RU2773350C1 - Drying method for hollow products - Google Patents
Drying method for hollow products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773350C1 RU2773350C1 RU2021133257A RU2021133257A RU2773350C1 RU 2773350 C1 RU2773350 C1 RU 2773350C1 RU 2021133257 A RU2021133257 A RU 2021133257A RU 2021133257 A RU2021133257 A RU 2021133257A RU 2773350 C1 RU2773350 C1 RU 2773350C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drying
- gas duct
- cavity
- product
- products
- Prior art date
Links
- 238000001035 drying Methods 0.000 title claims abstract description 90
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 55
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000011505 plaster Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 230000037250 Clearance Effects 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012496 blank sample Substances 0.000 description 2
- 230000035512 clearance Effects 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001007 puffing Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии сушки изделий и может быть использовано для сушки полых изделий из влагосодержащих или гигроскопичных материалов, а также для сушки внутренних поверхностей полых непористых изделий или изделий с закрытой пористостью.The invention relates to the technology of drying products and can be used for drying hollow products from moisture-containing or hygroscopic materials, as well as for drying the internal surfaces of hollow non-porous products or products with closed porosity.
Из уровня техники известно, что для ускорения сушки применяются газообразные сушильные агенты - подогреваемые или не подогреваемые газовые смеси с фугитивностью паров жидкости ниже, чем у насыщенного пара. Газообразные сушильные агенты ускоряют перенос молекул жидкости с поверхности изделия в газовую фазу. Подогреваемые сушильные агенты, кроме того, ускоряют перенос молекул жидкости внутри материала изделия благодаря увеличению его температуры за счет принудительной конвекции и теплопередачи от газообразного сушильного агента.It is known from the prior art that gaseous drying agents are used to accelerate drying - heated or unheated gas mixtures with liquid vapor fugacity lower than that of saturated steam. Gaseous drying agents accelerate the transfer of liquid molecules from the surface of the product to the gas phase. Heated drying agents further accelerate the transfer of liquid molecules within the article material by increasing its temperature due to forced convection and heat transfer from the gaseous drying agent.
Известно несколько запатентованных способов сушки изделий с использованием газообразных сушильных агентов. В способе сушки кирпича-сырца (Патент РФ на изобретение RU2244227 C2, дата публикации - 10.01.2005) применяют подачу горячего увлажненного воздуха навстречу движения изделий. При этом фугитивность паров воды в подаваемой газовой смеси регулируют добавлением в нее отработанной газовой смеси и водяного пара. Недостатком этого способа является то, что в случае сушки полых изделий не обеспечивается равномерность процесса сушки всех участков изделий из-за неопределенности метода подачи газовой смеси, в результате чего в изделиях могут формироваться микродефекты.There are several patented methods for drying articles using gaseous drying agents. In the method of drying raw bricks (RF Patent for the invention RU2244227 C2, publication date - 01/10/2005), hot humidified air is supplied towards the movement of products. At the same time, the water vapor fugacity in the supplied gas mixture is controlled by adding the exhaust gas mixture and water vapor to it. The disadvantage of this method is that in the case of drying hollow products, the uniformity of the drying process of all parts of the products is not ensured due to the uncertainty of the method of supplying the gas mixture, as a result of which microdefects can form in the products.
Известен способ сушки керамических изделий (Патент РФ на изобретение RU2615201 C2, дата публикации - 06.03.2017), в котором в качестве сушильного агента используют две газовые смеси - ускоряющую и замедляющую компоненты, подачей которых управляют с помощью автоматизированной системы с обратной связью по отклику кондуктометрических датчиков, погруженных в приповерхностный, промежуточный и срединный слои контрольного изделия-сырца. Недостаток этого способа состоит в том, что неопределенность метода подачи компонентов газообразного сушильного агента к изделиям не позволяет обеспечить равномерность процесса сушки всех участков поверхности полых изделий.A known method for drying ceramic products (RF Patent for the invention RU2615201 C2, publication date - 03/06/2017), in which two gas mixtures are used as a drying agent - accelerating and decelerating components, the supply of which is controlled by an automated system with feedback on the response of conductometric sensors immersed in the near-surface, intermediate and middle layers of the control raw product. The disadvantage of this method is that the uncertainty of the method of supplying the components of the gaseous drying agent to the products does not allow to ensure the uniformity of the drying process of all areas of the surface of hollow products.
