Asciugatura convettiva rapida dei mattoni cavi

Asciugatura convettiva rapida dei mattoni cavi

(FH) Ralf König, ingegnere diplomato, D-Krumbach

Riassunto

Ralf König: Asciugatura convettiva rapida dei mattoni comuni
Il rapido sviluppo della nostra società industriale richiede alle imprese la massima flessibilità e disponibilità all'innovazione.Questo vale anche per la tecnologia di essiccazione nell'industria dell'argilla pesanteUn passo rivoluzionario in questo campo è l'introduzione della tecnica di asciugatura rapida.

Il rapido sviluppo industriale di oggi richiede che ogni impresa realizzi innovazioni tecnologiche con la massima flessibilità e rapidità, in base alla propria situazione.Questo principio si applica anche al settore della tecnologia di essiccazione nell'industria della fabbricazione di mattoni.Circa 100 anni fa, i mattoni verdi venivano ancora essiccati in scaffali di asciugatura chiamati "hacks" (cioè asciugatura naturale).Permetteva solo la produzione stagionale., con cicli di asciugatura di 2-3 settimane; le scaffalature di asciugatura, o scaffalature di asciugatura all'aria aperta, potevano essere girate solo 10-12 volte all'anno.tale processo di essiccazione non poteva essere adattato alla produzione continua in forno.

Il primo sviluppo nella tecnologia di essiccazione fu il cosiddetto "scatoletto di essiccazione di grande capacità", costruito sopra forni a anello o forni a zigzag, utilizzando l'aria calda che sale dalla superficie del forno per l'essiccazione.Questo ha ridotto il ciclo di asciugatura a 10 giorni.

Gli attuali essiccatori a camera o a galleria utilizzano il calore di scarico dei forni a galleria per l'essiccazione artificiale.Il ciclo di essiccazione dipende dal tipo di prodotto e dalle proprietà della materia prima, che varia da 1 a 3 giorni.Un altro passo rivoluzionario in questo campo è stato l'introduzione della tecnologia di asciugatura rapidaIn questo articolo viene illustrato graficamente il principio di asciugatura rapida per i mattoni cavi ad alta voidità e vengono discusse le sue prospettive di investimento.

Origine dell'asciugatura rapida

A metà degli anni '80 iniziarono a svilupparsi nelle fabbriche della Repubblica federale di Germania le fabbriche di catalizzatori industriali.una lunghezza di circa 1In quel periodo, molte delle asciugatrici di queste nuove fabbriche provenivano da Novokaram.i migliori risultati sono stati ottenuti solo quando i corpi verdi sono stati sottoposti ad aria a flusso attraverso e a flusso incrociatoSe l'essiccazione forzata richiesta supera un certo livello, altri parametri di produzione svolgono un ruolo, come la velocità dell'aria attraverso i fori e sulle superfici dei corpi verdi,nonché lo stato di trasporto del calore del gas mentre i corpi si muovono in avantiSi è scoperto che in alcuni casi, poiché la pressione del vapore acqueo saturo nel gas superava notevolmente quella del corpo verde,un terzo dei corpi essiccati è stato infine danneggiato dall'acqua condensata assorbita.

Il riscaldamento a microonde o ad alta frequenza sarebbe un metodo ideale per riscaldare il flusso d'aria, ma si sono incontrati problemi praticamente insormontabili.

a. In alcune regioni, il riscaldamento ad alta frequenza è utilizzato solo per componenti di apparecchiature metalliche come sensori e manici di sensori; naturalmente, le tavole di asciugatura che hanno portato corpi verdi non possono essere riutilizzate.
b. Il riscaldamento ad alta frequenza genera una notevole quantità di elettricità statica nella zona di riscaldamento.Anche la pellicola d'acqua molto sottile sul corpo verde o tra il corpo verde e la tavola di asciugatura in plastica può causare la tavola a bruciare o addirittura essere danneggiato a causa del tasso di scarico.

Pertanto, il metodo del pre-riscaldamento intermedio mediante tavole di asciugatura riscaldate (per evitare la condensazione sui corpi verdi) si è dimostrato efficace in pratica.L'esperienza acquisita nell'essiccazione a catalisatore di Novokaram ha ispirato l'idea di sviluppare una camera di essiccazione rapida per mattoni perforatiNegli ultimi anni, Novokaram ha condotto ampi test di asciugatura, con prodotti che vanno dalle grandi lastre (50 * 30 * 300 cm) ai normali mattoni perforati di lunghezza tradizionale.È stato costantemente riscontrato che l'essiccazione convettiva può ottenere pienamente i risultati richiesti.

