Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Технология материалов. Лабораторный практикум. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 105 6 7 8 9 10 > Следующая >>>

б) Определение сроков схватывания гипсового теста

Рис.4.1. Прибор Вика

Процесс схватывания выражается в том, что пластичная масса, обладающая большой подвижностью, начинает густеть и уплотняться, что отвечает началу схватывания. В дальнейшем эта масса все больше уплотняется, окончательно теряет пластичность и постепенно превращается в твердое тело, не обладающее сначала существенной прочностью. Этот момент соответствует концу схватывания. После этого происходят дальнейшие физические и химические преобразования, сопровождающиеся нарастанием прочности – это характеризует собой твердение вяжущих веществ.Сроки схватывания гипсового теста определяют с помощью прибора, называемого иглой Вика (см. рис.4.1). Прибор состоит из металлического штатива 10, в нижней части которого находится площадка 1, а в верхней – два параллельно

выступающих кронштейна 11, в которых свободно передвигается в вертикальном направлении главная часть прибора – металлический стержень 8 цилиндрической формы. В нижней части стержня крепится игла 3. Суммарная масса стержня с закрепленной в нем иглой должна составлять 120 г. Стержень винтом 5 может быть неподвижно закреплен в кронштейнах прибора на любой высоте. На площадку штатива 1

помещают стеклянную

полированную пластинку из зеркального или утолщенного стекла, а на ней металлическое или эбонитовое коническое кольцо 2 для гипсового теста. На выступающих концах кронштейнов прикреплена металлическая пластинка 6 со щелью и миллиметровой шкалой. На подвижном стержне наглухо закреплена тарелка – указатель 7, которая через щель в шкале выступает наружу и при передвижении стержня

скользит по шкале, указывая глубину погружения иглы в тесто.

Прибор Вика устанавливают на горизонтальной плоскости. На нижнюю площадку прибора помещают стеклянную пластинку, а на нее коническое кольцо расширенной частью вниз. Придерживая левой рукой стержень с закрепленной в нем иглой, освобождают зажимающий его винт 5 и плавно опускают до соприкосновения иглы

со стеклянной пластинкой. В таком положении стрелка-указатель должна находиться против нижнего нулевого деления. Если положение стрелки не совпадает с нулевым делением, шкалу передвигают, после чего прочно закрепляют соответствующим винтом. Одновременно проверяют, насколько свободно и легко передвигается стержень в отверстиях кронштейнов, и если нужно, смазывают его машинным маслом. Перед каждым определением стеклянную пластинку и внутреннюю поверхность кольца тщательно моют и смазывают тонким слоем машинного масла. Гипсовое тесто нормальной густоты готовят по водогипсовому отношению, установленному предыдущим опытом. Для этого на технических весах отвешивают 300 г гипса. В фарфоровую чашку наливают соответствующее количество воды и при энергичном перемешивании всыпают в нее гипс и включают секундомер. Смесь гипса с водой тщательно перемешивают в течение 30 с и затем вливают в кольцо. Избыток массы срезают по верхнему краю влажным ножом, сглаживая ее поверхность. Кольцо, заполненное тестом, помещают на площадку штатива так, чтобы игла находилась в центре кольца. Придерживая левой рукой стержень с иглой, правой ослабляют зажимающий винт и осторожно опускают стержень вниз, чтобы кончик иглы коснулся поверхности теста, после чего стержень закрепляют винтом. Испытание начинают с того, что быстро отпускают винт, зажимающий стержень. Под действием силы тяжести стержень с иглой опускается вниз, и игла погружается в тесто. Глубину погружения отмечают по шкале, а время от момента затворения гипса водой - по секундомеру. Затем стержень с иглой поднимают вверх и закрепляют в исходном положении; иглу тщательно вытирают, а кольцо с тестом несколько сдвигают в сторону так, чтобы при новом погружении игла попадала в нетронутое предыдущим испытанием место. Каждое последующее погружение иглы проводится через 10 с в таком же порядке. В полученных отсчетах отмечают два момента: начало и конец схватывания. Началом схватывания считают время от затворения гипса водой до того момента, когда игла, погружаясь в гипсовое тесто, не доходит до стекла на 0,5 мм, концом схватывания - время от затворения гипса водой до того момента, когда игла погружается в тесто на 0,5 мм. Начало схватывания для всех сортов строительного гипса должно наступать не ранее чем через 4 мин, а конец схватывания не ранее чем через 6 мин. и не позднее чем через 30 мин после начала затворения гипсового теста. Для формовочного гипса 1-го и 2-го сорта сроки

схватывания следующие: начало – 8 и 6 мин, конец – не ранее 15 и 10 мин. соответственно и не позднее 25 мин (для обоих сортов).

