Спосіб сушіння вогнетривких виробів в електромагнітному полі надвисокої частоти

Способ сушки огнеупорных изделий в электромагнитном попе сверхвысокой час тоты путем изменения плотности потока мощности сверхвысокочастотного излуче ния обрабатываемого материала по экспо Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для сушки огнеупорных изделий. Известен способ нагрева диэлектрических материалов, основанный на перемещении их в поле СВЧ, имеющем постоянную мощность (1) Недостатком данного способа является то, что использование его для сушки огнеупорных изделий не позволяет получить качественной продукции. Наиболее близким техническим решением является сверхвысокочастотный способ нагрева диэлектрических материалов, ненциальному закону, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что предварительно определяют уровень плотности потока мощности при нулевой влажности материала изделия, устанавливают коэффициент уровня плотности потока мощности, коэффициент максимума плотности потока мощности, определяют влажность материала изделия и изменяют плотность поток мощности сверхвысокочастотного излучения в соответствии со следующим выражением: W P=a a - коэффицментуроакя плотности потоиощности, Вт/см ,• см где ка мощности, Ь ~ коэффициент максимума плотности потока мощности; с - коэффициент скорости нарастания плотности потока мощности; w - влажность материала огнеупорного изделия, %; Ро - уровень плотности потока мощности при нулевой впажности изделия, Вт/см''. при котором обрабатываемый материал пропускают через п камер, где п>2 и в каждой из них перемещают его по криволинейной траектории, причем в соседни) камерах траектории перемещения являются противоположными (2) При этом мощность в камерах от первой до п-ной изменяют по экспоненциальному закону. Однако известный способ имеет сущест венный недостаток. Практика сушки огнеупорных изделий показывает, чго скорость удаления влаги напрямую связана с мощностью СВЧ поля и не может превышать неко торых допустимых значений, в противном 6605 случае происходит растрескивание материала и, как следствие, появление брака при сушке. При этом допустимая скорость влаго-удаления связана с влажностью материала, его структурой, и величина ее тем меньше, 5 чем больше влажность. При малой влажности допустимая ско рость влагоудалеиия важна, однако, необхо димо учитывать то обстоятельство, что огнеупорный материал имеет значительно 10 большую, чем вода, радиопрозрачность и, следовательно, меньшую поглотительную способность в СВЧ поле Поэтому энергия СВЧ поля должна быть пропорциональна влажности огнеупорного изделия, в против- 15 ном случае она расходуется не столько на удаление воды из материала, сколько на на гревание самого материала, что существен н о с н иж а е т к о эф ф иц ие н т п о л е зн о го действия процесса. 20 Поэтому существенным недостатком из вестного способа является то, что мощность СВЧ поля и, следовательно, скорость влаго удалеиия не учитывает влажность материа- 25 ла, что снижает качество сушки и уменьшает КПД процесса, следовательно, добиваться получения качественных огнеупоров опи санным способом не представляется воз можным. 30 В основу изобретения поставлена техническая задача усовершенствования сушки огнеупорных изделий путем создания такой скорости влагоудаленмя из влажных огнеупорных изделий с использованием СВЧ по- 35 ля, который бы ускорил процесс сушки с одновременным достижением высокого качества готового изделия. Указанная задача решается тем, что в процессе обработки огнеупорных изделий в 40 поле СВЧ плотность потока мощности излучения изменяется в зависимости от влажности изделия по закону, определяемому выражением: / W \с 44 W _ "( — ) Вт Ро, см О) где а - коэффициент уровня плотности потока мощности, Вт/см ; b - коэффициент максимума плотности 50 потока мощности; с - коэффициент скорости изменения плотности потока мощности; w - влажность обрабатываемого огне упорного изделия, %; 55 Ро - плотность потока мощности при нулевой влажности изделия, Вт/см . Значения коэффициентов a, b и с устанавливают по результатам обработки экспериментальных данных. Сущность изобретения поясняется следующими зависимостями: -фиг. 1 -экспериментально полученные зависимости допустимых уровней плотности потока мощности СВЧ поля от влажности обрабатываемых изделий; - фиг. 2 - аналогичная зависимость для изделия из перлитного легковеса; - фиг. 3 - зависимость удельной скоро сти влагоудаления от плотности потока мощ ности; - фиг. 4 - зависимость плотности потока мощности от влажности шамотного изделия