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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.06.2024

Просмотров: 185

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

конвейера (рис. 81). Как следует из рисунка, кривая 2 за счет расхода тепла на нагрев пластин имеет искажен­ ный характер, а продолжительность нагрева ковра в три-четыре раза больше, чем при нагреве образца между сетками. Отсюда следует важный практический вывод: при выносе обратных ветвей тяжелых конвейеров на-

Рис. 80. Зависимость нагрева

минераловатной

плиты от

ее

толщины

(у =

100

к г / м 3

при

/ = 190°С; н=0,22 м / с е к )

 

1 — Н= 50

мм,

Ар=14

мм вод. ст.)

2 — 11 =100

мм,

Др=28

мм вод. ст.

Рис. 81. Влияние конструкции конвейера на продолжитель­ ность тепловой обработки мине­ раловатной плиты

/ — сетчатый;

2—пластинчатый (ти­

па конвейера

Гнпростройнндустрйн)

ружу и неизбежном их охлаждении срок тепловой обра­ ботки ковра значительно удлиняется, разумеется, и рас­ ход топлива при этом возрастает.

При введении связующего методом пролива влаж­ ность изделий достигает 120%- В этом случае процесс сушки и нагрева ковра имеет существенные особенно­ сти. Анализ температурных кривых (рис. 82) позволяет сделать вывод о том, что при тепловой обработке высо­ ковлажного ковра на кривых нагрева наблюдается пло­ щадка, точно соответствующая температуре мокрого термометра. Эта площадка обусловлена фазовым пре­ вращением влаги — ее испарением — и фиксирует дви­ жение фронта испарения в направлении движения теп­ лоносителя. За фронтом испарения теплоноситель пол­ ностью насыщен влагой. До начала подъема выходной температурной кривой 4 процесс идет в периоде посто­ янной скорости сушки (кривая 1), затем наступает крат­ ковременный период падающей скорости сушки, в ко­

10

147


тором темп подъема температурной кривой аналогичен нагреву ковра при введении связующего методом распы­ ления. Слой ковра со стороны входа теплоносителя уже через короткий промежуток времени (кривая 2) прогре­ вается до высокой температуры, и, следовательно, про­ цесс отверждения связующего происходит одновременно

спроцессом испарения влаги.

Вопытах установлено влияние скорости продувки теплоносителя на кинетику процесса. Как и следовало ожидать, эта зависимость имеет характер линейной про­ порциональности: при увеличении скорости, скажем, в два раза, скорость нагрева увеличивается также в два раза. При подогреве высоковлажного ковра в первом пе­ риоде температура теплоносителя может быть повы­ шена.

Коэффициенты теплообмена. Во время опыта на ди­ аграммной лепте потенциометра ЭПП-09-М1 записывали температуру выходящего из слоя теплоносителя, а сле­ довательно, и температуру мииераловатиого слоя. По­ тенциометр рассчитан па запись температур в двенадца­ ти точках. Одна точка с подключенной к пей термопарой была использована для записи температуры потока, вхо­ дящего в слой и автоматического регулирования задан­ ной температуры теплоносителя. Термопара была поме­ щена в центре потока, перед его входом в слой. Другая термопара показывала температуру в измерительной ди­ афрагме. Остальные десять точек были сблокированы на одну термопару, которая и измеряла температуру теп­

лоносителя на выходе из слоя. Этот прием сократил ин­ тервал времени между замерами и дал возможность провести через полученные точки плавную температур­ ную кривую, что в свою очередь позволило без построе­ ния дополнительных графиков произвести все необходи­ мые построения и вычисления для определения коэф­ фициента теплообмена непосредственно на диаграммной ленте.

Принимали, что процесс прогрева заканчивался, когда кривая записи температуры теплоносителя, выходящего из слоя, а следовательно, и самого слоя сливалась или шла параллельно кривой записи температуры входящего в слой теплоносителя (т. е. когда верхние частицы слоя прогревались до максимальной температуры, которую они приобретают при установившемся режиме).

Методику определения коэффициентов теплообмена,

148

разработанную М. Э. Аэровым, В. П. Майковым и Б. Н. Ветровым для изделий со связующим, введенным методом распыления, проиллюстрируем на следующем примере. Изделие, изготовленное из центробежно-вал­ ковой ваты, имело следующие показатели: у=200 кг/м3,

Н = 0,05 м, т — 0,92 м3/м3, 5 =

30 000 м2/м3. Начальная

температура газового потока

176° С при скорости про-

Рлс. 82. Нагрев минерало-

Рис. 83. Обработка выход­

ватной плиты

( y = 1 2 0 к г / м 3

ных температурных кривых

и Я = 0,05 м )

па связующем,

па диаграммной ленте

введенном методом пролива при t с =160° С, п=0,4 м / с е к

I — кривая сушки; 2, 3, 4 — тем ­ пература слоев по ходу тепло­ носителя

дувки 0,148 м/сек. Определяющая температура f0np=

176+23

= —-— = 9 9 С. При этой температуре теплофизичес­

кие константы составляют: Аг=2,64-10-2; v=23,78-10_6;

объемная теплоемкость потока Сп=Сруг=0,244-0,916= = 0,224 ккал/м3-град, объемная теплоемкость слоя Сс —

= сву = 0,22 ■200=44 ккал/м3 ■град.

На диаграммной ленте с выходной температурной кривой производим построение (рис. 83). Затем опреде­ ляем по формуле (86).

