книги / Скоростная сушка гипсовых и гипсобетонных изделий

pax теплоносителя в интервале от 85 до 250° С. Как видно из кривых 1—5 рис. 13, характеризующих влияние влагосодержания теплоносителя на интенсивность процесса сушки листовой гипсовой штукатурки при неизменных температуре и скорости теплоносителя (2=183°С и v=2,4 м/сек), увеличение его влагосодержания с 10 до 275 г/кгс.в. приводит к незначительному увеличению длительности сушки (с 43 до 49 мин) .

Рнс. 14. Кривыё сушки гипсовых блоков при различных значениях тем­ пературы и влагосодержания теплоносителя

а — п р и f= 8 5 ° С ; б — п р и /= 2 5 0 ° С; / — 10 г/к г с. в.\ 2 — rf=* 120 г /к г с. в .

Повышение влагосодержания теплоносителя положительно влияет на качество продукции, увеличивая длительность перво­ го периода сушки. Как видно из кривых скорости сушки (точ­

влагосодержании </=275 г/кгс.в. — всего 11%. Последнее объ­ ясняется тем, что с повышением влажности воздуха температу­ ра материала увеличивается, а следовательно, возрастает зна­ чение коэффициента а'. Кроме того, повышение d приводит к снижению интенсивности сушки. Вследствие этого резко умень­ шается критерий Ki, что, согласно уравнению (15), приводит к уменьшению критического влагосодержания.

При сушке толстостенных гипсовых и гипсобетонных пане­ лей установлено, что при высоких температурах и скорости те­ плоносителя (/=250° С и Ь=3 м/сек) влияние влагосодержания на интенсивность процесса незначительно (рис. 14,6). Так, по­ вышение влагосодержания теплоносителя от 10 до 120 г/кг с. в. увеличивает время сушки гипсовых блоков с 115 до 120 мин. Качество материала на всем диапазоне изменения влагосодер­ жания теплоносителя не соответствовало ГОСТу вследствие де­ гидратации гипса. Однако следует отметить, что процент полу­

влагосодержания. Поэтому для правильного выбора режимов сушки оказалось необходимым проведение исследований по оп­ ределению влияния структуры и геометрических размеров круп­ нопанельных и листовых гипсовых строительных материалов на кинетику их сушки.

Была проведена серия опытов с гипсовыми пластинами, ар­ мированными картоном, и однородными гипсовыми пластина­ ми одинаковой толщины при различных параметрах теплоноси-

теля. Результаты одного из таких опытов, выполненного при /=177° С, д=3,8 м/сек и d= 14 г/кг с. в., приведены на рис. 16.

Как видно из графиков (рис. 16,а и б), картонная оболоч­ ка препятствует удалению влаги из материала, о чем свидетель­ ствует увеличение времени сушки неоднородного материала по сравнению с однородным на 12 мин и снижение интенсивности сушки в первом периоде на 50%. Характер кривых скорости сушки у исследуемых материалов одинаков. Во втором периоде на кривой скорости сушки видна характерная для обезвожива­ ния капиллярно-пористых тел точка Кг, определяющая величи­ ну второй критической влажности материала WKp. Как показа­ ли опыты при различных режимах сушки, величины первой и

Начало углубления зоны испарения, соответствующее дости­ жению материалом второй критической влажности, характери­ зуется полным удалением влаги из поверхностного слоя и рез­ ким повышением его температуры (кривая /). Дальнейшее про­ движение зоны испарения в глубь материала приводит к повы­ шению температуры остальных слоев материала (кривые 2'

и 3').

Рис. 17. Кривые сушки (а) и скорости сушки (б) гипсовых листов раз­ личной толщины

/ — 8 мм: 2 — IG мм\ 3 — 20 мм

Приведенный на рис. 16, г характер распределения темпера­ тур по сечению армированных картоном листовых гипсовых материалов сохранялся при всех исследуемых режимах сушки, причем превышение температуры гипсового сердечника над температурой мокрого термометра и температуры картона над температурой гипса было тем больше, чем интенсивнее проте­ кала сушка.

Изучение влияния толщины материала на кинетику сушки производилось на образцах гипсовых листов толщиной 8, 16 и 20 мм, а также гипсобетонных и гипсовых пластин толщиной 8, 10, 20, 30 и 80 мм. Рамки с образцами материалов помеща­ лись в воздушный поток, температура, влагосодержание и ско­ рость движения которого изменялись в широких пределах. По результатам опытов строились кривые сушки, скорости сушки и кривые изменения температуры различных слоев материала во времени.

