的4种热阻比例图[8]。
数据表明，在蒸发式冷凝器中管壁热阻很小，界面热阻、水膜热阻及冷凝热阻所占份额相当。界面热阻随着风速的增大而减小，但在蒸发式冷凝器系统中，风速是有最佳范围的（3 m/s左右）[9]，增大风速不仅会增大系统的压降，增加风机的耗功，而且会导致液泛，甚至撕裂连续水膜，出现干壁现象。因此风速不宜过大，对界面热阻的控制受到了局限。
水膜热阻和冷凝热阻的总和几乎占了总热阻的2/3。水膜热阻由水膜的厚度决定，冷凝热阻则由冷凝液膜厚度决定。通过合理调整布水方式和喷淋量、应用一定的技术手段及时排出冷凝液来降低这两个热阻是可以实现的。对蒸发式冷凝器进行强化传热、结构优化应从这两方面入手。
1.2 水膜热阻的控制
水膜热阻的减小主要靠液膜厚度的减小和均匀分布来实现。冷凝液膜热阻的减小可通过减薄冷凝液膜、及时排出冷凝液来实现。这为强化传热提供了方向。
蒸发式冷凝器中，采用椭圆管的换热效果要优于水平圆管，其主要原因是椭圆管改善了水膜在管外的分布情况。对椭圆管进一步改进，其极限形状就是密闭的竖直板式空间。
板式换热元件在长时间使用时，温差应力、振动等因素可能会导致出现密封性问题，引起制冷剂的泄露。所以提出一种新型布置方式——竖直布置的无缝冷凝管。这种方式可减小焊缝长度，保证密封性。
同水平管形式相比，竖直冷凝管有如下优点：压降会降低；水膜分布更均匀；较少地出现干壁现象，防止结垢；没有水平管因促进冷凝液流动所需的倾角，一定程度上可减小换热器结构尺寸。
1.3 冷凝热阻的控制
竖直冷凝管强化传热的原则是：尽量减薄黏滞在换热表面上的凝结液膜。可用各种带有尖峰的表面使冷凝液膜拉薄，促使已凝结的液体从换热表面尽快脱离。
现有的竖直管无源强化传热技术主要包括以下几种形式[10-12]：采用粗糙表面、应用纵槽管、纵向绕设金属丝线、应用螺旋槽管。
美国橡树岭国家实验室以氟利昂为工质，结合地热利用对竖直强化冷凝管作了比较系统的研究，得出以下结论：最佳的冷凝管是纵槽管，然后是螺旋槽管和绕线管。纵槽管的凝结换热系数可达光管的5.5倍，如果使用排液盘还可以进一步提高[13]。
邓颂九等[14]曾在外径22 mm、壁厚2 mm的管子上均匀布置48条纵向沟槽，试验结果表明用这样的沟槽管代替光滑冷凝管，其传热系数可提高1.4倍。
2 新型蒸发冷凝器的提出及分析
2.1 沟槽竖管蒸发式冷凝器
根据上面的分析，提出一种应用于蒸发式冷凝器的新型换热元件——沟槽竖管。在竖直管内开设三角形纵向沟槽。沟槽竖管管排的形式如图2。
沟槽管的截面如图3所示。管子内径21 mm，壁厚2 mm，沟槽底部间距0.5 mm，槽深1 mm，总共布置 44个沟槽。
图4为多组管排组合布置方式示意图。在管排的顶部和底部均设置联箱，上部联箱同压缩机出口相连，底部联箱布置U型液封防止串气，同系统储液器相连。蒸汽通过管排顶部的联箱均匀分布到竖直布置的沟槽管内；水膜在管外沿着管排竖直流动，因为空气流动除了在联箱处有绕流外，其他部位扰动很小，故其分布较为均匀。
蒸汽在管内流动过程中冷凝，冷凝液膜由于沟槽管的作用积聚在沟槽底部，顺着纵向沟槽流入底部的冷凝液联箱。由于蒸汽流动和冷凝液膜流动方向相同，相应地能减薄液膜厚度，利于传热。
由于不用考虑蒸汽转向时为减少局部阻力和管材应力所需的曲率半径，故管排可以布置得更为紧凑。竖直管的长度对液膜的厚度变化有直接影响。相关文献中介绍最佳换热管高度为0.8～0.9 m[15]。
2.2 水膜热阻控制效果的分析
2.2.1 几何模型 图5给出了两种形式的几何模型：图5a为竖管蒸发式冷凝器的二维几何模型，尺寸为6 mm×100 mm；图5b为水平管蒸发式冷凝器的二维几何模型，尺寸为40 mm×145 mm，管径为25 mm。
2.2.2 边界条 图5a中，设定左侧边界为wall，右侧边界为symmetry，上面边界设为mass-flow-inlet，下面设为pressure-outlet；图5b中，设定左右边界及中心管子壁面为wall，上面边界设为mass-flow-inlet，下面设为pressure-outlet。
2.2.3 网格与求解模型的选择 对于竖直管模型，由于结构较为规整，故采用Quad单元格式，Map网格类型，网格质量较好。对于水平管，采用Pave网格形式，最差网格质量为0.48，满足要求。对于自由界面的模拟，采用VOF模型。
2.2.4 模拟结果及分析 竖管和水平管两种布置方式在不同喷淋量下的液膜分布如图6、图7所示。从图6可以看出，喷淋量在0.05 kg/s时，由于流量较小，竖直板上不能形成连续的液膜，在喷淋量增大到0.07 kg/s时可形成连续的液膜，在0.15 kg/s时，液膜连续但相对0.07 kg/s时液膜较厚。
从图7可以看出，水平管喷淋量在0.07 kg/s时不能形成均匀液膜，增加到0.20 kg/s时，只有喷淋水流速较小的上层管排能形成连续液膜，到了下层管排，由于流速的增大，喷淋水飞溅，不能很好地湿润管壁；流速继续增大时，虽然液膜可以连续，但液膜较厚，会形成较大的水膜热阻，在下部管排的飞溅更为明显。
通过以上分析可知，竖直管壁外的水膜不但较易均匀分布而且所需流量较小，在喷淋量为0.07 kg/s时即可获得连续液膜；而水平管壁上的水膜分布不均匀，且要获得连续水膜所需流量较大，在喷淋量为0.70 kg/s时液膜连续性仍差于竖管。综合比较，竖管布置方式不仅可以获得较均匀的水膜，而且水膜较薄，热阻要比水平管形式热阻小，水膜分布特性优于水平管。
