Производство керамического кирпича

     На  втором этапе (период постоянной скорости сушки) влажность заготовки меняется по линейному закону при постоянной температуре.

     При сушке испарение воды происходит диффузионным путем. Движущей силой  является разность парциальных давлений пара у поверхности и в объеме теплоносителя. Уменьшение влажности во внешних слоях заготовки сопровождается появлением градиента влажности в ее объеме, что вызывает диффузию капельножидкой воды из объема заготовки к поверхности. 

       
 
 
 
 
 
 
 

     Рисунок 2 – Диаграмма сушки полуфабриката: I – период подогрева; II – период постоянной скорости сушки; III – период падающей скорости сушки; IV – гигроскопическое состояние; 1 – влажность; 2,2`- температура поверхности и центра; 3 – скорость сушки; 4 – градиент температуры; 5 – усадка. 

     При наличии градиента температуры  на процесс влагопроводности накладывается процесс термовлагопроводностни: вода стремится переместиться в области с меньшей температурой. Термовлагопроводность связана с уменьшением поверхностного натяжения и вязкости воды при повышении температуры и движением пузырьков воздуха в капиллярах. При интенсивном подводе теплоты возможно испарение влаги в глубинных слоях заготовки и удалении воды по механизму паропроводности. Движущей силой процесса является перепад давления водяного пара.

     Коэффициент влагопроводности К зависит от структуры, влажности и температуры материала и увеличивается с ростом размера капилляров и частиц твердой фазы.

     Интенсивность сушки может быть повышена несколькими  способами или их комбинацией:

     - совмещением направления процессов  влагопроводности и термовлагопроводностни при увеличении температуры заготовки по сравнению с температурой окружающей среды (теплоносителя); этот способ используют при сушке полых изделий (электроизоляторов, тиглей), помещая нагреватели во внутреннюю полость заготовки.

     - увеличением коэффициента влагопроводности путем повышения пористости заготовки и размеров частиц твердой фазы.

     - снижением общего давления в  сушиле.

     При удалении воды в порах заготовки  образуются вогнутые мениски жидкости. Капиллярное давление увеличивается, уменьшается толщина прослоек жидкости, частицы сближаются, образуя каркас. При влажности, близкой к критической, капиллярные силы уравновешиваются силами трения, сближение частиц и усадка заготовки прекращается. Дальнейшее снижение влажности происходит за счет освобождения объема пор без изменения размеров.

     Изменение размеров полуфабриката в сушке  характеризуют линейной или объемной усадкой, выраженной в процентах.

     Усадка  зависит от влажности заготовки  и размера частиц твердой фазы. Линейная усадка в сушке заготовок  пластического формования составляет 6-8%.

     Величины  критической влажности и усадки зависят от режима сушки. Наибольшую усадку имеют заготовки, высушенные в равновесных условиях. Чем выше температура и ниже влажность  теплоносителя, тем меньше усадка. Рост градиента влажности в объеме заготовки увеличивает разницу между фактической и максимально возможной усадками. Эта разница (недопущенная усадка) вызывает появление механического напряжения. Если последнее превысит предел прочности материала, то в теле заготовки образуется трещина.

     Причиной  появления трещин в период постоянной скорости сушки полуфабриката является перепад влажности между наружными  и внутренними частями заготовки. Критерием трещинообразования могут  служить максимально допустимая разность между средней (интегральной) влажностью заготовки W_t и влажностью ее поверхности W_пов [6].

     Продолжительность сушки зависит от толщины высушиваемого  изделия и не зависит от его  плотности и площади поверхности.

     В период падающей скорости сушки усадки отсутствуют, поэтому сушку можно  интенсифицировать, повысив температуру  и скорость движения теплоносителя.

     В процессе сушки могут возникать  различные дефекты. 

       Техническая характеристика туннельной сушилки 

       Режим сушки принят следующий.

       Интервал  температур, ºС  Продолжительность сушки, ч

       20—550      12

       550—1100      12

       1100—60      12 

     Годовая производительность одной туннельной сушилки равна 25000000 шт в год.