По ГОСТ 125-70 строительный гипс делится на три сорта. Предел прочности при изгибе должен составлять после 1,5 ч твердения (с момента начала затворения) не менее 2,7 МПа для 1-го сорта; не менее 2,2 и 1,7 МПа для 2-го и 3-го сорта. Значение предела прочности при сжатии должно составлять для 1-го сорта не менее 5,5 МПа, для 2-го сорта - 4,5 и для 3-го сорта - 3,5 МПа. Для формовочного гипса значение предела прочности при сжатии после суточного твердения с момента начала затворения водой для 1 -го и 2-го сорта должна составлять не менее 7,5 и 6,5 МПа.

Контрольные вопросы

1. Что называют гипсовыми вяжущими веществами?

2. Охарактеризуйте существующие технологии получения

гипсовых вяжущих веществ.

3. Влияние технологических условий на механизм дегидратации

CaSO4 • 2Н2О (образование α и β модификаций гипса).

4. Области применения гипсовых вяжущих веществ.

5. Перечислите основные этапы методики определения

нормальной густоты гипсового теста.

6. Принцип работы и устройство вискозиметра Суттарда.

7. Принцип работы и устройство прибора Вика.

8. Методика определения сроков схватывания гипсового теста.

Лабораторная работа №5

ГИДРАВЛИКА "КИПЯЩЕГО СЛОЯ"

Цель работы: измерение гидродинамического сопротивления слоя

сыпучего материала в зависимости от расхода газа; определение скорости начала псевдоoжижения и диаметра частиц материала.

Основные понятия

Слой зернистого твердого материала, пронизываемый восходящим потоком жидкости или газа, может находиться в двух качественно различных стационарных состояниях. При скорости потока



ниже

некоторой критической величины



твердые частицы неподвижны

(рис. 5.1, а), порозность слоя ε неизменна, а его гидравлическое сопротивление Δp возрастает со скоростью скорости



гидравлическое сопротивление зернистого слоя



. По достижении

становится равным его весу, слой взвешивается, твердые частицы теряют прежний взаимный контакт, получают возможность перемещаться и перемешиваться; слой расширяется, в нем наблюдается проскакивание газовых пузырей, а на его свободной поверхности — волны и всплески. В этом состоянии (рис. 5.1, б) слой напоминает кипящую жидкость, благодаря чему он назван псевдоожиженным, или кипящим. С дальнейшим ростом скорости потока до некоторой величины интенсивность движения частиц увеличивается. При >



слой продолжает расширяться и



сила

гидродинамического сопротивления становится больше силы тяжести и твердые частицы выносятся из слоя. Скорость скоростью начала псевожидожения, а скорость



называется



— скоростью

начала уноса.

Непосредственно после перехода в псевдоожиженное состояние слой несколько расширяется, он однороден; его свободная поверхность практически неподвижна, перемещение частиц выражено слабо. С ростом скорости газа и расширения слоя в его объеме появляются газовые пузыри (нарушается однородность), повышающие интенсивность перемешивания частиц и вызывающие колебания свободной поверхности слоя. При этом возрастает порозность слоя, увеличиваются размеры и количество всплывающих газовых пузырей (рис. 5.1, в), резко турбулизирующих слой. При выходе из слоя пузыри, прорывая его свободную поверхность, вызывают ее колебания и появление всплесков твердых частиц. В узких и высоких слоях восходящие пузыри сливаются и могут занять все поперечное сечение, образуя перемещающиеся вверх газовые «пробки», которые чередуются с движущимися «поршнями» твердых частиц (рис. 5.1, г). В таком поршнеобразном псевдоожиженном слое перемешивание твердых частиц в вертикальном направлении затруднено.

Зернистому слою, псевдоожиженному газами, свойственна пульсация давления и порозности в отдельных точках с частотой от 1 до 10 в секунду, вызванная периодическим образованием газовых пузырей.

Размер последних возрастает с увеличением диаметра твердых

частиц, но уменьшается при добавлении к крупнозернистому слою порции более мелких частиц. В слое твердых частиц, склонных к

агрегированию, при скоростях газа, незначительно превышающих



образуются сквозные каналы (рис. 5.1, д), через которые газ проходит без полного контакта с твердыми частицами. Эти каналы часто либо полностью исчезают при увеличении скорости газа, либо сохраняются лишь в основании слоя (у опорно-распределительной решетки). При высоких давлениях, когда плотности газа и твердых частиц соизмеримы, слой приближается к однородному.