Известен способ сушки полых изделий (Патент РФ на изобретение RU2015465 C1, дата публикации - 30.06.1994), в котором используют подачу сухого воздуха внутрь полости изделия и, одновременно, в полости изделия поддерживают сниженное давление газа в диапазоне (4-7)×103 Па. Недостатком этого способа является то, что ввиду необходимости вакуумировать полость изделия, метод не подходит для сушки непрочных изделий, таких как керамические заготовки после формования.A known method for drying hollow products (RF Patent for the invention RU2015465 C1, publication date - 06/30/1994), which uses the supply of dry air into the cavity of the product and, at the same time, in the cavity of the product maintain a reduced gas pressure in the range (4-7) × 10 3 Pa. The disadvantage of this method is that due to the need to vacuum the cavity of the product, the method is not suitable for drying fragile products such as ceramic blanks after molding.
Известен способ сушки изделий (Патент РФ на изобретение RU2168125 C2, дата публикации - 27.05.2001) c использованием циклически сменяющихся этапов вакуумирования и напуска технологического газа с подводом тепла к изделию при условии предварительного нагрева изделий. Недостаток данного способа сушки состоит в том, что изделия из хрупких материалов не выдерживают барические удары.A known method of drying products (RF Patent for the invention RU2168125 C2, publication date - 05/27/2001) using cyclically alternating stages of evacuation and puffing of process gas with heat supply to the product, subject to preheating products. The disadvantage of this drying method is that products made of brittle materials cannot withstand pressure shocks.
Наиболее близким к заявленному изобретению является способ сушки крупногабаритных сложнопрофильных керамических изделий (Патент РФ на изобретение RU2298744 C1, дата публикации - 10.05.2007), в котором сушильный агент, нагретый до 60-80°C, подают внутрь полого изделия. Для повышения равномерности сушки по толщине изделия его сушат под чехлом. Использование подогреваемого сушильного агента позволяет при этом ускорить перенос молекул жидкости как в материале изделий, так и с поверхности изделия в газовую фазу. Описанный способ сушки изделий принят за прототип. Недостатком данного способа является то, что неопределенность способа подачи подогреваемого сушильного агента внутрь полого изделия допускает использование таких способов, которые могут приводить к неравномерности сушки разных участков изделия. В частности, разные участки изделия в процессе сушки могут получать разное количество тепловой энергии из-за неравномерной теплопередачи от остывающего сушильного агента и, поэтому, с разной скоростью отдавать молекулы жидкости.Closest to the claimed invention is a method for drying large-sized complex-shaped ceramic products (RF Patent for the invention RU2298744 C1, publication date - 05/10/2007), in which a drying agent heated to 60-80°C is fed into a hollow product. To improve the uniformity of drying along the thickness of the product, it is dried under a cover. The use of a heated drying agent makes it possible to accelerate the transfer of liquid molecules both in the material of the products and from the surface of the product into the gas phase. The described method of drying products taken as a prototype. The disadvantage of this method is that the uncertainty of the method of supplying the heated drying agent inside the hollow product allows the use of methods that can lead to uneven drying of different parts of the product. In particular, different parts of the product during the drying process can receive different amounts of thermal energy due to uneven heat transfer from the cooling agent and, therefore, give off liquid molecules at different rates.
Задача, решаемая заявленным изобретением, заключается в повышении равномерности сушки всех участков полых изделий, в том числе непрочных изделий.The problem solved by the claimed invention is to improve the uniformity of drying of all sections of hollow products, including fragile products.
В случае обеспечения высокой равномерности сушки отформованных керамических заготовок снижается их дефектность, что выражается в снижении брака по трещинам керамики, выявляемых на протяжении всего производственного цикла изготовления конечных изделий.In the case of ensuring high uniformity of drying of molded ceramic blanks, their defectiveness is reduced, which is expressed in a decrease in the rejection of ceramic cracks detected throughout the entire production cycle of manufacturing final products.
Поставленная задача решается тем, что способ сушки полых изделий включает подачу в полость изделия сушильного агента. Отличительные признаки предлагаемого способа состоят в том, что сушильный агент, содержащий газообразный компонент, подают через введенный в полость изделия газоход, при этом величина площади поперечного сечения полости, ограниченной внутренней поверхностью изделия и наружной поверхностью газохода, на уровне выходного отверстия газохода более, чем на 10% превышает величину площади поперечного сечения на уровне входа газохода в полость изделия.The problem is solved by the fact that the method of drying hollow products includes the supply of a drying agent into the cavity of the product. Distinctive features of the proposed method are that a drying agent containing a gaseous component is fed through a gas duct introduced into the cavity of the product, while the value of the cross-sectional area of the cavity, bounded by the inner surface of the product and the outer surface of the gas duct, at the level of the outlet of the gas duct is more than 10% exceeds the value of the cross-sectional area at the level of the gas duct inlet into the product cavity.
