CC BY
10
УДК 681.5:62-5 (691-431)
Жежера Н.И.1, Сабанчин В.Р.2 ©
1 2 Профессор, доктор технических наук; аспирант.
Оренбургский государственный университет
РАБОТА ТУННЕЛЬНОЙ ПЕЧИ-СУШИЛКИ ПРИ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЯХ РАЗРЕЖЕНИЯ ПЕЧНЫХ ГАЗОВ
Аннотация
Разработана туннельная печь-сушилка при периодических изменениях разрежения печных газов, в которой происходит дополнительная интенсификация газообмена между основными газовыми потоками в зонах обжига и подготовки туннельной печи-сушилки и газами в порах керамических стеновых изделий, находящихся в туннельной печи-сушилке. Теоретическими исследованиями установлено, что только при наличии периодических колебаний разрежения в зонах обжига и подготовки туннельной печи-сушилки обеспечивается принудительный газообмен - расход газов между основными газовыми потоками в туннельной печи-сушилке и газами в порах керамических стеновых изделий, находящихся в туннельной печи-сушилке. Принудительный газообмен - расход газов между основными газовыми потоками в туннельной печи-сушилке и газами в порах керамических стеновых изделий, находящихся в туннельной печи-сушилке, обеспечивает равномерный по всему керамическому изделию прогрев и обжиг и уменьшает количество бракованных изделий из-за уменьшения в них количества трещин.
Ключевые слова: туннельная печь-сушилка; обжиг; керамическое изделие; период; изменение разрежения; основной газовый поток; пора; печные газы; интенсификация газообмена.
Keywords: tunnel kiln-dryer; kiln; ceramic product; the period; the change in the dilution; the main gas flow; pora; kiln gases; intensification of gas exchange.
Известна туннельная печь-сушилка [1], содержащая рабочий канал, вентиляторы отвода дымовых газов, теплоносителя из зоны охлаждения, теплоносителя из начала зоны сушки и подачи воздуха из атмосферы в конец зоны охлаждения, перед которым установлен вентилятор отбора подогретого воздуха из зоны охлаждения, вентиляционную систему зоны сушки в виде набора блоков из нагнетающего вентилятора, трубопровода подсоса воздуха из атмосферы и трубопровода подачи воздуха из зоны охлаждения и отопительную систему.
Однако, эта туннельная печь-сушилка не обеспечивает принудительного газообмена между основными газовыми потоками в зонах обжига и подготовки туннельной печи-сушилки и газами в порах керамических стеновых изделий, находящихся в туннельной печи-сушилке.
По заявке [2] получено положительное решение на выдачу патента Российской Федерации, сущность которого состоит в интенсификации газообмена между основными газовыми потоками в зонах обжига и подготовки туннельной печи-сушилки и газами в порах керамических стеновых изделий, находящихся в туннельной печи-сушилке
На рисунке 1 изображена принципиальная схема туннельной печи-сушилки, в которой производится обжиг керамических стеновых изделий при периодических изменениях разрежения печных газов. Основными элементами туннельной печи-сушилки являются рабочий канал 1, вентиляторы 2, 3, 5 и 11, отопительная система 4, вентиляционная система 7 и поворотная заслонка 12. Рабочий канал 1 разделен на зоны сушки, подготовки, обжига и охлаждения. Вентилятор 2 установлен в конце зоны
© Жежера Н.И., Сабанчин В.Р., 2016 г.
охлаждения, вентилятор 3 выполняет подачу атмосферного воздуха в зону охлаждения, вентилятор 5 расположен перед зоной сушки. Вентиляционная система 7 содержит заданное число блоков, последовательно расположенных в зоне сушки. Каждый блок системы 7 содержит нагнетательный вентилятор 8, к которому присоединен трубопровод 9 для подвода воздуха из зоны охлаждения и трубопровод 10 для ввода атмосферного воздуха.
В трубопроводе перед вентилятором 5 отбора дымовых газов установлена поворотная заслонка 12, которая вращается от электрического двигателя 14 через понижающий редуктор 13 с частотой 3-7 оборотов в минуту и периодически изменяет разрежение в зонах обжига и подготовки туннельной печи-сушилки с частотой 6-14 колебаний в минуту и с амплитудой 10-20 Па, что обеспечивает периодическое изменение порового разрежения в каждой точке керамических стеновых изделий, находящихся в зонах обжига и подготовки туннельной печи-сушилки.
Рис. 1. Принципиальная схема туннельной печи-сушилки
Рассмотрим пору 1 объемом Vк в керамическом изделии, соединенную с основным газовым потоком в зонах обжига и подготовки туннельной печи-сушилки в виде схемы, представленной на рисунке 2. Эта схема состоит из пневматического сопротивления 2, через которое протекают газы из зоны обжига и подготовки туннельной печи-сушилки 3 в выделенную газовую пору 1.
