Технология получения лицевого керамического кирпича по шликерному способу подготовки массы

Содержание

Реферат………………………………………………………………..3

Введение………………………………………………………………4

1.Технология получения лицевого керамического кирпича……..7

2. Расчет оборудования…………………………………………….10

3. Теория процесса………………………………………………….16

3.1 Распыление жидких и жидкообразных масс………………….17

3.2 Процесс тепло- и массообмена…………………………………20

Заключение....……………………………………………………..…25

Список использованной литературы……………………………....26

Реферат

Целью курсовой работы по дисциплине «Процессы и аппараты технологии строительных изделий» является закрепление теоретических знаний, выработка умения составлять и оформлять технологическую и конструкционную документацию, освоение методов технологического расчета процессов и конструктивного расчета аппаратов.

В данной курсовой работе рассмотрена технология получения лицевого керамического кирпича по шликерному способу подготовки массы и произведен расчет оборудования – распылительной сушилки с производительностью по порошку G = 360 кг/ч. Также рассмотрены основные процессы и закономерности, протекающие в процессе сушки керамической суспензии.

Введение

Сушка – это процесс удаления влаги из твердого или пастообразного материала путем испарения содержащейся в нем жидкости за счет подведенного к материалу тепла. Целью сушки является улучшение качества материала (снижение его объемной массы, повышение прочности) и, в связи с этим, увеличение возможностей его использования. В химической промышленности, где технологические процессы протекают в основном в жидкой фазе, конечные продукты имеют вид либо паст, либо зерен, крошки, пыли. Это обусловливает выбор соответствующих методов сушки.

Термический способ обезвоживания материала основан на процессах тепло-массообмена, в результате которых из материала испаряется влага. Сушку керамической суспензии проводят в башенных распылительных сушилках и сушильных барабанах.

Технология любого керамического изделия начинается с подготовки так называемой керамической, или рабочей, массы. Подготовка массы заключается в обогащении, дроблении, тонком помоле материалов, увлажнении и перемешивании массы. Подготовленные материалы керамической массы тщательно смешивают. Различают три способа приготовления керамической массы: пластический, полусухой и шликерный. В связи с этим выбирают и способ формования изделий — пластическое формование, полусухое или сухое прессование, литье.

При пластическом способе подготовки массы и формования исходные материалы при естественной влажности или предварительно высушенные смешивают друг с другом с добавкой воды до получения теста. Влажность получаемой массы колеблется от 15 до 25 % и более. Подготовленная глиняная масса поступает в формующий пресс, чаще всего в ленточный обычный или снабженный вакуум-камерой.

При полусухом способе подготовки сырьевые материалы вначале подсушивают, дробят, размалывают в порошок, а затем перемешивают и

увлажняют водой или, что лучше, паром, так как при этом облегчается превращение глины в однородную массу, улучшаются ее набухаемость и формовочная способность. Керамическая масса представляет собой малопластичный пресспорошок с небольшой влажностью: 8-12 % при полусухом и 2-8 % (чаще 4...6%) при сухом способе формования. Поэтому изделия из таких масс формуют под большим давлением (15...40 МПа) на специальных автоматических прессах.

По шликерному способу исходные материалы предварительно измельчают и тщательно смешивают с большим количеством воды (влажность смеси до 40 %) до получения однородной текучей массы (шликера). Шликер используют непосредственно для изготовления изделий (способ литья) или для приготовления пресспорошка, высушивая его в распылительных башенных сушилках.

Лицевой кирпич изготовляют из глинистого сырья с добавками или без них способом пластического формования или полусухого прессования с последующей сушкой и обжигом. Для изготовления изделий стеновой керамики используют легкоплавкие глины и добавки.