В качестве сушильных агентов можно использовать подогреваемые или не подогреваемые газообразные вещества, газовые смеси и дисперсные среды на их основе, фугитивность паров жидкости в которых ниже, чем в насыщенном паре.As drying agents, one can use heated or unheated gaseous substances, gas mixtures and dispersed media based on them, the fugacity of liquid vapor in which is lower than in saturated steam.
На фигуре приведена принципиальная схема возможной конфигурации устройства для реализации предложенного способа сушки полых изделий с использованием в качестве сушильного агента подогреваемого воздуха. Полое изделие 1, предназначенное для сушки, установлено на платформе 2. Газоход 3 введен в полость изделия через отверстие в платформе и закреплен в ней. Выход тепловентилятора 4 подведен к входному отверстию газохода так, чтобы подаваемый воздух мог попадать в газоход без потерь. В результате воздух из тепловентилятора после выхода из газохода поступает в полость, ограниченную внутренней поверхностью изделия и наружной поверхностью газохода, и далее выходит из изделия через просвет между отверстием платформы и газоходом. Площадь поперечного сечения указанной полости имеет переменное значение: на уровне выходного отверстия газохода величина площади просвета между наружной поверхностью газохода и внутренней поверхностью изделия более чем на десять процентов больше, чем величина площади просвета на уровне входа газохода в полость изделия.The figure shows a schematic diagram of a possible configuration of the device for implementing the proposed method for drying hollow products using heated air as a drying agent. The
В предложенном способе сушильный агент, содержащий газообразный компонент, с одной стороны, ускоряет процесс сушки, а, с другой стороны, является средством решения поставленной технической задачи, поскольку служит средой для выравнивания фугитивности паров жидкости над внутренней поверхностью полого изделия, а также выравнивания температуры участков изделия в случае, если подаваемый сушильный агент предварительно подогревают. Обеспечение высокой равномерности сушки всех участков полых изделий достигается путем выравнивания скорости переноса молекул жидкости с поверхности изделия в газовую фазу и уменьшения неоднородности температурного поля для всех участков изделия вдоль полости, ограниченной наружной поверхностью газохода и внутренней поверхностью изделия. Повышение равномерности сушки происходит благодаря компенсации эффектов повышения фугитивности паров жидкости и снижения температуры подогретого сушильного агента в направлении его движения в полости, ограниченной наружной поверхностью газохода и внутренней поверхностью изделия, за счет постепенного уменьшения площади поперечного сечения указанной полости в направлении от уровня выходного отверстия газохода до уровня входа газохода в полость изделия. Пороговое значение 10% для разницы величин площадей поперечного сечения рассматриваемой полости выбрано для разграничения эффективно работающих конфигураций, обеспечивающих повышение равномерности сушки изделий, и конфигураций, когда компенсации эффектов повышения фугитивности паров жидкости и снижения температуры подогретого сушильного агента в направлении его движения не происходит.In the proposed method, a drying agent containing a gaseous component, on the one hand, accelerates the drying process, and, on the other hand, is a means of solving the set technical problem, since it serves as a medium for equalizing the fugacity of liquid vapor above the inner surface of the hollow product, as well as equalizing the temperature of the sections products in case the supplied drying agent is preheated. Ensuring high uniformity of drying of all sections of hollow products is achieved by equalizing the rate of transfer of liquid molecules from the surface of the product into the gas phase and reducing the inhomogeneity of the temperature field for all sections of the product along the cavity bounded by the outer surface of the gas duct and the inner surface of the product. An increase in the uniformity of drying occurs due to compensation for the effects of an increase in the fugacity of the liquid vapor and a decrease in the temperature of the heated drying agent in the direction of its movement in the cavity bounded by the outer surface of the gas duct and the inner surface of the product, due to a gradual decrease in the cross-sectional area of the specified cavity in the direction from the level of the outlet of the gas duct to the level of the gas duct entry into the product cavity. The threshold value of 10% for the difference in the cross-sectional areas of the considered cavity was chosen to distinguish between efficient configurations that provide an increase in the uniformity of drying of products, and configurations when the effects of an increase in the fugacity of liquid vapors and a decrease in the temperature of the heated drying agent in the direction of its movement do not compensate.
Оптимальная разница между величинами площадей поперечного сечения рассматриваемой полости и подходящий вид зависимости, по которой должны меняться значения площади поперечного сечения рассматриваемой полости на отрезке от уровня выходного отверстия газохода до уровня входа газохода в полость изделия, должны определяться с учетом геометрии высушиваемого изделия и режимов сушки с использованием экспериментальных данных. Вид необходимой зависимости вместе с конфигурацией полости внутри изделия определяет требуемую геометрию наружной поверхности газохода.The optimal difference between the values of the cross-sectional areas of the cavity under consideration and the appropriate type of dependence, according to which the values of the cross-sectional area of the cavity under consideration should change in the segment from the level of the gas duct outlet to the level of the gas duct inlet into the product cavity, should be determined taking into account the geometry of the product being dried and drying modes with using experimental data. The type of required dependence, together with the configuration of the cavity inside the product, determines the required geometry of the outer surface of the flue.
