книги из ГПНТБ / Перегудов, В. В. Тепловые процессы и установки технологии полимерных строительных материалов и изделий учебник

грамме, в котором теплоносителем служит смесь дымовых газов с воздухом, показано на рис. 107, б. Из технологической схемы, пока­ занной на рис. 107, а, мы видим, что в топке, обозначенной буквой Т. сжигается топливо. Продукты горения, имеющие энтальпию h и влагосодержание d2, поступают в смесительную камеру С/С. Туда

тС К.

аt0.<pe

Рис. 107. Сушильный процесс с использованием -в качестве теп­ лоносителя дымовых газов в смеси с воздухом:

а — технологическая схема процесса; б — построение процесса в

' / — d-диаграмме

230

же за счет разрежения, создаваемого вентилятором, подающим су­ шильный агент в сушило, поступает наружный воздух с параметра­

параметрьГдымовых газов-по-расчету процесса горения. Если теп­

соответствующую параметрам наружного воздуха to, фоДля сме­ шения соединяют эти точки прямой линией согласно ранее разоб­

вующую сушильному агенту, поступающему в сушильную установку, и на J—d-диаграмме находим второй параметр смеси с/смКоличество воздуха и дымовых газов, пошедшее на образова­

нии, проведенной из точки В, и перпендикуляра, опущенного из точ­

231

Для определения удельного расхода тепла # д из точки В по изо­ терме проводят прямую до пересечения с перпендикуляром, восста­ новленным из точки А. Пересечение этих линий дает точку В', тогда

агента, или просто с рециркуляцией. Сушка с рециркуляцией для сушильных процессов, где в качестве сушильного агента использу­ ются газовоздушные смеси, в настоящее время начинает приобре­ тать особое значение.

Автоматизация процессов, которая широко начинает внедрять­ ся в производство строительных изделий, требует соблюдения по­ стоянства параметров работающего сушильного агента. Это усло­ вие для начального влагосодержания при изменении атмосферной влажности воздуха в различные периоды времени может наиболее легко достигаться с использованием процесса рециркуляции.

Кроме того, сушка с рециркуляцией имеет и технологические преимущества. Рециркуляция позволяет снизить начальную темпе­ ратуру и повысить начальное влагосодержанне подаваемого су­ шильного агента на сушку и тем самым регулировать скорость внешнего массообмена между материалом и сушильным агентом.

Рециркуляция увеличивает количество сушильного агента, по­ даваемого в установку на испарение влаги, что в значительной ме­ ре интенсифицирует процесс массообмена и уменьшает неравномер­ ность температурного поля по высоте сушильной установки.

Рассмотрим технологическую схему работы сушильной установ­ ки, приведенную на рис. 108, а.

Вентилятор 1 одновременно забирает окружающий воздух с па­

отбирается вентилятором 4. Часть отработавшего сушильного аген­ та выбрасывается в атмосферу, а часть вентилятором 5 направля­ ется на смешение с окружающим воздухом в вентилятор 1.

СМ/АМ = п, где п — кратность смещения. Далее смесь подогревает­ ся до точки.5. Процесс подогрева на диаграмме выразится верти- » кальной прямой, так как dCK = d\. Точка В должна лежать на пере­ сечении прямой, характеризующей процесс подогрева, и линии •/const, проведенной через точку С0, характеризующую теоретический

232

процесс сушки. Нам известна точка С,.характеризующая действи­ тельный процесс сушки, т. е. политропы, проведенной из неизвест­ ной нам точки В через точку С. Для нахождения точки В восполь­ зуемся уравнением ( V I I 1.34). Пусть по заданию А < 0 , тогда, так как Д < 0 , изоэнтальпия проходит выше политропы, следовательно, от-

с

/ — d-диаграмме

резок потерь тепла в данном случае для нахождения теоретического процесса по действительному надо откладывать вверх. Из точки С опустим перпендикуляр на линию подогрева, проведенную через точку М, и получим точку D. Тогда отрезок CK—ACD/m, где Д —

личных материалов, подверженных деформированию и растрескива­ нию. При рециркуляции возможна тонкая регулировка влажности сушильного агента в сушильных установках, благодаря чему улуч­ шается качество высушенного материала.

При рециркуляции экономии тепла в теоретическом процессе не

234

удельный расход тепла на испарение 1 кг влаги в обоих теоретиче­ ских процессах — величина постоянная.

Однако из формулы (VIII . 47) также видно, что 1 кг сушильного агента, характеризуемого параметрами точки В', заберет количест­ во влаги, графически равное отрезку CQD', а 1 кг смеси сушильного агента с рециркулятом, характеризуемой параметрами точки В, за­

В практическом процессе, по данным П. Д . Лебедева и К. А. Нохратяна, имеется некоторая экономия тепла при сушке с рецирку­ ляцией за счет возрастания конвективного теплообмена материала с сушильным агентом при увеличении количества работающего су­ шильного агента и ускорения сроков сушки.

