книги из ГПНТБ / Жуков Д.В. Основы теории и техника сушки теплоизоляционных изделий

режимами. Сравнивая кривую сушки 1 (рис. 53) при противотоке с кривой сушки 2 при прямотоке, можно ви­ деть, что при противотоке начальная стадия процесса характеризуется замедленной скоростью сушки и затем высокой интенсивностью процесса почти до его оконча-

ния. При прямотоке (кривая 2) процесс протекает с пре­ дельно высокой скоростью с самого начала, но резко за­ медляется в конечной стадии. Продолжительность суш­ ки как при том, так и при другом процессе одинакова. Однако, учитывая, во-первых, что в конце процесса суш­ ки минераловатные изделия обязательно следует под­ вергать обработке высокой температурой и, во-вторых,, экономическую сторону дела, следует заключить, чтопрямоток в сушилках для этих изделий, по крайней мере- в первой половине процесса сушки, нерационален. Оче­ видно, наиболее целесообразной для сушки минераловатных изделий является конструкция сушилки смешан­ ного типа, т. е. противоточно-прямоточная.

На основании результатов, полученных в опытах по сушке минераловатных изделий, и принимая коэффици­ ент неравномерности сушки в производственной сушил­ ке равным 1,3, а поправку на увеличение размера по длине и ширине изделий также равной 1,3, можно сфор­ мулировать следующие рекомендации по параметрам режимов сушки:

Продолжительность сушки п ч при тол­

В опытах установлено также, что отличительной осо­ бенностью процесса сушки минераловатных изделий на глиняном связующем является наличие более длитель­ ного периода падающей скорости сушки, чем у изделий на битумном связующем. Это объясняется, очевидно, более прочной связью влаги с материалом. Однако так как начальная влажность изделий на глиняном связую­ щем ниже, чем изделий на битумном связующем, общая продолжительность сушки у этих изделий одинакова. Следовательно, режимы сушки этих двух видов мииераловатных изделий, а также и конструкции сушилок могут быть одинаковыми.

Производственные исследования. Производство ми­ нераловатных плит на битумном связующем сосредото­ чено в основном на минераловатных заводах Минмонтажспецстроя СССР. Всюду изделия сушат в туннель­ ных сушилках с использованием дымовых газов от то­ пок, работающих на мазуте. Основные характеристики сушилок передовых заводов приведены в табл. 6.

Длительное время сушилки этих заводов работали по прямоточно-противоточной схеме, но вследствие повы­ шенных давлений на загрузке и выгрузке туннелей и не­ избежного при этом выбивания газов в цех сушилки пе­ реведены на работу по противоточно-прямоточной схеме.

52

Та б л и ц а 6. Характеристика туннельных сушилок и параметры режима сушки минераловатных плит на битумном связующем

Вулканитовые изделия

Лабораторные исследования. В качестве образцов при установлении режима сушки изделий использовали плитки размером 140X110X45 мм, а для определения прочности изделий — балочки размером 144X37X37 мм.

пуклых по отношению к оси ординат, что свидетельству­ ет об очень прочной связи влаги с материалом. Очевид­ но, эта связь является структурной и образовалась в про­ цессе автоклавирования изделий, что обусловливает их прочность. Следовательно, вполне можно допустить, что при сушке вулканита по мере удаления влаги до опреде-

53

леннбгб предела эта структурная связь влаги с матерка* лом может нарушаться с потерей прочности изделий.

Типичная картина процесса сушки вулканитовых из­ делий при постоянном режиме представлена на рис. 25,

Рис. 25. Процесс сушки вулканитовых изделий

откуда следует, что значительная часть процесса проис­ ходит при падающей скорости сушки. Это доказывает, что материал плит имеет ограниченную влагопроводность и прочную связь влаги с материалом. Температурные кривые также подтверждают этот вывод: небольшое за­ медление скорости нагрева в области температуры мок­ рого термометра происходит только лишь в центре об­ разца, в остальных же точках температура материала выше температуры мокрого термометра. Усадка изделий фактически отсутствует, поэтому скорость сушки не ли­ митируется усадочными напряжениями в изделиях.