Как видно из графиков (рис. 17), иллюстрирующих резуль­ таты опытов с гипсовыми листами, проведенных при /=177° С, v=2 и d —10 г/кг с. в., увеличение толщины материала замед­ ляет процесс сушки и приводит к повышению значений первой и второй критической влажности. Так, увеличение толщины об­ разца от 8 до 16 мм вызывает удлинение сушки от 25 до 54 мин,

т. е. более чем в 2 раза. При дальнейшем повышении толщины материала до 20 мм время сушки увеличилось до 62 мин. Изменение величин первой и второй критической влажности гипсо­ вых листов с увеличением их толщины молено проследить по кривым скорости сушки (рис. 17,6). При повышении толщины материала от 8 до 16 мм первая критическая влажность увели­ чилась от 25 до 26%, в то время как у образцов толщиной 20 мм первая критическая влажность достигает 26,5%. Вторая

Рис. 18. Кривые сушки (а) и скорости сушки (б) однородных гип­ совых пластин различной толщины

/ —8 лш; 2 — 20 мм\ 3 — 30 лил\ 4 — 80 ми

критическая влажность материала увеличилась с 5 (при толщи­ не образца 8 мм) до 6,5 (при толщине 16 мм) и до 8% (при толщине 20 мм).

Результаты опытов по установлению влияния толщины ма­ териала на скорость сушки гипсовых плит без заполнителей и на величину первой и второй критической влажности приведе­ ны на рис. 18. Как видно из кривых'сушки (рис. 18, а), проте­ кавшей при ?=156° С, v= \ м/сек и d= \0 г/кг с. в., увеличение толщины материала приводит к удлинению сушки блоков и по­ вышению значений первой и второй критической влажности. Так, изменение толщины гипсовой плиты от 8 до 20 мм обуслов­ ливает увеличение времени сушки до требуемой конечной влаж­ ности от 27 до 53 мин. При 30-мм толщине блока время сушки увеличивается до 80 мин, а при 80-лш— до 184 мин.

Закономерность изменения значений первой и второй кри­ тической влажности гипсовых плит с увеличением их толщины можно проследить по кривым скорости сушки (рис. 18,6). При изменении толщины плиты с 8 до 20 мм первая критическая влажность увеличилась с 21 до 25%, а при толщине 30 мм она составила 29%, т.е. была близка к начальной влажности мате­ риала. У блока толщиной 80 мм первая критическая влажность

оказывается выше начальной влажности, т. е. процесс с самого начала протекает при условиях, характерных для второго пери­ ода сушки. Вторая критическая влажность, определяющая на­ чало углубления зоны испарения, возрастала с 2 (при толщине плиты 8 мм) до 5 (при толщине 20 мм) и до 7 и 12% (при уве­ личении толщины блоков до 30 и 80 мм).

4.Тепло- и массообмен при сушке гипсобетонных

илистовых гипсовых материалов

Проведенные исследования конвективной сушки гипсовых, гипсобетонных и листовых строительных материалов позволя­ ют получить в критериальном виде расчетные зависимости для определения коэффициентов тепло- и массообмена.

Рис. 19. Результаты исследований конвективного теплообмена при сушке гипсобетонных панелей и гипсовых блоков

/ — при R e< 105; 2 — при R e> 105

На рис. 19 приведены результаты опытов по сушке образцов гипсобетонных и гипсовых пластин в логарифмических коорди­ натах. Опытные точки хорошо группируются около прямых, удовлетворяющих уравнениям:

Это позволяет принять уравнения (17) и (18) для определе­ ния коэффициентов теплообмена в первом периоде сушки.

Из анализа полученных уравнений следует, что с увеличени­ ем температуры воздуха ta и уменьшением температуры мате­ риала /м значение Nu, а следовательно, и а»п увеличивается. Аналогично влияет температура среды tc и tbi на интенсивность сушки. Таким образом, полученные результаты подтверждают интенсифицирующее влияние массообмена на теплообмен в про­ цессе сушки однородных гипсобетонных и гипсовых строймате­ риалов.

Рнс. 21. Сравнение опытных значений Nu (О) Nu ( + ) , полученных в ре­ зультате исследований тепло- и массообмена при сушке гипсобетонных панелей и гипсовых блоков

/ — п р и R e < 1 0 s; 2 — п р и R e > 1 0 5

При сушке листовых гипсовых стройматериалов, армирован­ ных картоном, не удалось обнаружить существенного влияния массообмена на теплообмен.

Это обстоятельство можно объяснить, воспользовавшись ги­ потезой А. В. Лыкова о выносе субмикроскопических частиц жидкости в объем пограничного слоя. Согласно этой гипотезе, капиллярная структура тела (размеры капилляров) влияет на количество субмикроскопических частиц жидкости, выносимых вместе с паром в пограничный слой. По-видимому, наличие па­ ропроницаемой картонной оболочки, обладающей меньшей по сравнению с гипсом пористостью и оказывающей сопротивле­ ние проходу пара из зоны испарения в окружающую среду, пре­ пятствует выносу субмикроскопических частиц жидкости в по­ граничный слой и исключает испарение жидкости в объеме по­