2.3 冷凝热阻控制效果分析
2.3.1 光滑竖管与光滑水平管冷凝换热能力比较 光滑竖管内的冷凝特性和竖直平板上的冷凝特性相同，其冷凝换热系数为：
αv=1.13=■■ （1）
式中，αv为竖管冷凝换热系数，W/（m2·K）；Δt为制冷剂侧冷凝温降，℃；B为集合物性参数，W3·N/（m6·K3·s）；l为管子的高度，m。
水平管内的冷凝换热系数因制冷剂的不同而有不同的形式。对于氟利昂类制冷剂，其水平管内平均冷凝换热系数计算公式为：
αh=0.555■■ （2）
对于氨作为制冷剂，管内冷凝换热系数计算公式为：
αh=2 116Δt-1/6d-1/4 （3）
式中，αh为水平管冷凝换热系数，W/（m2·K）；Δt为制冷剂侧冷凝温降，℃；d为冷凝管内径，m。
若制冷剂为氨，假设Δt=0.5℃，管内径取21 mm。则水平管的平均冷凝换热系数为：
αh=2 116×0.5-1/6×0.021-1/4
=6 239 W/（m2·K）
竖管在取相同换热系数时，其高度计算公式为
l=■■■ （4）
氨的B可以根据物性参数计算，也可从参考文献[16]中查取。通过计算得到l=5.8 m。即在竖管高度为5.8 m时，水平管和竖管的冷凝换热系数相同。但在实际应用中，竖管的高度l一般在1 m左右。分析公式（1）可知，竖管高度l同换热系数成反比，l越小，αv越大。当竖管高度为1 m时，其冷凝换热系数为αv=9 710 W/（m2·℃）
Δ1=■=55.6%
因此可以得知，在通常情况下，竖管冷凝换热系数要大于水平管，在竖管高1 m时，其冷凝传热系数要比水平管高55.6%。用竖管代替水平管可以强化冷凝换热。
2.3.2 光滑竖管和内沟槽竖管冷凝换热能力比较 由于沟槽管的表面形状各异，且表面形状对液膜张力影响很难用数学的方法精确计算，对于沟槽竖管中冷凝换热系数的计算比较困难，只能用试验的方法来验证沟槽对冷凝换热的增强效果。此处仅以所设计的沟槽管为例，通过合理的条件简化来定性分析光滑管和沟槽管在竖直布置时的传热效果。
此处做如下假设：槽顶部因凝结液膜变薄而增加的换热系数和槽底部因凝结液膜增厚而减少的换热系数可以相互抵消[13]；因开设沟槽而对管壁增加的热阻可以忽略不计；制冷剂物性初始参数相同；管长1 m。
由公式（1）可知，在初始参数相同的条件下两种管型的换热系数相同，光滑管内侧的换热面积为
F′=π·di·l=0.065 94 m2
设z为沟槽的斜边，则沟槽管内侧的换热面积为
F″=（π·di-44×1+z×2×44）·l
=0.127 54 m2
Δ2=■=93.4%
从以上计算可以看出，设计的沟槽管比光滑管的换热面积增加了93.4%，仅从面积增加考虑，沟槽管换热能力是相同管径光滑管的1.934倍，这对传热是有利的。
相关试验表明，槽顶部因凝结液膜变薄而增加的换热效应远比槽底因凝结液膜增厚而减少的换热效应大得多[13]。因此沟槽管的换热能力要比光滑管强得多。说明所设计的沟槽管具有可行性。
2.3.3 光滑水平管和内沟槽竖管冷凝换热能力比较 由上文的计算结果可知：光滑竖管对于光滑水平管换热能力增加量Δ1=55.6%，沟槽竖管对于光滑竖管换热能力增加量Δ2=93.4%。则沟槽竖管对于光滑水平管的换热能力增加量
Δ=（1+Δ1）·（1+Δ2）-1=2.01
可见，仅从换热面积角度衡量，沟槽竖管的冷凝换热能力是光滑水平管的3.01倍。若计入格列高里戈效应带来的增强效果，实际冷凝换热能力要远高于此值。试验结果为蒸发式冷凝器整个传热过程传热系数的提高奠定了基础。
3 小结
通过对热阻的分析得到结论：蒸发式冷凝器性能提高的有效手段是控制水膜热阻和冷凝热阻，并在此分析基础上提出了沟槽竖管这一新型换热元件。
对竖管和水平管两种形式的数值模拟结果显示，竖管的水膜分布比水平管更加均匀、更薄，热阻更小，且实现连续水膜所需喷淋量较小，相对节约了水泵功耗。
在管型相同条件下，竖管布置方式的冷凝换热系数要比水平管的高。管内径为0.021 m、管长1 m时，沟槽竖管的冷凝传热能力是光滑水平管的3.01倍，对整体换热能力的提高奠定了良好基础。
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冷凝管范文第2篇
关键词：管理；维修；分析；检验
一、概述
甲胺冷凝器（U-EA151）是川化集团化肥厂二尿车间高压圈的重要设备，其建设安装于2003年8月，投产于2004年1月。至今已使用了6年时间。甲胺冷凝器主要由冷凝段和上部洗涤段组成。冷凝段有U型管10层塔板，其操作温度为181℃、压力15.2Mpa。从气提塔（U-DA151）来的氨和二氧化碳进入其底部，在壳层冷凝形成甲胺和尿素。壳层形成的冷凝热用来产生0.54Mpa的低压蒸汽。在甲胺冷凝液的洗涤段设有一填料段，用回收工段返回的甲胺液吸收从冷凝段来的未冷凝的氨和二氧化碳。洗涤段的甲胺液在重力作用下降落到冷凝段。
甲胺冷凝器中的介质腐蚀性较强，对设备的材料要求比较高，而且在如此高的压力和温度下，设备的材料的抗腐蚀性能大大降低。所以，解决其材料的抗腐蚀性能是我们工作的重中之重。经过多次对甲胺冷凝器的检查检修，总结出以下几点供大家参考：首先，甲胺冷凝器的操作条件应该严格控制，严禁超温超压；其次，在设备运行过程中，足够的氧是保证设备内表面形成保护膜的先决条件；再次：设备表面的光洁度有利于设备的长期稳定运行；最后，设备的定期检验是设备稳定运行的有利保证。