Скорость движения теплоносителя оказывает значи­ тельное влияние на продолжительность и скорость суш­ ки только в первый ее период с влажности 160—170 до 120—130%, затем это влияние становится ничтожным. Кривая 7 доказывает, что влияние температуры на ско­ рость сушки носит иной характер, чем влияние скорости теплоносителя, и остается существенным на всем протя­ жении процесса сушки. Влияние температуры теплоноси­

54

теля на продолжительность сушки видно из следующих данных: при ^о=40°С продолжительность сушки плитки

тельная влажность воздуха. Так, до влажности изделий 120% скорость сушки при ср=77% равна 3,5%/ч, а при Ф =30%—9,2%/ч. Таким образом, при снижении ср в 2,57 раза скорость сушки возросла в 2,61 раза, т. е. уве­ личение скорости сушки изделий обратно пропорцио­ нально снижению относительной влажности воздуха. Во втором периоде это влияние становится меньше. На­ пример, при изменении влажности изделий в пределах 80—50% скорость сушки при первом режиме равна 2,16%/ч, а при втором режиме —2,59%/ч. Были также проведены опыты по сушке изделий натуральной вели­ чины (плиты 500X170X50 мм, у=350 кг/м3) при посто­ янном режиме: ^=205° С и п = 5 м/сек. Опыты показа­ ли, что при таких условиях продолжительность сушки из­ делий до нормативной влажности не превышает 8 ч.

При сушке вулканитовых изделий в производствен­ ных условиях наблюдается значительное падение их прочности. Так, если прочность изделий на изгиб пос­ ле автоклавной обработки равна 6 кгс/см2, после их суш­ ки прочность снижается до 2—2,5 кгс/см2 (по техничес­ ким условиям 3 кгс/см2). Поэтому в лабораторных опы­ тах при установлении параметров оптимального режима сушки следовало определить также их влияние' на проч­ ность изделий.

В производственных условиях вулканитовые изделия сушат дымовыми газами, имеющими, как известно, в своем составе углекислоту. По данным И. 3. Волчека, углекислота при определенной концентрации разрушает гидратные новообразования в вулканите, обусловлива­ ющие его прочность. Поэтому были проведены опыты по установлению степени влияния С 02 на прочность изде­ лий после сушки. Влияние С02 на прочность вулканита изучали, непрерывно поддерживая в рабочем простран­ стве лабораторной сушилки концентрацию С02 в преде­ лах 0,8—3,5%, соответствующих концентрации С02 в производственных условиях. Содержание С02 в теплоно­ сителе определяли газоанализатором ГХП-ЗМ. Резуль­ таты опытов приведены в табл. 7,

55

1

Анализируя данные таблицы, можно сделать следу­ ющие выводы. После сушки по всем режимам при ис­ пользовании чистого воздуха прочность вулканитовых изделий не снижается, она значительно превышает проч­ ность, требуемую техническими условиями. При сушке изделий дымовыми газами (при наличии СОг) при пони­ женных температурах теплоносителя заметна тенденция к снижению прочности изделий. Однако при сушке теп­ лоносителем с высокими температурами (150—200° С) и наличии СОг в теплоносителе падения прочности изде­ лий после сушки не наблюдается. Вместе с тем в произ­ водственных условиях до настоящего времени происхо­ дит резкое падение прочности изделий при сушке их дымовыми газами. Возможно, причиной этого является воздействие образующейся при сжигании сернистого ма­ зута серной кислоты в условиях повышенной влажности теплоносителя и конденсации паров теплоносителя на изделия в начале сушки. Таким образом, причина паде­ ния прочности изделий при сушке их в производствен­ ных условиях остается недостаточно установленной.

Производственные исследования. Вулканитовые из­ делия на Инзенском диатомовом комбинате изготовляют

семь и восемь туннелей). Размер каждого туннеля 26Х XU2X1.7 м. В туннеле размещается 15 вагонеток. Изде­ лия укладывают на вагонетки плашмя. Общая емкость туннеля 210 м3. Для сушки используют дымовые газы от топок, работающих на мазуте. На каждый блок тунне­ лей установлен нагнетательный вентилятор ВРС № 15,5 при мощности электродвигателя 40 кет, а для отбора от­ работанного теплоносителя — ВРС № 12 при мощности электродвигателя 24 кет. Режимные и аэродинамические характеристики каждого блока туннелей следующие.

