- •1.Технологический процесс и краткая характеристика его основных стадий (переделов)
- •2.Последовательность основных переделов в промышленности строительных материалов
- •3.Классификация основных процессов в технологии производства строительных материалов и изделий
- •5.Классификация процессов по способу организации и направленности взаимодействующих потоков
- •6. Общие принципы анализа и расчета процессов и аппаратов
- •6.1. Материальный баланс и его назначение.
- •6.2. Тепловой баланс и его назначение.
- •6.3. Интенсивность процессов и аппаратов.
- •6.4. Определение необходимой рабочей поверхности или рабочего объема непрерывно действующего аппарата.
- •6.5.Определение рабочего объема периодически действующего аппарата.
- •7. Определение условий равновесия системы: принцип Ле-Шателье и правило фаз Гиббса.
- •8.Изоморфность уравнений переноса гидродинамических, тепловых и массообменных процессов.
- •9. Основы теории подобия и моделирования систем процессов и аппаратов.
- •9.1. Основы системного анализа и понятия модели
- •9.2. Классификация моделей по в.А. Вознесенкому
- •9.4.Теоремы подобия
- •10.Механические процессы и аппараты, измельчение твёрдых материалов.
- •10.1.Силовые воздействия при измельчении материалов в машинах
- •10.2. Виды процесса измельчения материалов в зависимости от конечной крупности кусков материала.
- •10.3. Характеристики исходного и готового продукта: категории прочности и хрупкости горных пород.
- •10.4. Степень дробления
- •10.5. Основные энергетические гипотезы дробления.
- •10.6. Схемы циклов измельчения
- •11. Элементы физики твёрдого тела. Теоретическая и истинная прочность материала.
- •11.1. Дефекты реальных композиционных материалов: дефекты в кристаллах (одномерные и двумерные)
- •11.2. Теория Гриффитса разрушение твердых тел.
- •11.3. Теоретическая прочность твердых тел (формула Аравана). Критические напряжения по Гриффитсу.
- •12. Влияние среды на кинетику измельчения.
- •12.1. Эффект адсорбционного понижение прочности.
- •12.2. Кинетика измельчения и разломоспособность.
- •13. Классификация (сортировка) материалов
- •13.1. Грохочение: типы рассеивающих устройств и ситовой анализ
- •13.2. Основные схемы рассева, их достоинства и недостатки
- •3. Комбинированная схема
- •13.3. Виды грохочения, схемы механических грохотов
- •13.4.Оценка процессов грохочения (производительность и эффективность)
- •13.5.Гранулометрический состав материалов. Понятие о плотнейших упаковках.
- •14. Перемешивание материалов.
- •14.1. Эффективность аппарата и интенсивность его действия.
- •14.2. Количественная оценка качества перемешивания.
- •14.3. Классификация смесительных машин.
- •14.4. Принципиальные схемы устройств для смешивания материалов.
- •14.5.Качественные выводы на основе накопленного опыта по смешиванию материалов.
- •15. Формование изделий.
- •15.1. Коагуляционно-тиксотропные и конденсационно-кристаллизационные структуры.
- •15.2. Вибрирование. Параметры вибрации и их совокупности, определяющие качество уплотнения.
- •15.3. Разновидности вибрационных методов формования.
- •15.4. Невибрационные методы формования.
- •15.4.2. Формование с прессованием бетонной смеси. Разновидности формования с прессованием (полусухое прессование и пластическое формование).
- •16.4. Движение тел в жидкостях
- •16.5. Ламинарный режим обтекания твердого тела жидкостью. Решение (закон) Стокса для силы давления потока.
- •16.6.Турбулентный режим обтекания твердого тела жидкостью. Формула Ньютона для определения полного сопротивления.
- •16.7.Осаждение частиц под действием силы тяжести. Скорость витания частицы.
- •16.8.Движение жидкости через неподвижные и подвижные зернистые и пористые слои.
- •16.9.Определение сопротивления слоя (потери давления).