二、问题现象和分析
在完成化肥厂引进装置大修之后，于2009年7月13对甲胺冷凝器试压，当压力升至5MPa时，发现一处检漏瓶有连续气泡冒出。初步断定，此处夹套层已经泄漏。在经过紧急的工艺处理之后，对甲胺冷凝器进行开罐检查，发现泄漏夹套处的容器内壁有一块结晶块。
由此可以判断，此处已经被腐蚀穿孔，且是在上次运行周期内就已经腐蚀了。以至于溶液进入腐蚀孔内，在停车之后，由于腐蚀孔与排空了的设备之间的压力差，使腐蚀孔内的介质倒流回设备内表面，形成一个结晶块。而在设备运行过程中未发现泄漏，可能有以下原因：
① 检漏管堵塞，
② 腐蚀孔只腐蚀到夹套层，并由于温度的原因，在夹套内凝固，使介质无法外流；
③ 设备是在停车和试压过程中才由于压力和腐蚀共同作用才腐蚀穿的。
根据结晶的外观情况，我们大致断定缺陷为腐蚀孔。在去除结晶块之后，缺陷完整的暴露在我们眼前，正如我们所料为一个腐蚀孔。而且根据孔的形状，大致可以判定它是由于孔蚀所产生的。确认了泄漏点后，首先应对此腐蚀孔进行打磨。考虑到腐蚀孔可能穿透了衬里层，到达了碳钢层，所以在打磨过程中应特别注意腐蚀对碳钢层的影响。
三、问题处理
在确认的问题的危险性后，我们对缺陷进行了处理。首先，打磨腐蚀孔，为了观察其对衬里和碳钢层的影响情况，我们扩大了打磨面积。在打磨过程中我们发现，腐蚀孔已经发展成一个直径为4个毫米左右的圆孔，深度已经贯穿衬里，且在碳钢层也形成了一个2-3毫米深的一个腐蚀坑。确认了腐蚀孔对设备造成的危害之后，对腐蚀孔内的结晶物进行了清洗，以保证修复过程中的焊接质量。在对腐蚀孔进行打磨清洗之后，我们对它进行了补焊处理，考虑到衬里堆焊层的材料为25Cr22Ni2Mo，我们在基层用309焊丝打底，表面用25Cr22Ni2Mo焊丝覆盖。焊接完成后进行作色探伤，未发现有新生焊接缺陷产生。
四、原因分析
甲胺冷凝器的运行过程中，首次出现了因为衬里腐蚀导致泄漏的情况，看来，以后对整个二尿高压圈的检查的时候，衬里―特别是堆焊层的检查势在必行。尤其是在焊接过程中产生的收缩孔，是必去消除的。由于受到工况的影响，尿素设备的腐蚀是不可避免的，优质的材料加上良好的管理是提高设备使用寿命的有利保证。特别是设备内表面的腐蚀钝化膜的形成，有利于设备的耐腐蚀性能的提高。但在使用过程中，总由于多种多样的问题致使设备的钝化膜遭到破坏，引发设备的腐蚀。这在我们以后的工作中更应该加强相关的管理和技术改革。在此次抢修过程中我们发现，在这个腐蚀孔旁的接管周围，正上方的11点～13点处有均匀的小凹坑（见下图），初步判断其为设备加工过程中，为了方便接管的定位所加工的定位孔。经仔细查看，发现腐蚀孔周围也存在的做相应的定位孔，而腐蚀孔正好位于定位孔的圆周上，且与其他定位孔的间距相当，由此可以断定：此腐蚀孔是由于在加工过程中所打的定位孔所发展来的。由于定位孔的加工深度比较大，孔的前端形成一个锐角，使流动的溶液无法进入此处，形成死角后无法形成完整的钝化膜。而在这种25Cr22Ni2Mo的材料在未形成钝化膜的时候也是非常容易腐蚀的，这也为孔蚀创造了条件。又由于此腐蚀孔在堆焊层上，面积极小平时不容易发觉。而在平时的开罐检查中，也只是对堆焊层进行了抽查，发觉这类缺陷的可能性微乎其微。在处理问题过程中我们还发现，在甲胺冷凝器内部，有的部位的金属钝化层由于某种原因而产生了开裂脱落的现象，致使容器衬里直接暴露在介质中，削弱了其抗腐蚀性能，这对于设备的运行是相当危险的。而针孔腐蚀就是由于设备内的某些小孔内的介质不流动，无法提供连续的氧气，使金属在此处发生腐蚀。所以在介质中加入氧气，使其与介质在衬里表面发生反应，生成一层保护膜是非常有必要的。
通过此次修理，甲胺冷凝器再次投入运行，并一次开车成功。本次对甲胺冷凝器的抢修暴露出我们平时检查的缺陷。由于经验得缺乏，对设备的原始加工缺陷的了解和估计不足，导致此次设备的反复修理。在以后的设备检查中，应该把原始缺陷的检查列为检验项目，特别是堆焊层的夹渣、鼓包等缺陷的检查。而对于修复过的缺陷部位，则是下次检查的重中之重。
冷凝管范文第3篇
Tan Ming
（The 4th Engineering Co.，Ltd of China Railway 14 Bureau Group，Ji'nan 250000，China）
摘要： 文章结合工程实践，对大体积混凝土温度裂缝产生的描述，通过对大体积混凝土内部温度计算，增设冷却管降温措施，总结出大体积混凝土冷却管的设计与施工的施工要点。
Abstract: Combining with engineering practice, the formation of temperature cracks of mass concrete was described, and by calculating internal temperature of mass concrete, additional cooling pipe to let temperature cool down, design and construction points of cooling pipe of mass concrete were summed up in this paper.
