RU2006766C1 - Method for drying refractory articles - Google Patents
Method for drying refractory articles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2006766C1 RU2006766C1 SU4940312A RU2006766C1 RU 2006766 C1 RU2006766 C1 RU 2006766C1 SU 4940312 A SU4940312 A SU 4940312A RU 2006766 C1 RU2006766 C1 RU 2006766C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flux density
- power flux
- power
- coefficient
- humidity
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Drying Of Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для сушки огнеупорных изделий. The invention relates to the refractory industry and can be used for drying refractory products.
Известен способ нагрева диэлектрических материалов, основанный на перемещении их в поле СВЧ, имеющем постоянную мощность. Однако использование этого способа для сушки огнеупорных изделий не позволяет получить качественной продукции. A known method of heating dielectric materials based on moving them in a microwave field having constant power. However, the use of this method for drying refractory products does not allow to obtain high-quality products.
Наиболее близким техническим решением является сверхвысокочастотный способ нагрева диэлектрических материалов, при котором обрабатываемый материал пропускают через n камер, где n > 2 и в каждой из них перемещают его по криволинейной траектории, причем в соседних камерах траектории перемещения являются противоположными. При этом мощность в камерах от первой до n-ной изменяют по экспоненциальному закону. The closest technical solution is the microwave method of heating dielectric materials, in which the material being processed is passed through n chambers, where n> 2 and in each of them they move it along a curved path, and in adjacent chambers the paths of movement are opposite. Moreover, the power in the chambers from the first to the nth is changed exponentially.
Практика сушки огнеупорных изделий показывает, что скорость удаления влаги напрямую связана с мощностью СВЧ-поля и не может превышать некоторых допустимых значений, в противном случае происходит растрескивание материала и, как следствие, появление брака при сушке. При этом допустимая скорость влагоудаления связана с влажностью материала, его структурой, и величина ее тем меньше, чем больше влажность. The practice of drying refractory products shows that the rate of moisture removal is directly related to the power of the microwave field and cannot exceed some allowable values, otherwise, cracking of the material and, as a result, the appearance of marriage during drying. In this case, the permissible rate of moisture removal is associated with the humidity of the material, its structure, and its value is the smaller, the greater the humidity.
При малой влажности допустимая скорость влагоудаления велика, однако необходимо учитывать, то обстоятельство, что огнеупорный материал имеет значительно большую, чем вода, радиопрозрачность и, следовательно, меньшую поглощающую способность в СВЧ-поле. Поэтому энергия СВЧ-поля должна быть пропорциональна влажности огнеупорного изделия, в противном случае она расходуется не столько на удаление воды из материала, сколько на нагревание самого материала, что существенно снижает коэффициент полезного действия процесса. At low humidity, the permissible moisture removal rate is high, but it must be taken into account that the refractory material has significantly greater radio transparency than water and, therefore, lower absorption capacity in the microwave field. Therefore, the energy of the microwave field must be proportional to the humidity of the refractory product, otherwise it is spent not so much on removing water from the material as on heating the material itself, which significantly reduces the efficiency of the process.
Поэтому существенным недостатком способа является то, что мощность СВЧ-поля и, следовательно, скорость влагоудаления не зависят от влажности материала, что снижает качество сушки и уменьшает КПД процесса, следовательно добиваться получения качественных огнеупоров описанным способом не представляется возможным. Therefore, a significant drawback of the method is that the microwave field power and, consequently, the moisture removal rate are independent of the moisture content of the material, which reduces the drying quality and reduces the process efficiency; therefore, it is not possible to obtain high-quality refractories by the described method.
Целью предложенного способа является повышение качества огнеупорных изделий при сушке в СВЧ-поле и повышение эффективности процесса. The aim of the proposed method is to improve the quality of refractory products during drying in a microwave field and increase the efficiency of the process.
Поставленная цель достигается тем, что в процессе обработки огнеупоpных изделий в поле СВЧ плотность потока мощности излучения изменяется в зависимости от влажности изделия по закону, определяемому выражением
P= a 
b - коэффициент минимума плотности потока мощности;
с - коэффициент скорости изменения плотности потока мощности;
w - влажность материала изделия, % ;
Ро - плотность потока мощности при нулевой влажности изделия, Вт/см2.This goal is achieved by the fact that in the processing of refractory products in the microwave field, the radiation power flux density varies depending on the humidity of the product according to the law defined by the expression
P = a
b - coefficient of minimum power flux density;
C is the coefficient of the rate of change of the power flux density;
w is the moisture content of the material of the product,%;
P about - power flux density at zero moisture content of the product, W / cm 2 .
