Вивчення впливу концентрації відходів та способу нагріву модельних зразків пластичного формування на термін сушки та величину усадки

Мета роботи: Визначити термін сушки модельних зразків пластичного формування в умовах конвективного та НВЧ нагріву для різних концентрацій відходів в складі керамічної маси.

Основні відомості

У виробництві продукції стінової кераміки пластичного формування (цегла будівельна, клінкерна, керамічні камені, блоки та черепиця) використовується конвективний метод обігріву. Проведені раніше досліди та закордонний досвід показали значну ефективність НВЧ нагріву виробів стінової кераміки пластичного формування, що дало можливість більш ніж в 17 разів скоротити термін сушки при збереженні якісних показників продукції. Найбільше впровадження метод НВЧ нагріву знайшов у Франції та Канаді для виробництва тонкої та спеціальних видів кераміки. Основні теоретичні відомості з конвективної сушки кераміки приведені в попередній лабораторній роботі та в лабораторних роботах з дисципліни «Теплові процеси в технології ТН і СМ».

Механізм НВЧ нагріву вологого напівфабрикату керамічних виробів та переміщення вологи значно відрізняється від конвективного та радіаційного методів нагріву. Основна відмінність полягає в тому, що за рахунок інтенсивного коливання диполів води в середині матеріалу відбувається її нагрів, що спричиняє переміщення теплоти та вологи з центра шарів до поверхні матеріалу. Таким чином спів падання напрямків потоку теплоти та маси (вологи), яка одночасно прогрівається, значно пришвидшує переміщення вологи у капілярній системі матеріалу до поверхні. Вказаний механізм переміщення потоків теплоти та маси відбувається однаково у всіх напрямках до поверхні виробів.

Методика виконання роботи

Для виконання роботи використовуємо раніше відформовані моделі зразки цегли з різною концентрацією органовмісних домішок. Всі зразки ділимо на дві рівні частини. Першу частину модельних зразків, відповідним чином пронумеровану та розмічену для визначення величини повітряного зсідання розміщаємо на піддоні, який укладаємо в лабораторну сушарку (див. рис. 1) (конвективний нагрів). Температурний режим повинен враховувати чутливість керамічних мас до сушки, а початковий рівень температурного впливу на матеріал встановлюємо по керамічній масі, яка має найвищу чутливість до сушки та після консультації з викладачем.

Рис. 1 – Лабораторна конвективна сушарка

(1 – робоча камера сушарки; 2 – зразок садки модельних зразків)

З кожного складу маси виділяємо по одному зразку для контролю за процесом сушки. Фіксуємо початкову масу зразка. Кожні 15 хвилин проводимо визначення зменшення маси зразків з однаковою послідовністю для кожного складу. Дані записуємо у протокол роботи. Фіксуємо тип вагів, точність визначення маси, та температуру у робочому об’ємі сушарки. При досягненні зразками вологовмісту (10 – 12)% температуру в сушарці збільшуємо до 70 – 80°С; а при досягненні вологовмісту 4 – 6 % температуру збільшуємо до 90 – 110 °С.

Другу частину модельних зразків пронумеровану та розмічену укладаємо на керамічну підставку у робочому каналі НВЧ сушарки (див. рис. 2). По одному зразку кожного складу виділяємо для проведення контролю за процесом сушки. Визначаємо початкову масу виділених зразків. НВЧ сушарка має можливість регулювати потужність теплового впливу (10 – 100 % від максимальної потужності), яка становить 0,9 – 1,0 КВт. Початкова потужність залежить від загальної маси зразків,їх вологовмісту, параметрів формування (тиск формування, глибина вакууму), фракційного складу керамічних мас. Режим сушки задаємо зміною величини потужності та терміном дії заданої потужності за допомогою блока регулювання (рис.2).

Кожні дві хвилини (термін дії заданої потужності) НВЧ сушарка відключається та проводиться контроль маси відібраного зразка. Процес НВЧ сушки завершуємо, якщо послідуючий вимір дав попереднє значення маси зразка.

Рис. 2 – Лабораторна НВЧ сушарка

(1 – робоча камера сушарки; 2 – індикаторне табло; 3 – завдання режиму; 4 – завдання часу; 5 – години; 6 – кнопка включення/виключення; 7 – зразок садки модельних зразків; 8 - нагрів)

Результати дослідів записуємо до таблиці де наводяться параметри процесу сушки у конвективній та НВЧ сушарці. Для кожного способу сушки через указаний термін контролю записуємо значення маси зразків та будуємо графік залежності G_зр.=f() та W_абс. =f(), для кожного складу керамічної маси окремо. Після сушки оглядаємо зразки та фіксуємо наявність або відсутність дефектів, докладно характеризуємо стан висушених зразків та значення величини зсідання зразка. Виконуємо аналіз процесу сушки в конвективній та НВЧ сушарках.

Результати спостережень та аналізу процесів сушки записуємо у протокол, робимо висновки по роботі.

Контрольні питання

1. Від яких властивостей глинистих мас залежать початкові параметри процесу сушки?

2. Механізм переміщення вологи у глинистому матеріалі під час конвективної сушки?

3. Від чого залежить величина зсідання керамічних мас?

4. Механізм нагріву та видалення вологи при НВЧ сушці?

5. Яким чином регулюється режим сушки у НВЧ сушарці?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 5