9*

Г л а в а IX

УСТАНОВКИ ДЛЯ ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ

Нагретая среда во влажных условиях может достигаться в раз­ личных' установках п различными методами. Можно, например, на­ гревать материал острым паром, можно нагревать материал лю­ быми способами, сообщив ему предварительно необходимое коли­ чество влаги. Можно, наконец, нагревать материал в горячей воде и т. д. Все эти способы предусматривают практически один и тот же эффект —нагрев материала во влажных условиях.

Нагрев во влажных условиях применяется для спекания с одно­ временным вспучиванием строительных изделий из различных по­ лимерных композиций. В принципе процесс вспучивания происхо­ дит и при одном нагревании, влаги при этом не требуется. Однако равномерно нагреть заключенный в любую форму полимерный ма­ териал, имеющий очень небольшой коэффициент теплопроводности, не удается без передачи дополнительного тепла внутрь материала. Поэтому обычно при вспучивании и спекании гранул материала применяют либо пар, либо горячую воду. Горячая вода или конден­ сат проникает к каждой грануле материала и равномернее обогре­ вает весь слой, заключенный в форму, поэтому вспучивание проис­ ходит равномерно во всех слоях. Таким образом, влажная среда является как .бы вспомогательным условием, необходимым для спе­ кания и вспучивания.

В последнее время для передачи тепла внутрь материала начи­ нают применять обогрев токами высокой частоты. Пока этот способ еще не нашел промышленного применения, однако является исклю­ чительно перспективным для получения поропластов в будущем.

Систем классификации установок для тепловлажностной обра­ ботки материалов известно много. Наиболее приемлемыми из них для установок, применяющихся при переработке полимерных мате­ риалов, являются классификации по режиму работы и по давлению рабочей среды.

По режиму работы установки бывают периодического и непре­ рывного действия, а по давлению рабочей среды — установки, ра­ ботающие при атмосферном давлении и выше атмосферного.

§1. Установки периодического действия

Кпериодически действующим относятся многие установки для тепловлажностной обработки, как-то: камеры, ванны, герметиче­ ские формы, кассеты и автоклавы. Из них только одни автоклавы работают на давлении выше атмосферного, все остальные агрега­ ты работают при атмосферном давлении.

Кроме автоклавов при небольшом избыточном давлении до 0,5 ат могут работать герметические формы и кассеты.

Установки атмосферного давления. Простейшей установкой пе­ риодического действия для вспучивания бисерного полистирола является ванна (рис. 109). Ванна — металлическая емкость 1 — за-

236

полнена водой и снабжена змеевиками-обогревателями 2, по кото­ рым проходит пар давлением до 5 ат. Конденсат через конденсаци­ онное устройство возвращается в систему. Вода в ванне нагревает­ ся до 95—98° С. Длина ванны до 2 м, ширина 0,4 м, высота 0,7 м. Материал — бисерный полистирол — в количестве 1,5 кг загружа­ ется в сетку-дуршлаг 3 и вместе с сеткой загружается в ванну. Процесс вспучивания идет 10—25 мин. В процессе термообработки материал перемешивается деревянными веслами, при этом каждая

чу тепла с открытой поверхности как за счет конвективного тепло­

где F — площадь поверхности ванны, м2; а — коэффициент тепло­ отдачи, а=20 — 25 ккал/м2-ч-град; tB — температура воды, °С; i0 .c — температура окружающей среды, °С; t — время продолжения цикла, ч.

Величина потерь тепла на испарение воды Q I I o n с открытой по­ верхности определяется по эмпирической формуле

237

Увспучивания. В этом случае не­

таллическими стенками камеры проложен изоляционный слой

1250 мм. Две боковые стенки имеют по 15 смотровых окон 5 с двой­ ным остеклением. Прижимные плиты камеры 6 с помощью гидро­ привода могут создавать номинальное давление на закладываемые

238

При загрузке снимается торцовая стенка. Между прижимными плитами укладываются 10 формуемых изделий. Стенка устанавли­ вается на место и закрепляется болтами. В низ камеры через пер­ форированные трубы подается пар давлением 1 —1,15 ат. В процес­ се нагрева заготовки вспучиваются. Внутри заготовок создается давление, которое передается на прижимные плиты. Для того что­ бы воспрепятствовать оказываемому давлению со стороны загото­ вок материала, включают гидравлическую систему, создающую давление прижимных плит на материал. Общее время тепловой

5-

L •

Рис. 111. Десятиполочная камера для окон­ чательного вспучивания листовых заготовок (расширительная камера):

/ — металлические стенки камеры; 2 —каркас ка­ меры; 3 — изоляционный слой; 4— ярусы для по­ мещения листовых заготовок; 5 — смотровые ок­ на; 6—прижимные плиты

обработки материала для вспучивания составляет 80—100 мин. Конденсат из камеры выводится через конденсатоотводчик. После проведения тепловой обработки в камеру через специальное устрой­ ство подается на охлаждение вода. Охлаждение водой длится 30 мин. Весь цикл тепловой обработки вместе с-перезарядкой каме­ ры составляет 2,5 ч.

Процесс тепловой обработки в камере делят на три периода: подъем температуры, изотермическая выдержка и охлаждение. Этот процесс в виде кривой зависимости температуры от времени показан на рис. 112. I период — подъем температуры — начинается

239