Глины, используемые для производства лицевых изделий, должны иметь низкую температуру и интервал спекания не менее 100°С, обеспечивающие получение изделий требуемого качества при высоких температурах обжига. После обжига изделия должны иметь ровный цвет, мало изменяющийся в пределах его температур обжига, при которых материал по своим показателям (водопоглощению, прочности и др.) соответствует требованиям ГОСТов. Глины для лицевых изделий должны иметь достаточно однородный состав, в том числе и по запесоченности, не должны содержать вредных примесей – зерен известняка, железистых и каменистых включений, а также повышенного количества растворимых солей, ведущих к появлению на поверхности изделий выплавок, пятен и налетов. Число пластичности глинистого сырья должно быть не менее 10.

В производстве стеновой керамики в зависимости от природных свойств глины используют три вида добавок: отощающие – понижающие пластичность, воздушную и огневую усадку глин; выгорающие и пластифицирующие – повышающие растяжимость и связующую способность глин.

В качестве отощающих добавок используют песок, шамот, дегитратированную глину, гранулированный шлак, золу ТЭС. Пластифицирующими добавками являются высокопластичные глины, бентониты и сульфитно-спиртовая барда.

Лицевыми керамическими изделиями называют такие, которые в стене выполняют одновременно конструктивные и декоративные функции. Их также иногда относят к группе изделий, именуемых «конструктивной фасадной керамикой».

Требования к лицевому кирпичу и керамическим камням прямоугольной формы регламентированы ГОСТ 7484-69,который предусматривает следующие три основных размера этих изделий в мм: для кирпича - 25012065 или 25012090, для керамического камня основного - 250120140 и для трехчетвертного - 188120140. Допускаются отклонения по размерам: по длине ±4, по ширине и толщине ±3мм. Изделия должны быть соответствовать заданному профилю, иметь четкие углы и грани,быть без вмятин и искривлений.

Лицевой кирпич может быть сплошным или с пустотностью до 42%. По показателям прочности при сжатии лицевые изделия подразделяются на семь марок: 300, 250, 200, 150, 125, 100 и 75. Предел прочности при изгибе соответственно равен 4; 3,6; 3,4; 2,8; 2,5; 2,2 и 1,8 МПа. По цвету кирпич и лицевые камни должны соответствовать установленному эталону.

Водопоглощение не должно быть ниже 6% и не должно превышать 12% у лицевых изделий, изготовленных из светложгущихся глин, и 14% для изделий, изготовленных из прочих глин. По морозостойкости лицевые изделия подразделяются на три марки: Мрз25, Мрз35, Мрз50.

1.Технология получения лицевого керамического кирпича

Технологический процесс изготовления лицевого керамического кирпича способом полусухого прессования включает следующие операции: карьерные работы, обработка глиняной массы и приготовление пресс-порошка, прессование, их сушка и обжиг. Отдельной операцией является подготовка добавок.

Добычу сырья ведут в карьерах 1 открытым способом. Из карьера глину направляют на склад сырья 2 автосамосвалами.

Глину подают транспортным устройством в бункер глины 4, оттуда в ящичный подаватель 6, затем подвергают грубому дроблению. Первой стадией грубого дробления является рыхление кусков глины, которое осуществляется глинорыхлителем, установленным над ящичным подавателем. Второй стадией грубого дробления является измельчение глины до кусков 10-15 мм. Вязкие пластичные глины дробят на гладких дифференциальных вальцах грубого помола 8, в которых дробление происходит за счет раздавливания и разрыва лепешки.

После грубого дробления глину подвергают тонкому измельчению, предварительно увлажняя ее в глиномялке 9. Для тонкого измельчения используют бегуны мокрого помола 10. В процессе бегунной обработки одни и те же кусочки глины подвергаются многократному раздавливающему и истирающему воздействию тяжелых катков, что и обеспечивает тонкое измельчение.

После тонкого измельчения глиняная масса выходит из помольных машин в виде отдельных, не связанных между собой кусочков: лепешек, жгутов.