Principio di base dell'essiccazione convettiva rapida

L'esempio più comune di asciugatura convettiva è l'asciugatura a soffio dei capelli con un asciugatore.evaporazione e rimozione dell'umiditàDato che l'evaporazione richiede calore, il mezzo di essiccazione si raffredda gradualmente e assorbe più acqua durante il processo (cfr. figura 1).La capacità dell'aria di assorbire l'umidità è limitata da un valore dipendente dalla temperatura, la cosiddetta pressione di vapore acqueo saturo".In caso di superamento di tale valore, l'eccesso di umidità naturale si condensa sotto forma di nebbia o di condensato, particolarmente temibile durante l'essiccazione.Lo stato dell'aria in una camera di asciugatura è generalmente espresso in termini di temperatura (°C) e umidità relativa (%)Per inciso, quando si utilizza un diagramma h-x, questi due parametri sono valori fondamentali.

Raggiungere l'equilibrio nello stato di flusso

Il punto di partenza per considerare l'asciugatura rapida è che il tempo di asciugatura dei mattoni verdi nelle asciugatrici tradizionali è sempre determinato dai mattoni che si asciugano più lentamente.Questo è direttamente correlato alla posizione dei mattoni verdi nell'asciugatrice (cfr. figura. 2). Ad esempio, i mattoni all'esterno si asciugano molto più lentamente di quelli più vicini al ventilatore all'interno.,Se la temperatura scende, diventa più satura e la sua capacità di assorbimento dell'umidità diminuisce.il sistema di asciugatura deve continuare a funzionare fino a quando i mattoni mal posizionati sono anch'essi asciugati, anche se la maggior parte dei mattoni nell'asciugatrice non ha avuto bisogno del processo di asciugatura prolungato.

Pertanto, il primo passo nel processo di asciugatura rapida consiste nell'equilibrare le condizioni di flusso d'aria su tutta la sezione trasversale della circolazione diretta.il processo di asciugatura di ciascun mattone verde è indipendente dalla sua posizione nell'asciugatrice. cioè, dovrebbe essere la stessa in ogni momento durante l'essiccazione.

Aumento della velocità dell'aria

Finché esistono condizioni climatiche adeguate, la velocità dell'aria ha un'influenza molto specifica sul tasso di asciugatura.Le basse velocità producono un flusso laminare uniforme. Un esempio di flusso relativamente uniforme in natura è un grande fiume che scorre tranquillamente.L'aumento della velocità rende il flusso più turbolento. Un'analogia in natura è un ruscello di montagna che corre attraverso una gola durante lo scioglimento della neve.

L'implicazione della turbolenza durante l'essiccazione è che c'è uno strato d'aria stazionario sulla superficie del corpo verde, il cosiddetto strato di confine.Questo strato ostacola l'essiccazione e diventa più sottile durante il processo di asciugatura (cfr. Fig..3) Le particelle d'aria in movimento rapido assorbono le particelle d'acqua molto più facilmente di quelle in movimento più lento.

Dopo aver aumentato la velocità dell'aria, il tasso di asciugatura accelera rapidamente e il contenuto di umidità del gas aumenta di oltre il 5%.la condizione primaria da osservare è che lo stato di flusso continuo del gas deve essere uniforme per ottenere risultati soddisfacentiCiò significa che i corpi verdi su tutta la sezione trasversale devono essere esposti al flusso d'aria e la velocità dell'aria deve essere la stessa.Questo studio sperimentale ha richiesto più di un anno.

Rapporto tra flusso trasversale e flusso attraverso

A causa delle recenti nuove normative sull'isolamento termico, il volume del vuoto è diventato più grande, il che significa che le pareti interne dei fori diventano sempre più sottili.Le pareti a buchi così sottili hanno i loro vantaggi., e presentano pochi problemi di asciugatura, poiché, a parte il diverso spessore della parete, si verifica solo una leggera differenza ­ la quantità di umidità generata è diversa (vedi figura 4).Se la differenza di umidità è molto piccola, la differenza di restringimento è anche piccola e il rischio di asciugatura delle crepe appare molto basso.

