 |
Основные типы тепловых агрегатов при высокотемпературном синтезе тугоплавких неметаллических и силикатных материалов.
|
|
|
|
Эффективность работы печных агрегатов оценивают следующими показателями:
1. удельный расход теплоты на единицу готовой продукции:
где Q – часовой расход теплоты;
G – часовая производительность установки в единицах продукции.
2. удельный расход условного топлива:
– часовой расход условного топлива;
3. КПД установки:
полезная теплота;
- вся теплота, затраченная в установке.
4. удельный съем с 1 
тепловой установки:
,
– площадь рабочего сечения установки.
Печные установки должны обеспечивать:
· требуемое качество получаемой продукции при заданной производительности;
· возможность осуществления надежного и быстрого контроля теплового режима;
· малые удельные расходы теплоты и условного топлива на единицу продукции при высоком КПД установки;
· высокие удельные съемы продукции при обеспечении максимальной компактности установки;
· сборность конструкции установки и возможность быстрого ремонта;
· невысокую стоимость установки, ее долговечность, невысокую себестоимость тепловой обработки;
· безопасность работы обслуживающего персонала.
Для каждого материала задается свой режим обжига. Он характеризуется изменением во времени температуры (температурный режим) и газовой среды (газовый режим). Устанавливаются режимы опытным путем. При огромной разнице температур любой режим делится на три этапа:
1. нагрев;
2. собственно обжиг (изотермическая выдержка);
3. охлаждение.
Особенно чувствительны к режимам обжига сформованные керамические полуфабрикаты. Режим зависит от состава, свойств масс, формы и размеров конкретных изделий.
Период нагревания и скорость нагрева должны быть выбраны таким образом, чтобы избежать разрушения зерен или сформованных изделий. Причиной их разрушения могут быть:
|
|
|
ü интенсивное удаление остатков воды в порах;
ü удаление химически связанной воды и других летучих компонентов;
ü механические напряжения, возникающие в изделиях при нагревании.
Максимальная скорость подъема температуры в обжиговом агрегате зависит от:
v коэффициента термического расширения;
v механической прочности;
v модуля упругости;
v концентрации механических напряжений, возникающих в результате усадки при спекании.
На стадии нагревания идут подготовительные процессы, а также диссоциация и дегидратация составных частей массы.
На стадии обжига – процессы рекристаллизации, твердофазовый и жидкофазовый синтез, а также спекание. Конечная температура обжига и продолжительность изотермической выдержки определяется требованиями к свойствам материала или изделий, которые, в свою очередь, зависят от заданной степени спекания и от требуемой степени завершенности физико-химических превращений. С этой целью можно варьировать максимальную температуру и время обжига.
Период охлаждения опасен усадочными напряжениями, в частности, при кристаллизации жидкой фазы, а также в области низких температур, когда сам материал становится хрупким, поэтому зачастую приходится избегать резкого снижения температуры.
Газовый режим в печах регулируют в большинстве случаев изменением количества воздуха. Для улучшения диссоциации карбонатов в первый период обжига необходимо создать окислительную среду (избыток кислорода в воздухе примерно 10%), а в конце обжига для обеспечения более плотного спекания – восстановительную среду при избытке кислорода до 1%. Среда считается нейтральной при избытке кислорода 2-3% и более.
|
|
|
