Файл: Жуков Д.В. Основы теории и техника сушки теплоизоляционных изделий.pdf

вые изделия; они являются наиболее чувствительными к сушке. Усадка при сушке изделий на битуме и цементе практически отсутствует, поэтому параметры режима сушки данных изделий могут быть очень жесткими.

На заводах Советского Союза для конвективной суш­ ки безобжиговых и обжиговых изделий используют в ос-

Рис. 1. Туннельная противоточиая сушилка

/ — центральный нагнетательный канал; 2 — туннель с вагонетками; 3 — цент­ ральный вытяжной канал

новном туннельные сушилки. Конвейерные установки применяют редко и главным образом потому, что отсут­ ствуют надежные решения по механизированным спосо­ бам садки и выгрузки изделий с движущихся этажерок конвейера. В туннельных сушилках для погрузки и раз­ грузки изделий на вагонетках применяют снижатели, ручные работы на этих операциях исключены.

Туннель сушилки (рис. 1) загружают вагонетками с изделиями. Горячий теплоноситель подают с левого кон­ ца туннеля из центрального нагнетательного канала, расположенного снизу или сверху туннеля. Вагонетки движутся навстречу теплоносителю, поэтому такие су­ шилки и называют противоточными. Поступившая в тун­ нель вагонетка с изделием попадает вначале в среду влажного теплоносителя с пониженной температурой, а затем по мере подсушки изделий и продвижения вагонет­ ки вперед встречает более сухой теплоноситель с более высокой температурой. Насыщенный влагой теплоноси­

10

тель отсасывается с правого конца в центральный вы­ тяжной канал, а затем выбрасывается в атмосферу.

Туннельные сушилки, применяемые для сушки тепло­ изоляционных изделий, являются типовыми для промыш­ ленности строительных материалов. Конструкция этих сушилок разработана Гипростромом.

При большой производительности сушильных цехов туннели объединяют в блоки до 16 туннелей в каждом. Весь блок обычно обслуживает централизованная топка с вентилятором, подающим теплоноситель в туннели через центральный нагнетательный канал, и общим вы­ тяжным вентилятором, отсасывающим отработанный теп­ лоноситель через центральный вытяжной канал. Сушиль­ ные вагонетки и загрузочные устройства (толкатели) также типовые. Толкатели, как правило, работают от централизованного привода с кнопочным включением около каждого туннеля и устройством для загрузки ва­ гонеток в любой из туннелей.

В туннельных сушилках изменение параметров тепло­ носителя в центральном нагнетательном канале влечет за собой изменение параметров режима сушки по всей длине туннеля, что исключает возможность регулирова­ ния параметров режима по времени и, следовательно, ин­ тенсификации процесса без снижения качества изделий. Кроме того, заданные начальные и конечные параметры режима по балансовым соотношениям тепла и теплоно­ сителя определяют обычно пониженную скорость движе­ ния теплоносителя около высушиваемого материала. В результате этого в таких сушилках наблюдается значи­ тельная неравномерность сушки по поперечному сечению туннеля.

Для устранения этого недостатка, а также для повы­ шения влажности теплоносителя и снижения расходов топлива в промышленности широко применяют метод ре­ циркуляции (возврата) отработанного теплоносителя в сушильный процесс. Схемы рециркуляции в зависимости от сушильных свойств изделий могут быть различными

(рис. 2).

На схеме рис. 2, а отработанные газы из блока тун­ нелей через центральный вытяжной канал вентилятором частично выбрасываются в атмосферу по трубе и частич­ но возвращаются в туннели через каналы, расположен­ ные примерно в середине длины туннелей. В туннелях эти газы смешиваются с теплоносителем, который пода-

11

ется в них из топок нагнетательным вентилятором по центральному каналу. Основная цель применения такой схемы работы туннелей — создание мягких условий суш­ ки в начале процесса и значительно более жестких во

Рис. 2. Схемы рециркуляции теплоносителя в туннельных сушилках

/ — отработанный теплоноситель; 2 — рециркулируемый теплоноситель; 3 — то­ почное устройство; 4 — свежий теплоноситель

второй его половине. Следует, однако, заметить, что пос­ ле ввода рециркулируемых газов в туннели условия суш­ ки резко меняются в сторону более форсированной суш­ ки, что может привести к растрескиванию изделия. Кроме того, теплоноситель, поступающий в рабочие простран­ ства туннелей, недостаточно хорошо перемешивается с рециркулируемыми газами при подаче их снизу. Опыт показывает, что потоки газов в садке изделий (на ваго­ нетках) не перемешиваются, а идут порознь по какой-ни­ будь из сторон туннеля или расслаиваются по высоте. Это явление усугубляется еще тем, что во второй, горя­ чей половине туннеля скорость движения теплоносителя почти в два раза меньше, чем в первой. Следовательно, расслоение потока теплоносителя начинается еще здесь и увеличивается в дальнейшем вследствие неорганизо­ ванного смешения теплоносителя, идущего потуннелям, с рециркулируемыми газами. Установлено, что если ре­ циркулируемые газы вводить в туннель сушилки сверху, то этот недостаток устраняется.