При шликерном способе подготовки пресс-порошка глину глиноболтушках 11 распускают горячей водой в шликер влажностью 43%. Затем его под давлением 0,25 МПа накачивают для отделения каменистых включений в дуговые сита 12, откуда очищенным он сливается в открытые шламбассейны 13 вместимостью 2500 или 6000 м3,оборудованные крановыми мешалками. В них также поступает для барботажа компрессионный воздух. Из шламбассейна шликер насосом 14 подают в распылительную сушилку 15. В распылительной сушилке совмещаются процессы сушки и грануляции увлажненной глины. Откуда порошок с влажностью 10% поступает через контрольное сито в расходные бункера 17.

Пресс-порошок, полученный в распылительной сушилке, из расходных бункеров поступает в рыжачный пресс двухстороннего ступенчатого прессования 18. Начало прессования керамического порошка сопровождается его уплотнением за счет смещения частиц относительно друг друга и их сближения. При этом происходит удаление воздуха из системы.

Следующая стадия уплотнения характеризуется пластической необратимой деформацией частиц. При этом увеличивается контактная поверхность между частицами. Одновременно с этим уплотнение каждой элементарной частицы сопровождается выжиманием влаги из ее глубинных слоев на контактную поверхность частицы. Оба эти фактора обуславливают возрастание сцепления между частицами.

В третьей стадии уплотнения наступает упругая деформация частиц. Такие деформации наиболее вероятны для тонких удлиненных частиц в виде игл и пластинок, которые могут изгибаться по схеме зажатой консоли или балки, опирающейся на две опоры.

Последняя стадия уплотнения сопровождается хрупким разрушением частиц, при котором прессовка получает небольшое уплотнение и наибольшее сцепление вследствие сильного дальнейшего развития контактной поверхности.

Спрессованный сырец сушат в туннельных сушилках 20 на печных вагонетках 19. Длительность сушки 16-24 ч. Конечная влажность 4-6%. Теплоносителями являются горячий воздух, отбираемый из зоны остывания туннельных печей, а также отходящие газы. Начальная температура теплоносителя 120-150°C.

Завершающая стадия изготовления лицевого кирпича – обжиг керамических изделий. После процесса сушки в туннельной сушилке полуфабрикаты отправляются на вагонетках в туннельную печь 21 – печь непрерывного действия. Изделия обжигаются на вагонетках, передвигающихся вдоль печи при 1000-1050°C. Температурный режим обжига кирпича условно разделяется на четыре периода: досушки (до 200°C), подогрева ( 700-800°C), собственно обжига (взвар – 900-1050°C, остывания (охлаждения до 40-50°C). После обжига изделия сортируют и они поступают на склад готовой продукции 22.

2. Расчет оборудования

Суспензия имеет следующие характеристики: влажность Wс = 43%, температура tc = 20°C, вязкость с = 82 спз., плотность = 1,5 г/см3. Подача суспензии осуществляется через форсунки с диаметром сопла dc= 1,5мм, и коэффициентом расхода µмак.= 0,555. После сушки порошок имеет размер гранул d3.2= 0,25 мм, с влажностью WK = 7%. Потери порошка при сушке составляет П = 4%. Теплотворная способность теплоносителя Qнр = 6280 кДж/м3 (торф). При сушке суспензии расход воздуха на горение g0 = 8,7 кг/м3. При горении газа образуется теоретическое количество воды gпвг = 0,87 кг/м3. Теплопотери в окружающую среду qn = 26,2 ккал/кг. Коэффициент полезного действия горелок Г = 1. Наружный воздух имеет следующие параметры: температура t0 = 10°C, влагосодержание d0 = 12 г/кг, относительное количество избыточного воздуха Х0 = 0,3. Теплоемкость абсолютно сухого материала С = 0,92 ккал/кг.град.

Производительность сушилки по сухому порошку G=360 кг/ч.