关键词： 大体积混凝土 温度裂缝 冷却管 施工要点
Key words: mass concrete；temperature crack；cooling pipe；construction points
中图分类号：TU37 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）27-0071-02
1概述
混凝土是建筑结构中广泛使用的主要材料，在现代工程建设中占有重要的地位，随着桥梁技术的突飞猛进，大体积混凝土在桥梁结构中的应用越来越多。我国普通混凝土配合比设计规范规定：混凝土结构物中实体最小尺寸不小于1m的部位所用的混凝土即为大体积混凝土；美国则规定为：任何现浇混凝土，只要有可能产生温度影响的混凝土均称为大体积混凝土。大体积混凝土在浇筑后2－5天升温速度较快，弹性模量较低，基本处于塑性及弹塑性状态，约束力很低。但是在降温阶段弹性模量迅速增加，约束拉应力也迅速增加，在某时刻超过混凝土抗拉强度，就会出现温度裂缝。随着内部混凝土降温。温度裂缝可能发展为贯穿裂缝，不仅影响到结构的强度还影响其耐久性，但是大体积混凝土的温度裂缝还没有得到完全的解决，本文通过对跨长湖申航道桥承台混凝土的内部温度的计算和分析，增设冷却水管方案验算，较好的控制了大体积混凝土的温度裂缝。
2工程概况
长兴县陆汇西路工程跨长湖申航道桥，主桥为（36+60+36）变截面连续箱梁，引桥为两岸分别一联（3×30）等截面连续箱梁，桥梁全长315.8米，基础采用钻孔灌注桩和承台，下部结构为墩式和柱式结构，其中桥台承台尺寸为20.50m×4.25m×1.5m，主桥墩承台为19.00m×6.30m×2.50m，引桥承台为19.00m×4.5m×2.2m，混凝土标号为C30，根据我国现行规范规定，本工程的承台属于大体积混凝土范围。施工时间在6月中旬，平均气温20℃左右。
3混凝土主要技术指标
为了有效控制温度裂缝减小混凝土的水化热，根据当地的原材料的实际情况，结合经济合理的原则我们采用了以下的技术指标。
3.1 采用普通水泥：水泥水化热是大体积混凝土发生温度变化而导致体积变化的主要根源。虽然普通水泥水化热比中低水化热热水泥高些，但普通水泥混合材料掺量远小于中低热水泥，通过调整配合比可以大量降低普通水泥的单方用量，减小与中低水化热水泥水化温升的差异。通过试验结果分析，研究决定选用海螺P.042.5普通硅酸盐水泥。
3.2 掺加粉煤灰。粉煤灰的水化热小于水泥，7天约为水泥的1/3，28天约为水泥的1/2。掺入粉煤灰替代水泥的可有效降低水化热。根据当地的实际情况决定采用长兴发电厂Ⅱ级粉煤灰。该粉煤灰需水量小，可降低混凝土的单位用水量，减小预拌混凝土自身体积收缩，有利于混凝土抗裂。
3.3 掺加适当的外加剂，在满足设计强度要求的前提下，尽量减少单位体积混凝土的水泥用量。选用了绿色建材LS-1型。
3.4 初始坍落度18cm左右，1h后不低于12cm（泵送施工）。
3.5 缓凝时间大于15h。
3.6 粗骨料最大粒径25mm。
4混凝土温度的计算
4.1 混凝土的绝热温升（T?子）：T■=■（1-e■）
式中：T■―在?子龄期混凝土的绝热温升（℃）；
W―每m3混凝土的水泥用量（kg/m3），取W=342kg/m3；
Q―每kg水泥水化热（KJ/kg），取Q=377KJ/kg；
c―混凝土比热993.7 J/（kg・K）；
?籽―混凝土容重2360.2kg/m3；
?子―混凝土龄期（天）；
m―常数，与水泥品种、浇筑时温度有关，根据规范取0.364。
混凝土最高绝热温升：T■=55（℃）
4.2 混凝土浇筑温度：Tj=Tc+（Tq-Tc）（A1+A2+A3+…An）
式中：Tj为混凝土的浇筑温度（℃）；
Tc―混凝土拌合温度（它与各种材料比热及初温度有关），经多次试验，混凝土的出盘温度为23℃；
Tq―混凝土浇筑时的室外温度（6月中旬，室外平均温度以20℃计）；
A1+A2+A3+…An―温度损失系数；
A1―混凝土装卸，A1=0.032×2=0.064（装车、出料二次数）；
A2―混凝土运输时，A2=?兹・t=0.042×30=0.126（6m3滚动式搅拌车其温升?兹=0.0042，混凝土泵送不计，t为运输时间（以分钟计算），从商品混凝土公司到工地约30分钟。）
A3―浇筑过程中A3=0.03t=0.003×60=0.18（t为浇捣时间）；
Tj=23+（20-23）×（0.064+0.126+0.18）=21.8℃
4.3 混凝土实际中心温度：
T■=T■+T■×?孜
式中：?孜―不同浇筑混凝土块厚度的温降系数。
计算得知混凝土在浇筑后的第9天左右其内部的绝热温度最高。
4.4 混凝土各龄期收缩变形值计算
?着■=?着■■（1-e■）×M■×M■×…×M■1概述
混凝土是建筑结构中广泛使用的主要材料，在现代工程建设中占有重要的地位，随着桥梁技术的突飞猛进，大体积混凝土在桥梁结构中的应用越来越多。我国普通混凝土配合比设计规范规定：混凝土结构物中实体最小尺寸不小于1m的部位所用的混凝土即为大体积混凝土；美国则规定为：任何现浇混凝土，只要有可能产生温度影响的混凝土均称为大体积混凝土。大体积混凝土在浇筑后2－5天升温速度较快，弹性模量较低，基本处于塑性及弹塑性状态，约束力很低。但是在降温阶段弹性模量迅速增加，约束拉应力也迅速增加，在某时刻超过混凝土抗拉强度，就会出现温度裂缝。随着内部混凝土降温。温度裂缝可能发展为贯穿裂缝，不仅影响到结构的强度还影响其耐久性，但是大体积混凝土的温度裂缝还没有得到完全的解决，本文通过对跨长湖申航道桥承台混凝土的内部温度的计算和分析，增设冷却水管方案验算，较好的控制了大体积混凝土的温度裂缝。