Благодаря тому, что полость изделия во время сушки сообщается с наружной средой, отсутствуют баромеханические воздействия на изделие, которые могли бы приводить к разрушению непрочных изделий. Поэтому предложенный способ может применяться в том числе и для сушки непрочных изделий, например, для сушки необожженных керамических изделий после формования.Due to the fact that the cavity of the product communicates with the external environment during drying, there are no baromechanical effects on the product, which could lead to the destruction of fragile products. Therefore, the proposed method can also be used for drying fragile products, for example, for drying unfired ceramic products after molding.
Пример 1Example 1
Предложенный способ был реализован и испытан на примере сушки необожженных керамических заготовок, отформованных из водного шликера на основе кварцевого стекла с использованием гипсовых форм. Заготовки имели форму полых конусообразных тел вращения высотой 1300 мм, наружным диаметром основания 440 мм и внутренним диаметром основания 400 мм. Для проведения сушки отформованные керамические заготовки устанавливали основанием на горизонтальные платформы с отверстиями. Через отверстия в платформах внутрь каждой экспериментальной заготовки соосно устанавливали стальной газоход. Рабочая часть газохода, помещаемого внутрь заготовки, представляла собой конструкцию из герметично соединенных друг с другом стальных конических труб с диаметром выходного отверстия 140 мм и общей высотой 800 мм. Наружная поверхность газохода вместе с внутренней поверхностью заготовки формировала полость для прохождения подаваемого воздуха. Значения площади поперечного сечения этой полости уменьшались на отрезке от уровня выходного отверстия газохода до уровня входа газохода в полость заготовки. При этом величина площади поперечного сечения указанной полости на уровне входа газохода в полость заготовки была на 13% меньше площади поперечного сечения на уровне выходного отверстия газохода.The proposed method was implemented and tested on the example of drying unfired ceramic blanks molded from an aqueous slip based on quartz glass using plaster molds. The blanks had the form of hollow cone-shaped bodies of revolution with a height of 1300 mm, an outer base diameter of 440 mm, and an inner base diameter of 400 mm. For drying, molded ceramic blanks were placed with their bases on horizontal platforms with holes. A steel flue was installed coaxially through the holes in the platforms inside each experimental workpiece. The working part of the gas duct, placed inside the workpiece, was a structure of steel conical pipes hermetically connected to each other with an outlet diameter of 140 mm and a total height of 800 mm. The outer surface of the gas duct, together with the inner surface of the workpiece, formed a cavity for the passage of the supplied air. The values of the cross-sectional area of this cavity decreased in the segment from the level of the outlet of the gas duct to the level of the entry of the gas duct into the blank cavity. In this case, the value of the cross-sectional area of the said cavity at the level of the gas duct inlet into the blank cavity was 13% less than the cross-sectional area at the level of the gas duct outlet.
Эффективность предложенного способа сушки оценивали по экспериментальной выборке керамических заготовок относительно результатов использования сравнительного способа сушки по прототипу, который применяли для таких же керамических заготовок, устанавливаемых на платформы для сушки. При этом использование предложенного и сравнительного способов сушки распределялось среди заготовок случайным образом. По окончанию эксперимента для двух рандомизированных выборок заготовок, соответствующих двум способам сушки, проводили сравнение значений выхода брака по трещинам керамики, выявляемого на протяжении всего производственного цикла изготовления конечных изделий.The effectiveness of the proposed drying method was evaluated by an experimental sample of ceramic blanks with respect to the results of using a comparative drying method according to the prototype, which was used for the same ceramic blanks installed on platforms for drying. At the same time, the use of the proposed and comparative drying methods was distributed among the blanks randomly. At the end of the experiment, for two randomized samples of workpieces corresponding to two drying methods, a comparison was made of the yield of defects in ceramic cracks, which was detected throughout the entire production cycle of manufacturing final products.