1 3
2
А
\
Рф), п
Рис. 2. Схема поры в керамическом изделии, соединенной с основным газовым
потоком туннельной печи-сушилки
Принимаем, что разрежение газа Р(), Па, в зонах обжига и подготовки туннельной печи-сушилки изменяются согласно выражению
Р(0 = Р + Рх«) - 81пО, (1)
где Ро - статическая составляющая разрежения газов в зонах обжига и подготовки туннельной печи-сушилки, Па; Рх(0 'зтС - периодическая составляющая разрежения газов в зонах обжига и подготовки туннельной печи-сушилки, Па; Рх(0 , со - амплитуда и частота периодической составляющей разрежения газов в зонах обжига и подготовки туннельной печи-сушилки, Па, с-1; ^ - время, с.
Теоретически установлено, что разрежение газов в выделенной в керамическом изделии поре 1 Р() (рисунок 2) определяется выражением
Р Ь ) =
со-Т1
^ТГ- со2 +
I)
1
с Т1
-81И ОХ - 008 ОХ + е
1
—í Т,
Р (<),
(2)
где Рх (/) - амплитуда периодической составляющей разрежения в точке А (рисунок 2), Т1 = Ук/(а - ЯТ) - постоянная времени для поры 1, заполненной газом, с пневматическим сопротивлением 2, которое имеет проводимость а1 = Ук/(Т1 - ЯТ)
Я -
газовая постоянная газов, м2с-2 К-1; Т - абсолютная температура газов, К.
Расход газов в выделенную в керамическом изделии пору 1 О^) (рисунок 2) определяется выражением
О (г) = а-Рк)-ОТ
0 )= (1 + о>Т)
Т - О- БтО) + собО)- е
1
—í Т
(3)
На рисунке 3 приведен график изменения расхода газов через пневматическое сопротивление в газовую пору керамического изделия, расположенного в зонах обжига и подготовки туннельной печи-сушилки, в зависимости от частоты периодического разрежения газов в зонах обжига и подготовки туннельной печи-сушилки.
Рис. 3. Изменение расхода газов через пневматическое сопротивление в газовую пору керамического изделия, расположенного в туннельной печи-сушилке
Из графика на рисунке 3 видно, что максимальный расход газов Gx (t) имеется при частоте периодического разрежения газов ю = 1,1 с-1. Известно, что w = 2pf , где f - частота колебаний, Гц. f = 1/ Т, где Т - период колебания, с. В этом случае определяем, что f = w/2p = 1,1/6,28 = 0,175 Гц и T = 1/f = 1/0,175 = 5,71 с.
Период колебания Т = 5,71 с соответствует 60 с/5,71 с= 10,5 колебаний в минуту или 5,25 оборотов в минуту поворотной заслонки 12 на рисунке 1.
Формулы (2) и (3) и кривая на рисунке 3 показывают, что только при наличии периодических колебаний (при о > 0) разрежения в зонах обжига и подготовки туннельной печи-сушилки обеспечивается принудительный газообмен - расход газов G1(t) [рисунок 2 и формула (3)] между основными газовыми потоками в туннельной печи-сушилке и газами в порах керамических стеновых изделий, находящихся в туннельной печи-сушилке.
Принудительный газообмен - расход газов G1(t) между основными газовыми потоками в туннельной печи-сушилке и газами в порах керамических стеновых изделий, находящихся в туннельной печи-сушилке, обеспечивает равномерный по всему керамическому изделию прогрев и обжиг и уменьшает количество бракованных изделий из-за уменьшения в них количества трещин.
Если отсутствуют периодические колебания (при о =0) разрежения в зонах обжига и подготовки туннельной печи-сушилки, тогда отсутствует принудительный газообмен -расход газов G1(t) = 0 между основными газовыми потоками в туннельной печи-сушилке и газами в порах керамических стеновых изделий, находящихся в туннельной печи-сушилке.
Литература
1. Патент РФ № 2187771, кл. F27B9/00. Туннельная печь-сушилка. Авторы изобретения: Лапин Ю.А., Дуденкова Г.Я., Гудков Ю.В., Шелыганова Р.Н.. Приоритет от 07.08. 2000. Опубл. 20.08.2002. Бюл. №9.
2. Заявка № 2014148014 на патент РФ, МПК F27B9/00, F27B9/36, C04B 33/32. Авторы заявки: Жежера Н. И., Сабанчин В. Р. Приоритет от 27.11. 2014.