Выбор оптимальных размеров сушилки

Требуемое давление распыления для каждой форсунки:

2. Размеры факела распыляемой суспензии

а) Высота:

б) Радиус:

Объемная производительность форсунки:

Производительность одной форсунки в пересчете на абсолютно сухой вес порошка:

Необходимое количество форсунок:

Материальный баланс

1.Общая производительность сушилки

2.Количество распыляемой суспензии

3.Объем распыляемой суспензии

4.Количество испаренной влаги

5.Начальное количество влаги в суспензии

6. Количество остаточной влаги

Определение начальных параметров сушки

1.Высшая теплотворная способность газа

2.Максимальное теплосодержание продуктов горения

3.Максимальное начальное влагосодержание продуктов горения

4.Начальное теплосодержание теплоносителя

где

5.Начальное влагосодержание теплоносителя

6.Из I-d диаграммы находим, что значениям I1 и d1 соответствует начальная температура теплоносителя t1 равная 325°C.

Определение конечных параметров процесса сушки

1.По точке пересечения линии I1=const с линией =100%=const находим условную температуру порошка на выходе из сушилки (tм,2)=62°C.

2.Величину удельных теплопотерь определяем по формуле

3.В соответствии с известными правилами из начальной точки процесса (I1,d1) проводим линию действительного процесса сушки, т.е находим температуру теплоносителя на выходе из сушилки.

4. В сушилке НИИСтройкерамики H=0,82 м. Давление распыления P в период испытаний составляло 4.5 атм. Принимая в первом приближении теплоту испарения r, равную 600 ккал/кг, устанавливаем требуемую величину средней логарифмической разности температур:

5. Начальное количество теплоносителя определяем по формуле,где в качестве d2 подставляем влагосодержание, которое находим по точке пересечения линии действительного процесса сушки с линией =100%, d2=206г/кг:

6. Начальная расчетная температура теплоносителя:

7. Температуру уходящих газов определяют путем нескольких численных решений:

или

отсюда

8. На основе найденного значения t’2=150°C по I-d диаграмме уточняем, что d2=163 г/кг. Тогда с учетом новых этих значений t2’ и d2 находим:

а) удельную теплоту испарения

б) средняя логарифмическая разность температур

в) начальное количество теплоносителя

г) начальная расчетная температура теплоносителя

Путем численных решений уравнения:

вычисляем

Еще одно повторное решение показывает, что найденное значение t2 окончательное. По точке пересечения t2=144°C=const с линией действительного процесса уточняем, что d2=169 г/кг, а tм,2=60°C. Рассчитанные значения t2 и tм,2 близко совпадают с экспериментальными. По данным испытаний t2=144°C и tм,2=60°C.

В промышленности строительной керамики используют распылительные сушилки с механическими форсунками. Практическое применение получили два типа распылительных сушилок – Минского керамического завода и НИИСтройкерамики.

В этих сушилках достигается высокая интенсивность испарения влаги за счет тонкого распыления высушиваемого материала в сушильной камере, через которую движется сушильный агент (нагретый воздух или подтопочные газы).

В качестве рабочего оборудования выбираем распылительную сушилку с нижней подачей суспензии конструкции НИИСтройкерамики.

Рабочей камерой распылительной сушилки является башня, в которой шликер определенной вязкости диспергирует на мелкие капли. Последние взаимодействуют с дымовыми газами высокой температуры и в короткое время, исчисляемое секундами, высыхают до остаточной влажности 7—9%.

Материал – суспензию с помощью форсунок 4 диспергируют в потоке сушильного агента, циркулирующего в корпусе установки 3. Для распыления применяют механические центробежные форсунки. Сушильный агент из топки 1 по каналу 2 подается в сушилку с температурой 973-1073К. Взаимодействие сушильного агента и струй шликера при турбулизации потока приводит к быстрому испарению влаги. Частицы глины или другого компонента суспензии, вращаясь в потоке сушильного агента, ударяются о стенки корпуса, теряют скорость и выпадают в нижнюю, конусную, часть корпуса, снабженную челюстным затвором. По мере заполнения нижней части корпуса материалом затвор открывают, и готовую продукцию выгружают на конвейр. Отработанный сушильный агент через вмонтированный в нижнюю часть трубопровод отбирается, поступает в циклон-промыватель 5 для очистки, затем выбрасывается вентилятором 6 в атмосферу.

