Лекция № 21 Режим сушки
l План занятия: l Понятие о режиме сушки l Регулирование интенсивности испарения влаги в различные периоды сушки. l Способы сокращения сроков сушки, обеспечение безопасной скорости сушки, улучшение сушильных свойств и повышение качества сырца.
l В целях получения высококачественных керамических изделий процесс сушки должен осуществляться в строгих режимах Режим сушки – технологические изменения в определенном порядке интенсивности испарения влаги сырца во времени. l Он устанавливает периодичность изменения количества (скорости) теплоносителя, его температуры и относительной влажности. l l Режим сушки может быть установлен тремя путями: опытным – методом «попыток» , методом составления уравнений, с учетом физической сущности процессов образования дефектов и методом составления критериев подобия из дифференциальных уравнений, описывающих процесс образования дефектов при сушке l В большинстве случаев режим сушки сначала подбирается в лабораторных условиях, затем на основе полученных опытных данных уточняется в производственном процессе применительно к конкретному виду и свойствам сырья, конструктивным особенностям сушильного устройства и самого сырца. l Продолжительность (скорость) сушки зависит от способа сушки, конструктивных особенностей сушильных устройств, плотности массы, количества содержащейся в ней воды, которое удаляется с единицы поверхности в единицу времени
l Регулируют скорость сушки относительной влажностью и температурой среды, скоростью обмена среды, т. е. скоростью движения теплоносителя l Сушку до критической влажности надо вести осторожно, а после того как усадочные явления закончатся, сушку можно интенсифицировать. l В начальный период сушки следует сочетать высокую относительную влажность воздуха (до 90 -95 %) с повышением температуры и скорости теплоносителя. Это позволит быстрее прогреть сырец и создать лучшие условия для сушки. l В производственных условиях режим сушки регулируют изменением количества подаваемого теплоносителя, температуры и влажности теплоносителя. l Следует строго соблюдать соответствие каналов и зазоров между сырцом по длине и ширине вагонетки, внедрять штабельный способ
l При нагревании изделия в интервале температур -150°С из него удаляется гигроскопическая влага. 0 l При температуре 70°С давление водяных паров внутри изделия может достигнуть значительной величины, поэтому для предупреждения трещин температуру следует поднимать медленно (50 -80°С/ч), чтобы скорость порообразования внутри материала не опережала скорость фильтрации паров через ее толщу. Глины с низкой чувствительностью к сушке (Кч<1) допускают жесткие режимы сушки с высокими температурами и малой влажностью теплоносителя, а поэтому и сокращенные сроки сушки – от 12 до 24 ч. ; l глины со средней чувствительностью (Кч=1 -2) – от 24 до 48 ч; l с высокой чувствительностью (Кч>2) требуют мягких режимов сушки со сроком более 48 ч. l
l Опыт действующих предприятий показывает, что длительность сушки сырца в искусственных сушилках можно существенно сократить, пользуясь различными способами ускорения внешней диффузии и внутренней миграции влаги в изделиях. l Основными из них являются: l l l 1) Введение в сушила увеличенных объемов теплоносителя; 2) Увеличение скорости движения теплоносителя в сушилке; 3) создание мощных источников тепла и вентиляционных устройств, способных обеспечить сушила достаточным количеством воздуха и скоростью движения теплоносителя 4) Применение продольной и поперечной рециркуляции газов. Для глин средней чувствительности рециркуляцию целесообразно применять на том участке сушилки, где происходит усадка сырца; 5) Применение паропрогрева и пароувлажнения керамической массы; 6) Введение в состав шихты в качестве отощителя дегидратированной глины; 7) Рациональная садка на вагонетки, конвейеры и другие транспортные средства в сушилках. 8) Введение ССБ 9) Применение «ротамиксов» - передвижных конусообразных устройств, с помощью которых поступающий теплоноситель вееробразно направляется по объему сушила; l l l
8) Применение цикличной подачи теплоносителя - сущность состоит в цикличном нагреве и охлаждении поверхности сырца, вследствие чего осуществляется принудительное ускорение внешней и внутренней диффузии влаги в сырце. l При этом методе в начальные 25 минут идет подача теплоносителя в рабочее пространство сушила, потом ее прекращают на 25 мин и вновь возобновляют на такое же время. l В период прекращения поступления теплового потока поверхность сырца охлаждается, а из нагретой центральной его части диффузия влаги ускоряется вследствие наличия температурновлажностного градиента. l Это сокращает общий срок сушки изделий по сравнению с обычным способом подачи теплоносителя. l l Осуществляя скоростную сушку сырца с применением больших объемов и скоростей теплоносителя, производя его рециркуляцию, сокращают сроки сушки в 1, 5 -3 раза.