2工程概况
长兴县陆汇西路工程跨长湖申航道桥，主桥为（36+60+36）变截面连续箱梁，引桥为两岸分别一联（3×30）等截面连续箱梁，桥梁全长315.8米，基础采用钻孔灌注桩和承台，下部结构为墩式和柱式结构，其中桥台承台尺寸为20.50m×4.25m×1.5m，主桥墩承台为19.00m×6.30m×2.50m，引桥承台为19.00m×4.5m×2.2m，混凝土标号为C30，根据我国现行规范规定，本工程的承台属于大体积混凝土范围。施工时间在6月中旬，平均气温20℃左右。
3混凝土主要技术指标
为了有效控制温度裂缝减小混凝土的水化热，根据当地的原材料的实际情况，结合经济合理的原则我们采用了以下的技术指标。
3.1 采用普通水泥：水泥水化热是大体积混凝土发生温度变化而导致体积变化的主要根源。虽然普通水泥水化热比中低水化热热水泥高些，但普通水泥混合材料掺量远小于中低热水泥，通过调整配合比可以大量降低普通水泥的单方用量，减小与中低水化热水泥水化温升的差异。通过试验结果分析，研究决定选用海螺P.042.5普通硅酸盐水泥。
3.2 掺加粉煤灰。粉煤灰的水化热小于水泥，7天约为水泥的1/3，28天约为水泥的1/2。掺入粉煤灰替代水泥的可有效降低水化热。根据当地的实际情况决定采用长兴发电厂Ⅱ级粉煤灰。该粉煤灰需水量小，可降低混凝土的单位用水量，减小预拌混凝土自身体积收缩，有利于混凝土抗裂。
3.3 掺加适当的外加剂，在满足设计强度要求的前提下，尽量减少单位体积混凝土的水泥用量。选用了绿色建材LS-1型。
3.4 初始坍落度18cm左右，1h后不低于12cm（泵送施工）。
3.5 缓凝时间大于15h。
3.6 粗骨料最大粒径25mm。
4混凝土温度的计算
4.1 混凝土的绝热温升（T?子）：T■=■（1-e■）
式中：T■―在?子龄期混凝土的绝热温升（℃）；
W―每m3混凝土的水泥用量（kg/m3），取W=342kg/m3；
Q―每kg水泥水化热（KJ/kg），取Q=377KJ/kg；
c―混凝土比热993.7 J/（kg・K）；
?籽―混凝土容重2360.2kg/m3；
?子―混凝土龄期（天）；
m―常数，与水泥品种、浇筑时温度有关，根据规范取0.364。
混凝土最高绝热温升：T■=55（℃）
4.2 混凝土浇筑温度：Tj=Tc+（Tq-Tc）（A1+A2+A3+…An）
式中：Tj为混凝土的浇筑温度（℃）；
Tc―混凝土拌合温度（它与各种材料比热及初温度有关），经多次试验，混凝土的出盘温度为23℃；
Tq―混凝土浇筑时的室外温度（6月中旬，室外平均温度以20℃计）；
A1+A2+A3+…An―温度损失系数；
A1―混凝土装卸，A1=0.032×2=0.064（装车、出料二次数）；
A2―混凝土运输时，A2=?兹・t=0.042×30=0.126（6m3滚动式搅拌车其温升?兹=0.0042，混凝土泵送不计，t为运输时间（以分钟计算），从商品混凝土公司到工地约30分钟。）
A3―浇筑过程中A3=0.03t=0.003×60=0.18（t为浇捣时间）；
Tj=23+（20-23）×（0.064+0.126+0.18）=21.8℃
4.3 混凝土实际中心温度：
T■=T■+T■×?孜
式中：?孜―不同浇筑混凝土块厚度的温降系数。
计算得知混凝土在浇筑后的第9天左右其内部的绝热温度最高。
4.4 混凝土各龄期收缩变形值计算
?着■=?着■■（1-e■）×M■×M■×…×M■
式中：?着■■为标准状态下的最终收缩变形值?着■■=3.24×10-4；M■为水泥品种修正系数；M■为水泥细度修正系数；M■为骨料修正系数；M■为水灰比修正系数；M■为水泥浆量修正系数；M■为龄期修正系数；M■为环境温度修正系数；M■为水力半径的倒数（cm-1），为构件截面周长（L）与截面面积（A）之比：r=L/A；M■为操作方法有关的修正系数；M■为与配筋率Ea、Aa、Eb、Ab有关的修正系数，其中Ea、Eb分别为钢筋和混凝土的弹性模量（MPa），Aa、Ab分别为钢筋和混凝土的截面积（mm2）。
查混凝土收缩变形不同条件影响修正系数表得：M1=1.0，M2=1.0，M3=1.0，M4=1.36，M5=1.20，M6=1.09（3d），M6=1.02（5d），M6=0.96（9d），M6=0.94（12d），M6=0.93（15d），M6=0.93（18d），M6=0.93（21d），M6=0.93（24d），M7=0.88，M8=1.22，M9=1.0，M10=0.88；
4.5 承台混凝土各龄期收缩变形换算成当量温差T■=■
?着■―不同龄期混凝土收缩相对变形值；
?琢―混凝土线膨胀系数取1×10-5/℃；
4.6 承台混凝土各龄期内外温差计算?驻T=T■+■T■+T■-T■
假设入模温度：T■=21.8℃，T■―混凝土浇筑后达到的稳定温度，取T■=23℃。