- •16.10. Гидродинамика кипящего (псевдоожиженного) слоя. Скорость и число псевдоожижения. Поршневое псевдоожижение, фонтанирование
- •16.11.Плёночное течение жидкости. Линейная плотность орошения. Принцип работы центробежного скруббера.
- •17.Барботаж. Случаи использования барботажа в промышленности строительных материалов. Пузырьковый и струйный виды работы аппарата. Принципиальная схема барботажного абсорбера.
- •17.1.Гидравлическая классификация и воздушная сепарация. Назначение.
- •17.2.Принципиальные схемы вертикального и спирального классификаторов.
- •17.3.Принцип работы проходного, циркуляционного сепараторов и циклона.
- •18.Тепловые процессы и аппараты.
- •18.1.Основные законы распространения теплоты теплопроводностью, конвекцией и излучением.
- •18.2.Сложный теплообмен: конвекцией теплопроводностью (на примере однослойной стенки).
- •18.3.Теплообмен при фазовых переходах: теплоотдача при конденсации паров. Внешний и внутренний теплообмен.
- •18.4.Движущая сила тепловых процессов. Характер изменения температур различных сред при прямоточном и противоточном движении вдоль поверхности теплообмена.
- •18.5.Теплообменные аппараты. Классификация по принципу действия, по назначению и по режиму работы. Принципиальные схемы.
- •19.Массообменные процессы: сушка
- •19.1.Способы удаления влаги и виды сушки. Классификация форм связи влаги с материалом. Статика и кинетика сушки
- •19.2.Материальный и тепловой баланс воздушной сушки
15.3. Разновидности вибрационных методов формования.
1. Формование на виброплощадках: в промышленности сборного железобетона примеяют виброплощадки с круговыми, горизонтально или вертикальнонаправленными колебаниями.
Схемы виброплощадок:
а) с круговыми колебаниями,
б) горизонтально-направленными колебаниями,
в) вертикально-направленными.
Для хорошей работы виброплощадки с круговыми колебаниями необходимо обеспечить соосность дебалансного вала виброплощадки и центра тяжести формы с уплотняемой массой. В противном случае траектории круговых колебаний смеси превращаются в эллипсоидные с неодинаковой амплитудой в различных точках изделия, что приводит к разноплотности изделия.
При формовании широких изделий на выборках одного типа отмечается повышенное засасывание воздуха у стенок формы.
Виброплощадки с вертикальнонаправленными колебаниями отличаются равномерным распределением амплитуд колебаний и следовательно равномерным уплотнением смеси при изготовлении широких изделий относительно не большой высоты.
К недостаткам их следует отнести более сложную по сравнению с типом круговых колебаний конструкцию, а так же сильные шумы при работе, за частую превышающие допустимые нормы.
На виброплощадках с горизонтальными колебаниями смесь получает колебания от поддона и боковых стенок формы в касательном направлении. Они хорошо зарекомендовали себя при формовании длинномерных изделий.
2. Формование изделий внутренними вибраторами.
3. Формование поверхностными вибраторами: Поверхностное вибрирование создается через подвижную вибрированную плоскость укладываемую на поверхность заполнившей форму бетонной смеси (виброрейка, виброштампа).
4. Формование изделий наружным вибрированнием: осуществляется через стенки или днище формы к которым прикреплены вибраторы.
15.4. Невибрационные методы формования.
15.4.1. Центробежный способ (центрифугирование). Две основные стадии центрифугирования (распределение и уплотнение бетонной смеси). Скорости вращения центрифуги на стадиях распределения и уплотнения бетонной смеси. Схемы центрифуг.
Под центрифугированием (труб, опор для линий электропередач и т. д.) в промышленности строительных материалов понимают процесс уплотнения неоднородных смесей в поле центробежных сил.
Неравноплотность: более крупные зерна за счет большей центробежной силы прижимаются к наружной поверхности, а мелкие зерна концентрируются ближе к внутренним слоям. Поэтому центрифугированные массы в отличие от вибрированных имеют меньшую однородность распределения зерен заполнителя по толщине изделия. Этот органический недостаток центрифугированных масс может быть устранен при послойном уплотнении.
