Повышение эффективности процесса сушки сырца керамического кирпича пластического формования

• Автор: Усачев, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 176 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО РАССМАТРИВАЕМОЙ ПРОБЛЕМЕ .

1.1 Значимость процесса сушки в технологии строительных материалов и изделий

1.1.1 Возникновение усадочных деформаций при высушивании изделий

1.1.2 Перспективные направления реализации бездефектного процесса сушки сырца керамических изделий
1.2 Основные закономерности, проявляющиеся при взаимодействии глинистых минералов с водой.

1.2.1 Взаимодействие глин с водой

1.2.2 Энергетические аспекты процесса сушки

1.3 Особенности распределения влаги во влажном капиллярнопористом материале при его сушке

Выводы по главе 1

2 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Характеристика сырьевых материалов
2.2 Характеристика материаловпосредников.
2.3 Методика исследований.
2.3.1 Методика оценки свойств материаловпосредников
2.3.2 Методика оценки физикомеханических свойств керамических изделий.
2.3.3 Методика определения массообменного критерия Кирпичева.
2.3.4 Методика определения коэффициента диффузии влаги и коэффициента поверхностной влагоотдачи.
2.3.5 Методика определения удельной изотермической влагоемкости и потенциалов влагопереноса материаловпосредников и глиняного сырца
3 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СУШИЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ КОНТАКТНОДИФФУЗИОННОГО СПОСОБА СУШКИ.
3.1 Научнопрактическое обоснование возможности использования котакшодиффузионной сушки капиллярнопористых материалов.
3.2 Предварительная оценка эффективности контактнодиффузионного способа сушки.
Выводы по главе 3.
4 ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВПОСРЕДНИКОВ .
4.1 Обоснование выбора материаловпосредников для контактнодиффузионного способа сушки.
4.2 Удельная изотермическая влагоемкость и потенциал влагопереноса как главные критерии при выборе материаловпосредников
4.3 Влажностные характеристики материаловпосредников и сырца в динамическом их равновесии при изменении внешних параметров среды
Выводы по главе 4.
5 ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ СУШКИ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ПРИ КОНТАКТНОДИФФУЗИОРШОМ СПОСОБЕ
5.1 Подбор оптимального режима контактнодиффузионной сушки
5.2 Предложения по расчетам оптимальных режимов контактнодиффузионной сушки на основе математической модели алагопереноса
5.3 Результаты опытнопромышленных испытаний контактнодиффузионного способа сушки керамических изделий.
Выводы по главе 5.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
Библиографический список
Приложение А Патент.
Приложение Б Акты внедрения.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В технологии строительных материалов существует и применяется множество способов сушки . Наиболее широкое промышленное применение получил конвективный способ сушки влажных материалов при их подготовке к переработке, использованию или хранению При конвективной сушке теплоноситель, в качестве которого могут использоваться горячий воздух, топочные газы и др. При этом происходят тепломассообменные процессы между сушильным агентом и влагой сырца. Возникающий при этом градиент концентрации влаги в материале заставляет ее перемещаться из глубинных слоев к поверхности со скоростью, зависящей от характера связи влаги с материалом и от внешних параметров среды теплоносителя. При определенном сочетании температуры 1, влажности р и скорости движения о сушильного агента, может быть достигнут тот или иной режим конвективной сушки. Как правило, если теплоноситель имеет высокую температуру, низкую влажность и относительно высокую скорость движения являющиеся предельно допустимыми для высушиваемого материала, то режим сушки является жестким. В этом случае возможно растрескивание высушиваемого материала в результате возникновения недопустимых градиентов влажности в объеме сырца. При более низкой или плавно возрастающей в течение сушки температуре теплоносителя, повышенной его влажности и невысокой скорости движения создаются более благоприятные, с точки зрения исключения появления критических влажностных градиентов и сохранения целостности материала, условия сушки, которые называются мягкими. В некоторых случаях режим сушки может быть комбинированным на начальном этапе высушивания, когда происходит удаление свободной и основной части связанной воды, применяется мягкий режим, после чего сырец высушивают в жестком режиме. В связи с вышесказанным остановимся на рассмотрении существующих вариантов конвективной сушки, применяемых в технологии производства керамического кирпича и обеспечивающих высушивание сырца в заданном режиме. Основной схемой процесса конвективной сушки является схема, в которой воздух сушильный агент для простоты будем считать, что это воздух нагревается только в подогревателе калорифере перед сушилкой и однократно проходит через сушилку. В таком варианте сушки, при направлении движения теплоносителя в сушильной камере, совпадающим с направлением движения влажных изделий пунктирная стрелка на рисунке 1. Это объясняется тем, что вся теплота, необходимая для испарения влаги из материала, подводится однократно и воздух нагревается сразу до высокой температуры и, являющейся обычно предельно допустимой для высушиваемого материала. При нагревании воздуха резко падает его относительная влажность ф фо, что является причиной образования высоких влажностных градиентов между поверхностными и центральными слоями сырца и усугубляет процесс. В том случае, когда изделия двигаются в направлении, противоположном направлению движения сушильного агента штрихпунктирная стрелка на рисунке 1. При входе в сушильную камеру сырец сталкивается с теплоносителем, имеющим более низкую температуру в результате того, что часть теплоты уже расходована на высушивание изделий, выходящих из сушилки, и более высокую относительную влажность ф изза насыщения сушильного агента парами влаги удаленной из сырца. Существует вариант сушки с частичным подогревом воздуха в сушильной камере. В этом случае во внешнем калорифере рисунок 1. Рисунок 1. Таким образом, достоинство описанного варианта сушки состоит в том, что в камеру подводится воздух, нагретый до более низкой температуры, чем по основной схеме сушки. Это позволяет проводить процесс при меньшем градиенте температур, что, в свою очередь, уменьшает риск возникновения трещин. Применяется сушка с промежуточным подогревом воздуха по зонам, при которой сушилка состоит из ряда зон рисунок 1. Рисунок 1. Такой многократный, или ступенчатый, подогрев воздуха по зонам в сушильной камере позволяет вести сушку в мягких условиях при небольшом перепаде температур в камере и влагосодержания в объеме сырца. Получила очень широкое распространение сушка с частичной рециркуляцией отработанного воздуха.