由表7可知，承台混凝土在浇筑后的第9天其内外温差最大为30.01℃，大于我国《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-92）中关于大体积混凝土温度内外温差为25℃的规定，必须采用相应的措施。防止温差大产生裂缝，埋设冷却水管是一个很有效的温控方法。
5冷却管的布置及混凝土的降温验算
5.1 冷却管的计算条件本文以主桥墩承台（19.00 m×6.30 m×2.50 m）为计算对象，在施工过程中采用了一次浇注,并冷却管的直径为d=3cm，纵向间距1.5米，竖向间距为1.2米，上下两层布置，初期水温为10℃，cs=4.2kj/(kg・℃)，Ts=10℃，?籽s=1.0×103Kg/m3，qs=1.25m3/h，冷却管总长度为L=75m，混凝土的比热 C=0.916kj/（kg・℃），混凝土导热系数?姿=3.15W/m・K，容重?籽=2360.2Kg/m3，导温系数a=0.115m2/d。
5.2 冷却管的计算
计算公式：T■=■+■+■+T■；
式中:T■―混凝土内部平均温度（℃）；
Tj―混凝土的初始温度（℃）；
Ts―冷却水管初期通水的水温（℃）；
X―冷却水管散热残留比；
Tb―混凝土的表面温度（℃），Tb=Tq+?驻T，?驻T为混凝土表面温度高于气温的差值，表面不盖草袋时?驻T=3~5℃，表面盖草袋时?驻T≈10℃，在本工程中承台表面采用麻袋或毛毡覆盖，?驻T=10℃；
Tr―通过表面散热后的水化热温升（℃）；
Ca1―底部不绝缘，上层新混凝土接受下层混凝土传热并向表面散热的残留比；
Ca2―底部不绝缘，上层新混凝土向下层混凝土及表面散热的残留比；
D―水管冷却范围D=1.21■=1.21=■=1.62（S1―水管的水平间距，S2―水管的垂直间距）。
通过表面和冷却水管同时散热后的水化热温升，用下表8计算。
从表8计算可知增设冷却管后最高水化热温升发生在第4天，混凝土的最高温度也同样发生在第4天，则t=4d时的残留比如下：
Ca1=0.15，Ca2=0.55，X=0.69
T■=■+■+
■+30=45.2℃
其温差为45.2-30=15.2℃＜25℃满足规范要求。
6冷却管设计及施工要点
①冷却管采用壁厚2mm，直径?准30mm的薄壁钢管，其接口采用90度弯管钢管接口，按口安装时应设置防水胶带，确保接头不漏水。②冷却水管网按照冷却水由热中心区流向边缘区的原则分层分区布置，进水管口设在靠近混凝土中心处，出水口设在混凝土边缘区，每层水管网的进、出水口进行相互错开。③承台厚为2.5m，布管时沿承台竖向布置水管两层，水管网沿竖向设置在承台中央，水管间距为1.2m，最外层水管距离混凝土边0.65m，进、出口引出承台混凝土面1m以上，出水口设置有调节流量的水阀和测流量设备，冷却水管接头采用软管接头。④布管时，水管要与承台主筋错开，当局部管段错开有困难时，适当移动水管的位置。⑤水管网设置架立钢筋，并将水管于架立钢筋绑扎牢靠，防止混凝土浇筑过程中，水管变形或接头脱落而发生堵水或漏水。⑥水管网安装完成后，将进、出水管口与进出水总管、水泵接通，进行通水试验，以确保水管畅通且不漏水。⑦对于温控要求较严的大体积混凝土工程，可以在混凝土中心部位安装测温实施测出混凝土的内部温度，通过水的流速和初期温度来控制混凝土的内部温度。
7结束语
大体积混凝土在施工过程中，由于采取了充足的技术准备与合理的施工方法，从跨长湖申航道桥承台拆模后的情况来看，混凝土表面未发生任何裂纹，外观质量良好并已经通过监理、质检站等部门的验收，可见通过热工计算完全可以对生产进行指导控制，采用合适的配合比，严格控制混凝土入模温度，采取适当的措施控制混凝土内外温差，是降低混凝土水化热与控制混凝土的内外质量的关键。
参考文献：
冷凝管范文第4篇
关键词：混凝土配合比耐久性成本
中图分类号： S611 文献标识码： A
1、工程概况
内蒙古康巴什热电厂2×350MW空冷机组工程的空冷塔，基础采用钢筋混凝土环型基础，环基中心半径R=58.906m，环基外半径R=61.656m，环基内半径R=56.156m；基底标高-5.5m，基础高1.5m、宽5.5m。本塔共设X支柱40对，柱支墩40个，环基周长369.930m。支墩：共40个，混凝土标号：C40，W6，F300， X柱共40对，混凝土标号：C45，W8，F300；筒壁：间接空冷塔筒壁塔高155m，出口直径81.50m，进风口高度27.5m,喉部直径77.78m，喉部深度：38.75m，±0.00m处支柱中心直径：115.0m，壳体最大厚度：1350mm，最小厚度：220mm，混凝土强度等级C45，抗冻等级F250，抗渗等级W8。
2、混凝土耐久性的重要性
2.1、混凝土耐久性是指结构在所使用的环境下，由于内部原因或外部原因引起结构的内部的变化终使用使混凝土丧失原应有的能办与作用，即为混凝土耐久性差，或者说达不到规定要求，最终的结果就是混凝土破坏的主要原因是非因受载荷破坏。2.2、混凝土的抗冻性能。是指结构处于冻点以下环境时，部分混凝土内孔隙中的水将结冰，产生体积膨胀，过冷的水发生迁移，形成各种压力，当压力达到一定程度时，导致混凝土的破坏，混凝土发生冻融破坏的最显著的特征是表面剥落，严重时可以露出石子。2.3、混凝土的抗碳化性能。钢筋锈蚀表现为钢筋在外部介质作用下发生电化反应，逐步生成氢氧化铁的等铁锈，其体积比原金属增大2～4倍，造成混凝土顺筋裂缝，从而成为腐蚀介质渗入钢筋的通道，加快结构的损坏。氢氧化铁在强碱溶液中会形成稳定的保护层，阻止钢筋在锈蚀，但碱环境被子破坏或减弱，刚会造成钢筋的锈蚀，如混凝土的碳化或中性化。2.4、从以上分析可以看出电厂空冷塔混凝土配合比的设计主要考虑因素：一是混凝土的强度（C45）；二是混凝土的抗渗、抗冻性能（F300、P8）；三是混凝土的抗碳化性能（电厂CO2含量偏高，空冷塔的湿度偏大都会引起混凝土碳化的加速）。四是混凝土的成本。