Значения коэффициентов а, b и с устанавливают по результатам обработки экспериментальных данных. The values of the coefficients a, b and c are determined by the results of processing the experimental data.
Проведены экспериментальные исследования по сушке образцов трех принципиально различных огнеупорных материалов: ультрапенолегковесов, шамота пластического формования и легковесного материала на основе перлита. Образцы ультрапенолегковесов наливали в формы размером 30х15х10 см в виде жидкого шликера с начальной влажностью 50% . Образцы шамота представляли собой кирпичи размером 25,0х12,5х6,5 см с начальной влажностью 20% . Образцы перлитного легковеса представляли собой пластины размером 20х10х2 см с начальной влажностью 50% , которые формовали путем набивки влажного материала в форму. Experimental studies were carried out on drying samples of three fundamentally different refractory materials: ultra-lightweight weights, chamotte of plastic molding and a lightweight material based on perlite. Samples of ultra-lightweight weights were poured into molds measuring 30x15x10 cm in the form of a liquid slip with an initial humidity of 50%. The chamotte samples were bricks 25.0 x 12.5 x 6.5 cm in size with an initial humidity of 20%. Samples of the pearlite light weight consisted of plates measuring 20 x 10 x 2 cm with an initial humidity of 50%, which were molded by stuffing the wet material into a mold.
Допустимые и необходимые уровни плотности потока мощности при сушке ультрапенолегковесных огнеупорных изделий определяли экспериментальным путем в следующем порядке. Permissible and necessary levels of power flux density when drying ultra-lightweight refractory products were determined experimentally in the following order.
Определяли влажность шликера в форме путем взвешивания и сушки образцов. Затем последовательно сушили образцы с начальной влажностью 50% в полях СВЧ с различной плотностью потока мощности последовательно от больших значений к меньшим. При этом начальное значение плотности потока мощности поля выбиралось заведомо больше, чем допустимое для определения максимально возможной плотности потока мощности. The moisture content of the slip in the mold was determined by weighing and drying the samples. Then samples were successively dried with an initial humidity of 50% in microwave fields with different power flux densities sequentially from high to low. In this case, the initial value of the field power flux density was obviously chosen greater than the admissible value for determining the maximum possible power flux density.
Критерием получения допустимого значения плотности потока мощности являлось отсутствие вспучивания и расслаивания материала при сушке образца в течение 30 мин (поскольку установлено экспериментально, что более длительное пребывание в поле СВЧ не приводит к существенным изменениям и период 30 мин вполне достаточен для выявления отрицательных последствий действия СВЧ-поля на образец). Таким образом, подвергали облучению первый образец при определенной плотности потока мощности. Образец вспучивался, плотность потока мощности уменьшали на некоторую величину шага и подвергали воздействию поля второй образец, который также вспучивался, плотность потока мощности снова уменьшали и воздействовали полем на следующий образец, имеющий ту же влажность 50% и так до тех пор, пока не получили уровень плотности потока мощности, при котором не происходило вспучивания образца с влажностью 50% . При этом определяли потерю влаги из образца за 30 мин и рассчитывали удельную скорость влагоудаления. The criterion for obtaining an acceptable value of the power flux density was the absence of swelling and delamination of the material during drying of the sample for 30 minutes (since it was established experimentally that a longer stay in the microwave field does not lead to significant changes and a period of 30 minutes is sufficient to identify the negative effects of microwave fields per sample). Thus, the first sample was irradiated at a specific power flux density. The sample was swollen, the power flux density was reduced by a certain step size, and the second sample, which also swelled, was exposed to the field, the power flux density was again reduced and the field was applied to the next specimen having the same humidity of 50% and so on until it reached the level power flux density at which there was no swelling of the sample with a humidity of 50%. In this case, the moisture loss from the sample in 30 minutes was determined and the specific moisture removal rate was calculated.
Таким образом, получили значение допустимой удельной скорости влагоудаления с поверхности образца и соответствующее ей значение плотности потока мощности СВЧ-поля при влажности образца w = 50% . Thus, we obtained the value of the allowable specific rate of water removal from the surface of the sample and the corresponding value of the microwave power flux density at a sample humidity of w = 50%.
