книги из ГПНТБ / Термодинамические основы интенсификации сушки строительных материалов и изделий [сборник]

тем влагосодержаниям, которые имели образцы при оп­ ределении микротвердости. Как видно из рис. 6, микро­ твердость также линейно растет с уменьшением а0см от значений 2,6 до 1.1. При значениях а0см <1 , 1 она резко возрастает.

Термодинамическим параметром, характеризующим приближение структуры материала к соответствующей типичной капиллярно-пористой структуре, является сте­ пень завершенности структурообразования [3]. При анализе технологических процессов целесообразно оп-

М1

Рис. 6. Зависимость микро­ твердости глины от а0осм

рсделять относительную степень завершенности струк­ турообразования г\' из уравнения

30

где U — равновесное влагосодержание материала; Uq — то же в начале процесса сушки; Ua — равновес­

ное влагосодержание соответствующей типичной капил­ лярно-пористой структуры ' при одном и том же ср;

Рис. 8. Зависимость относительной степени завершенности от влагосодержания

Значения г]', найденные из (6) при Т = 293° К в за­ висимости от ф и U, приведены на рис. 7 и 8.

Пересечение прямых, экстраполирующих линейные участки зависимости ц' от ф (рис. 7), происходит при фкр.1 = 1,005. Это же значение получено выше при ана-

31

Как видно из рис. 9, микротвердость линейно растет с увеличением г)' до значения последнего, равного 0,96.

мт,

исследования позволят использовать отмеченные зако­ номерности для определения оптимальных внешних воз­ действий на изделие в процессе его сушки.

В целях более полного изучения сорбционных харак­ теристик глины были построены изобары равновесных влагосодержаний при значениях ср, равных 0,2; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 0,9; 0,99. Равновесные влагосодержания опре­ делялись тензиметрическим методом, путем дискретного изменения одновременно температуры и концентрации

32

Л. Б. ЦИМЕРМАНИС, Г. Е. БАННИКОВ, Д. И. ШТАКЕЛЬБЕРГ, А. Р. ГЕНКИН, А. И. РУСС,

С. Д. РУЖАНСКИИ, А. К. ЛИДУМС

ОСОБЕННОСТИ ИМПУЛЬСНО-ВАКУУМНОЙ СУШКИ ТОНКОСТЕННОЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ КЕРАМИКИ

Отличительной особенностью импульсно-вакуумного способа сушки является то, что при соответствующем выборе импульсного отношения [ 1 ] и глубины разреже­ ния на поверхности сушимого изделия в процессе сушки зона испарения не углубляется. При этом в больших интервалах изменения влагосодержания можно добить­ ся постоянной скорости сушки.

Экспериментальные исследования авторов, проведен­ ные на пластинах из глины, перерабатываемой заводом «Лоде», позволили установить, что величины влагосо­ держания, потенциала массопереноса и температуры, отнесенные к одному циклу сушки, состоящему из пери­ одов нагрева и импульсного разрежения (вакуумирова­ ния) |[1 ], равны во всех точках сечения изделия при толщинах пластин, не превышающих 0,025 м.

Вэтом случае массо-и энергоперенос подобен массо-

иэнергообмену между двумя резервуарами. В качестве одного из них можно рассматривать сушимое изделие,

второго — окружающую среду. В каждом из резервуа­ ров (систем) параметры состояния одинаковы во всех их точках.

Перенос массы и энергии тогда можно описать сле­

где 1 м и 1 е — векторные потоки массы и энергии;

Х№ Хе — движущие силы массы и энергии; Lmm, Lme, Lem и Lec — феноменологические коэффициен­

ты.

В процессе сушки необожженной строительной кера­ мики потенциал массопереноса зависит от степени за­

34

вершенности структурообразования i[2]. Согласно тео­ реме Кюри, процесс структурообразования перекрестно­ го эффекта с процессами переноса массы и энергии не образует. Однако, ввиду его воздействия на изменение потенциала массопереноса, система уравнений переноса массы и энергии с учетом одновременно протекающе­ го процесса структурообразования в изделии должна быть записана следующим образом

ности структурообразования, знаком Д обозначены пе­ репады обобщенных сил. Здесь феноменологические коэффициенты Lmm. Lme, Lem и Lee относятся к погранич­ ному слою, через который переносится масса и энергия.

35

Тогда получим следующую систему уравнений пере­ носа массы и тепла

В полученную систему уравнений входят следующие коэффициенты массопроводности Хт и Xq влажного воз­ духа пограничного слоя, энтропия переноса S * и эн­ тальпия h водяного пара. Знание их численных значе­ ний необходимо для вычисления потоков массы и тепла.

Значение массопроводности Хт влажного воздуха в широком интервале температур и относительных давле­ ний водяного пара вычислены Л. А. Никитиной [4], которые могут быть использованы для инженерного расчета. Значения энтропии переноса в широком интер­ вале температур и потенциалов массопереноса приведе­ ны в работе Л. Б. Цимерманиса i[2].

Теплопроводность пограничного слоя, принимая, что в каждом цикле сушки Tn =const и Тср = const, можно определить из соотношения [5]

щина пограничного слоя, определяемая эксперимен­ тально.

Если задана скорость сушки и изменение температу­ ры изделия во времени Тп (т), то тогда можно устано­

са сушимого изделия, Rv — отношение объема тела к его поверхности, U — влагосодержание, Cv — объемная теп­ лоемкость сушимого изделия.

Выразив влагосодержание в молях по заданной ско­ рости сушки, определим 1 М.

36

Если известна скорость сушки и изменение темпера­ туры сушимого изделия во времени Тп (т), а также предварительно получены изобары десорбции материа­ ла, то предварительно выразив из скорости сушки изме­ нение влагосодержания во времени U : , можно найти изменение во времени потенциала массопереноса суши­ мого изделия 0П(т). Тогда решение системы (12) приво­ дит к определению ДТ и Д0, из которых находим темпе­ ратуру и потенциал массопереноса среды

При сушке строительной керамики допускаемая температура, скорость ее подъема и коэффициент сушки зависят от критических значений предельного напряже­ ния сдвига Оц. кр и вязкости vKPi степени завершенности структурообразования р, структурно-критического влаго-

с о д е р ж а н п я U SKP

Экспериментальное исследование показало возмож­ ность сушки дренажных труб с постоянными скоростями

и — - в трех определенных интервалах ОА, АВ и

dx dx

ВС изменения степени завершенности структурообразовання Т1 и скорости ее изменения (рис. 1, 2). Каждому из этих интервалов соответствует определенное значе­ ние коэффициента сушки

По данным рис. I Ь о а = 1,6 Ьлц = 0,5 bвс = 0,5.

Для каждого из этих интервалов изменения г] на ко­ эффициент сушки накладываются следующие ограниче­ ния. В первом интервале (ОА) ограничительным явля­ ется условие сохранности формы изделия (отсутствие остаточных деформаций под действием собственного ве­ са). Оно может быть выражено в следующей записи

а„<Он.кр(Т, U, т|),

( 19)

v > vKp (Т, U, Tj).

37