Файл: Термодинамические основы интенсификации сушки строительных материалов и изделий [сборник]..pdf

тп = 6 мин.; продолжительность импульса вакуумиро­ вания тв = 2 мин.\ глубина разрежения по циклам:

— начальная температура среды в установке tcu = = 100° С;

— конечная температура среды в установке tc к =

=150—250° С.

Впервом и восьмом цикле вакуумирование отсутст­

вует (тн = 8 мин.).

При данных параметрах общая продолжительность сушки от начального влагосодержания 16—18% Д о ко­ нечного 2—4%, без деформаций трубок и трещин — 64 мин. Сушка протекает при отсутствии перепадов тем­ пературы и влагосодержания между центром и поверх­ ностью трубки. Определение равновесных влагосодержанин глины после импульсно-вакуумной сушки дре­ нажных труб проводили по следующей методике. Из свежеотформованных труб вырезали 8 колец длиной 50 мм. В каждое из колец на глубину 5 мм от поверхноности установили предварительно увлажненный датчик

термодинамического равновесия между глиной и телом датчика.

Затем влагоизоляцию снимали и помещали образ­ цы в лабораторную сушильную установку [2].

После каждого из 8 циклов сушки образец из уста­ новки извлекали, взвешивали, влагоизолировали, поме­

26

построенным по табличным данным, приведенным в [1], определяли значения потенциала массопереноса 0 и от­ носительного давления пара <р. В результате была по­ лучена изотерма равновесных влагосодержаний глины после импульсно-вакуумной сушки дренажных труб

(рис. 3).

При ф > 0,8 равновесные влагосодержания глины, подвергнутой импульсно-вакуумной сушке, ниже соот­ ветствующих равновесных сорбционных влагосодержа­ ний (изотерма 3 на рис. 1).

U.

/и/кг

Рис. 3. Изотерма равновесных влагосодержаний после сушки

Данный метод позволил получить значения равно­ весных влагосодержаний и в гидротермической области, для которой эквивалентное относительное давление во­ дяного пара

Ф > 1.

Значения In а глины после импульсно-вакуумной суш­ ки приведены на рис. 4. Как видно из этого рисунка,

27

По данным рис. 5 вычислены следующие значения структурной коллоидной активности d0 и коэффициента

Рис. 4. Зависимость а и Ina от ср после сушки

цесса сушки происходит формирование капиллярно-по­ ристой коллоидной структуры из первичной коллоид­ ной, которой соответствует влагосодержание, значи­ тельно превышающее формовочное. При определенных значениях ф и 0 (фкр и ©Кр.) процесс образования ка­ пиллярно-пористой коллоидной структуры завершается и происходит постепенное ее приближение к соответ­ ствующей типичной капиллярно-пористой структуре глины.

28

При этом увеличивается сопротивление материала сжатию, растяжению при изгибе и др., а наблюдаемые изменения прочностных характеристик пропорциональ­ ны осмотической сорбционной активности, определяе­ мой из соотношения [1]

?п d

ной капиллярно-пористой структуры при одном и том же ф.

Так, в процессе определения равновесных влагосодержаний глины после сушки дренажных труб были найдены значения микротвердости для образцов после импульсно-вакуумной сушки при Т = 293° К*. На рис. 6 приведена зависимость микротвердости МТ от а0См ис­ следуемой глины после импульсно-вакуумной сушки. Для вычисления а0см по соотношению (3) значения а брали по рис. 4, а аа9 по изотерме 2 на рис. 2 при од­ них и тех же значениях ф. Последние соответствовали

* Определения проведены в проблемной лаборатории механики бетона Рижского политехнического института.

29

тем влагосодержаниям, которые имели образцы при оп­ ределении микротвердости. Как видно из рис. 6, микро­ твердость также линейно растет с уменьшением а0см от значений 2,6 до 1.1. При значениях а0см <1 , 1 она резко возрастает.

Термодинамическим параметром, характеризующим приближение структуры материала к соответствующей типичной капиллярно-пористой структуре, является сте­ пень завершенности структурообразования [3]. При анализе технологических процессов целесообразно оп-

М1

Рис. 6. Зависимость микро­ твердости глины от а0осм

рсделять относительную степень завершенности струк­ турообразования г\' из уравнения

30

где U — равновесное влагосодержание материала; Uq — то же в начале процесса сушки; Ua — равновес­

ное влагосодержание соответствующей типичной капил­ лярно-пористой структуры ' при одном и том же ср;

Рис. 8. Зависимость относительной степени завершенности от влагосодержания

Значения г]', найденные из (6) при Т = 293° К в за­ висимости от ф и U, приведены на рис. 7 и 8.

Пересечение прямых, экстраполирующих линейные участки зависимости ц' от ф (рис. 7), происходит при фкр.1 = 1,005. Это же значение получено выше при ана-

31

Как видно из рис. 9, микротвердость линейно растет с увеличением г)' до значения последнего, равного 0,96.

мт,

исследования позволят использовать отмеченные зако­ номерности для определения оптимальных внешних воз­ действий на изделие в процессе его сушки.

В целях более полного изучения сорбционных харак­ теристик глины были построены изобары равновесных влагосодержаний при значениях ср, равных 0,2; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 0,9; 0,99. Равновесные влагосодержания опре­ делялись тензиметрическим методом, путем дискретного изменения одновременно температуры и концентрации

32