Закономірності теплопереносу і масопереносу в процесі одержання гіпсових будівельних матеріалів в низькотемпературномому рідинному шарі. Особливості гідротермічної обробки гіпсу дрібнодисперсних фракцій під тиском та основних фізичних характеристик.
Аннотация к работе
ДОНБАСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукПроцес гідротермічної обробки гіпсу в рідинному киплячому шарі під тиском. Дисертацією є рукопис, поданий на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 - Будівельні матеріали та вироби. В роботі наведені результати розрахунково-теоретичких дослідів розподілу тиску та температури всередині частки природного гіпсового каменя з урахуванням теплоти дегідратації, результати дослідження кінетики та визначенню часу гідротермічної обробки дрібних фракцій гіпсової сировини.Відбувається швидкий розвиток виробництва матеріалів і виробів, які забезпечують значне зниження маси і теплових втрат будівель, що будуються. Задачі дослідження: - експериментально встановити закономірності тепло-і масопереносу в процесі одержання гіпсу в низькотемпературному (100-200 ОС) рідинному киплячому шарі під тиском і одержати узагальнені розрахункові залежності стосовно умов проектування та експлуатації технологічних установок; експериментально встановити закономірності гідродинаміки рідинного киплячого шару під тиском стосовно умов гідротермічної обробки природного гіпсу; вивчити механічні характеристики та структуру готового продукту гідротермічної обробки природного гіпсу при різних значеннях температур, тиску, часу теплообробки та інших чинників; Наукова новизна одержаних результатів: - вперше одержані нові експериментальні дані по тепло-і масообміну та гідродинамічним характеристикам в рідинному шарі, що фільтрується та киплячому шарі під тиском в процесі дегідратації гіпсу (частинки діаметром DT<50мм) в інтервалі температур 90-130°С;Складність математичної постановки дослідження процесів тепло-і масопереносу в киплячому шарі під тиском зумовила необхідність проведення експериментальних досліджень і обробки результатів випробувань у вигляді узагальнених критерійних рівнянь. Досліджували гідродинамічні і теплотехнічні характеристики апаратів зі щільним шаром, киплячим шаром і в перехідному режимі при фільтрації крізь шар сухого і вологого повітря при сушці гіпсу, рідини - чистої води при гідродинамічній обробці гіпсового щебеню. Коефіцієнт масообміну визначали по зменшенню маси зразка за рахунок дифузії по формулі: , (1) де: - зменшення маси зразка, що визначене зважуванням; - концентрація на поверхні частинки і шару; F - площа поверхні частинки; - тривалість досліду. Результати розрахунку розподілу температури в кулі (частинці) різного діаметру показують, що температура в центрі кулі нижча на 7…10?С від температури навколишнього середовища (поки йде процес дегідратації) протягом 2,5…3,0 годин або 0,5…1,0 годин для малих діаметрів частинок. Температура в центрі частинки на 7…10о С нижче, ніж на поверхні за рахунок відведення теплоти реакції дегідратації, при інших менших значеннях діаметрів частинок температура в центрі частинки відрізняється на 2…3ОС від температури на поверхні.Теоретичними розрахунками встановлено залежність тиску термодинамічної рівноваги від температури в системі двогідрат сульфату кальція - напівгідрат - вода при температурах, які перевищують критичну, що обґрунтовує ефективність проведення процесу одержання міцного гіпсу при високому тиску рідини. Шляхом рішення рівняння нестаціонарної теплопровідності з урахуванням джерела теплоти при граничних умовах ІІІ роду встановлено розподіл температури всередині частинки гіпсу, що дозволило оцінити час реакції дегідратації дрібних фракцій природного каменю (DT<50мм) при різних умовах термообробки та обґрунтувати технологічні параметри термообробки. Розрахунковими та експериментальними дослідами показано вплив тепло-і масообмінних характеристик на час термічної обробки сировини та наступної сушки готового продукту в залежності від діаметру частинок Експериментально встановлена залежність міцністних характеристик готового продукту в залежності від параметрів, що впливають (тиск, температура, розмір частинок, часу термообробки та ін.). Результати мікроскопічного та ренгенофазового аналізу показали, що особливості технології гідротермічної обробки природного гіпсу та одержання готового продукту високої якості відображаються в управлінні процесами дегідратації і кристалізації ?-напівгідрату при наявності рідкої фази (води, насиченої сульфатом кальція).