Поскольку использование газохода для подачи сушильного агента в полость изделия при его сушке само по себе соответствует текущему уровню техники и применяется при сравнительно низких скоростях подачи сушильного агента для того, чтобы поток сушильного агента эффективно достигал всех участков внутренней поверхности высушиваемого изделия, то из двух возможных вариантов подачи сушильного агента в полость заготовки (а именно, с использованием и без использования воздуховода) для реализации сравнительного способа сушки использовались газоходы. Однако газоходы для сравнительного способа сушки были выбраны такими, чтобы заведомо не соответствовать требованиям реализации предложенного способа сушки. Внутрь керамических заготовок устанавливали стальные газоходы высотой 800 мм, равной высоте газоходов в предложенном способе, однако имеющих форму простых цилиндрических труб круглого сечения и наружным диаметром 60 мм. В таком способе полость, сформированная наружной поверхностью газохода и внутренней поверхностью изделия, в отличие от предложенного способа, не сужалась, а расширялась на отрезке от уровня выходного отверстия газохода до уровня входа газохода в изделие. Площадь сечения рассматриваемой полости на уровне входа газохода в изделие в 4,8 раза превышала площадь поперечного сечения на уровне выходного отверстия газохода.Since the use of a gas duct for supplying a drying agent into the cavity of the product during its drying itself corresponds to the current state of the art and is used at relatively low delivery rates of the drying agent in order for the flow of the drying agent to effectively reach all areas of the inner surface of the product being dried, then of the two possible options supply of the drying agent into the cavity of the preform (namely, with and without the use of an air duct), gas ducts were used to implement the comparative drying method. However, the gas ducts for the comparative drying method were chosen in such a way that they obviously did not meet the requirements for implementing the proposed drying method. Steel gas ducts 800 mm high were installed inside the ceramic blanks, equal to the height of the gas ducts in the proposed method, but having the form of simple cylindrical pipes of circular cross section and an outer diameter of 60 mm. In this method, the cavity formed by the outer surface of the gas duct and the inner surface of the product, in contrast to the proposed method, did not narrow, but expanded in the segment from the level of the gas duct outlet to the level of the gas duct inlet into the product. The cross-sectional area of the considered cavity at the level of the gas duct inlet into the product was 4.8 times higher than the cross-sectional area at the level of the gas duct outlet.
В качестве газообразного сушильного агента, подаваемого внутрь заготовок обоих выборок, использовали подогреваемый в тепловентиляторе воздух с температурой 70°C, поддерживаемой терморегулятором с отклонениями не более 5°C. Сушку всех заготовок проводили сначала под чехлом из мешковины в течение 12 часов, затем без чехла в течение 6 часов.As a gaseous drying agent supplied inside the blanks of both samples, air heated in a fan heater with a temperature of 70°C, maintained by a thermostat with deviations of no more than 5°C, was used. Drying of all blanks was carried out first under a burlap cover for 12 hours, then without a cover for 6 hours.
В начале сравнительного эксперимента для оценки равномерности сушки при испытании двух способов выделили по три заготовки, сушку которых прерывали через два часа, когда вода из заготовок не была удалена полностью, и определили влажность отдельных участков заготовок на разной высоте от основания. Влажность образцов материала определяли гравиметрическим методом. Значения влажности заготовок перед сушкой находились в интервале 6-7%. В таблице 1 для двух способов приведены средние значения влажности образцов, взятых от участков заготовок на разной высоте от основания после прерывания процесса сушки. Исходя из размаха варьирования этих значений для каждого из сравниваемых способов видно, что предложенный способ сушки обеспечивает более равномерное удаление влаги.At the beginning of the comparative experiment, to assess the uniformity of drying when testing two methods, three blanks were isolated, the drying of which was interrupted after two hours, when the water from the blanks was not completely removed, and the moisture content of individual sections of the blanks was determined at different heights from the base. The moisture content of the material samples was determined by the gravimetric method. The humidity values of the blanks before drying were in the range of 6-7%. Table 1 for two methods shows the average moisture content of samples taken from sections of blanks at different heights from the base after interrupting the drying process. Based on the range of variation of these values for each of the compared methods, it can be seen that the proposed drying method provides a more uniform removal of moisture.
Таблица 1Table 1
По окончании сравнительного эксперимента было установлено, что выход брака по трещинам керамики при использовании предложенного способа сушки керамических заготовок оказался ниже, чем для сравнительного способа сушки, на 65% (в 2,9 раза с 28,5% до 10%). Достоверность результатов сравнения двух способов сушки керамических заготовок подтверждена использованием стандартного статистического критерия χ2 (хи-квадрат) - соответствующее значение доверительной вероятности различия результатов использования двух способов сушки составило 99,6%. Полученные результаты сравнительного испытания предложенного способа сушки на примере отформованных керамических заготовок подтвердили достижение цели: повысилась равномерность сушки по сравнению с прототипом и снизился выход брака по трещинам керамики.At the end of the comparative experiment, it was found that the yield of defects in ceramic cracks when using the proposed method for drying ceramic blanks turned out to be lower than for the comparative drying method by 65% (2.9 times from 28.5% to 10%). The reliability of the results of comparing two methods of drying ceramic blanks was confirmed using the standard statistical criterion χ 2 (chi-square) - the corresponding value of the confidence probability of the difference between the results of using the two drying methods was 99.6%. The obtained results of a comparative test of the proposed drying method on the example of molded ceramic blanks confirmed the achievement of the goal: the drying uniformity increased compared to the prototype and the yield of marriage through ceramic cracks decreased.
