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

установки, способу циркуляции паровой среды, замеру убыли влаги из образца, способу ввода термопар и др.

Первые опыты проводили на лабораторной установ­ ке (рис. 90), в которой температуру поддерживали за счет радиации нагреваемых снаружи электронагрева­ телями стенок автоклава. Принудительная циркуляция

/ — манометр; 2 — крышка автоклава; 3 — корпус автоклава; 4 — термопары для замера температуры в материале; 5 — электронагреватели; 6 — термопара; 7 — образец; 8 — электронный двухпозицнонный регулятор; 9 — реле; 10— весы; // — водяной холодильник; /2 — вентиль; 13 — потенциометр

паровой среды отсутствовала. Убыль влаги из образца замеряли следующим образом. При нагревании изделия вода из него начинает испаряться, а давление в автокла­

кривую сушки изделий. Для быстрого создания паровой среды в автоклаве в начальный период на дно внутрен­

При проведении опытов изучали влияние предвари­ тельной изотермической выдержки после достижения'

167

заданного давления перед сушкой па свойства изделий, а также влияние температуры корпуса автоклава, тол­ щины и формы изделий на процесс сушки и свойства изделий. Исследования показали, что предварительная изотермическая выдержка пли пропаривание даже в те­ чение 24 ч при получении известково-диатомовых изде­ лий не повышает их прочности при изгибе. Поэтому теп­ ловую обработку этих изделий целесообразно произво-

Рис. 91. Зависимость продолжитель­ ности сушки изделии от температуры стенки автоклава

/ — 200° С ; 2 — 250° С ; 3 — 300° С

дить путем непрерывной сушки под давлением без предварительной выдержки. Изотермическая выдержка известково-песчаных изделий перед сушкой длительно­ стью до 4 ч предотвращает усадку изделий и повышает их прочность. Изотермическая выдержка может быть заменена медленной сушкой изделий.

Кривые сушки известково-диатомовых плит толщи­ ной 50 мм при давлении 8 ат в зависимости от темпера­ туры корпуса автоклава приведены на рис. 91. Как видно из рисунка, скорость сушки при повышении температу­ ры с 200 до 300° С резко возрастает. Так, при темпера­ туре 300° С продолжительность сушки до влагосодержания 1 кг/кг составляет 140 мин, а при температуре 200° С — 350 мин, т. е. при увеличении температуры в 1,5 раза продолжительность сушки сокращается в 2,5 раза. При дальнейшем повышении температуры до 400° С скорость сушки возрастает в меньшей степени, в то же время прочность изделий снижается. Повышать темпе­

168

ратуру выше 300° С нецелесообразно, так как при этом требуется значительное увеличение толщины стенок ав­ токлава или применение легированных сталей. Поэтому следует считать оптимальной температуру 250—300° С.

В опытах было установлено, что продолжительность сушки мало зависит от давления. Такой вывод объясня­ ется, видимо, особым способом подвода тепла к образцу и отсутствием замеров температуры паровой среды.

Рис. 92. Схема усовершенствованной экспериментальной установки

/ — переносной потенциометр; 2 — переключатель термопар; 3 — потенцио­

рис. 90) была доказана возможность применения совме­ щенного процесса тепловой обработки известково-крем­ неземистых изделий и установлены основные технологи­ ческие параметры. Однако принятый способ замера убыли влаги из образца в процессе сушки взвешивани­ ем конденсата пара не обеспечивал необходимой точ­ ности вследствие утечек пара через неплотности. Кроме того, отсутствие циркуляции пара в рабочем простран­ стве и обогрев его излучением стенок исключали воз­ можность аналитической обработки результатов опытов и использование этого способа в производственных ус­ ловиях.

Новая конструкция, в которой указанные недостатки в основном устранены (рис. 92), включает лаборатор­

169

ный автоклав диаметром 400 и длиной 600 мм, оборудо­ ванный средствами обогрева, циркуляции пара, замера убыли влаги и температур. Установка работает следую­ щим образом. Изделие (образец) в форме загружают во внутреннюю камеру, которая защищает его от прямо­ го излучения стенками автоклава п организует поток паровой среды. Циркуляционный вентилятор направля­ ет паровую среду в зазор между стенками внутренней камеры и стенками автоклава, обогреваемыми электро­ нагревателями. Подогретая газовая среда вблизи крыш­ ки поступает во внутреннюю камеру, нагревает изделия и отбирается циркуляционным вентилятором. Затем цикл повторяется.

