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厂拌热再生沥青混凝土干燥滚筒设计方法 徐 州师范大学 凌杰 摘要： 热再生干燥滚筒设计时应该保证在满足热混合料的生产质量的前提下 ， 用最低的热量消耗来 获得最大的热混合料生产能力。设计时， 首先根据加热到要求的温度时所需的热烟气介质的流量 ， 以热烟 气介质流速为约束条件( 流速大小以混合料中微小颗粒避免被烟气带走为宜 ) 确定滚筒直径大小； 然后再 根据混合料加热到所需温度的时间， 以滚筒转速为约束确定滚筒长度。 根据上述方法设计了用于旧沥青 昆 凝土再生加热的干燥滚筒的直径和长度， 通过样机现场运行试验证明了该设计方法的正确性。 0一o0一0 0一0一。 一0 000 一。一0一一0一0一0 一o 0 关键词 ： 沥青混凝 土 热再生 干燥滚筒 设计方法 厂拌热再生沥青混合料的生产工艺包括间歇式 和连续式搅拌工艺两种， 在我国的公路施工中普遍 采用的是利用间歇式沥青混凝土搅拌站处理旧沥青 混合料的方案， 以燃烧室所产生的温度小于 6 0 0 o C 且流量可控的热烟气作为加热介质， 在干燥滚筒内 对旧沥青混合料进行加热。本文给出了基于旧沥青 混合料加热时间的干燥滚筒设计方法 ， 以解决厂拌 热再生干燥滚筒 的设计问题。 l 热再生干燥滚筒设计思想 热再生干燥滚筒设计时应该在满足热混合料的 生产质量 的前提下 ， 用最低的热量消耗来获得最大 的热混合料生产能力。影响和制约干燥滚筒的生产 能力的因素主要来源于以下两个方面 ： 一方面取决 于为驱除混合料中的水分和将它加热至一定温度所 需热量 的多少 ； 另一方面则取决于干燥滚筒 内热空 气和混合料之间的热交换能力。 利用加热烟气作为介质来加热混合料的方法， 加热混合料所需的热量全部来 自热烟气介质 ， 烟气 的比热容不大所 以滚筒 中需要热空气量很 大 ； 同时 滚筒内热强度 比用燃烧火焰直接加热时低 的多 ， 混 合料中排出的水蒸气膨胀速度相对小的多。 设计时， 首先根据加热到要求的温度时所需的热烟气介质的 流量， 以热烟气介质流速为约束条件( 流速大小以混 合料中微小颗粒避免被烟气带走为宜) 确定滚筒直 径大小； 然后再根据混合料加热到所需温度的时间， 以滚筒转速为约束确定滚筒长度。 2 热再生干燥滚筒的设计方法 一 3 8 2 1 热烟气介质流量 Q 删 的计算 设再生混合料采用平均温度为 t o C 的热烟气介 质( 滚筒人 口处温度为 t o C， 出 口处温度为 t o C) ， 通过热交换传递热量给沥青混合料。 需确定沥青混 合料温升所需 的热量 以及损失的热量 ， 进而确定所 需热烟气介质流量 ，它决定了干燥滚筒的直径大 小 。 2 1 1 加热旧沥青混合料时干燥滚筒所消耗的热量 进人滚筒热烟气介质每小时所携带的热量 (k J h ) 如图 1 所示 ， 包括： 使旧沥青混合料升温的有 效热量 ( k J h ) 、 由加热后废气带走 的热量 2 ( 1 d h ) 和通过干燥筒筒壁散失的热量 h ) ， 即有 ： = I + 2 + 3 ( 1 ) 图 1 干 燥 滚 筒 消耗 热 量 构 成 2 1 1 1 加热旧沥青混凝土所需有效利用热量 ， 圈 假设干燥滚筒的生产能力为 G ( k g h ) ， 混合料 中石料含量为 p 1 ， 含水量为 p 2 ， 沥青含量为 p 3 (p 印 印3 = 1 0 0 ) 。工程上要求把室温t 。 o C 下的混合料 加热到 t 。加热混合料所需要的热量一般包括加 热石料的热量、对混合料中所含水分的加热和汽化 的热量、 加热沥青的热量 4 部分。 这 4 部分每小时所 耗热量分别是 ： 维普资讯 http:/ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 潮 两嘲 00。 0 l ll 稻 00 。 加热石料所耗热量 (k J h ) l l = c l P l G ( t 一 t s ) 式中： e l 石料的比热容 ， k J ( k g K) 。 混合料中所含水分加热所耗热量 。：( k J h ) 1 2 = c 2 P 2 G( 1 0 0 一 t ) 式中： c 厂水的比热容 ， k J ( k g K) 。 混合料中所含水分蒸发所耗热量 。 ， ( k J h ) l 3 _- p 2 G T + c ： ( 2 - 1 0 0 ) 式 中： c 一 水蒸气的比热容 ， k J ( k g K) ； 广汽化热 ， k J k g ； ： 水分蒸发完后的烟气温度， ， 取为 t 。 混合料中沥青加热所耗热量 。 ( k J h ) l -4 = c 4 p 4 G( t 。 一 t 。 ) 式中： c 沥青 的比热容 ， k J ( k g K) 。 综上所述 ， 加热沥青混凝土每小时所需的有效 热量 为 ： l = l l + l _2 + l 3 + l 4 2 1 1 2 加热后废气带走 的热量 ： ( k J h ) z = Q m 耐 f0 c ( f0 一 ) + p ( ， l f0 一 ) ( 2 ) 式 中： p 厂烟气在滚筒出口温度时的密度 ， i n ； c 。 _一烟气在滚筒 出口温度时的平均比热容 ， k J ( k g K) ； p 一 烟气 中水分的百分含量 ； p 厂滚筒出口烟气温度 t oC 时，水蒸气的 密度 ， k g m 3 ； ， l 一 温度时 ， 1 k g水蒸气的热能， k J k g ； ， 厂1 k g水的热能， k J k g 。 2 1 1 3 干燥滚筒筒壁散失 的热量 ， ( 1 ( J h ) 由于利用烟气加热旧沥青混凝土时，干燥滚筒 温度较低 ， 该项热量和上述 。 、 ： 相 比很小 ， 可按 下式近似计算63 ： 3 = 0 0 2 5 q b l ( 3 ) 2 1 2 热烟气介质流量 Q m ( m3 h ) =Q 6 C ( 一 t ) P ( 6 一 ) ( 4 ) 式 中： p 烟气在滚筒人 口温度时的密度 ， k g m ； c 。 。 厂一 烟气在滚筒人 口温度时的平均比热容 ， k J ( k g K) ； p 稍 在滚筒人 口烟气温度 t a C 时， 水蒸气 的 密度 ， k g m ； 6 温度时 ， 1 k g 水蒸气的热能， k J k g 。 由式( 1 ) 、 ( 2 ) 、 ( 3 ) 和( 4 ) 可得 ： 2 5 - IP f o t fo - t J _= l fo - J z J 5 ) 【 c e p 0 s 斗 w p J 2 2干燥 滚筒直 径 D 的确定 滚筒截面积 Ar = D ( m z ) ， 一般滚筒 内材料的 充满率 = 0 1 0 0 3 0 ；因此加热介质通过滚筒的有 效截面积 A。 = ( 1 一 f1) A ； 由于加热介质通过滚筒流量等于介质流速和滚 筒 的有效截 面积 的乘积 ， 即 Q m = V A。 ， 因此 ， 滚筒 直径 D( m ) 可由下式得到 ： D = 、 (6 ) 2 3干燥滚 筒长 度 的确定 由于混合粒料在转动的滚筒中的运动决定 了混 合料在滚筒中停留的时间，为保证混合料的停留时 间为所需的温升时间，应根据混合料在滚筒内的运 动状态， 通过滚筒几何尺寸来保障。图2 所示， 当筒 内的混合料被叶片自B点提升到A点( 直交于筒轴 线提升) 之后 ， 再垂直下落到 c点， 每下落一次 ， 它 们就在筒 内向前移动一小段距离 BC 。 B C = Ht g ( 7 ) 式 中 ： 混 合 料 的平 均提 升 高度 ，一般 为 0 6 D-1 0 D ， m ； o t滚筒的安置角。 I 一 一 D H -一 一 1 口 一 图 2 混 合 料在 滚 筒 中 的运 动 示意 图 混合料向前移动的速度 ， 取决于单位时间内混 合料在滚筒 内被提 升的次数 ，这决定 于滚筒 的转 速 ； 滚筒的转 速应 保证 混合 料能够形成料 帘( 即滚 筒转动时不使混合料 由于离心力而 吸附于在筒壁 内) ， 工程上滚筒圆周速度 取 0 7 5 0 8 5 m s 。 由 ： D 吾 得 ： 凡 ： ( r m i ) ( 8 ) 由公式( 7 ) 、 ( 8 ) 并考虑混合料加热时间 ， 得滚 筒长度 L ( m) ： 一 3 9 维普资讯 http:/ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m =丛 式中： 滚筒每转一圈混合料被提升的次数 ， 根 据下落时散落情况的不同， z = 1 5 0 2 5 0 ， 平均值可取 2 园 。 3 结论 根据上述设计方法以及参考文献 1 、 2 】 和 3 】 提 出的沥青混凝土再生处理方案设计样机。