Определение длительности и режима сушки

Задача технологии сушки – определение минимального времени, в течение которого керамическое изделие может быть высушено до заданной конечной влажности без коробления, трещин и других пороков. Длительность сушки зависит от свойств омывающей материал среды: температуры, относительной влажности, влагосодержания, скорости движения теплоносителя.

Существует три способа подбора оптимально режима сушки:

1) Метод «попыток». Без определения свойств материала и среды на основании сушки нескольких серий образцов подбирается оптимальный режим. Этот метод самый дорогостоящий, трудоемкий, длительный, грузоемкий, ненадежный.

2) На основании представлений о физической сущности процесса образования дефектов составляются уравнения, описывающие процесс. Экспериментально определяются характеристики материала, входящие в расчетные уравнения, по ним рассчитываются параметры сушки.

3) Из дифференциальных уравнений, описывающий процесс образования дефектов, составляются критерии подобия. Экспериментальным путем определяются критические значения этих критериев, по ним рассчитываются параметры режима сушки.

Главная причина появления сушильных трещин является возникновение предельных перепадов влагосодержания между центром и поверхностью изделия, то есть перепадов, при которых напряжения, вызванные недопущенной усадкой, превосходят по своей величине предел прочности материала. Задача сводится к определению минимальной длительности сушки, при которой перепады влагосодержания не будут достигать предельно критических величин.

Теория влагообмена. Критерий Кирпичева :

где R – характерный размер тела (для пластины – половина ее толщины). - средняя начальная влажность.

То есть

1. Экспериментально определяют коэффициент потенциалопроводности влаги, м²/ч ( ), плотность сухого материала, кг/м³ ( ), среднюю начальную влажность.

2. Экспериментально определяется при каком минимальном перепаде влагосодержаний на поверхности и в центре изделия появляется брак.

3. Зная начальную величину влагосодержания, подсчитывают критерий Кирпичева.

4. Вычисляется допустимая интенсивность сушки

принимая, что

где V_M – объем изделия, м³, F_M – площадь поверхности изделия,м².

5. Вычисляем минимальную длительность безопасного процесса сушки τ.

Приведенный метод применим для индивидуальной или однорядной сушки. При штабельной сушке применяют метод, основанный на теории вероятности. Порядок расчета:

1. Замеряют производительность вытяжных вентиляторов V₂; среднюю температуру теплоносителя, покидающего садку сырца t; температуру воздуха t₀, подсасываемого в туннели на их загрузочных сторонах; температуру отходящих газов t₂ (рисунок 11.3).

2. Вычисляем коэффициент разбавления отработанных газов, подсасываемых воздухом К, и часовой расход теплоносителя, проходящего через садку:

3. Многократным взвешиванием определяется средний начальный вес G_Н и конечный G_К вес сырца и средняя влагоотдача ΔG.

4. Вычисляется прирост влагосодержания теплоносителя по формуле:

где N – часовая производительность сушилки, шт. изд., - объемный вес воздуха при нормальных условиях (1,293 кг/м³).

5. Производится многократная разбраковка высушенного сырца и определяется величина Р – выход бездефектной продукции, %, при зафиксированной приросте вдагосодержания .

6. По номограмме находится точка, соответствующая фактическому выходу бездефектной продукции при замеренном приросте влагосодержания.

7. Задаются желаемым выходом бездефектной продукции Р^*.

8. По номограмме, рассчитанной по теории вероятности, находят прирост влагосодержания для нового режима, определяют расход теплоносителя, температуры.