Изменение веса образца в процессе сушки определя­ ли непосредственным взвешиванием по методике, разра­ ботанной в Горьковском инженерно-строительном ин­ ституте. Образец, помещенный внутри автоклава, подве­ шивали на струне диаметром 0,2 мм к техническим ве­ сам, расположенным вне автоклава. В месте прохода струны через стенку автоклава установлено уплотнение. Уплотнение состоит из вваренного в автоклав стакана, внутри которого размещена прокладка из термостойкой силиконовой резины. Поджатпем этой прокладки и обе­ спечивают минимальные зазоры в уплотнении. По­ грешность взвешивания определяется величиной трения струны о прокладку п не превышает 2,5%•

В качестве образцов использовали плиты размером

400X200X50 мм, объемным весом 180—200 кг/м3. Ско­ рость движения пара в автоклаве устанавливали на холодном воздухе путем изменения числа оборотов вентилятора п измеряли интегральным насадком с пе­ ресчетом па перегретый пар. Для измерения температу­ ры пара, материала и стенок автоклава использовали термопары ХК и потенциометры. Для получения сопо­ ставимых результатов в установке предусмотрен и ме­ тод определения убыли влаги в образце взвешиванием конденсата. Все электровводы выполнены при помощи автомобильных свеч. При необходимости ввода в авто­ клав стороннего пара в установке имеется отдельный парогенератор. Для наблюдения за состоянием мате­ риала в процессе сушки в крышке автоклава вмонти­ ровано смотровое окно, состоящее из двух обогреваемых кварцевых стекол. Образцы и внутренний объем автокла­ ва освещали фотолампой с перекалом,

170

Перед проведением опыта по визуальному наблюде­ нию поверхность образца тщательно выравнивали и за­ глаживали. В результате наблюдения установлено: при температуре в автоклаве около 95—100°С начинается местный барботаж паровоздушной смеси вдоль стенок н в углах форм. При повышении температуры перегрето­ го пара интенсивность барботажа возрастает. Малейшее

набирает некоторую прочность, которая распределяется неравномерно; в наиболее слабых местах за счет интен­ сивного парообразования наблюдается отрыв верхней корочки п выход пара через образовавшиеся при этом трещины. Дальнейший подъем давления в автоклаве не приводит к каким-либо изменениям поверхности образ­ ца. Таким образом, наличие нерелакспруемого давления в образце при тепловой обработке в паровой среде под давлением является очевидным. Из сравнения кривых рис. 93 следует, что построение кривой сушки по резуль­ татам взвешивания конденсата дает относительную по­ грешность замера в период постоянной скорости сушки до 8%, а в период падающей скорости до 30%.

Первую серию опытов по установлению кинетики

(кривая /), с самого начала процесса происходит сушка

материала около 100% давление в автоклаве сбрасыва­ ется до атмосферного, в этот период также происходит интенсивная сушка материала.

Материал в автоклаве быстро нагревается до темпе­

времени остается на одном уровне. Температура поверх­ ности материала начинает подниматься только во вто­ ром периоде процесса по достижении материалом крити­ ческой влажности. Таким образом, при совмещенном методе запаривания и сушки обеспечивается изотерми­ ческая выдержка, необходимая для протекания процес­

171

сов структурообразования в изделиях автоклавного твердения, и сушка изделий.

Значительный интерес представляет сравнение кри­ вой сушки 5, иллюстрирующей процесс обычной конвек­ тивной сушки, с кривой 1, характеризующей совмещен-

ной сушке изделий от влажности 360% до 25% продол­ жительность процесса равна 8 ч, то при совмещенном методе при таком же перепаде влажности —4,5 ч. В про­

выше, его продолжительность составляет 24 ч.

При проведении опытов по сушке известково-кремне­ земистых изделий при разных давлениях критерий Гухмана, характеризующий отношение потенциала сушки к потенциалу переноса тепла, поддерживали посто­ янным:

172