При малых толщинах последовательно загружаемых и уплотняемых слоев отдельные фракции заполнителя распределяются в них более равномерно. В процессе уплотнения последующего слоя крупные зерна заполнителя внедряются во внутреннюю часть предыдущего слоя и вытесняют более дисперсную часть связующего во внешнюю часть второго слоя. Аналогичные явления происходят и при уплотнении последующих слоев. В результате достигается более равномерная структура смеси по толщине изделия. Число слоев при раздельном их уплотнении при прочих равных условиях зависит от толщины стенки: чем она больше, тем больше должно быть уплотняемых слоев. Послойный способ формования целесообразно применять к смесям, имеющим большую разницу в массах отдельных частиц (например, бетонные смеси) и нежелательно для смесей, масса отдельных частиц которых близка по величине.
Для центрифугирования применяют подвижные бетонные смеси с ОК = 4...8 см и расходом цемента 350...450 кг/м3. Наибольшая крупность заполнителя не должна превышать 15...20 мм. При центрифугировании, как отмечено выше, часть воды отжимается из бетона. Так, при первоначальном В/Ц = 0,3; 0,45; 0,6 остаточное В/Ц будет соответственно 0,26; 0,34; 0,36 и затвердевший бетон имеет высокую плотность (водопо-глощение не более 3%).
Уплотнение смеси методом центрифугирования производят в специальных машинах, называемых центрифугами. По способу закрепления форм различают центрифуги роликовые со свободным вращением форм, ременные с подвеской формы на бесконечных ремнях, огибающих холостые и приводные шкивы, и осевые или шпиндельные (рис. 1, II).
Осевые центрифуги (рис. 4.1, в) имеют высокие скорости вращения и позволяют уплотнять более жесткие смеси. Недостаток их - сложность конструкции и трудность загрузки смеси в форму. Применяются они для производства относительно коротких изделий.
Роликовые центрифуги (рис. 4.1 а) проще в изготовлении, однако их недостаток -значительный шум при работе. Кроме того, они требуют высокой степени сбалансированности формы, в противном случае возможно сбрасывание формы со станка.
Ременные центрифуги (рис. 4.1, б) менее чувствительны к балансировке форм, менее шумны при работе, но требуют повышенного ухода из-за износа ремней.
Уплотнение смеси следует производить при такой скорости вращения, которая обеспечивает необходимую начальную прочность изделия, достаточную для транспортировки его в формах на последующие технологические посты (например, в пропарочные камеры).
На рис. 4.2 показана схема силового воздействия на частицу, находящуюся в поле центробежных сил.
FЦ – центробежная сила; G –вес частицы; m – ее масса, ω – угловая скорость вращения; r – радиус вращения центра тяжести частицы.
Процесс формования изделий центрифугированием включает две основные стадии:
- распределение бетонной смеси;
- уплотнение бетонной смеси.
Бетонная смесь распределяется в форме при минимальной частоте вращения центрифуги , при которой исключается возможность расслоения бетона на составные части (цемент, песок, щебень, воду), имеющие разную плотность, а, следовательно, и разную величину центробежной силы. Кроме того, на этой стадии окружная скорость способна удерживать частицы бетона в верхнем положении. Для этого должно быть соблюдено условие FЦ ≥ G, где центробежная сила определяется по формуле:
Здесь m - масса частицы; r- радиус вращения центра тяжести частицы, м; g - ускорение силы тяжести, м/с2; n - частота вращения центрифуги, об/мин.
Отсюда
Если принять, что , то получим:
С учетом возможной вибрации, толчков и других отклонений от равномерного вращения реальная скорость распределения увеличивается по сравнению с расчётной в 1.5...2 раза.
На второй стадии формования происходит уплотнение бетонной смеси. Частота вращения центрифуги на стадии уплотнения равна:
С учетом запаса nупл принимается в 1,5…2 раза больше .
- уплотняющее давление, необходимое на наружной поверхности трубы (для транспортировки).
R, r – внешний и внутренний радиус формуемой трубы.