D'altra parte, poiché la superficie svolge un ruolo decisivo nell'essiccazione convettiva, questi prodotti cavi ad alta voidità hanno una grande superficie interna ­ circa tre volte la superficie esterna.Pertanto, per un determinato contenuto di umidità, più grande è la superficie, più facile è l'essiccazione.

Il rapporto tra il flusso trasversale e il flusso interno dei mattoni perforati deve soddisfare una certa proporzione.Questa proporzione dipende dall'altezza A dello spazio tra la superficie superiore del corpo verde inferiore e la superficie inferiore della tavola di asciugatura superiore, e la larghezza B del vuoto tra due mattoni adiacenti (come illustrato nella figura 6).il rapporto di portata appropriato non può essere sempre raggiunto o raggiunto completamentePer un essiccazione rapida di successo sono necessarie tre condizioni: le condizioni di flusso su tutta la sezione trasversale devono essere le stesse (stessa velocità d'aria per il flusso trasversale e per il flusso attraverso);la velocità dell'aria non deve scendere al di sotto di un certo valore■ e i tassi di flusso trasversale e di flusso attraverso per ciascun mattone dovrebbero essere coerenti.

Esperienza nel campo dell'essiccazione rapida

Nel corso degli ultimi due anni, Novokaram ha condotto ricerche continue nel suo stabilimento, ottenendo importanti informazioni nel campo della modellazione aerodinamica.sono state confermate conclusioni teoricamente fondateSulla base di questi principi fondamentali, è stato costruito un impianto dimostrativo su larga scala per l'essiccazione rapida di prodotti cavi in argilla e, successivamente,tre diverse fabbriche di mattoni sono state dotate del metodo di asciugatura rapidaI parametri relativi alle caratteristiche di asciugatura sono elencati come esempi di seguito.

Rotture di asciugatura rapida e di asciugatura

Come descritto brevemente in questo articolo, le crepe non sono il risultato diretto del restringimento.Le crepe di asciugatura sono causate da un contrasto differenziale all'interno del corpo verdeIn caso di asciugatura rapida, i corpi verdi devono essere esposti uniformemente all'aria in modo che le differenze di umidità generate siano molto lievi.In questo contesto, è facile comprendere perché l'essiccazione rapida non attribuisce necessariamente le crepe all'elevata sensibilità all'essiccazione.

Il confronto tra i mattoni essiccati con metodi tradizionali e quelli essiccati molto rapidamente ha confermato la conclusione di cui sopra: allo stesso livello di qualità, la qualità dei mattoni essiccati rapidamente è superiore.

Umidità residua e tempo di asciugatura

Il nostro obiettivo iniziale era un tempo di asciugatura ≤ 2 ore. L'umidità residua dopo l'asciugatura dipende dal ciclo di asciugatura, dalle specifiche del prodotto e dalle materie prime, generalmente compresa tra lo 0,5% e il 2,5%.Va notato che estendere il processo di asciugatura di pochi minuti in asciugatura rapida può ridurre significativamente l'umidità residuaNello stesso impianto, il tempo di asciugatura tradizionale era di circa 32­48 ore, con un tenore di umidità residua dell'1,0%­2,5%.Non vi è alcuna differenza nella qualità di cottura tra i prodotti essiccati rapidamente e quelli essiccati con metodi tradizionali.

Curva ottimale di asciugatura

Come per l'essiccazione convenzionale convettiva, per l'essiccazione rapida è necessario trovare una curva di siccatura adeguata alla materia prima.La curva di asciugatura rapida può essere concepita come una versione compressa della curva di asciugatura tradizionale, l'essiccazione rapida non è altro che l'essiccazione convenzionale "in rapido movimento".

Processo di asciugatura rapida

Se i corpi verdi sono stati trattati con vapore, è importante – come per l'essiccazione ordinaria – trasferirli dalla strusciatrice alla camera di essiccazione nel minor tempo possibile.Più alta è la temperatura corporea verde, maggiore è l'intensità dell'asciugatura precoce, cioè i corpi verdi iniziano già ad asciugarsi a una temperatura più elevata, senza una fase di riscaldamento graduale nella camera di asciugatura, evitando così di perdere tempo prezioso.