Пример 2Example 2
Предложенный способ был также реализован и испытан на другом примере сушки необожженных керамических заготовок, отформованных из водного шликера на основе кварцевого стекла с использованием гипсовых форм. Заготовки имели форму полых конусообразных тел вращения высотой 1100 мм, наружным диаметром основания 450 мм и внутренним диаметром основания 410 мм. Для проведения сушки заготовки устанавливали основанием на горизонтальные платформы с отверстиями. В эксперименте сравнили предложенный способ сушки, в котором в качестве сушильного агента, подаваемого в полость заготовок, использовали воздух с температурой 30°C и относительной влажностью 25%, и способ по прототипу.The proposed method was also implemented and tested on another example of drying unfired ceramic blanks molded from an aqueous slip based on quartz glass using plaster molds. The blanks had the form of hollow cone-shaped bodies of revolution with a height of 1100 mm, an outer base diameter of 450 mm, and an inner base diameter of 410 mm. For drying, the workpieces were installed with their bases on horizontal platforms with holes. The experiment compared the proposed drying method, in which air with a temperature of 30°C and a relative humidity of 25% was used as a drying agent supplied to the cavity of the workpieces, and the method according to the prototype.
Для реализации предложенного способа воздух в полость заготовок подавали через газоход, введенный и закрепленный в полости заготовки. Рабочая часть газохода, введенная в полость заготовки, представляла собой конструкцию из герметично соединенных друг с другом пластиковых конических труб с диаметром выходного отверстия 60 мм и общей высотой 800 мм. Наружная поверхность газохода вместе с внутренней поверхностью заготовки формировала полость для прохождения подаваемого воздуха. Значения площади поперечного сечения этой полости уменьшались на отрезке от уровня выходного отверстия газохода до уровня входа газохода в полость изделия. При этом величина площади поперечного сечения указанной полости на уровне входа газохода в полость изделия была на 100% меньше площади поперечного сечения на уровне выходного отверстия газохода. Для реализации способа сушки по прототипу использовали подачу воздуха без вводимого в полость заготовки газохода. Подогреваемый до 70°C воздух подавали через трубу диаметром 25 мм, выход которой находился непосредственно под основанием заготовки. В результате поток воздуха проходил в полость изделия через отверстие в платформе и выходил по периферии этого же отверстия.To implement the proposed method, air was supplied to the cavity of the workpieces through a gas duct introduced and fixed in the cavity of the workpiece. The working part of the gas duct, introduced into the blank cavity, was a structure of plastic conical pipes hermetically connected to each other with an outlet diameter of 60 mm and a total height of 800 mm. The outer surface of the gas duct, together with the inner surface of the workpiece, formed a cavity for the passage of the supplied air. The values of the cross-sectional area of this cavity decreased in the segment from the level of the gas duct outlet to the level of the gas duct inlet into the product cavity. In this case, the value of the cross-sectional area of the said cavity at the level of the gas duct inlet into the product cavity was 100% less than the cross-sectional area at the level of the gas duct outlet. To implement the drying method according to the prototype, air supply was used without a flue introduced into the blank cavity. Air heated to 70°C was supplied through a pipe 25 mm in diameter, the outlet of which was located directly under the base of the workpiece. As a result, the air flow passed into the product cavity through an opening in the platform and exited along the periphery of the same opening.