После этого образцы с исходной влажностью 50% высушивали до влажности 45% на режиме, установленном на предыдущем этапе, затем для образцов, имеющих влажность 45% , проводили эксперименты по определению допустимой плотности потока мощности СВЧ-поля и соответствующей ей удельной скорости влагоудаления. Так же, как и для образцов с влажностью 50% . After that, samples with an initial humidity of 50% were dried to a moisture content of 45% in the regime established in the previous step, then experiments were performed for samples with a humidity of 45% to determine the permissible microwave power flux density and the corresponding specific moisture removal rate. As well as for samples with a humidity of 50%.
Эксперименты проводили последовательно для образцов с уменьшающейся влажностью с шагом 5% . Таким образом, была получена зависимость допустимого уровня плотности потока мощности от влажности обрабатываемого огнеупорного изделия из ультрапенолегковесного огнеупорного материала. Аналогично установлены соответствующие зависимости для шамотного огнеупора и перлитного легковеса. При этом критерием качества является отсутствие трещин на изделии. The experiments were carried out sequentially for samples with decreasing humidity in increments of 5%. Thus, the dependence of the permissible level of power flux density on the moisture content of the processed refractory product from ultra-foam lightweight refractory material was obtained. Similarly, the corresponding dependences for chamotte refractory and pearlite lightweight are established. In this case, the quality criterion is the absence of cracks on the product.
На фиг. 1 приведены экспериментально полученные зависимости допустимых уровней плотности потока мощности СВЧ-поля от влажности обрабатываемого изделия из шамота (кривая I) и ультралегковеса (кривая 2); на фиг. 2 - аналогичная зависимость для перлитного легковеса. In FIG. Figure 1 shows the experimentally obtained dependences of permissible levels of microwave power flux density on the moisture content of the processed chamotte product (curve I) and ultralight weight (curve 2); in FIG. 2 is a similar relationship for a pearlite lightweight.
В процессе проведения экспериментов было установлено, что при влажности образцов в интервале 2-12% удельная скорость влагоудаления уменьшается независимо от повышения плотности потока мощности. Это существенно влияет на эффективность процесса сушки с точки зрения коэффициента полезного действия, т. е. соотношения затраченной энергии и полученного положительного результата, поскольку увеличение мощности поля не всегда существенно повышает скорость удаления влаги из образца, что приводит к неоправданным затратам энергии. Это вызвало необходимость проведения экспериментов по определению оптимальных значений плотности потока мощности относительно удельной скорости влагоудаления. In the course of the experiments, it was found that when the humidity of the samples in the range of 2-12%, the specific rate of moisture removal decreases regardless of the increase in power flux density. This significantly affects the efficiency of the drying process from the point of view of efficiency, i.e., the ratio of expended energy and the obtained positive result, since an increase in the field power does not always significantly increase the rate of moisture removal from the sample, which leads to unjustified energy costs. This necessitated experiments to determine the optimal values of the power flux density relative to the specific rate of moisture removal.
В результате экспериментов установлено, что удельная скорость влагоудаления с поверхности образца при влажности 2-12% имеет тенденцию к насыщению и критерием необходимого и достаточного уровня плотности потока мощности может служить точка перелома кривой V = φ (Р). На фиг. 3 представлены зависимости удельной скорости влагоудаления от плотности потока мощности при различной влажности образцов ультралегковесов. При этом указаны значения плотностей потока мощности, которые можно считать оптимальными с точки зрения соответствия энергозатрат и полученного результата (удельная скорость влагоудаления с поверхности образца). Аналогично экспериментально получены зависимости для шамота и перлитного легковеса. As a result of the experiments, it was found that the specific rate of moisture removal from the surface of the sample at a moisture content of 2-12% tends to saturate and the criterion for the necessary and sufficient level of power flux density can be the fracture point of the curve V = φ (Р). In FIG. Figure 3 shows the dependences of the specific dehumidification rate on the power flux density at various humidity of the ultralightweight samples. In this case, the values of the power flux densities are indicated, which can be considered optimal from the point of view of matching energy consumption and the result obtained (specific rate of moisture removal from the surface of the sample). Similarly, experimentally obtained dependences for chamotte and pearlite lightweight.
В результате проведенных экспериментов установлены зависимости плотности потока мощности СВЧ поля от влажности обрабатываемого материала, которые приведены на фиг. 4 и 5. На фиг. 4 приведены зависимости плотности потока мощности от влажности шамотного изделия (кривая 1) и ультралегковесного изделия (кривая 2); на фиг. 5 - аналогичная зависимость перлитного легковеса. As a result of the experiments, the dependences of the power flux density of the microwave field on the moisture content of the processed material are established, which are shown in FIG. 4 and 5. In FIG. Figure 4 shows the dependences of the power flux density on the moisture content of chamotte products (curve 1) and ultra-lightweight products (curve 2); in FIG. 5 is a similar dependence of a pearlite lightweight.