57

На основании проведенных лабораторных и произ­ водственных опытов можно сформулировать следующие рекомендации по режимам сушки и конструкциям суши­ лок для вулканитовых изделий. Так как вулканитовые изделия не имеют усадки при сушке и допускают быст­ рую сушку на всем протяжении процесса, режим их суш­ ки и конструкция сушилок должны обеспечивать про­ должительный период сушки при высоких тем­ пературах (около 200°С), что может быть достигнуто при многократном подогреве теплоносителя по зонам сушилок. При этом продолжительность сушки не будет превышать 8 ч.

Перлитобитумные изделия

В состав перлитобитумных плит входят вспученный перлит, который является заполнителем, асбест— арми­ рующей добавкой, битумная паста, изготовленная на ча- сов-ярской глине, — связкой. Для увеличения механиче­ ской прочности изделий вводят 1—1,5% по весу сухого материала карбометилцеллюлозы (КМЦ). Массу влаж­ ностью 440—450% перемешивают в лопастной мешалке, затем прессуют. Влажность отформованных плит 310— 350%. Плиты (образцы для сушки) формовали стан­ дартных размеров 500X500X50 мм, но из-за ограничен­ ных размеров лабораторной сушилки по ширине опыты проводили на образцах шириной 250 мм (плиту раз­ резали пополам).

Прежде чем перейти к анализу результатов исследо­ ваний, считаем необходимым отметить особенности про­ цесса сушки перлитобитумных изделий. В процессе суш­ ки изделий должно быть удалено значительное количест­ во влаги, что обусловливает их высокую пористость и малый объемный вес. В результате удаления влаги дол­ жно произойти также упрочнение глиняной связки и, кроме того, расплавление битумной пасты с равномер­

58

ным ее распределением в объеме изделий и обволакива­ ние частичек перлита для придания гидрофобных свойств изделиям с последующим твердением битума при охлаждении изделий. Согласно технологическим требованиям, последняя стадия процесса сушки во из­ бежание выгорания битума должна протекать при тем­ пературе материала, ие превышающей 160° С.

Общий характер процесса сушки перлитобитумных изделий при постоянном режиме не имеет каких-либо особенностей: период постоянной скорости непродолжи­ телен и заканчивается при шк=230% , основная часть процесса проходит в периоде падающей скорости сушки. Температура в центре изделий не превышает 100° С, тем­ пература периферийных слоев не выходит за пределы

130° С.

В опытах по определению влияния температуры на продолжительность сушки изделий установлено, что оно носит характер примерно обратной пропорциональности. Влияние скорости движения теплоносителя на процесс сушки изделий весьма значительно. Таким образом, по­ скольку повышение температуры теплоносителя ограни­ чено технологическими требованиями, при проектирова­ нии сушилок следует принимать высокие скорости дви­ жения теплоносителя.

Затем проводили опыты по установлению оптималь­ ных параметров переменного (производственного) ре­ жима сушки с различным направлением движения теп­ лоносителя около высушиваемых изделий: противоток, прямоток и смешанные схемы. При этом в первых двух схемах скорость движения воздуха принимали равной 6,

Т а б л и ц а 8. Физико-механические свойства перлитобитумных изделий

59

а в других 4,5 м/сек. Средние результаты физико-меха­ нических характеристик изделий в зависимости от раз­ личных режимов сушки приведены в табл. 8.

При противоточном режиме свежий теплоно­ ситель поступает на сухой материал, поэтому

около дверей туннелей. Последнее обстоятельство обыч­ но приводит к загазованности цеха.

С учетом изложенного и результатов опытов можно сказать, что оптимальным режимом для сушки перлито­ битумных изделий является противоточно-прямоточный режим (рис. 26). Срок сушки по этому режиму состав­ ляет 10—13 ч при высоком качестве продукции. Подача теплоносителя в одном месте (около середины длины тун­ нелей) обусловливает простоту тепловой схемы работы сушилки и ее обслуживание. Экономичность работы установки по такому режиму может быть достигнута за счет многократной циркуляции теплоносителя как впер­ вой, так и во второй зонах.

60