l Сокращение сроков сушки и повышение качества сырца достигается также: l а) введением в глину отощителя до 30 -50% различного зернового состава, что увеличивает влагопроводность, уменьшает воздушную усадку и влагосодержание массы. При выборе вида отощителя предпочтение следует отдавать шамоту и дегидратированной глине (добавка ее в количестве 30 -50% снижает сроки сушки в 2 -3 раза и коэффициент чувствительности глин к сушке п 1, 5 раза ; ) l б) подогревом керамической массы паром. При пароувлажнении достигается более равномерное распределение влаги в глиняном порошке и одновременно прогрев его до 40 -60 о, благодаря чему резко сокращаются сроки сушки сырца на 40 -50% и более. Особенно благоприятно влияет пароувлажнение на массы, приготовленные из глин, чувствительных к сушке и требующих мягкого режима. При этом следует иметь в виду, что сырец должен поступать в сушилку до того, как он успеет остыть после паропрогрева; l в) введением в массу электролитов. Эти вещества распадаются при растворении на заряженные атомы и молекулы-ионы, которые затем адсорбируются на поверхностях глинистых частиц, вызывая их коагуляцию и агрегирование. Агрегация глинистых частиц улучшает влагопроводность массы; l г) введением поверхностно-активных добавок. Это существенно понижает коэффициент чувствительности керамических масс к сушке. Введение ССБ, например, в количестве 0, 25 -5 % по массе (сухое вещество) снижает коэффициент чувствительности суглинков на 36 -40 %, облегчает удаление поровой воды, позволяет увеличить влагоотдачу сырцом в 2, 4 -2, 6 раза
l l При сушке изделий пластического формования легче уменьшить внешнюю диффузию, повышая влажность или понижая скорость и температуру теплоносителя. В каждом отдельном случае скорость диффузии регулируют, исходя из свойств и формы изделия. При выборе оптимальной скорости сушки изделий полусухого прессования учитывают , что при влажностях материала влага от внутренних слоев перемещается к поверхности преимущественно в виде пара. Давление пара при интенсификации сушки не должно превышать пределов, допустимых прочностью изделий. l Интенсификация процесса сушки позволяет привести в действие значительные резервы производительности труда, увеличения объема производства. l Безопасной скоростной сушкой считается такая, при которой скорость испарения влаги не превышает 4 кг/(м 2 ч). l Сушка изделий облегчается при правильной конструкции изделия, учитывающей наилучшее соотношение между массой изделия и его поверхностью испарения. Этому требованию наиболее полно удовлетворяют керамические пустотелые камни с пустотностью более 50 % и максимальной толщиной стенок 12 -15 мм. l l Продолжительность сушки может быть сокращена в первом периоде за счет добавки в массу отощающих материалов и во втором периоде за счет повышения температуры и скорости теплоносителя. l При любом форсировании процесса сушки скорость сушки не должна превышать максимально допустимую, иначе произойдет растрескивание изделия (на рисунке 2 заштрихованная область)
l l Время, τ Рисунок 1 - Кривые безопасной скорости сушки 1 - максимально допустимая; 2 - фактическая; 3 -область вероятного растрескивания изделий
l Коэффициент диффузии колеблется для различных глин от 0, 66 -2, 14 х 10 -4 м 2/ч ам = ( 36/Rо) х 104 К=36 - постоянная зависящая от размера образца, скорости перемещения диаграммной ленты Rо - время, определяемое полкривой усадки центральной части образца при постоянной скорости перемещения ленты.