Расчет процессов сушки материалов в литейном производстве: Методические указания к выполнению индивидуальных заданий по дисциплинам "Печи литейных цехов", ''Техническая термодинамика"

Министерство образования Российской Федерации

Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет

Кафедра "Машины и технология литейного производства"

РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ СУШКИ МАТЕРИАЛОВ В ЛИТЕЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Методические указания к выполнению индивидуальных заданий

по дисциплинам: "Печи литейных цехов" , ''Техническая термодинамика"

Комсомольск-на-Амуре 2002 

УДК 536. 2: 621.74

Расчет процессов сушки: Методические указания к выполнению индивидуальных заданий по дисциплинам: "Печи литейных цехов", "Техническая термодинамика" /Сост. Б.М. Соболев, М.Б. Соболев - Комсомольск-на-Амуре: Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т, 2002. - 29с.

Изложена методика расчета процессов сушки нагретым воздухом,  дымовыми газами и смесью дымовых газов и воздуха. Приведены задания для расчета сушки литейных материалов, методика расчета сушильных установок.

Методические указания предназначены для выполнения индивидуальных заданий студентами специальности 120300, направления 651400  дневной  формы обучения. Могут быть использованы при выполнении курсовой работы по дисциплине "Печи литейных цехов".

Печатается по постановлению редакционно-издательского совета Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета.

Содержание

1. ВВЕДЕНИЕ.. 3

2.  hd -  диаграмма влажного воздуха.. 5

3. РАСЧЕТ проЦеСсов суШки.. 8

3.1. Сушка воздухом... 9

3.2  Сушка дымовыми газами.. 13

3.2 Сушка смесью дымовых газов и возврата.. 16

4. Печи для сушки.. 19

4.1. Тепловой баланс процесса сушки.. 21

4.2. Максимально допустимый коэффициент расхода воздуха.. 21

4.3. Объем воздуха и рецикуляция газов.. 22

4.4. Расчет распределительного канала.. 22

4.5. Тепловой и аэродинамический расчет печи с кипящим слоем... 26

5. ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ ДЛЯ РАСЧЕТА ПРОЦЕССОВ СУШКИ.. 29

библиографический СПИСОК.. 30

ПРИЛОЖЕНИЕ А.. 30

ПРИЛОЖЕНИЕ Б.. 31

ПРИЛОЖЕНИЕ В.. 31

1. ВВЕДЕНИЕ

Сушка представляет собой процесс, при котором влага находящаяся в материале в химически несвязанном виде, переходит в газообразное состояние и удаляется в окружающую среду. Сушке в печах подвергают исходные материалы литейных процессов (песок, глину , ферросплавы), а также готовые формы и стержни.

Для ускорения процесса сушки к высушиваемому материалу подводят тепло. Подвод тепла может осуществляться излучением, конвекцией или теплопроводностью, и соответственно этому различают радиационную, конвективную и кондуктивную сушку.

Газообразная среда, в которую отводится водяной пар, особенно при конвективной сушке, выполняет также роль теплоносителя.

При сушке концентрация влаги в высушиваемом материале непрерывно изменяется. Между поверхностью, с которой происходит удаление влаги, и внутренними слоями материала возникает разность концентраций влаги.

Вследствие этогоосуществляется диффузия влаги из мест с большей концентрацией к местам с меньшей концентрацией, называемая влагопроводностью. При подходе к поверхности тела или некоторой границе испарения внутри тела влага преврашается в пар,смешивается с сушильным агентом (нагретым воздухом или дымовым газом) и удаляется из печи. Граница испарения по мере высушивания перемещается от поверхности во внутренние слои тела.

Ддя компенсации скрытой теплоты испарения влаги необходим подвод тепла, поэтому  наряду с удалением влаги происходит нагрев высушиваемого материала. Возникает разность температур между поверхностью  и центром, что обусловливает разность давлений в капиллярных каналах и перемещение влаги из более нагретых мест в менее нагретые, называемое термовлагопроводностью.

При подводе тепла на поверхность тела термовлагопроводность препятствует процессу высушивания, что наиболее сильно сказывается при сушке массивных тел.

После нагрева до 100 °С влага в порах массивного тела превращается в пар и при этом внутри материала создастся более высокое давление водяного пара, чем во внешних уже более сухих слоях. Эта разность давлений приводит к дальнейшему усилению переноса влаги из внутренних слоев к  наружным /I, 2/.

Интенсивность процесса сушки зависит не только от скорости внутренней диффузии, но и от скорости удаления пара с поверхности сушимого материала. Аналитического расчета динамики сушки, связанного с решением задач тепло- и массообмена для реальных форм и стержней пока нет, поэтому при конструировании сушил продолжительность сушки определяют экспериментально (приложение 1).

Температурные режимы сушки ограничиваются технологическими факторами. Так, при сушке сыпучих материалов температура сушки не должна превышать уровня, при котором происходят полиморфные превращения в материале. Поэтому при сушке песка температура входящих газов не превышает 900…1000 °С.

При сушке форм и стержней температура сушки ограничена свойствами применяемых связующих материалов, так как они термически разлагаются при превышении допустимой для них температуры, что приводит к снижению прочности форм и стержней.

Рекомендуемые максимально допустимые температуры сушки для различных форм и стержней приведены в приложении 2.