3、混凝土配合比设计所考虑的几点内容
3.1、原材料分析
对于高强度、高性能、高耐久性混凝土用原材料的质量要求是比较高的。随着聚羧酸外加剂的使用和社会资源的缺乏，建筑用砂子的质量也成为制约混凝土的关键因素之一。
3.1.1、水泥
水泥应采用技术指标稳定的大厂家生产的水泥，我们现在己改变了传统的混凝土配合比设计思路，主要采用普通42.5水泥，掺加适量矿粉和粉煤灰以改变混凝土的和易性和降低水泥用量，为混凝土配合设计提供更广的天地。
3.1.2、建筑用石子
石子主要考虑的是其本身的强度、坚骨性和颗粒级配。
3.1.3、建筑用砂子
砂子现在己成为制约混凝土质量和成本的较为重要的因素之一。混凝土用砂子最为合理的是细度模数为2.5～2.8的中砂，但这种砂子己不好找，目前所使用的是过细或过粗的砂子，砂子过粗会使混凝土整体的颗粒级配不合理，一方面是砂率过大，另一方面是胶凝材料用量加大。
3.1.4、掺合料
混凝土掺合料大致分为矿粉、粉煤灰和硅灰。粉煤灰是最为常见的，也是最便宜的掺合料，社会商品混凝土大致都采用矿粉与粉煤灰双掺的技术，双掺技术对改善混凝土的和易性和降低成本都极为有益。
3.1.5、外加剂
外加剂己成为社会上混凝土的第五种材料，外加剂的使用可有效的改善混凝土的和易性和极大的降低成本，特别是具有较大减水率的聚羧酸外加剂的使用，使用高强混凝土、高性能混凝土等都成为现实。
3.2、混凝土配合比设计因素
3.2.1、空冷塔的混凝土在抗压强度等级、抗渗性能、抗冻融性能都比较高。
混凝土设计抗压强度为C45、抗渗等级为P8、抗冻融等级为F250，这对电厂工程来说是比较高的，这三个设计值在配合比设计时即是相互统一的，又有相互矛盾的地方，因此要综合考虑各个因素确定能同时满足这三个指标。
3.2.2、不同高度要求的对混凝土的坍落度要求也是不同的。
对于基础混凝土施工对坍落度要求就尽可能的小一些，以达到能施工就可以了，以相同的水胶比来说，坍落度小了，用水量就少了，胶凝材料就低了，这样就可以达到降低成本的目的。对于混凝土输送高度较大的则要求坍落度尽可能的大一些，同时还要求坍落度损失尽可能的小一些，有时根据施工要求还可能要改变石子的颗粒级配。
3.2.3、不同施工季节对混凝土的要求也不同。
对于不同的施工季节对混凝土要求也不相同，对于夏季施工的要求混凝土的凝结时间尽可能的长一点，对于冬季施工的要求混凝土的防冻能力尽可能高一点，对于秋天风大气干的季节，要求混凝土凝结时间长一点和早强强度提高的快一点，以避免混凝土表面过早干燥使用水泥无法完成水化反应，最终使其表面强度偏低，不利于耐久。
4、工程实例
内蒙古康巴什热电厂2×350MW空冷机组工程的空冷塔，我们充分考虑了以上因素，进行了综合分析，并经大量的试验，根据试验数据确定了具体的施工配合比。在具体的施工中通过与材料、搅拌和施工单位的紧密配合，取得了内在质量、表面工艺和成本效益的全面丰收。
4.2.1、对原材料的选用与控制
原材料的选用：地材尽可能就地取材，对多种材料进行试验、试配，最后进行综合经济分析，选用质优价廉的材料；水泥选用当地的能达到要求且质量稳定的普通42.5水泥，掺合料选用价格比较便宜的粉煤灰，外加剂选用质量稳定的桑穆斯聚羧酸外加剂。
4.2.2、混凝土配合比的设计
在进行混合比计设计时我们综合考虑了水泥的28d强度、石子的颗粒级配、砂子的细度模数及含泥量、掺合料掺量和外加剂的作用。
4.2.3、混凝土配合比的使用
1)在混凝土施工高度90m以下时采用以下配合比（C45、P8、F250）。
2)在混凝土施工高度90～120m时采用以下配合比（C45、P8、F250）。
3)在混凝土施工高度120～155m时采用以下配合比（改用5～20mm连续粒级的石子，以便于泵送）（C45、P8、F250）。
以上的配合比在施工现场全部得到验证，且抗渗、抗冻性能全部合格。极大推进了现场的施工进度。
5、对比同强度等级要求的经济分析
通过相同强度等级的混凝土与定额指标相比第一组配合比每方混凝土可省27.47人民币；第二组配合比每方混凝土可省25.99人民币；第三组配合比每方混凝土可省20.12人民币，空冷塔总计节约人民币52余万元。
6、总结
6.1、在耐久性要求都较高的混凝土配合比设计中，要充分考虑原材料的可用性，尤其是对砂子和外加剂，这两种材料是目前混凝土的关键材料。
6.2、在混凝土配合比设计时，要充分考虑相关要求的统一性和互拆性。
6.3、可施工性是混凝土配合比设计首要考虑的问题。
6.4、在满足各项要求后，如何降低成本己成为混凝土相关方面重点考虑的问题。
参考文献：
[1]《预拌混凝土》（GB/T14902--2003）
[2]《混凝土结构工程施工验收规范》（GB50204-2002（2011版））
冷凝管范文第5篇