Сушильная камера изготовлена из нержавеющей стали толщиной 4-6 мм и имеет форму цилиндра. Днище сушилки выполнено в виде усеченного конуса с углом при вершине, равным 70°. В качестве теплоизоляции используется диатомитовый кирпич и минеральная вата. Снаружи сушилка облицована оцинкованной жестью или алюминиевыми листами.

3. Теория процесса

Сущность процесса сушки материалов в распыленном состоянии заключается в том, что диспергированная в виде капель жидкая или жидкообразная масса при своем распространении в некотором замкнутом объеме обезвоживается за счет разности парциальных давлений паров жидкости на поверхности капель и в окружающей среде. В зависимости о технологических требований к материалу в распылительной сушилке можно получать, либо порошок, либо пластичную массу.

Перед другими способами сушки жидких и жидкообразных материалов сушка распылением имеет следующие преимущества: создание значительной поверхности взаимодействия дисперсионной фазы с дисперсионной средой; кратковременность процесса; получение гранулированного порошкообразного материала; механизация и автоматизация процесса сушки. Кроме того, сушка распылением позволяет: получать особо чистые материалы (нет контакта между влажными частицами и ограждениями аппарата); создавать высокопроизводительные агрегаты; использовать высокотемпературный теплоноситель; организовывать процесс сушки в вакууме или в среде инертных газов; совмещать в одном агрегате процесс сушки с последующими технологическими процессами (дегидратацией, обжигом, плавлением и т. п.); надежно герметизировать аппарат.

В качестве недостатков процесса сушки распылением обычно отмечают сравнительно низкую напряженность сушильного объема по испаренной влаге (5— 15 кг/м3-ч); необходимость использования специальных устройств для выделения высушенного продукта из потока отработанных газов; низкий объемный вес получаемого продукта; сравнительно высокие расходы тепла и электроэнергии. Такие недостатки распылительной сушки, как низкая напряженность сушильного объема по испаренной влаге и сравнительно высокие расходы тепла и электроэнергии, органически ей не присущи. Их можно устранить путем оптимизации процесса распылительной сушки, а для этого необходимо знать закономерность ее протекания.

Процесс распылительной сушки принято подразделять на двв этапа: распыление массы; тепло- и массообмен между каплями (частицами) массы и окружающей средой. Такое деление процесса несколько условно, так как нельзя наметить четкой границы между этими этапами вследствие наложения их друг на друга.

3.1.Распыление жидких и жидкообразных масс

В наиболее общем случае под распылением подразумевают процесс дробления струи жидкости на большое число капель и распределение этих капель в пространстве. Дробление струи жидкости на капли — процесс весьма сложный, обусловленный рядом внешних и внутренних причин. В качестве основной внешней причины считают воздействие на поверхность струи аэродинамической силы, стремящейся деформировать и разорвать струю. Внутренними причинами являются различного рода начальные возмущения, связанные с конструкцией распылителя, качеством его изго-товления, турбулентностью движения жидкости в распылителе и т. д. В ре-жиме распыления жидкая струя дробится на большое количество раз-личных по диаметру капель. Для характеристики такой полидисперсной системы капель используют дифференциальные и интегральные кривые распределения. Анализ различных процессов в полидисперсной системе значительно упрощается при замене такой системы эквивалентной монодисперсной. В расчетах процессов тепло- и массообмена используют объемно-поверхностный диаметр. В этом случае в эквивалентной системе сохраняется постоянным отношение объема капель к их поверхности.