и ультралегковесного изделия; - фиг. 5 - аналогичная зависимость для перлитного легковеса. Проведены экспериментальные исследования по сушке образцов 3-х принципиально различных огнеупорных материалов: ультрапенолегкоеесов, шамота пластического формования и легковесного материал а на основе перл ита. О бразц ы ультрапенолегковесов наливали в формы 30 х 15 х 10 см в виде жидкого шликера с начальной влажностью 50%. Образцы шамота представляли собой кирпичи размером 25,0x12,5x6,5 см с начальной влажностью 20%. Образцы перлитного легковеса представляли собой пластины размером 20x10x2 см с начальной влажностью 50%, которые формовали путем набивки влажного материала в форму. Допустимые и необх одимые уровни плотности потока мощности при сушке ультрапенолегковесных огнеупорных изделий определяли экспериментальным путем в следующем порядке. Определяли влажность шликера в форме путем взвешивания и сушки образцов. Затем последовательно сушили образцы с начальной влажностью 50% в полях СВЧ с различной плотностью потока мощности, последовательно от больших значений к меньшим. При этом начальное значение плотности потока мощности поля выбиралось заведомо больше, чем допустимое для определения максимально возможной плотности потока мощности. Критерием получения допустимого значения плотности потока мощности являлось отсутствие вспучивания и расслаивания материала при сушке образца в течение 30 мин (поскольку установлено экспериментально, что более длительное пребывание в поле СВЧ не приводит к существенным изменениям и период 30 минут вполне достаточен для выявления отрицательных последствий действия СВЧ поля на образец). Таким образом, подвергали облучению первый образец при определенной плотности потока мощно 6605 сти. Образец вспучивался, плотность потока мощности уменьшали на некоторую величину шага и подвергали воздействию поля второй образец, который также вспучивался, плотность потока мощности снова уменьша- 5 ли и воздействовали полем на следующий образец, имеющий ту же влажность 50% и до тех пор, пока не получали уровень плотности потока мощности, при котором не происходило вспучивания образца с влаж- 10 ностью 50%. При этом определяли потерю влаги из образца за 30 минут и рассчитывали удельную скорость влагоудаления. Таким образом, получали значение допустимой удельной скорости влагоудаления 15 с поверхности образца и соответствующее ей значение плотности потока мощности СВЧ поля при влажности образца W « 50%. После этого образцы с исходной влажностью 50% высушивали до влажности 45% 20 на режиме, установленном на предыдущем этапе, затем для образцов имеющих влажность 45% проводили эксперименты по определению допустимой плотности потока мощности СВЧ поля и соответствующей ей 25 удельной скорости влагоудаления, таким же образом, как и для образцов с влажностью 50%. Эксперименты проводились последовательно для образцов с уменьшающейся 30 влажностью с шагом в 5%. Таким образом, была получена зависимость допустимого уровня плотности потока мощности от влажности обрабатываемого огнеупорного изделия из ультрапенолегковесного огне- 35 упорного материала. Аналогичным образом установлены соответствующие зависимости для шамотного огнеулора и перлитного легковеса. При этом критерием качества является отсутствие трещин на изделии. На фиг. 40 1 приведены экспериментально полученные зависимости допустимых уровней плотности потока мощности СВЧ поля от влажности обрабатываемого изделия из шамота (кривая 1) и ультралегковеса (кривая 2). На 45 фиг. 2 приведена аналогичная зависимость для перлитного легковеса. В процессе проведения экспериментов было установлено, что при влажности образцов в интервале 2-12% удельная скорость 50 влагоудаленния уменьшается независимо от повышения плотности потока мощности. Это обстоятельство существенно влияет на эффективность процесса сушки с точки зрения коэффициента полезного действия, т.е. 55 соотношения затраченой энергии и полученного положительного результата, поскольку увеличение мощности поля не всегда приводит к существенному повышению скорости удаления влаги из образца, что приводит к неоправданным затратам энергии. Это вызвало необходимость проведения экспериментов по определению оптимальных значений плотности потока мощности относительно удельной скорости влагоудаления: В результате экспериментов установлено, что удельная скорость влагоудаления с поверхности образца при влажности 2-12% имеет тенденцию к насыщению и критерием необходимого и достаточного уровня плотности потока мощности может служить точка перелома кривой V «