Транспортирование сырца в сушильные агрегаты. Основные сведения о процессе сушки. Естественная сушка в сушильных сараях (стр. 2 из 2)
Скорость внешней диффузии зависит от параметров теплоносителя— температуры и влажности, а также от скорости его движения относительно высушиваемого изделия.
Способность теплоносителя поглощать то или иное количество влаги зависит от его относительной влажности, т. е. количества содержащейся в нем влаги. Чем меньше относительная влажность теплоносителя, тем большее количество влаги в виде водяного пара может он поглотить.
В результате испарения влаги с поверхности изделия влага из глубинных слоев перемещается на его поверхность. Этот процесс называют внутренней диффузией.
Если в результате быстрого испарения влаги с поверхности сырца разница в количестве ее на поверхности и внутри будет превышать допускаемый предел, то сырец будет растрескиваться. Этот предел называют критическим перепадом влагосодержания, или критическим градиентом влажности.
Условия сушки кирпича должны быть такими, при которых образующийся в ней перепад влажности не превышал бы критического значения. Скорость внутренней диффузии зависит от влагопровод-ности сырца и возникающего перепада влагосодержания или градиента влажности. Внутренняя диффузия протекает медленнее внешней.
Наилучшие условия сушки создаются при одинаковой скорости внешней и внутренней диффузий.
Сушка может происходить только при условии подвода тепла, необходимого для испарения влаги, и при наличии разницы давлений паров воды на поверхности испарения и паров воды теплоносителя. Чем больше эта разница, тем быстрее скорость испарения.
Теплоноситель поглощает влагу из кирпича до тех пор, пока парциальные 1 давления его паров и паров на поверхности испарения не сравняются.
Насыщенность теплоносителя не должна превышать определенного предела. Добавление к насыщенному теплоносителю некоторого количества пара вызывает конденсацию его на поверхности изделия в виде капель воды. Чем выше температура воздуха, тем большее количество паров воды он может впитать до насыщения.
В практике степень насыщения воздуха характеризуют его относительной влажностью, т. е. отношением количества водяного пара, содержащегося в 1 л3 воздуха, к количеству пара, которое насыщает воздух при данной температуре. Чем выше температура и ниже относительная влажность воздуха, тем быстрее протекает процесс сушки изделия и тем меньшее количество воздуха необходимо для удаления влаги из изделия.
Скоростью сушки называется количество воды, которое удаляется с единицы .поверхности изделия в единицу времени. Скорость сушки можно регулировать температурой, относительной влажностью и скоростью движения теплоносителя.
Процесс сушки делится на три периода: нагрева изделий, постоянной скорости сушки и замедленной скорости сушки. В период нагрева тепло, подводимое к материалу теплоносителем, расходуется на подогрев изделия от начальной температуры до температуры теплоносителя. Влажность изделий за этот период уменьшается незначительно.
В первый период сушки удаление влаги происходит с постоянной интенсивностью
где W— количество испарений влаги, кг; F— поверхность испарения, м2; τ —время испарения, ч.
В этот период температура изделия постоянна и равна температуре мокрого термометра 2.
В период постоянной скорости сушки влага, поступающая из внутренних слоев изделий, испаряется с их поверхности. Скорость сушки в этот период остается постоянной до тех пор, пока влажность на поверхности изделий начнет уменьшаться. Этот период сушки характеризуется примерно постоянным уменьшением массы изделия в единицу времени, т. е. количества влаги, испаряемой с единицы поверхности высушиваемого изделия.
В период замедленной скорости сушки постепенно уменьшается влажность изделия до минимального остаточного количества. После этого сушка изделий прекращается. Этот период характеризуется непрерывным снижением скорости сушки и сопровождается снижением величины усадки изделий, которая чаще всего прекращается до окончания этого периода.
Влажность, которую имеет масса изделия в момент прекращения усадки, называется критической влажностью.
Конец третьего периода характеризуется равновесной влажностью, т. е. влажностью, при которой изделие прекращает уменьшаться в массе и скорость сушки равна нулю.
Равновесная влажность высушиваемого материала зависит от относительной влажности и температуры теплоносителя. Чем меньше относительная влажность теплоносителя и выше его температура, тем меньше равновесная влажность высушиваемого изделия.
Для уменьшения возможности образования трещин в заводской практике обычно стремятся увеличить скорость продвижения влаги от внутренних слоев изделия к наружным настолько, чтобы эта скорость соответствовала скорости испарения с поверхности изделия. При этих условиях влажность сырца по всей толщине выравнивается и воздействие напряжений уменьшается или устраняется.