Весьма сложна динамика движения распыленной струи. Имеются попытки описания ее движения путем решения дифференциального уравнения равновесия сил, действующих на отдельные капли жидкости. Однако полет изолированной капли жидкости не может отразить динамику движения распыленной струи в целом. А. С. Лышевский считает, что по внешнему виду распыленная струя жидкости представляет собой типичный случай развития свободной струи. По мере движения вследствие подсоса окружающей среды объемная концентрация жидкости в распыленной струе сильно уменьшается. На достаточном удалении от устья струи отношение количества подсосанного извне воздуха к объему жидкости может быть больше 1000. При этом скорости частиц распыленной жидкости и скорости воздуха, перемешанного с каплями, будут примерно равны друг другу. За счет молекулярной и турбулентной диффузии наблюдается также вынос частиц жидкости из струи в окружающую среду. Для определения размеров распылительных сушилок необходимо знать габариты факела распыленной струи. Длина факела и его предельный радиус в настоящее время не могут быть рассчитаны теоретически. Для их определения используют экспериментальные методы.

В распылительных сушилках дробление жидкости осуществляется за счет кинетической энергии жидкости (механическое распыление) или кинетической энергии газа (пневматическое распыление).

При выборе способа распыления и конструкции распылителя руководствуются прежде всего технологическими требованиями к качеству высушенного порошка: дисперсностью, формой гранул, плотностью и т. п. Кроме того, распылевающее устройство должно обеспечить необходимую производительность, минимально возможные габариты факела и равно-мерность распределения капель по сечению сушилки. При этом оно должно быть простым в устройстве, надежным в эксплуатации, расходовать минимальное количество энергии и допускать изменение производитель-ности без существенного изменения качества распыления.

Механическое распыление центробежными форсунками. Центробежные форсунки широко используют в распылительных сушилках. Тангенциальные входные отверстия, ось которых смещена относительно оси сопла, позволяют закручивать поток жидкости при входе в камеру форсунки. На выходе из сопла действие центростремительных сил на поток прекращается, и капли жидкости разлетаются по прямолинейным траекториям, образуя конусообразный факел. Теория центробежных форсунок для идеальных (невязких) жидкостей разработана Г. Н. Абрамовичем .На основании закона сохранения момента количества движения, закона сохранения механической энергии (уравнения Бернулли) и разработанного им принципа максимального расхода Г. Н. Абрамович показал, что коэффициент расхода форсунки µ и угол раскрытия факела зависят только от геометрических параметров форсунки, т. е. от диаметра вихревой камеры Dк, количества n и диаметра dвх входных отверстий, диаметра сопла dc. Важной особенностью работы центробежной форсунки является также образование в центре сопла и вихревой камеры воздушного вихря. Поэтому истечение жидкости происходит через кольцевое сечение. Коэффициент заполнения сопла равен отношению площади, заполненной жидкостью, к общей площади сопла. Коэффициент расхода форсунки представляет собой отношение действительной производительности форсунки Vдейств к максимально возможной (теоретической) Vтеор, т. е.

. (1)

Если измерять производительность форсунки в л/ч давление жидкости Р в кгс/см2, ее объемный вес ж в г/см3 и диаметр сопла в мм, то

. (2)

Теория центробежных форсунок Г. Н. Абрамовича правильно раскрывает только качественную сторону процесса истечения реальных (вязких) жидкостей. А. Клячко показал, что для реальных жидкостей |характеристики работы центробежной форсунки зависят не только от ее геометрических параметров, но и от коэффициента трения, т. е. от вязкости жидкости и режима течения. Кроме того, на величину коэффициента расхода влияют гидравлические потери во входных каналах, сопле и камере, т. е. конструктивные факторы. Сложность явлений при истечении реальной жидкости из центробежной форсунки делает невозможным теоретическое определение характеристик ее работы. Для этой цели широко используют

эмпирические формулы, справедливые для форсунок соответствующих конструкций при определенных режимах работы. Эмпирическим путем устанавливается также дисперсность капель распыленной струи. Установлено, что на размер капель при распылении жидкости механическими форсунками влияют толщина и скорость пленки жидкости в месте ее распада, вязкость и поверхностное натяжение жидкости, свойства среды, в которой происходит распыление. Толщина пленки жидкости в свою очередь зависит от геометрических параметров форсунки, а ее скорость — от давления распыления. В литературе практически отсутствуют данные о дальнобойности и диаметре факела при распылении жидкости механическими форсунками.

