Сушка форм

где

 

Пористость уплотненной  жидко-стекольной и песчано-глинистой  смесей:

 

 

Пористость песчано-глинистой  смеси при стандартном уплотнении и уплотнении на встряхивающей машине будет соответственно:

 

 

 

Газопроницаемость уплотненной  жидко-стекольной и песчано-глинистой  смесей, (см⁴/(г*мин)):

 

 

Учитывая, что параметры  процесса должны быть рассчитаны на наиболее неблагоприятные условия, принимаем, что опока полностью заполнена  смесью и длина пути фильтрации (L) составляет 500 мм.

Рассчитаем газопроницаемость  смеси двухслойной формы подставив значения толщин и газопроницаемости облицовочной и наполнительной смесей в формулу (3.3.8).

 

Полученное значение характеризует аэродинамическое свойства смеси при фильтрации воздуха с температурой 20 ⁰С.

Изменение температуры потока газа, фильтрующегося через смесь  в процессе сушки, сопровождается изменением газопроницаемости смеси в форме, которую можно рассчитать по формуле (3.3.9).

 

где К – проницаемость смеси, зависящая только от ее строения; - динамическая вязкость продуктов горения природного газа с учетом разбавления воздухом и их температуры.

Динамическая вязкость смеси  газов рассчитывается по уравнению  аддитивного сложения:

 

где  - массовая доля составляющих газа. Состав продуктов горения приведен в (Таблице 3.1)

Состав продуктов горения.                                       (Таблица 3.1)

Состав	СО2	Н2О	N2	O2
Объемные доли, %	7,493	25,76	65,95	0,797
Массовые доли, %	9,2	18	71,8	1,0

 

Значения  динамической вязкости воздуха и продуктов горения  газообразного топлива µ, г/(см*с),в зависимости от температуры приведены в (Таблице 3.2).

  Динамическая вязкость, г/см*с.                                    (Таблица 3.2)

Т, 0С	0	100	200	300	400	500
Воздух	1,75	2,23	2,65	3,03	3,37	3,69
Н2О	0,82	1,22	1,62	2,04	2,48	2,92
СО2	1,43	1,86	2,28	2,69	3,08	3,46
N2	1,7	2,11	2,47	2,82	3,15	3,48
O2	1,92	2,46	2,91	3,31	3,70	4,08

Рассчитаем среднюю динамическую вязкость продуктов горения топлива, фильтрующихся через смесь в  конце сушки, приняв температуру  сушки 350 ⁰С. Тогда средняя температура газа в сухом слое составит:

 

В сыром слое смеси:

 

 

Вначале определим динамическую вязкость продуктов горения природного газа, исходя из состава и значений µ_г.

 

 

С учетом степени разбавления  продуктов горения воздухом и  коэффициента пересчета объемного  соотношения в весовые (0,95) получим:

 

 

Значение равнозначной динамической  вязкости для всего слоя смеси  получим из формулы (3.3.16):

 

По значениям газопроницаемости  смеси при комнатной температуре  и динамической вязкости воздуха (µ₀= 1,82 г/см*с) находим газопроницаемость формы:

 

4. Расчет пропускной  способности полуформы.

Точный расчет пропускной способности реальных полуформ при сушке представляет очень сложную задачу, так как движение газа за счет перепада  давления носит двух- и трехмерный характер и в процессе сушки постоянно изменяется температура газового потока в смеси.

С достаточным приближением количества газа, проходящего в единицу  времени через полуформу в зависимости от газопроницаемости смеси и характеристики полуформы, можно рассчитать по уравнению изотермической фильтрации газа через недеформированную пористую среду:

 

где F и L - площадь сечения  и длина пути фильтрации; М_г и R – молекулярная масса и универсальная газовая постоянная; Т_г  и ρ_г  -  температура и плотность газа; P₁ и Р₂ – давление со стороны рабочей и не рабочей поверхностей полуформы, создаваемое за счет разряжения со стороны рабочей и за счет  избыточного давления со стороны рабочей поверхности полуформы.