При псевдоожижении зернистых материалов в коническо-

цилиндрических и конических аппаратах с углом в вершине более 15—200 возможно образование фонтанирующего слоя (рис. 5.1, е). Здесь газ, проходя преимущественно в центральной зоне слоя, увлекает твердые частицы и фонтаном выбрасывает их к периферии, где они сползают вниз вдоль боковой поверхности.

Очень важную роль в аппаратах с псевдоожиженным слоем

зернистого материала играет конструкция опорно-распределительной

решетки.

Конструктивно наиболее простыми являются п л о с к и е перфор и р о в а н н ы е , и л и полусото в ы е , решет ки с кр у г л ы м и или п р о долго ва т ы м и отверстиям и , которые не исключают, однако, образования застойных зон на участках между отверстиями для прохода ожижающего агента (газа, жидкости). Отмеченного недостатка не имеют сотовые решетки (рис. 5.2, а, б), но они значительно сложнее в изготовлении. На рис. 5.2, в, г показаны схемы двух беспровальных, решеток: первая изготовлена из перфорированных плоских металлических листов, а вторая сварена из уголков. В аппаратах небольших размеров оправдало себя газораспределительное устройство в виде конусного распределителя— диффузора с боковым та нгенциальным вводом потока ожижаю щего агента (рис. 5.2, д). Известно множество более сложных распределительных устройств, применение которых весьма ограниченно. Заметим, что равномерность псевдоожижения зависит не только от конструкции опорно-распределительней решетки, но от размеров и формы твердых частиц, скорости потока ожижающего агента, способа его подвода и других факторов.

При прочих равных условиях равномерность псевдоожижения повышается по мере увеличения скорости прохождения ожижающего агента через живое сечение решетки, но при этом возрастает, однако, ее гидравлическое сопротивление. На практике доля живого сечения решетки обычно составляет 1—10% от ее площади.

Рис. 5.1. Разновидности псевдоожиженного слоя:

а — неподвижный слой; б — кипящий слой; в — слой с барботажем газовых пузырей; г — поршнеобразный слой; д — слой со сквозными каналами;е — фонтанирующий слой; 1 — корпус аппарата; 2 — опорно-распределительная решетка; 3 — твердые частицы 4 — газовые пузыри; 5 — газовые «пробки»; 6 — сквозные каналы; 7 — фонтан; 8 — осевое ядро слоя; 9 — сползающий слой твердых частиц

Рис. 5.2. Схемы опорно-распределительных устройств:

а — полусотовая решетка; б— сотовая решетка; в — беспровальная уголковая решетка; г — беспровальная плоская решетка; д — конусный распределитель;1 — диффузор; 2 — коллектор газа; 3 — выход твердого материала; 4 — подвод газа; 5 — защитный конус.

Состояние псевдоожиженного слоя изображается « к р и в о й псевдоо ж и ж е н и я », выражающей зависимость перепада давления Δp, где (



) и (



) - скорости начала псевдоожижения и

начала уноса. В слое (не считая решетки) от скорости ожижающего агента (жидкости, газа) в незаполненном сечении аппарата. На рис.

5.3, а показана кривая идеального псевдоожижения монодисперсного слоя твердых частиц в аппарате постоянного поперечного сечения fc. Восходящая ветвь ОА (прямая при ламинарном течении и кривая при других режимах) соответствует движению ожижающего агента через

неподвижный зернистый слой. Абсцисса точкиА( =



) выражает

скорость начала псевдоожижения.

Рис. 3.3. Кривые псевдоожижения:

а — идеальная; б — реальная.

Горизонтальный участок АВ изображает псевдоожиженное

состояние, характеризующееся равенством сил давления потока на слой твердых частиц и их веса; здесь сохраняется Δp = const. Абсцисса точки В выражает скорость начала уноса



. При скоростях >



твердые частицы выносятся потоком, вес слоя падает и, следовательно, уменьшается Δp.

В реальных условиях кривая псевдоожижения (рис. 5.3, б)

отличается от изображенной на рис. 5.3, а. Дело в том, что за пределами



величина Δp продолжает некоторое время расти в связи

с затратами энергии на преодоление сил сцепления твердых частиц, а также на их трение со стенкой и между собой. После перехода слоя в псевдоожиженное состояние сопротивление его мгновенно падает до характерного уровня Δp. Значение пика давления Δπ зависит от свойств твердых частиц, геометрической формы аппарата и конструкции опорно-распределительной решетки. Так, в аппаратах постоянного поперечного сечения Δπ = (0,05—0,15) Δp; в конусных аппаратах Δπ значительно выше.