Широкое использование центробежных форсунок в распылительных сушилках обусловлено их следующими достоинствами: возможностью варьировать габариты факела изменением геометрических параметров форсунок ; широким диапазоном производительностей (от 50 до 5000 л/ч); минимальными расходами электроэнергии на распыление (2—4 квт на 1 т раствора); возможностью осуществления как грубого, так и тонкого распыления струи; сравнительной простотой конструкции. К недостаткам механических форсунок следует отнести: значительный износ сопел и вихревых камер вследствие высоких скоростей течения суспензий; повышенные требования к чистоте суспензии при диаметре сопла менее 1мм; значительную неравномерность распределения массы суспензии в поперечном сечении факела распыленной струи; невозможность независимого изменения в процессе работы производительности форсунки и дисперсное распыленной струи.

3.2.Процесс тепло- и массообмена

Согласно современным представлениям сушка влажных материалов является комплексным процессом, состоящим из переноса тепла и влаги внутри материала (внутренний тепло- и массоперенос) и обмена энергией

(теплотой) и массой (влагой) между поверхностью влажного тела и окружающей средой (внешний тепло- и массообмен).

Процессы переноса тепла и массы взаимосвязаны, и их необходимо рассматривать совместно. В наиболее общем случае поток влаги в материале определяется уравнением

(3)

где, am, ,kp – соответственно коэффициенты диффузии, термодиффузии и молярного переноса влаги; – объемный вес сухого материала; соответственно градиенты влагосодержания, температуры и общего давления внутри тела.

При больших влагосодержаниях и температуре материала tм<100°С градиент общего давления практически равен нулю. Для керамических материалов в области влагосодержаний, превышающих максимальное гигроскопическое, коэффициент термовлагопроводности также очень мал. Поэтому для случая сушки керамических суспензий закон внутреннего массопереноса имеет вид

(4)

Исследования кинетики сушки керамических материалов показали, что в значительном диапазоне изменения среднего влагосодержания при постоянных параметрах режима сушки j = const. В этом периоде температура в любой точке материала в большинстве случаев равна температуре мокрого термометра. Считают, что эта закономерность нарушается после того, как влажность поверхностного слоя достигнет максимального гигроскопического влагосодержания или влагосодержания конца усадки. При более низких влагосодержаниях температура поверхности материала повышается, парциальное давление пара у поверхности перестает быть однозначной функцией температуры, заглубляется поверхность испарения.

В периоде постоянной скорости сушки для шарообразных частиц (капель) кинетика среднего влагосодержания , а также максимальная величина перепада между средней влажностью и влажностью поверхностного слоя Wп могут быть определены из следующих уравнений:

; (5)

, (6)

где - начальное влагосодержание капли; время сушки.

Поток массы от поверхности материала к теплоносителю определяется законом Дальтона

, (7)

где коэффициент массобмена; - парциальное давление пара у поверхности материала; парциальное давление пара в теплоносителе.