Работа туннелей по схеме рис. 2 ,б предусматривает возврат отработанных газов в смесительную камеру то­ пок, т. е. рециркуляцию газов по всей длине туннелей. Эта схема вполне рациональна и может быть применена, во-первых, при калориферном подогреве теплоносителя и, во-вторых, при наличии трудностей в устройстве попе­ речного рециркуляционного канала. Достоинством схе­ мы является также наличие общих клапанов для подачи

12

в сушилки рециркулируемых и свежих газов. К недо­ статкам следует отнести затруднения в устройстве пере­ дачи отработанных газов в отделение подтопков при на­ личии второго блока туннелей, удлиненный путь движе­ ния отработанных газов и необходимость загрузки ими центрального нагнетательного вентилятора. Эти недо­ статки могут быть частично устранены при подаче ре­ циркуляционных газов непосредственно к центральному нагнетательному каналу.

В зависимости от свойств теплоизоляционных изде­ лий, назначения процесса сушки и производительности цехов или заводов схемы работы противоточных тун­ нельных сушилок имеют некоторые конструктивные осо­ бенности. Конструкции таких туннельных сушилок и тех­ нико-экономические показатели их работы приводятся ниже при анализе процесса сушки отдельных видов теп­ лоизоляционных изделий.

2. Основы теории сушки влажных материалов

Процесс сушки влажных материалов—технологиче­ ская операция, при которой за счет нагрева и испарения влаги формируются заданные физико-механические свой­ ства материалов. Механизм процесса сушки зависит от ряда факторов: количества влаги и формы связи ее с ма­ териалом, режима сушки. Как теплофизический процесс сушка материалов протекает по определенным законо­ мерностям. Рассмотрим эти факторы и закономерности.

Влага в материалах

Согласно предложению П. А. Ребиндера, в настоя­ щее время принята следующая схема классификации форм связи влаги с материалом: химическая связь (связь в точных количественных соотношениях), физи­ ко-химическая связь (связь в различных, не строго опре­ деленных соотношениях) и механическая связь (удержа­

турная влага. Механическую связь разделяют на связь в макрокапиллярах (капилляры с радиусом больше 10-5 см) и связь в микрокапиллярах (капилляры с ради­ усом меньше 10-5 см). Влагу, связанную механическими силами, называют также свободной. При сушке удаля­

13

ется механически и физико-химически связанная влага. Химически связанная влага в процессе сушки остается без изменений и удаляется в тех случаях, когда материа­ лы после сушки подвергают обжигу.

При испарении свободной влаги давление пара над поверхностью материала не зависит от влажности и рав­ но давлению насыщенного пара над открытой поверхно­ стью чистой воды при температуре материала. Испаре­ ние связанной влаги происходит во второй половине про­ цесса сушки и характеризуется понижением давления пара над поверхностью материала. Общее количество влаги в материале и соотношение между свободной и связанной влагой зависят от технологии материала или изделия, степени дисперсности частиц, минералогическо­ го и химического составов материала.

Количество влаги, содержащейся в материале, выра­ женное в процентах, называется влажностью материала. Различают относительную влажность w0 (отношение веса влаги к весу влажного материала) и абсолютную влаж­ ность w (отношение веса влаги к весу абсолютно сухого

где W, GI, Go — вес соответственно влаги, влажного и сухого ма­ териала в кг.

Зависимость между абсолютной и относительной влажностью имеет вид:

ность используют в расчетах процесса горения топлива и нередко в технологических расчетах.

При проведении лабораторных и производственных исследований необходимо знать влажность материала в данный момент времени wx, зная его начальный вес Gh начальную влажность Wi и его вес в момент взвешивания Gx. Из приведенных выше соотношений следует:

Gi = Go + G o ^ ; G ^ G o J l

14

В теории сушки различают равновесную и гигроско­

ний. Из рисунка видно, что равновесная влажность ра­ стет с повышением относительной влажности воздуха и понижается с повышением его температуры.

А. В. Лыков, анализируя изотермы сорбции и десорб­ ции капиллярно-пористых коллоидных тел, следующим образом объясняет своеобразие их характера:

1) первоначальный участок изотерм (от <р=0 до ср= =25% ) имеет выпуклость кривой по отношению к оси ординат, что свойственно процессам мономолекулярной адсорбции влаги на внешних и внутренних поверхностях мицелл, протекающим с выделением тепла;

15