Внешний и внутренний теплообмен при спекании, плавлении и вспучивании строительных материалов

Содержание
Введение
Процессы вспучивания и спекания
Процессы плавления

Введение
В условиях интенсификации технологических процессов, разработки и освоения новой техники существенное значение получают мероприятия направленные на обеспечение функциональной способности конструктивных элементов, работающих в области высоких температур и интенсивных тепловых нагрузок. Конструктивные элементы, работающие в таких условиях, требуют, как правило, эффективных средств тепловой защиты. Одной из наиболее эффективных систем тепловой защиты является испарительное охлаждение защищаемых элементов. Повышение эффективности испарительного охлаждения по сравнению с чисто конвективным связано с фазовым превращением охлаждающей среды в охлаждающем контуре, которое идёт с большим поглощением тепла и практически при постоянной температуре, близкой к температуре насыщения.

Процессы вспучивания и спекания
Вспучивание — это увеличение материала в объеме за счет образования и давления газов внутри замкнутых пор. Так получают керамзит из глинистых пород, пер­лит — из стекловидных водосодержащих пород, верми­кулит — из слюды, ячеистое стекло — из искусственных стекол и др.
Для осуществления про­цесса вспучивания необхо­димо, чтобы глина обладала достаточной интенсивностью газовыделеиия и была при­ведена в пиропластическое состояние, а также факторы должны совпадать во времени
Процесс вспучивания носиг взрывной характер. Разность между температурами начала оплавления гра­нул и той, при которой насыпная плотность гранул сни­жается до 0,95 г/см3,— это температурный интервал вспучивания.

Процесс формирования структуры при обжиге кера­мических материалов развивается в три температурных этапа. Этап I (интервал температур 100...800 °С) —это удаление физически и химически связанной воды, час­тичное выгорание органических добавок и примесей. За счет этого образуются поры различных размеров от 0,1до 10 мк. Этап II (800... 1050 °С) характеризуется обра­зованием наружной спекшейся оболочки и началом процесса вспучивания. Развиваются твердофазовые ре­акции и повышается количество жидкой фазы. За счет этого продолжается процесс образования пор, размеры которых становятся более однородными. Этап III (1050... 1200 °С)—интенсивно развиваются и заверша­ются процессы вспучивания, растет количество средних и крупных пор радиусом до 50 мк. Общая пористость вспученного материала достигает 70...90 %.

Этапы процесса агломерации:
1 — сушка: II — подогрев; III — горение топлива и спекание; IV — остывание: / — горн; 2 — решетка; 3 — вакуум-камера: 4 — дымосос

Спекание — это соединение мелкозернистых и порош­кообразных материалов в куски при повышенных темпе­ратурах. В качестве исходного сырья используют гли­ны, глинистые породы или смеси на их основе. Из пори­стого конгломерата получают искусственный пористый заполнитель — аглопорит, который готовят методом аг­ломерации, т. е. омоноличиванием в конгломерат гра­нул, изготовленных окатыванием порошковой сырьевой смеси или дробленного щебня из глинистых пород. На агломерационной решетке слой материала (20...30 см) чередуется со слоем топливосодержащего материа­ла, масса которого составляет 6... 10 %от массы су­хой шихты. Сквозь эти слои и решетку интенсивно про­сасываются продукты горения топлива и воздуха. Так идет обжиг (рис. 13.1), последовательность этапов которо­го следующая.