Il rapporto tra flusso trasversale e flusso attraverso durante l'essiccazione è già stato sottolineato.una maggiore precisione di impostazione significherebbe un maggiore investimentoPertanto, è stato condotto uno studio sperimentale speciale per verificare se un modello di impostazione ragionevolmente preciso potesse ancora essere accettato.I risultati delle prove hanno dimostrato che le tolleranze dei dispositivi convenzionali di regolazione e scarico sono accettabili per l'intero processo e non hanno effetti negativi sul rapporto tra flusso trasversale e flusso attraversoCiò significa che, nelle attuali condizioni tecnologiche, possono essere utilizzati dispositivi di regolazione convenzionali.

Vantaggi dell'asciugatura rapida

Quando si introduce un nuovo progetto, ogni imprenditore si chiede immediatamente i suoi vantaggi e l'essiccazione rapida convettiva non fa eccezione.

Quali sono i vantaggi del convective rapid drying rispetto al convective drying tradizionale? L'aspetto più fondamentale e importante è la qualità.In particolare la riduzione dei tempi richiesti è una prioritàIn molte fabbriche di mattoni in argilla, le prove di asciugatura rapida sono state effettuate senza impostare curve di asciugatura complesse e i mattoni bruciati hanno ottenuto una buona o molto buona qualità.Rispetto ai mattoni prodotti con metodi tradizionali,i mattoni selezionati per l'essiccazione rapida sono stati almeno di qualità pari a quelli essiccati con metodi tradizionali, anche senza necessariamente sapere se la curva di essiccazione è stata adattata alle materie prime disponibili.

Un altro vantaggio molto importante è rappresentato dalla riduzione degli investimenti necessari per la costruzione di un impianto di asciugatura rapida.l'intera camera di asciugatura rapida occupa uno spazio considerevolmente inferiore nell'edificio di produzioneCiò significa che per la stessa produzione si riduce la superficie di produzione, oppure si aumenta la produzione, ottenendo un effetto di risparmio.le rotte di trasporto sono ridotte, e l'attrezzatura di trasporto necessaria è semplificata, il che contribuisce anche a ridurre gli investimenti in capitale.

Infine, alcuni dati tecnici vanno menzionati: nelle camere di asciugatura tradizionali, il consumo di calore è di circa 3200-3600 kJ/kg di H2O.Il consumo di energia elettrica dipende dalle caratteristiche di rimozione dell'acqua della materia prima stessaSecondo i registri di varie fabbriche di mattoni, il consumo di energia elettrica è di 511 kWh per tonnellata di materiale bruciato.

Esempio di produzione di asciugatura rapida

La figura 7 mostra lo schema del processo produttivo in una fabbrica di mattoni dove il processo tradizionale di asciugatura è stato sostituito da un sistema di asciugatura rapida.

Allo stesso modo, in altre fabbriche di mattoni, i mattoni verdi vengono tagliati, posizionati su tavole di asciugatura, quindi trasferiti alle carrozze di asciugatura.che poi passano attraverso la camera di essiccazione rapidaLa macchina di asciugatura rimane per un certo tempo in ciascun compartimento, vale a dire che in ogni fase prevalgono condizioni diverse.ma il principio di asciugatura del flusso incrociato e del flusso attraverso e la velocità di marcia del carrello di asciugatura sono gli stessi in tutti i compartimenti- quando il carrello di asciugatura entra in circolazione, la metà del processo di asciugatura è già completata.la temperatura aumenta continuamente mentre l'umidità relativa diminuisce continuamenteLa camera di asciugatura rapida descritta qui ha 10 sezioni in ogni direzione.

Dopo che il carro di asciugatura ha lasciato la camera di asciugatura rapida, le fasi successive procedono come al solito.che aspettano di essere caricati nel fornoIl processo di scarico e imballaggio del forno di galleria non è influenzato dalla rapida asciugatura.

Fonte dell'articolo

Questo articolo è stato scritto dall'autore Ralf König, ingegnere diplomato (D-Krumbach), ed è stato originariamente pubblicato su International Brick and Tile Industry (ZI-China Issue), 1996­1998,Edizione combinata in cinese, Bauverlag GmbH. È pubblicato qui solo a scopo didattico e di riferimento.

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