Тепловые процессы и аппараты.

Тепловыми наз. процессы, скорость протекания кот. опред. скоростью подвода и отвода теплоты.

В производстве строит. материалов тепловая обработка явл. необх. элементом при изготовл. большинства видов изделий.

Тепловая обработка сопровождается теплообменными процессами (нагревание, охлаждение, конденсация, испарение).

Совокупность знач. температур в данный момент времени для всех точек наз. температурным полем. Если температура зависит от времени, то поле наз. нестационарным. Геом. место точек, имеющих одинаковую температуру образуют изотермич. пов-ть.

Δt⁰ – градиент температуры. Его знач. показывает, как быстро изм. t-ра на данном отрезке пространства.

Тепловая энергия распространяется всегда в сторону областей с меньшей t-рой.

3 способа передачи теплоты:

- теплопроводность;

- конвекция;

- тепловое излучение.

Теплопроводность – процесс распространения теплоты при контакте тел.

q= –λ*Δt⁰;

где q – плотность теплового потока;

λ – коэф. теплопроводности.

Знак «минус» указывает, что направл. теплового потока и градиента t-ры противоположны.

Коэф. теплопроводности опред. кол-во теплоты, кот. проходит в ед. времени через ед. пов-ти при разности t-р в 1⁰С на ед. толщины.

Вопросы теплообмена при изменении агрегатного состояния

Многие технологич. процессы в пр-ве строит. матер. сопровожд. переходом в-ва из одного сост. в др., такие переходы наз. фазовыми. При таких переходах всегда выдел. или поглощ. тепло наз. скрытой теплотой фазового перехода. Для технологии стр. мат. характерны сл. фаз.переходы: плавление, кипение, испарение, конденсация, растворение, кристаллизац. и т.д. Теплота фаз. перехода в ряде случаев оказ. знач. влияние на ход технолог. процессов, а порой и определ. его скорость.

Ттеплообмен с кипящими жидкостями знач. выше за счёт поглощен. тепла при парообразовании, чем с теми же жидкостями до начала кипения. Это явление использ. в технике, например при производстве ПЦ.

При тепловой обработке твердеющего бетона водяным паром сущ. повышается скорость теплопередачи за счёт тепла выдел. при конденсации пара.

В сложных системах могут иметь место фазовые переходы одновременно как с поглощен., так и с выдел. тепла. При этом к теплу фаз. переходов часто добавляется теплота хим. реакций. В таких системах выделен. или поглощен. тепла явл. суммарным результатом. Напр. подобный процесс наблюдается при твердении цемента. В результате тепловыделения тем-ра бетона может повыш. на 8-40 град. Это необходимо учит. при изготовлении массивных ж/б изделий.

 

Теплообмен при плавлении

Плавлением называется переход вещества из твердого состояния в жидкое при нагревании его до температуры плавления. Переход твердой фазы в жидкую сопровождается стабильной температуры фаз. Количество тепла, требуемое для расплавления 1г. тепла, предварительно нагретого до температуры плавления, называется скрытой температурой плавления. Затвердевание расплава сопровождается выделением тепла.

Теплообмен при растворении

Растворением называется физико-химический процесс перехода твердого вещества в раствор, который сопровождается тепловым эффектом .(дальше идет с нета!!!!!!!) Растворение следует отличать от экстрагирования, при котором контактирующие с раствором твердые частицы состоят из двух или более растворимых и инертных твердых фаз, а растворение носит избират. характер. Различают физическое, химическое и электрохимическое растворение. При физическом растворении переход в раствор вещества не сопровождается изменением его хим. состава; вещество можно выделить в твердом состоянии с помощью выпаривания и кристаллизации. При химическом растворении переход вещества в раствор сопровождается хим. реакцией; исходное вещество нельзя выделить из раствора в твердом состоянии физ. методами. Электрохимическое растворение протекает в условиях, когда процессу сопутствует перенос электрич. зарядов.

Классификация установок для тепловой обработки строительных материалов

Большинство строит. мат. и изд. нельзя получ. без тепловой обработки. Воздействию тепла подвергают как сами материалы, представл. смесь различных компонентов, так и сырьевые мат., предназнач, для получ. определен. композиций. Темп. обработка произв. в спец. установках наз. тепловыми. Тепловые установки делятся на:

1. сушильные

2. печные

3. плавильные

4. тепло-влажност.