Ультралегковесный шликер представляет собой материал с большим количеством закрытых пор и малым сцеплением частиц между собой, поэтому в интервале влажности 50-25% допустимая плотность потока мощности поля увеличивается с уменьшением влажности медленно, поскольку излишний нагрев приводит к повышению давления паров воды в закрытых порах и к увеличению их объема, материал при этом вспучивается и расслаивается, что приводит к неисправимому браку. An ultra-lightweight slip is a material with a large number of closed pores and a small adhesion of particles to each other, therefore, in the humidity range of 50–25%, the allowable field power flux density increases slowly with decreasing humidity, since excessive heating leads to an increase in water vapor pressure in closed pores and an increase in their volume, the material swells and delaminates, which leads to an irreparable marriage.
По мере сушки изделий из шамотного материала допустимая плотность потока мощности поля увеличивается при снижении влажности образца с 20 до 10% . Плотность потока мощности, превышающая допустимые значения, приводит к растрескиванию образца тем большему, чем больше это превышение. As the products from chamotte material are dried, the permissible field power flux density increases with decreasing sample moisture from 20 to 10%. The power flux density, exceeding the permissible values, leads to cracking of the sample the greater, the greater this excess.
Перлитный легковес допускает существенно большие плотности потока мощности СВЧ-поля, это объясняется тем, что в материале большое количество открытых пор, которые сформировались еще в процессе формовки, что делает материал малочувствительным к высокому уровню плотности потока мощности, что позволяет проводить процесс сушки за короткое время. Pearlitic lightweight allows significantly higher microwave power flux densities, this is explained by the fact that the material has a large number of open pores that were formed during molding, which makes the material insensitive to a high power flux density, which allows the drying process to be carried out in a short time .
Все экспериментально полученные зависимости, представленные на фиг. 4 и 5 могут быть апроксимированы кривыми, описанными одной формулой (1). При этом коэффициенты приведены в таблице. All experimentally obtained dependences shown in FIG. 4 and 5 can be approximated by curves described by one formula (1). The coefficients are shown in the table.
Подставляя данные коэффициенты в формулу 1, получаем конкретные законы изменения плотности потока мощности от влажности огнеупорных изделий. Кривые, полученные по этим законам, изображены на фиг. 4 и 5 пунктирными линиями. Substituting these coefficients in formula 1, we obtain specific laws for changing the density of the power flux from the moisture content of refractory products. The curves obtained by these laws are shown in FIG. 4 and 5 in dashed lines.
В качестве примера реализации этого способа можно привести процесс сушки огнеупорных изделий в экспериментальной установке, состоящей из камеры, соединенной волноводом с генератором СВЧ-энергии. При этом обрабатываемое изделие устанавливают в камере, снабженной датчиком измерения влажности, сигнал от которого подается в блок сравнения, а затем - в расчетный блок. В расчетном блоке по алгоритму, задаваемому законом, выраженным формулой 1, фоpмируется сигнал, подаваемый в блок управления генератора, который устанавливает мощность излучения, соответствующую влажности изделия. An example of the implementation of this method is the drying process of refractory products in an experimental setup consisting of a chamber connected by a waveguide to a microwave energy generator. In this case, the workpiece is installed in a chamber equipped with a humidity measurement sensor, the signal from which is supplied to the comparison unit, and then to the calculation unit. In the calculation unit according to the algorithm specified by the law expressed by formula 1, a signal is generated that is supplied to the generator control unit, which sets the radiation power corresponding to the humidity of the product.
Установленная зависимость позволяет разработать систему управления установками СВЧ-сушки, в которой соотношение между текущими значениями влажности высушиваемого изделия и плотностью потока мощности СВЧ-излучения определяется одним математическим выражением, конкретные значения коэффициентов в котором задаются оператором. The established dependence makes it possible to develop a control system for microwave drying installations in which the ratio between the current humidity values of the dried product and the microwave power flux density is determined by one mathematical expression, the specific values of the coefficients in which are set by the operator.
Сушку ультралегковесных изделий традиционным способом в туннельных печах производят в течение 48-52 ч, а процесс сушки тех же изделий предлагаемым способом продолжается 22-26 ч. Сушка шамотных изделий продолжается в течение 16-18 ч, в то время как предалагаемый способ позволяет проводить процесс за 6-7 ч. (56) Авторское свидетельство СССР N 223956, кл. Н 05 В 9/06, 1968. Drying ultra-lightweight products in the traditional way in tunnel ovens is carried out for 48-52 hours, and the drying process of the same products by the proposed method lasts 22-26 hours. Drying of chamotte products continues for 16-18 hours, while the proposed method allows the process for 6-7 hours. (56) Copyright certificate of the USSR N 223956, cl. H 05, 9/06, 1968.
