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
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