Кривая псевдоожижения, показанная сплошными линиями на рис. 5.3, б, строится по сопряженным значениям Δp и , непосредственно измеренным при постепенном увеличении скорости потока ожижающего агента; в этом случае говорят о кривой прямого хода. Если же строить кривую псевдоожижения по сопряженным значениям Δpи , измеренным при постепенном уменьшении скорости от



до нуля, то получится кривая, показанная

штрих-пунктирной линией на рис. 5.3, б и носящая название кривой обратного хода.

Движение двухфазных потоков

Двухф а з н ы м и называются потоки, состоящие из сплошной

фазы и распределенной в ней дисперсной фазы. Соответственно агрегатному состоянию этих фаз различают потоки двух видов: 1) газ — твердые частицы (газовзвеси), жидкость — твердые частицы (суспензии) и 2) газ—жидкость и жидкость— жидкость (эмульсии). Потоки первого типа отличаются постоянством формы и размеров дисперсной фазы (твердых частиц); в потоках второго типа частицы дисперсной фазы (газовые пузырьки, капли) могут изменять свою форму и размеры благодаря дроблению и коалесценции в зависимости от их физических свойств и скорости. Двухфазные потоки часто встречаются в аппаратах для осуществления ряда технологических процессов; их приходится также транспортировать в трубопроводах на различные расстояния.

Математическое описание движения двухфазных потоков

встречает пока большие затруднения, обусловленные чрезвычайной сложностью структуры этих потоков. Дело в том, что дисперсная фаза, как правило, неравномерно распределена по сечению потока; ее локальные концентрации обычно изменяются по длине потока, обе фазы движутся с различными скоростями, оказывая влияние друг на друга. Структура потока еще больше усложняется в случаях, когда дисперсная фаза состоит из частиц разных размеров и плотности. В связи с этим инженерные расчеты двухфазных потоков базируются на закономерностях, устанавливаемых экспериментальным путем.

Пневмотранспорт и гидротранспорт

Потоки газа и жидкости используют в ряде химических производств для перемещения зернистых материалов с целью их транспортировки на различные расстояния, а также для осуществления физических и химических процессов между обеими фазами. Перемещение зернистых материалов газовым потоком называется пневмотранспортом, а жидкостным потоком — гидротранспортом. Оба вида транспорта осуществляются в горизонтальных и вертикальных трубопроводах.

По своему назначению и дальности перемещения зернистого материала различают три типа пневмотранспорта. Для перемещения материала на расстояния до ~100 м из ряда точек к одному

потребителю применяют всасывающий пневмотранспорт (рис. 5.4, а), работающий под разрежением до 0,05—0,06 МПа Здесь зернистый материал увлекается из многих заборных точек всасываемым потоком воздуха и, отделившись в сепарирующем устройстве (циклоне), стекает в бункер, а оттуда направляется к потребителю. Воздух, пройдя обеспыливающий фильтр, отсасывается воздуходувкой и выбрасывается в атмосферу.

Для транспортировки зернистых материалов на сотни метров из одной точки к многим потребителям применяют схему нагнетательного пневмотранспорта, работающую под давлением 0,3—0,4 МПа (рис. 5.4, б). Здесь зернистый материал непрерывно вводится в нагнетательную линию воздуходувки и отводится по ответвленным трубопроводам к каждому потребителю через отдельное сепарирующее устройство. При транспортировке зернистого материала на более значительные расстояния, необходимости его забора из различных точек и доставки разным потребителям применяют схему смешанного пневмотранспорта, т. е. последовательное сочетание обеих рассмотренных схем.

Рис. 5.4. Схемы пневмотранспортных установок:

а — всасывающая установка; б — нагнетательная установка; 1 — заборное устройство; 2 — циклон; 3 — приемный бункер; 4 — фильтр; 5 — вакуум-насос; 6 — компрессор; 7 — загрузочное устройство

Наиболее простым по механизму действия и в эксплуатации является вертикальный пневмотранспорт (рис. 5.5, а). Здесь зернистый материал, подаваемый питателем, увлекается восходящим потоком газа, разгоняется на участке lp и достигает постоянной характерной скорости , с которой перемещается по трубе вверх.На выходе из

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 105 6 7 8 9 10 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]