Увеличение скорости капиллярного движения воды в основном зависит от ее вязкости, которая понижается с увеличением температуры воды. Вода при температуре 60° характеризуется вязкостью на 25% меньше, чем при температуре 0°С.
Практически нагрев глиняной массы до указанной температуры или несколько ниже достигают пароувлажнением.
Чтобы ускорить сушку, особенно в начальный период, применяют паропрогрев глиняной массы перед прессованием до 40—50° С. За счет повышения температуры бруса увеличивается влагопровод-ность сырца в два и более раза, так как вязкость воды в сырце значительно уменьшается и усиливается внутренняя диффузия.
Однако возможности прогрева глиняной массы ограничиваются указанными пределами температуры (40—50°С). При более высокой температуре паропрогрева у большинства суглинков, применяемых для производства кирпича, резко снижается связность массы. Это приводит к уменьшению прочности бруса, выходящего из мундштука пресса.
Сырец, нагретый за счет пароувлажнения, можно высушить быстрее и с меньшим количеством трещин. Чтобы уменьшить величину усадки, ускорить продвижение влаги из внутренних слоев к поверхности и тем самым уменьшить перепады влажности по сечению изделия, в шихту вводят - различные отощители, увеличивающие влагопроводность и уменьшающие усадку изделий.
Чтобы избежать появления трещин в изделиях из чувствительного к сушке сырья, повышают относительную влажность тепдоносителя, снижают его температуру при одновременном увеличении объема, а следовательно, и скорости. С этой целью обычно повторно используют часть отработанного теплоносителя, т. е. осуществляют его рециркуляцию путем смешивания с теплоносителем, поступающим от источников тепла. Это делают либо в общей смесительной камере перед поступлением в сушилку, или же рециркулирующий влажный теплоноситель подают в наиболее опасные зоны сушки, и здесь он смешивается с проходящим более сухим теплоносителем..
При сушке изделий стремятся создать оптимальный режим, т. е. режим, при котором получают качественные изделия без трещин в минимальные сроки и при возможно меньших затратах тепла и электроэнергии.
Оптимальный режим сушки обычно устанавливают экспериментальным путем и из нескольких режимов выбирают наиболее эффективный. Этот путь дорогой, трудоемкий и длительный, а главное, не всегда дает лучшие результаты.
Поэтому применяют расчетно-экспериментальные методы. Одним из них является метод установления критического градиента влажности. По его величине можно устанавливать оптимальный режим сушки.
Если критический градиент влажности для определенной керамической массы составляет величину более 3, то кирпич следует сушить в начальный период при температуре теплоносителя 60— 70°С и относительной влажности 55—60%; срок сушки-— 12 ч.
При величине критического градиента влажности сырца менее-1,8 начальная температура теплоносителя должна быть примерно 32°С, относительная влажность 82—85%, а срок сушки 60—72 ч.
При естественной сушке используется тепло атмосферного воздуха, нагретого солнцем. Такая сушка возможна лишь в теплое время года. Ее применяют на сезонных заводах.
Естественная сушка кирпича обычно протекает в сушильных сараях. При небольшом объеме производства, если позволяют климатические условия, кирпич сушат на открытых площадках.
Продолжительность сезона сушки в северных районах составляет примерно 100 суток, а в южных районах — 230 суток.
Срок естественной сушки сырца в сараях колеблется в зависимости от климатических условий от 5 до 20 суток.
Спрессованный кирпич-сырец укладывают в клетки в 6—7 рядов по высоте (рис. 78, а). Каждая клетка состоит из трех столбиков с расстоянием между рядами столбиков в 4—5 см для лучшей циркуляции воздуха. Иногда клетки выкладывают сдвоенными и по мере подсыхания их наращивают свежесформованным сырцом. Нижний ряд сырца часто ставят на тычок.
Подсохшие кирпичи укладывают в брус-подушку (рис. 78, б), где они досыхают и хранятся до направления на обжиг.
Вследствие высокой трудоемкости естественной сушки кирпича и сезонности производства ее заменяют искусственной сушкой в камерных или туннельных сушилках, а заводы переводят на круглогодовое производство.
Использованная литература:
1. Кашкаев И. Я Шейнман Е. Ш.Производство глиняного кирпича. Изд. 2-е, испр. и доп. М., «Высш. школа», 1974. 288 с, с ил.