Т^О

НСс

0,05-44

= 60

сек.

CBv

0,224-0,148

 

 

 

Величина отрезка, отсекаемого касательной, соглас­ но рис. 83, равна 47 сек. Затем находим, используя зави­ симости (88) — (91):

149


^ 7

= 11 Г '6 0 = 1>4;

М М 2,5? =

24,6;

Ф=

------Ь т Г ^ 1,021

у пр = 24,6.1,2 =

25,1.

1 ~

Коэффициент теплообмена, приведенный к 1 ч,

____ Кприп Сп-3600

25,1 •0,148.0,224-3600

 

Я

М 5

= 60000 ккал/м3-ч-град.

Критерии Nu и Re подсчитываем по приведенным вы­ ше формулам:

Nu = 4mct

4.0,92-60 000

-102

_ Q

SU

30 0002-2,64-

 

Re= —

= -4'0’148' 1011

=

0,83.

S v

30000-23,78

 

 

Затем результаты ряда опытов с различными видами минеральной ваты и при различных режимах переносим

на график в логарифмическом масштабе (рис. 84) и ус­ танавливаем зависимость

Nu = 0,015Re.

(Ю1)

150


Для определения продолжительности тепловой обра­ ботки изделий построена номограмма (см. приложе­ ние 2) зависимости Y в координатах 0—Z0 с использова­ нием СВМ «Напри» по программе, составленной Ю. Н. Андреевым. Продолжительность тепловой обра­ ботки в этом случае вычисляют по формуле

/тх \

Чт - т

Zo=

г

(102)

Пренебрегая величиной xfv по сравнению с х как не­ значительной, имеем

 

 

%= Zq~{- ~•Лу )Cm ,

(103)

где

Сы— объемная

теплоемкость минераловатных

волокон слоя;

Сы=

сув = 0,22 •2650 =

560 ккал/м3 • град.

 

Проверим правильность принятой методики согласно данным предыдущего примера при нагреве слоя до t= = 170° С. Безразмерная температура

0 = tc —t

А

Безразмерная толщина

176— 170 = 0,039.

176 — 23

Y = Н-

60 000

= 27.

0,92-0,2240,148-3600

mvC„-3600

 

По номограмме находим, что таким данным соответ­ ствует безразмерное время Z0= 42. Тогда

т = 42 560 (1 — 0,92) 3600 = 113 сек,

60 000

что соответствует экспериментальным данным.

Минераловатные цилиндры

При анализе техники сушки минераловатных ци­ линдров на синтетических связующих было установлено, что в настоящее время цилиндры высокого качества мо­ гут быть получены при производстве их по внепоточной технологии, когда на отдельно стоящих станках совме­ щают процессы навивки, калибровки и тепловой обра­ ботки с изготовлением за цикл одного цилиндра. Для обеспечения приемлемой производительности весь цикл должен быть кратковременным. По данным зарубежных

151


фирм, продолжительность тепловой обработки в этом цикле не должна превышать 1—1,5 мин при толщине стенки цилиндра 50 мм и объемном весе в пределах 200 кг/м3. Задача усложняется еще и тем, что по конст­

руктивному

решению

станка

подача

теплоносителя

 

 

 

 

в перфорированную

скалку

ар.им вод cm__________ должна производиться с од­

 

 

 

 

 

 

ного из ее концов.

 

прове­

 

 

 

 

Вначале условия

 

 

 

 

 

дения столь

интенсивного

 

 

 

 

процесса исследовали на ла­

 

 

 

 

бораторном

стенде

 

(см.

 

 

 

 

рис.

72),

заменив

обойму

 

 

 

 

для плитного образца пер­

 

 

 

 

форированной скалкой с на­

 

 

 

 

витым на нее

мннераловат-

 

 

 

 

ным

цилиндром

длиной

 

 

 

 

400 мм. Совершенно очевид­

 

 

 

 

но, что при подаче теплоно­

Рис. 85. Распределение дав­

сителя с одного конца скал­

ки равномерность входа теп­

ления внутри

скалки

при

лоносителя

в

минераловат­

односторонней подаче тепло­

носителя

(объемный

вес

ный слой, а значит,

равно­

цилиндра 210 кг/м3 и толщи­

мерность его нагрева

могут

на 50 мм)

в зависимости от

быть обеспечены только при

степени перфорации

 

определенной

степени

пер­

/ — 30%;

2 - 5 % ; 3 -2 ,5 %

 

 

форации скалки. Данные,

 

 

 

 

приведенные на рис. 85, сви­

детельствуют о том, что требуемые условия удовлетво­ ряются при степени перфорации скалки 2,5%. В опытах установлено, что продолжительность нагрева цилиндра в течение 1,5 мин может быть достигнута при скорости теплоносителя через слой, равной 0,8—1 м/сек. При та­ кой скорости и степени перфорации скалки 2,5% гидрав­

лическое сопротивление

скалки и

цилиндра, согласно

данным, приведенным на рис. 85,

составляет около

500 мм вод. ст.

перенесли

на производствен­

В дальнейшем опыты

ную установку (см. рис. 71); при этом получили следую­ щие данные: для обеспечения тепловой обработки ци­ линдра объемным весом 200 кг/м3 со стенкой толщиной 50 и длиной 1000 мм в течение 1,5—2 мин при темпера­ туре теплоносителя 200—-230° С гидравлическое сопро­ тивление в ркалке составляло не менее 750 мм вод. ст.

152