Скорость потока подаваемого воздуха в сравниваемых способах была одинаковой. В каждой выборке было по три заготовки. Равномерность сушки заготовок оценивали по влажности заготовок непосредственно после прерывания процесса сушки, когда вода из заготовок удалялась не полностью, и значения влажности заготовок в среднем находились в интервале 1-3%. Сушку по предложенному способу прерывали через 20 часов, сушку по прототипу - через два часа. Влажность образцов материала определяли гравиметрическим методом. Усредненная влажность отформованных заготовок перед началом сушки составляла 6,3%. В таблице 2 приведены средние значения влажности образцов, взятых от участков заготовок на разной высоте от основания после прерывания процесса сушки. В случае применения предложенного способа размах варьирования этих значений составляет 0,2%, в случае использования способа по прототипу - 1,5%. Видно, что предложенный способ сушки обеспечивает более равномерное удаление влаги.The flow rate of the supplied air in the compared methods was the same. There were three blanks in each sample. The uniformity of the drying of the workpieces was assessed by the moisture content of the workpieces immediately after the interruption of the drying process, when water was not completely removed from the workpieces, and the humidity values of the workpieces were on average in the range of 1–3%. Drying according to the proposed method was interrupted after 20 hours, drying according to the prototype - after two hours. The moisture content of the material samples was determined by the gravimetric method. The average moisture content of the molded blanks before drying was 6.3%. Table 2 shows the average moisture content of the samples taken from the sections of the workpieces at different heights from the base after the drying process was interrupted. In the case of applying the proposed method, the range of variation of these values is 0.2%, in the case of using the method according to the prototype - 1.5%. It can be seen that the proposed method of drying provides a more uniform removal of moisture.
Пример 3Example 3
Предложенный способ был также реализован и испытан на следующем примере сушки трех необожженных керамических заготовок, отформованных из водного шликера на основе кварцевого стекла с использованием гипсовых форм. Заготовки имели форму, описанную в примере 2. Конфигурации установки и газохода для сушки были аналогичны примеру 2 с тем отличием, что в качестве сушильного агента применяли смесь воздуха с относительной влажностью 25% при температуре 30°C и сухого азота в объемном соотношении 1:1. Смесь газообразных компонентов подогревали с помощью тепловентилятора до температуры 70°C и подавали в полость заготовки через газоход. Значения влажности заготовок перед сушкой находились в интервале 6,3-6,5%. Через два часа сушку прерывали и определяли влажность образцов материала на разных высотах от основания заготовок. Полученные данные приведены в таблице 2. В целом влажность этих заготовок оказалась ниже, чем влажность заготовок по примеру 2. Размах варьирования значений влажности на разных высотах от основания 0,2% при использовании данного варианта реализации предложенного способа сушки незначителен по сравнению с результатом по прототипу (размах варьирования значений 1,5%), что подтверждает высокую равномерность сушки отдельных участков изделия.The proposed method was also implemented and tested on the following example of drying three unfired ceramic blanks molded from an aqueous slip based on quartz glass using plaster molds. The preforms had the shape described in example 2. The configurations of the installation and gas duct for drying were similar to example 2 with the difference that a mixture of air with a relative humidity of 25% at a temperature of 30°C and dry nitrogen in a volume ratio of 1:1 was used as a drying agent. . The mixture of gaseous components was heated with a fan heater to a temperature of 70°C and fed into the blank cavity through the gas duct. The moisture content of the blanks before drying were in the range of 6.3-6.5%. After two hours, drying was interrupted and the moisture content of the material samples was determined at different heights from the base of the workpieces. The data obtained are shown in table 2. In general, the moisture content of these blanks turned out to be lower than the moisture content of the blanks according to example 2. The range of variation in moisture values at different heights from the base of 0.2% when using this embodiment of the proposed drying method is insignificant compared to the result for the prototype (the range of variation of values is 1.5%), which confirms the high uniformity of drying of individual sections of the product.
Пример 4Example 4
Предложенный способ был также реализован и испытан на дополнительном примере сушки трех необожженных керамических заготовок, отформованных из водного шликера на основе кварцевого стекла с использованием гипсовых форм. Заготовки имели форму, описанную в примере 2. Конфигурации установки и газохода для сушки были аналогичны примеру 3 с тем отличием, что в качестве сушильного агента применяли смесь воздуха с относительной влажностью 25% при температуре 30°C и сухого аргона в объемном соотношении 1:1. Смесь газообразных компонентов подогревали с помощью тепловентилятора до температуры 70°C и подавали в полость заготовки через газоход. Значения влажности заготовок перед сушкой находились в интервале 6,1-6,3%. Через два часа сушку прерывали и определяли влажность образцов материала на разных высотах от основания заготовок. Полученные данные приведены в таблице 2. Низкий размах варьирования средних значений влажности на разных высотах от основания 0,3% по сравнению с результатом по прототипу (размах варьирования значений 1,5%) подтверждает достижение высокой равномерности сушки отдельных участков изделия.The proposed method was also implemented and tested on an additional example of drying three unfired ceramic blanks molded from an aqueous slip based on quartz glass using plaster molds. The blanks had the shape described in example 2. The configurations of the installation and gas duct for drying were similar to example 3 with the difference that a mixture of air with a relative humidity of 25% at a temperature of 30°C and dry argon in a volume ratio of 1:1 was used as a drying agent. . The mixture of gaseous components was heated with a fan heater to a temperature of 70°C and fed into the blank cavity through the gas duct. The moisture content of the blanks before drying were in the range of 6.1-6.3%. After two hours, drying was interrupted and the moisture content of the material samples was determined at different heights from the base of the workpieces. The data obtained are shown in table 2. The low range of variation in the average moisture content at different heights from the base of 0.3% compared with the result for the prototype (the range of variation of values of 1.5%) confirms the achievement of a high uniformity of drying of individual sections of the product.