孕妇，37岁，停经28+6周，因轻微下腹痛17 h，加重半小时而入院。病人孕3产1，于2000年剖宫产一女婴。既往有高血压史6年，无心脏病史、糖尿病史、输血史，身体健康。查体：T 36.5 ℃，BP21.3/13.3 kPa，心率80 min-1，心肺听诊无异常；宫高32 cm，腹围92 cm，腹肌紧张，子宫下段压痛，胎心率90～120 min-1，吸氧后120～140 min-1，枕右前位，先露头S=-3，宫口未开，腹痛加重且呈持续性，无间歇，无阴道流血、流液，诊断为重度子痫前期。尿液分析：尿蛋白，酮体±。B超检查：双顶径7.2 cm，胎盘实质内见3.3 cm×3.1 cm囊性团块，边界欠清，内透声性差，考虑胎盘囊肿。实验室检查：白细胞（WBC）7.54×109/L，红细胞（RBC）3.41×1012/L，血红蛋白（HGB）93 g/L，血小板（PLT）154×109/L；凝血酶原时间（PT）13.00 s，活化部分凝血活酶时间(APTT)43.00 s，纤维蛋白原(Fbg)2.01 g/L，凝血酶时间（TT）18.00 s；肝功能、输血前5项指标均正常。初步诊断为：瘢痕子宫，胎儿窘迫，重度子痫前期，胎盘囊肿，胎盘早剥。
给予孕妇Ⅱ级护理，行左侧卧位持续胎心监测，禁饮食，吸氧，严密监测孕妇一般情况。孕妇持续腹痛、肌紧张，无阴道流血，宫口未开，子宫颈管未退；呈轻度贫血貌，心率88 min-1，心律规整，无病理杂音；宫体略等张，子宫下段轻压痛。45 min后，再次B超检查确诊为胎盘早剥，于胎盘实质近基底部可见-7.1 cm×4.9 cm囊性实质团块，边界不规则，内可见条索状光带及稍高回声团块，胎死宫内，急症行剖宫取胎术。
孕妇在硬膜外麻醉下行子宫下段剖宫取胎术，头位娩一死婴，胎盘胎膜完整，胎盘早剥约1/2面积，宫腔内凝血块及血液2 000 mL，羊水清，宫底、右侧宫角及宫体后壁见子宫胎盘卒中分别3 cm×4 cm、3 cm×3 cm、3 cm×3 cm大小，术中补液150 mL，输悬浮少白细胞红细胞2 U，术中血压平稳，手术顺利。术后急查血常规：WBC 17.89×109/L，RBC 2.71×1012/L，HGB 76 g/L，PLT 102×109/L；血凝Ⅰ：PT 22.90 s，APTT 69.10 s，Fbg 0.69 g/L，TT 24.20 s，D二聚体14.8 mg/L;血浆硫酸鱼精蛋白副凝固试验（3P）阳性；同时留取5 mL血液行全血凝块观察试验，15 min后，全血凝块观察试验不凝。DIC诊断基本明确，考虑为DIC纤维亢进期。给予米索前列醇400 μg舌下含化加强宫缩，尽可能减少子宫胎盘剥离面渗血，同时积极改善凝血功能，输注冷沉淀800 U（80 U×10袋）和新鲜血浆1 020 mL，补充凝血因子和蛋白含量，悬浮少白细胞红细胞2 U以改善病人贫血，补充血容量。复查血常规：WBC 15.20×109/L，RBC2.79×1012/L，HGB 83 g/L，PLT 63×109/L；血凝Ⅰ：PT 15.30 s，APTT 35.20 s，Fbg 1.44 g/L，TT 26.80 s，D二聚体3.2 mg/L;血离子：Ca2+ 1.88 mmol/L，Na+ 134 mmol/L，其余均在正常范围。此时产妇神志清，精神欠佳，BP 21.3/13.3 kPa，腹部切口少量渗血，阴道流血量约180 mL。产妇的凝血功能有所改善，但仍有明显出血倾向。 转贴于
1 h后，产妇腹部切口持续少量渗血，外敷料已湿透，BP 21.3/12.6 kPa，心率84 min-1，阴道流血约80 mL，尿量正常。再次复查血常规、血凝Ⅰ、尿液分析以动态观察病情变化，并予以米索前列醇0.4 mg塞肛以促进宫缩，减少出血。血常规：WBC 13.5×109/L，RBC 2.64×1012/L，HGB 79 g/L，PLT 56×1012/L，提示血小板呈动态下降趋势，HGB继续降低，可见活动性出血，虽腹部未见明显移动性浊音及膨隆，但不排除子宫切口部内出血情况，凝血功能障碍未有效纠正。血凝Ⅰ： Fbg 1.62 g/L，TT 29.30 s，其余均在正常范围；尿液分析：尿糖+，其余均在正常范围。
为进一步改善产妇病情，继续输注冷沉淀800 U，以改善凝血功能；给予机器单采血小板1个治疗量以缓解血小板下降趋势，输注悬浮少白细胞红细胞3 U以改善贫血，补充血容量。安全顺利输注完成后，阴道流血约20 mL，腹部切口渗血明显减轻，外敷料干燥。及时复查血常规：WBC 13.4×109/L，RBC 2.64×1012/L，HGB 80 g/L，PLT 94×1012/L；血凝Ⅰ：PT 13.60 s，APTT 37.40 s，Fbg 1.78 g/L，TT32.30 s;纤维蛋白继续升高，疗效明显。继续密切关注产妇情况，进行心理抚慰，使其心情平稳，精神乐观，2 h后再次复查，血常规：WBC 12.38×109/L，RBC 2.67×1012/L，HGB 75 g/L，PLT122×109/L；血凝Ⅰ：PT 13.80 s，APTT 34.90 s，Fbg 2.90 g/L，TT 17.00 s，D二聚体 0.9 mg/L；血离子：Ca2+ 2.54 mmol/L，Na+ 139 mmol/L，已升至正常。此时产妇BP 20.0/13.3 kPa，T 37.2 ℃，除仍呈贫血貌外，其他检查均在正常范围，病情得到控制，产妇转危为安。
讨论