Авторское свидетельство СССР N 813826, кл. Н 05 В 6/64, 1981. USSR author's certificate N 813826,
Claims (1)
P= a
где a - коэффициент уровня плотности потока мощности, Вт/см2;
b - коэффициент максимума плотности потока мощности;
c - коэффициент скорости нарастания плотности потока мощности;
W - влажность материала огнеупорного изделия, % ;
P0 - уровень плотности потока мощности при нулевой влажности изделия, Вт/см2. THE METHOD OF DRYING REFRACTORY PRODUCTS in an electromagnetic field of microwave energy by changing the power flux density of microwave radiation of the processed material according to the exponential law, characterized in that, in order to increase the efficiency of the process, the power flux density at zero moisture content of the product is preliminarily determined, the coefficient of the level of flux density is set power, the coefficient of maximum power flux density, determine the moisture content of the product material and change microwave radiation power density P in accordance with the following expression:
P = a
where a is the coefficient of the level of power flux density, W / cm 2 ;
b is the coefficient of maximum power flux density;
c is the coefficient of the slew rate of the power flux density;
W is the moisture content of the material of the refractory product,%;
P 0 - power flux density level at zero product moisture, W / cm 2 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4940312 RU2006766C1 (en) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | Method for drying refractory articles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4940312 RU2006766C1 (en) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | Method for drying refractory articles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006766C1 true RU2006766C1 (en) | 1994-01-30 |
Family
ID=21576674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4940312 RU2006766C1 (en) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | Method for drying refractory articles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2006766C1 (en) |
-
1991
- 1991-05-30 RU SU4940312 patent/RU2006766C1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Trustrum et al. | Applicability of Weibull analysis for brittle materials | |
| Rattanadecho et al. | Development of compressive strength of cement paste under accelerated curing by using a continuous microwave thermal processor | |
| JP3898764B2 (en) | Method of treating wood at the glass transition temperature of wood | |
| ATE5384T1 (en) | PROCESS FOR MAKING CONTACT LENSES BY MOLDING AND OBTAINED LENSES. | |
| Celen et al. | Microwave drying behaviour of tomato slices | |
| ATE24147T1 (en) | PROCESS FOR MAKING CONTACT LENSES BY MOLDS AND APPARATUS THEREOF. | |
| EP0021183B1 (en) | Ceramic material processing | |
| EP0266967B1 (en) | Method of drying refractory coated foam patterns | |
| RU2006766C1 (en) | Method for drying refractory articles | |
| Zielonka et al. | Microwave drying of spruce: Moisture content, temperature, and heat energy distribution | |
| Zhang et al. | Moisture flow characteristics during radio frequency vacuum drying of thick lumber | |
| Riti-Mihoc et al. | Drying sewage sludge using microwave technology-Modern method and energy efficiency | |
| JPS6414178A (en) | Drying method for molded form of green stock of pottery and other ceramic soil and rock | |
| El-Sayed et al. | Influence of load location in mode tuning of microwave ovens | |
| Chai et al. | IMPROVEMENT SCHEME AND VERIFICATION OF HIGH-FREQUENCY HEATING UNIFORMITY OF WOOD | |
| Bringhurst et al. | Numerical simulation and experimental validation of RF drying | |
| Larsson et al. | Implementation of adaptive control systems in industrial dry kilns | |
| RU2113666C1 (en) | Lumber drying process | |
| Gnesin et al. | Quality control of hot-pressed silicon nitride dielectric materials | |
| Liang et al. | Optimization algorithm of raw material ratio of zircon brick based on SVM and APSO | |
| JPS5672172A (en) | Sputtering device | |
| Azizi et al. | Effect of temperature history on mass transfer diffusivity in convective drying process | |
| SU945731A1 (en) | Method of checking strength of articles made of brittle materials | |
| JPS5543461A (en) | Corrected turbidity measuring method for treating agent concentration containing in suspension | |
| DK428183A (en) | PROCEDURE FOR MANUFACTURING A FIBROST HEATING INSULATION LAYER OF CONSISTENT STRUCTURE, A LAYER MANUFACTURED IN THIS WAY AND A HEATING INSULATION ELEMENT PROVIDED WITH SUCH LAYER |