     Расчёт  фактической производительности выбранного аппарата для переработки материалов определяется коэффициентом использования  аппарата по производительности:

(20000000/25000000)*100%=80 %,

где и - соответственно, требуемая и фактическая производительность аппарата в сопоставимых единицах.

     Данный  коэффициент использования аппарата показал, что туннельная сушка работает на 80 %. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       7 Составление спецификаций оборудования 

       Кроме основного аппарата, расчет которого производится для осуществления технологического процесса, требуется основное технологическое оборудование других типов и назначения, подъемно-транспортное оборудование, а также вспомогательное оборудование. Номенклатура всего оборудования обусловлена в каждом отдельном случае спецификой технологического процесса.

       Для правильного выбора устанавливаемого оборудования необходимо иметь его полную характеристику. Предпочтение следует отдавать типовому оборудованию, которое серийно выпускается заводами машиностроения. В ряде случаев для осуществления технологических операций выгоднее приспособить и дооборудовать типовой аппарат, чем специально разработать новую конструкцию. Технические характеристики машин и аппаратов находят в каталогах - справочниках на оборудование или специальных изданиях исследовательских и проектных организаций [10].

       Описание  устанавливаемого оборудования должно быть кратким и четким. Выбор каждого аппарата производится отдельно и начинается с наименования аппарата и его номера по технологической схеме. Затем описываются исходные данные: вид и количество перерабатываемых сырьевых материалов, продолжительности переработки. По каталогу или техническому паспорту, выбирается аппарат и делается вывод о количестве устанавливаемых аппаратов. Выписывается производительность и технические характеристики. Для типового оборудования достаточно указать номер, тип или марку. Все выбранное оборудование сводится в таблицу 7. 

       Таблица 7 – Спецификация оборудования для  производства керамических камней 

 
 
 
 

 

     8 Контроль и автоматизация  процесса

     Тепловую  обработку материалов и изделий  проводят по заданному технологическому режиму, нарушение которого приводит к браку изделий. Для предупреждения отклонений от установленных режимов требуется постоянный контроль за работой печи при помощи различных контрольно-измерительных и регулирующих приборов и устройств [7].

     Каждая  печь имеет свои особенности, которыми она отличается от других печей, например, по конструкции, виду топлива или  виду обжигаемого материала. Основная особенность туннельных печей - обжиг  изделий на вагонетках, передвигающихся  вдоль печного канала с определенной скоростью и проходящих отдельные  зоны с различными заданными температурами. Топливо сжигается в средине  печи - в зоне обжига, которая располагается  между зонами охлаждения и подогрева.

     Система обеспечивает:

• Автоматическое регулирование температуры в зоне обжига;
• Стабилизацию давления газа в общем газопроводе;
• Стабилизацию разрежения;
• Контроль температуры с регистрацией на ленточной диаграмме в зоне обжига;
• Контроль температуры в зоне подогрева;
• Контроль температуры в зоне охлаждения;
• Контроль давления газа в общем газопроводе;
• Световую и звуковую сигнализацию основных технологических параметров;
• Дистанционное и автоматическое отключение газа при аварийных ситуациях.

    Процесс контроля и оперативного управления осуществляется оператором-технологом, который получает информацию о ходе технологического процесса с устройств  быстрой печати, дисплея, мнемосхем  и т. д. и выдает операторам местных  постов управления рекомендации по управлению. С помощью дисплея осуществляется вывод различного вида, сообщений  на экран и формируются  различные  запросы оператором-технологом с  помощью клавиатуры, дисплея. Мнемосхема служит в основном для отражения  работы основного оборудования. Пульт  управления оборудования предназначен для аварийных отключений оборудования оператором-технологом.

    Основными задачами системы контроля являются:

• определение качества поступающих на завод материалов;
• установление состава и свойств потоков материалов в процессе производства;
• слежение за параметрами технологического процесса по всем производственным переделам;
• контроль качества и сертификация (паспортизация) продукции;
• анализ и обобщение результатов контроля по всем переделам с целью совершенствования технологического процесса.