Формулы (5), (6), (7) справедливы при постоянных диаметре капель, скорости движения частиц и температурных условиях. В распылительных сушилках при сушке суспензий эти условия не соблюдаются. Кроме того, количественные расчеты по этим формулам затрудняются вследствие полидисперсности капель. Поэтому в настоящее время тепло- и массообмен в распылительных сушилках рекомендуют рассчитывать по величине объемных коэффициентов тепло- и массообмена, причем предпочтение отдается расчету теплообмена, так как экспериментальное определение температурного напора может быть выполнено более просто и точно. Количество тепла, передаваемое от теплоносителя к частицам, Q кДж/ч может быть определено по формуле

(8)

где — объемный коэффициент теплообмена в кДж/м3 ч град; — объем сушильной камеры в м3; — средняя разность температур между теплоносителем и частицами в °С.

В качестве средней разности температур принимают среднюю логарифмическую разность

, (9)

где = разница между температурой теплоносителя и материала в начале процесса; = то же, в конце процесса.

Формула (9) справедлива при постоянном коэффициенте теплообмена в случае прямотока и противотока. Необходимо отметить, что формула (8) может дать правильные результаты, если ее использовать для той сушильной камеры, для которой экспериментально определялись значения В принципе значения коэффициента , полученные для определенной сушилки, могут быть использованы для сушилок иных размеров и даже типа, если расчет количества переданного тепла вести по формуле

, (10)

где коэффициент, учитывающий изменение движущей силы переноса вследствие изменения гидродинамики аппарата; — коэффициент, учитывающий равномерность распределения теплоносителя факела распыленной струи в объеме камеры.

Очевидно, что для определения коэффициентов и должны быть проведены испытания данного конкретного аппарата, что равносильно определению величины у этого аппарата. Для промышленных сушилок с механическими и пневматическими форсунками при параллельном движении газа и частиц М. В. Лыков предложил формулу

, (11)

— производительность сушилки по сухому продукту в кг/ч; - теплопроводность сушильного агента при средней температуре его в сушилке в кДж/м ч град; — площадь сушильной камеры в м2; —средний объемно-поверхностный диаметр в м; — скорости соответственно теплоносителя и витания частиц в м/сек; плотность сухого продукта в кг/м3.

Формула (11)получена для сушилок = 9,45217 м3; 429 м2;

= 44,387%; = 0,0460,168 мм; =10900 кг/ч; =0,190,35 м/сек; =117600°С .

Заключение

Простота конструкции и высокие технико-экономические показатели распылительных сушилок обеспечили широкое их внедрение в промышленность.

В одном агрегате – распылительной сушилке – совмещаются процессы сушки и грануляции глины, резко улучшаются условия производственного комфорта, процесс может быть автоматизирован. Порошок, полученный из распылительной сушилки, отличается высоким качеством, практически не содержит пылевидной фракции, по гранулометрическому составу приближается к монофракционному, из него при прессовании легко удаляется воздух, вследствие чего порошок равномерно пропрессовывается при более низких давлениях.

Новые заводы полусухого прессования кирпича строятся только на основе шликерного способа подготовки пресс-порошка с использованием башеных распылительных сушилок.

Список использованной литературы

Мороз И.И. Технология строительной керамики: учебное пособие / 3-е изд., перераб. и доп./Репринтное воспроизведение издания 1980г.- М.: ЭКОЛИТ, 2011. – 384 с.

Роговой М.И. Технология искусственных пористых заполнителей и керамики: учебник/Репринтное воспроизведение издания 1974г. – М.: ЭКОЛИТ 2011. – 320 с.

Чаус К.В. Чистов Ю.Д., Лабзина Ю.В. Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций: Учеб. для вузов. – М.: Стройиздат, 1988. – 448 с.: ил.

Перегудов В.В. Теплотехника и теплотехническое оборудование: Учеб. Для техникумов/Под ред. Н.Ф.Еремина. – М.: Стройиздат, 1990. – 336 с.: ил.

Перегудов В.В., Роговой М.И. Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей.– М.:Стройиздат,1983.-416с.

Белопольский М.С. Сушка керамических суспензий в распылительных сушилках: Учебник. – М.: Издательство литературы по строительству 1972.-122 стр.

Технология получения лицевого керамического кирпича по шликерному способу подготовки массы