Теория и технология литейного производства: Учебное пособие, страница 151

Испарение влаги с поверхности стержней и форм зависит от следующих факторов: 1) влажности газовой среды, окружающей стержень или форму; 2) температуры этой среды; 3) скорости движения газов над поверхностью стержня; 4) барометрического давления. Чем ниже влажность, выше температура, больше ско­рость движения газов и меньше давление, тем интенсивнее идет процесс испарения.

Диффузия влаги из глубинных слоев стержня и форм зави­сит от зернового состава смеси и содержания влаги в исходном материале. Процесс сушки нельзя ускорить только улучшением условий для испарения влаги с поверхности материала, так как влага из глубинных слоев из-за незначительной скорости диффу­зии не успевает поступать к поверхности испарения. На поверх­
ности стержня или формы может образоваться корочка сухого материала, в котором под действием усадки возникают трещины.

Стержни и формы в сушилах нагревают передачей тепла от теплоносителей — газов или излучающих элементов-нагревателей путем конвекции или радиации. Чаще всего применяют сушила, в которых тепло передается конвекцией. Процесс сушки стерж­ней и форм делится на три периода (рис.6.27):

I  — период прогрева; стержни или формы прогреваются до заданной температуры по всему объему: скорость прогрева зави­сит от теплофизических свойств высушиваемого материала, а также интенсивности передачи тепла теплоносителем;

II  — период постоянной скорости сушки — протекает при некоторой оптимальной температуре; влага из материала удаля­ется преимущественно за счет образования паров воды в глубине

тела и диффузии к поверхности вы­сушиваемого материала;

III — период охлаждения стержней и форм после сушки — протекает при низкой скорости ох­лаждения для устранения образо­вания поверхностных трещин; что­бы влага из атмосферы не поглощалась стержнем и формой, их необходимо извлекать при низ­кой температуре.

Удаление влаги, содержащейся в стержневой или формо­вочной смеси, происходит за счет нагрева их газами, получаемы­ми при сгорании топлива, до температуры парообразования. Пар проходит сквозь поры форм или стержней и удаляется вместе с топочными газами и воздухом. В начале процесса сушки влаж­ность в наружных и внутренних слоях смеси практически одина­кова и испарение влаги происходит из поверхностных слоев. За­тем влага из внутренних слоев форм или стержней перемещается к наружным слоям и вновь испаряется с их поверхности. Так протекает процесс испарения влаги до окончания сушки стерж­ней или форм.

Процесс удаления влаги ускоряется с повышением темпера­туры сушки. Однако слишком большое и быстрое увеличение температуры сушки, особенно в ее начальный период, приводит к образованию на поверхности форм и стержней плотной сухой корки, препятствующей испарению влаги. Кроме того, под дейст­вием давления пара, образующегося внутри форм и стержней, корка растрескивается и, следовательно, ухудшает качество вы­сушиваемой поверхности.

Появление трещин может быть вызвано также неравномер­ным прогревом массивных стержней. Следует учитывать, что с возрастанием газопроницаемости стержневой смеси увеличивает­ся скорость испарения влаги. Для качественной сушки стержней необходимо, чтобы процессы испарения, удаления влаги и по­глощения водяных паров топочными газами протекали непре­рывно.

Теплообмен между газами и высушиваемыми стержнями зависит от поверхности, омываемой газами, от температуры, ско­рости движения газов и времени сушки. Для увеличения поверх­ности сушки стержней, как уже отмечалось, сушильные плиты изготовляют с отверстиями.

В зависимости от способа нагрева и передачи тепла формам и стержням различают контактный, радиационный и конвекци­онный способы сушки.