Формулу (4.1.1) одномерной изотермической фильтрации газа с учетом размерности  газопроницаемости, можно преобразовать  в уравнение Дарси (4.1.2):

 

Где V_{1 –} объем газа, см³, проходящего через слой смеси за 1 минуту, приведенный к среднему давлению газа, г/см², в смеси .Подставив в уравнение g_ф , F и L, см³/мин

 

В (табл.4.1) приводятся расчетные  данные по объему газа, фильтрующегося через смесь при создании перепада давления по двум вариантам: за счет разряжения и за счет избыточного давления.

(Таблица 4.1)

Р1, кг/см2	Р2, кг/см2	Р1 -Р2, кг/см2	V1, м3/мин	V1, м3/мин	Продолжи-тельность сушки, мин	Агрегаты, создающие перепад  давления
1	0,9	0,1	17,8	16,9	5,5	Вентиляторы типа Ц-10-28№5
1	0,8	0,2	35,6	32,1	2,8	Воздуходувки
1	0,7	0,3	53,5	1,8	1,8	Форвакуумный насос типа ВВН
1,1	1	0,1	17,8	5,0	5,0	Вентиляторы типа Ц-10-28№5
1,2	1	0,2	35,6	2,4	2,4	Воздуходувки
1,3	1	0,3	53,5	1,5	1,5	Форвакуумный насос типа ВВН

Продолжительность сушки  до требуемой толщины сухого слоя определяем из уравнения теплового  баланса. Объем газа, приведенный к атмосферному давлению (V_д), рассчитывали по уравнению PV=const.

Приход теплоты:

 

где  τ-  продолжительность сушки.

Расход теплоты на нагрев и сушку смеси:

 

где  -тепло, затраченное на нагрев связующего до 100 и испарения влаги.

 

где - масса высушиваемой смеси; - массовая доля влаги в смеси; -теплоемкость воды – 4,19 кДж/(кг*К); - скрытая теплота парообразования – 2675 кДж/кг; =100-20=80 .

 

где - теплота затраченная на нагрев высушиваемого слоя смеси до средней температуры (t_ср); – теплоемкость сухой смеси, 0,93 кДж/(кг*К); =225-20 = 205.

Потери теплоты с газами, покинувшими форму:

 

где _{= 160 кДж/м}³.

По экспериментальным  данным можно принять t₂ =100. Подставим в уравнение (4.1.9) значения параметров  и найдем продолжительность сушки при создании разряжения P_{2 =} 0,8 кг/см²:

 

 Расчетные значения по продолжительности сушки для других значений разряжения и избыточного давления приведены в (Таблице 4.1). Там же приводятся агрегаты для создания перепадов давления. Цикл работы линии, исходя из требуемой производительности, составляет  2-4 минуты. Следовательно, при использовании воздуходувок (типа ВР 126) создающих разряжение до 50 кПа, достаточно одного устройства.

Пропускная способность  полуформы при таком разряжении составит приблизительно 2200 м³/ч.

Максимальная производительность воздуходувки типа ВР 126 составляет 92 м³/мин. Для обеспечения требуемой производительности формовочной линии требуется размещение двух установок для сушки. Исходя из пропускной способности полуформ и производительности выбранного типа воздуходувок, один агрегата для создания разряжения может работать на две установки для сушки. При случае, когда на линии не могут быть смонтированы две установки для сушки, возможен вариант и с однопозиционной сушкой.

5. Расчет мощности  теплового агрегата.

Количество газов, проходящих через смесь при использовании  воздуходувок, составляет 2200 м³/ч. Производительность газовой горелки для каждой установки сушки может быть рассчитана по формуле:

 

Расход природного газа на сушку одной полуформы (В₁) составляет:

 

Коэффициент полезного действия агрегата:

 

Таким образом, определены следующие  параметры для двух установок  сушки форм на поточной линии: температура  сушки 350 , перепад давления 0,2 кг/см² создается за счет воздуходувки, производительность газовой горелки на каждой установке -. Две установки обеспечат за 2,8 минуты просушку формы на 40мм.

 

 

 

 

6. Список литературы.