Сушильными наз. установки, в кот. тепловые процессы с удалением хим. несвязной с мат. воды. Такая влага обычно удаляется при сравнит. невысоких темп-рах, изменяя как технологич. так и теплофиз. св-ва мат. Как правило в рез-те сушки повыш. прочность мат., уменьш. коэф. тепло и электропроводности. В некоторых произ-вах сушка совмещается с полимеризацией органич. вяжущих. Сушильные установки по виду обоаботки мат. подразд. на:

- установки для сушки кусковых и сыпуч. материалов

- сушилки для штучных изделий.

Для 1-го вида сушилок наиб. распростран. получ. барабанные и распылит. сушилки, сушилки с кип. слоем и сушилки во взвешенном состоянии.

Печными наз. установки, в кот. при относит. высокой тем-ре в обжигаемом мат. протекю физико-хим. процессы изменяющие хим. состав и св-ва исходн. мат. Печные установки по виду обжига продукта подразд. на:

- печи для сыпучих и кусковых. мат. (шахтные и вращающ. печи, печи для обжига в кип. слое или в взвеш. состоянии)

- печи для штучных изделий (камерные, кольцевые, тоннельные, конвеерные)

Плавильными наз. установки, в кот, исходн. сырьё доводится до плавления и вынимается из установеи в жид. виде для послед. отливки изделия или распыла расплава в вату(стекловата, кам. вата и т.д.). По существу плавильные установки явл. разновидностью печных.

Тепло-влажност. наз. установки, в кот, исходн. мат. или изделие проходят обработку при одновремен. воздействии повыш. темп-р и влаги. Установки для тевло-влажн. обработки нашли широкое прим. в промышл. сборного ж/б. Для пропарки и запарки ж/б изделий использ. ямные, тоннельные, щелевые и вертикальные камеры пропаривания, а также сущ. такие установки как автоклавы и кассетные установки. В послед. время для этих целец использ. термоформы и пакеты. По пежиму работы установки подразд. на:

- утановки непрерывного действия

- установки периодич. действия

Важнейшим условием получения продукта с заданними технологичю и технич. св-вами явл. поддержание в установке заданного режима.

 

44. Основные требования к тепловым установкам

5. обеспеч. треб. качества получ. продукции при заданной производительности

6. возм. осуществления надёжного и быстрого контроля теплового режима

7. малые удельные расходы теплоты и условного топлива на ед. продукции при высоком КПД.

8. высокие удельн. съёмы продукции при max компактности установки

9. возможн. быстрого и удобного ремонта

10. сборные конструкции

11. невысокая стоимость аппарата

12. возм. длит. эксплуатац. аппарата при невысокой себестоимости тепловой обработки

13. безопасность эксплуатац. установки.

Массообменные процессы.

Массообменные процессы хар-ны для любой технологии. В технологии производства строит. мат. распростр. все основные массообменные процессы. В производстве неорганич. мат. наиб. распростр. получили процессы сушки и кристаллизации, экстракции и адсорбции.

Классификация массообменных процессов:

1) Сушка – удаление влаги из тв. мат. путем ее испарения.

2) Кристаллизация – выделение тв. фазы в виде кристаллов из растворов или расплавов. Процесс хар-ется переходом в-ва из жидкой фазы в твердую, вследствие изменения его растворимости. В промыш. строит. мат. процессы схватывания и твердения вяжущего связаны с процессами кристаллизации.

3) Адсорбция – избират. поглощение газов, паров, растворов, пов-тью тв. тела. Ионный обмен, кот. находит распрост. в керамич. промышл. явл. разновидностью адсорбции.

4) Экстракция – извлечение из тв. или жид. вещесва одного или нескольких компонентов с помощью растворения. При этом извлекаемые компоненты переходят из тв. или жид. фазы в растворитель.

5) Абсорбция – поглощение газов или паров жидкими поглотителями. Процесс хар-ся переходом в-ва из газовой фазы в жидкую.

6) Ректификация – разделение гомогенных жидких смесей путем многократ. частич. испарения жидкости с послед. конденсацией образующихся паров.

Однократное частич. испарение с послед. конденсацией наз. перегонкой.

Для вех основных массообмен. процессов общим явл. переход в-ва из одной фазы в другую. Этот переход связан с явлениями конвективного перехода и молекулярн. диффузии, поэтому перечисл. процессы иногда наз. диффузионными.