Таблица 2table 2
Таким образом, предложенный способ сушки полых изделий позволяет повысить равномерность сушки всех участков изделия по сравнению с прототипом. В случае сушки отформованных керамических заготовок этот результат может приводить к снижению дефектности материала и повышению выхода годных изделий.Thus, the proposed method for drying hollow products allows you to improve the uniformity of drying all parts of the product compared to the prototype. In the case of drying molded ceramic blanks, this result can lead to a decrease in the defectiveness of the material and an increase in the yield of suitable products.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2773350C1 true RU2773350C1 (en) | 2022-06-02 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2826846C1 (en) * | 2023-07-11 | 2024-09-17 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Method of drying large-sized complex-shaped ceramic articles |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU119142A1 (en) * | 1958-08-14 | 1958-11-30 | Г.А. Ковельман | Nozzle for drying hollow ceramic products with directed coolant flows |
| DE1926465C2 (en) * | 1968-08-17 | 1974-07-11 | The British Ceramic Research Association, Stoke-On-Trent, Stafford (Grossbritannien) | Method and apparatus for drying preformed elongated, hollow ceramic workpieces |
| SU597366A1 (en) * | 1976-06-02 | 1978-03-15 | Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт | Device for drying felt boots |
| SU1260113A1 (en) * | 1985-05-05 | 1986-09-30 | Киевский технологический институт легкой промышленности | Apparatus for drying the lining of casting ladles |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU119142A1 (en) * | 1958-08-14 | 1958-11-30 | Г.А. Ковельман | Nozzle for drying hollow ceramic products with directed coolant flows |
| DE1926465C2 (en) * | 1968-08-17 | 1974-07-11 | The British Ceramic Research Association, Stoke-On-Trent, Stafford (Grossbritannien) | Method and apparatus for drying preformed elongated, hollow ceramic workpieces |
| SU597366A1 (en) * | 1976-06-02 | 1978-03-15 | Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт | Device for drying felt boots |
| SU1260113A1 (en) * | 1985-05-05 | 1986-09-30 | Киевский технологический институт легкой промышленности | Apparatus for drying the lining of casting ladles |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2826846C1 (en) * | 2023-07-11 | 2024-09-17 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Method of drying large-sized complex-shaped ceramic articles |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101969078B1 (en) | Hopper structure, dehumidification plant and method for dehumidifying granular plastic material | |
| JP4103984B2 (en) | Method for manufacturing honeycomb molded body and drying apparatus | |
| EP2083000B1 (en) | Method for pretreating honeycomb formed article before firing | |
| EP0525312B1 (en) | Improved manufacture of extruded ceramics | |
| JP5420682B2 (en) | Wood drying method and unit for carrying out the method | |
| DK2227447T3 (en) | A process for drying ceramic honeycomb bodies | |
| CN1815115B (en) | Wood rapid-drying method | |
| JP4532414B2 (en) | Method for drying honeycomb formed body | |
| CN102770359B (en) | Conveyor tray apparatus with air bearing and air curtain and methods of use | |
| WO2005023503A1 (en) | Method and apparatus for drying honeycomb formed article | |
| WO2015029530A1 (en) | Drying method, drying device, and drying system making use of temperature differential | |
| US20100127418A1 (en) | Methods For Continuous Firing Of Shaped Bodies And Roller Hearth Furnaces Therefor | |
| RU2773350C1 (en) | Drying method for hollow products | |
| JP2017213910A (en) | Rapid drying of ceramic substrate | |
| US4272894A (en) | Drying step in a method of producing ceramic articles | |
| US1760444A (en) | Method of drying materials | |
| US1524567A (en) | Method of drying objects | |
| US1166819A (en) | Method of treating wood and other porous materials. | |
| JPS58114906A (en) | Method and device for manufacturing product consisting of ceramic material | |
| RU2568728C1 (en) | Method of drying of rigid ignition cartridges | |
| RU2304747C1 (en) | Method for wood drying | |
| CN100556637C (en) | The transverse cuts method of honeycomb ceramic blank | |
| RU2425305C1 (en) | Method of timber drying and thermal treatment | |
| CS215851B1 (en) | Method of heat treating ceramic semifinished products | |
| RU2298744C1 (en) | Method of drying large complex ceramic articles |