初始设计 条件为： 干燥滚筒的生产能力为 3 0 t h ； 混合料中石 料含量为 9 1 ， 含水量为 4 ， 沥青含量为 5 ； 滚筒 内加热用烟气介质流速 6 m s ， 滚筒人口处烟气介质 温度 6 0 0 oC， 出口 处烟气介质温度 1 6 0 o C； 滚筒的圆 周速度 0 8 m s ， 滚筒的安置角 3 。 ； 工程上要求把室 温( 2 0 o C) 下的混合料加热 到 1 2 0 o C， 当旧沥青混合 料颗粒假设成粒径为 3 c m的小球时 ， 加热所需的温 升时问为 1 0 0 s 。 根据上述方法设计的旧沥青混凝土再生加热用 干燥滚筒的几何尺寸为： 直径 1 2 m， 长度 3 3 m， 通 过样机现场运行试验， 结果证明该设计方法正确， 为 我国利用通用的间歇式沥青混凝土搅拌设备进行沥 青混凝土材料热再生， 提供了加热装置的设计方法。 参 考 文 献 1 】 凌杰 间歇式沥青混凝土热拌再生技术研究 J 】 筑路 机械及施工机械化， 2 0 0 6 ( 1 ) 3 6 3 8 2 凌杰 沥青混凝土热再生加热方法的研究 J 】 中国工 程机械学报， 2 0 0 4 ( 4 ) ：2 2 5 2 2 9 3 】 凌杰 沥 青混 凝 土再 生料 的处 理 装置 ：中 国 ， Z L 2 0 0 4 2 0 0 2 4 3 5 8 X P 4 1 孙祖望 影响间歇式沥青混凝土搅拌设备生产能力的 因素和额定生产能力的确定阴 筑路机械与施工机械 化 ， 1 9 9 5 ( 2 ) ：6 9 5 】 何挺继， 朱文天， 邓世新， 等 筑路机械手册 M 北京 ： 人 民交通 出版社 ， 1 9 9 8 ( 5 ) ： 4 2 9 - 4 3 4 通信地址 ： 江苏徐 州徐 州师范大学机 电技术研究所 ( 2 2 1 1 1 6 J ( 收稿 日期： 2 0 0 7 0 9 1 5 ) 平地机远程控制和定位系统设计 水 三一重工路面机械研究院 胡宏秋张中尧 摘要： 为了解决在交通不便的地区使用的设备在故障诊断、 维修、 管理时的困难， 提高设备安全， 在 ! 工程机械上实现远程控制和定位很有必要。 介绍了平地机远程控制和定位系统的总体构成与功能。 借助 于 G P S 卫星定位系统实现远程控制和数据通讯。着重介绍了用 S i e m e n s C P U 2 2 4 X P和三一 自主研发的移 ； 动终端 S Y MT实现远程控制、 定位的原理、 方法。在远程控制和数据通讯中， 软件设计包括数据传送的通 讯协议、 控制流程等。 该系 统结合网 络通信、 多传感器数据融合以 及故障诊断等先进技术， 对平地机的 运 i 行状态、 所处位置进行监测分析、 故障诊断、 控制， 便于及时发现和排除设备故障， 控制中心可随时掌握和 控制设备， 从而保障用户和供应商的经济效益。 ! I l I_ I I I _ H _ 1 日 l I _ I l “ | l “ | l I I 1 I_ | l | l I 1 。 _ f hI I l Il， 关 键 词 ： CP U2 2 4XP S 删 远 程 控 制 定 位 许多平地机 的施工 都在交通不方便 的地 区 ， 这 给设备的故障诊断、 维修、 管理带来一定的难度和不 便。施工时， 如果机器出现故障， 等待专业人员千里 迢迢来排除故障是非常耽误工期 的；施工设备的被 盗时有发生， 会给业主造成了很大的经济损失 ； 设备 销售方面对一些恶意欠 款的施工单位也很无奈 ， 货 款收不回， 属于自己的设备无法管理。随着 3 c技术 ( C o m p u t e r 、 C o n t r o l 、 C o m m u n i c a t io n )不断发展 和渗 基金项 目： 长沙市科技计划资助重点项 目( K Z B 0 6 4 0 0 2 ) - 4 0- 透 ， 在工程机械上实现远程控制和定位 已成为可能。 三一公司在平地机上配置了远程控制和定位系统， 提高了产品的档次和智能化水平，创造出了较大的 经济效益和社会效益。 1 总体结构 如图 1 所示 ， 本系统分为 3 层 ： 通讯层 ； 核心层 ； 应用层。 维普资讯 http:/ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m