25 Сушила, используемые в литейных цехах для сушки материалов и изделий.

Сушила применяют в литейных цехах для сушки исходных формовочных материалов и изготовляемых из них стерж­ней и форм. Основными формовочными материалами являются пористые тела — песок и глина. Эти материалы значительно отличаются по своим свойствам, что необходимо учитывать при проведении процесса сушки.

Песок является хрупким гелем. После удаления из него влаги он практически не меняет своего объема, но становится хрупким и рассыпается в порошок, если его зерна не скреплены связую­щими добавками (глина, жидкое стекло, некоторые органические вещества). Свойства песка не ограничивают режим его сушки ни по уровню температуры, ни по продолжительности.

Песчаные формы и стержни сушат наиболее быстро и при относительно высокой температуре, так как эти изделия дают при сушке малую усадку и, следовательно, не растрескиваются.

Глина является капиллярным коллоидным веществом. Стенки каапиляров, пронизывающих глину, эластичны, набухают при впитывании влаги и сжимаются при ее удалении. Этим объясняется значительная усадка глины при ее сушке. Если глину сушат как формовочный материал с последующим измельчением, то скорость сушки и температуру не ограничивают. Когда сушат глиняные формы и стержни, то для предотвращения их растрескивания при сушке скорость и уровень подъема температуры ограничивают.

При превышении оптимальной температуры и скорости сушки формы и стержни теряют свои свойства вследствие разложения или улетучивания связующих веществ. В результате потери прочности формы и стержни преждевременно разрушаются жидким металлом. Если температура сушки ниже оптимальной, то уменьшается прочность форм и стержней, так как связующие вещества обеспечивают наибольшую прочность изделий только при достижении определенной температуры. Температура сушки стержней и форм в основном находится в пределах 350—600 °С. Песок сушат при температуре 700—850 °С, глину – при 650 – 800 °С.

Различают сушила периодического и непрерывного действия:

К амерное газовое сушило

барабанное сушило — оборудование для сушки песка и глины, сос­тоящее из наклонной вращающейся печи, топки и приводного устройства. Частота вращения 2— 10 мин.^-1; длина до 10 м; диаметр 2—2,5 м. Производительность до 20 т/ч песка и до 5 т/ч глины. Для уменьшения габа­ритных размеров применяют двух- и трехходовое барабанные сушила.

26. Основы процесса сушки. Влажность материала и газов. Тепло и массообмен.

Тепловой процесс освобождения материалов от содержащейся в них влаги путем испарения называется сушкой. При сушке материала (или каких-либо изделий) протекают три основных процесса: 1) испарение влаги с поверхности материала, сопровождаемое поглощением теплоты; 2) перемещение образую­щегося на поверхности материала пара в окружающую среду; 3) перемещение влаги внутри материала от центральных слоев к поверхности испарения.

Интенсивность процесса испарения влаги с поверхности за­висит от разности парциальных давлений пара на поверхности материала и окружающей среды. Чем больше эта разность, тем энергичнее протекает испарение. Количество испаряющейся с по­верхности влаги определяется формулой, кг/м²с.

где β – коэфф. испарения, кг/(м²кПас); Р_пов – парциальное давление водяных паров на поверхности испарения, кПа; Р_ср – парциальное давление водяных паров окружающей среды, кПа.

Теплота к нагреваемому материалу может передаваться, как известно, тремя способами: конвекцией, излучением и теплопроводностью. По способу передачи теплоты процесс сушки под­разделяется на три вида: 1) конвективная сушка; теплота от сушильного агента передается за счет конвекции (горячий воз­дух, продукты горения топлива и т. д.) к поверхности нагревае­мого материала; 2) радиационная сушка; теплота к поверхности материала передается за счет излучения от нагретых поверх­ностей; 3) контактная сушка; теплота передается в результате со­прикосновения поверхности материала с нагретой поверхностью. За счет влагопроводности влага по по­рам материала перемещается от мест с большей влажностью к местам с меньшей влажностью или к границе испарения. На границе испарения влажность умень­шается, пары переходят к сушильному агенту или в окружающую среду.

В общем случае количество испаряющейся влаги (интенсивность сушки) определяется формулой:

где k — коэффициент влагопроводности, м²/с; у₀ — плотность абсолютно сухого материала, кг/м³; ∆u/∆n — градиент влаж­ности; δ — коэффициент термовлагопроводности; это отношение массы влаги к массе сухого материала на 1 °С, кг вл/(кг-м-с-°С); ∆t/∆n — градиент температур.