Кинетика сушки кварцевого песка и его смесей микроволновым излучением

Рейтинг:   / 0
ПлохоОтлично 

Authors:


Л. И. Солоненко, orcid.org/0000-0003-2092-8044, Одесский национальный политехнический университет, г. Одесса, Украина, е-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

С. И. Репях, orcid.org/0000-0003-0203-4135, Национальная металлургическая академия Украины, г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

К. И. Узлов, orcid.org/0000-0003-0744-9890, Национальная металлургическая академия Украины, г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

И. Мамузич, orcid.org/0000-0002-7968-7540, Загребский университет, Хорватское металлургическое общество, г. Загреб, Республика Хорватия, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Т. В. Кимстач, orcid.org/0000-0002-8993-201X, Национальная металлургическая академия Украины, г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

А. П. Белый, orcid.org/0000-0003-1234-5404, Национальная металлургическая академия Украины, г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.


повний текст / full article



Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2021, (1): 068 - 077

https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-1/068



Abstract:



Цель.
Исследование кинетики и установление механизма сушки микроволновым излучением кварцевого песка и его смесей с силикатом натрия в среде ограниченного количества водяного пара.


Методика.
В работе использовали дистиллированную воду, жидкое стекло и кварцевый песок. Исследования проводились на навесках песка массой 200 г. Сушку и структурирование смесей проводили микроволновым излучением мощностью 700 Вт с частотой 2,45 ГГц на воздухе и в среде насыщенного водяного пара массой 1 г. Точность измерения температуры – 1 °С, массы – 0,02 г. Кинетика сушки, принятая в работе – зависимость изменения массы навески и скорости испарения из неё влаги от продолжительности сушки. Зависимости строили по результатам видеорегистрации и оцифровки данных соответствующих хроно-гравиметрических измерений. Измерение изменений температуры навесок смесей при нагреве микроволновым излучением проводили с интервалом 15–60 с. Среднюю скорость нагрева навесок определяли расчетным путем по результатам определения изменения их температуры за первые 2 минуты нагрева микроволновым излучением.


Результаты.
Впервые исследована кинетика и описан механизм сушки микроволновым излучением кварцевого песка и его смесей с силикатом натрия в среде ограниченного количества водяного (структурированного по ПМО-процессу). Впервые на основе материального баланса ПМО-процесса разработана аналитическая зависимость, использование которой позволяет рассчитать максимальную массу песчано-жидкостекольной смеси, структурированной по ПМО-процессу, при использовании для плакирования кварцевого песка натриевого жидкого стекла (силикатный модуль 2,8–3,0) и 1 г насыщенного водяного пара для структурирования смеси. Установлено, что при структурировании смесей по ПМО-процессу выделение из них воды проходит в три этапа – при ~100, 100–108 и при 125–138 °С. Рекомендуемая максимально допустимая температура нагрева песчано-жидкостекольной смеси при структурировании по ПМО-процессу составляет ~125 °С. Превышение указанной температуры приводит к выделению гидратной воды в смеси в виде пара и его конденсации на более холодной рабочей поверхности модельно-стержневой оснастки. Возникший конденсат приводит к переструктуризации смеси в местах ее контакта с оснасткой и, соответственно, резкому ухудшению качества изготовленных литейных форм и стержней. Для стабилизации качества при изготовлении литейных форм и стержней рекомендуется до начала структурирования по ПМО-процессу плакированный натриевым жидким стеклом кварцевый песок предварительно просушить в поле микроволнового излучения в течение не менее 3 минут.


Научная новизна
. Впервые получены данные о кинетике сушки и описан механизм сушки микроволновым излучением кварцевого песка и его смесей с силикатом натрия в среде ограниченного количества водяного пара, установлены закономерности влияния ряда основных параметров ПМО-процесса на массу структурированного кварцевого песка.


Практическая значимость
. Результаты исследований будут полезны в части расширения представлений о процессах, которые сопровождают сушку зернистых материалов, а также при разработке технологий и оборудования, предназначенных для сушки и структурирования мелкозернистых диэлектрических материалов и их смесей, создания новых капиллярно-пористых сред и т.п. под влиянием микроволнового излучения.


Ключевые слова:
кинетика сушки, песок, силикат натрия, пар, структурирование, микроволновое излучение

References.


1. Yashina, S. A., & Klyukova, T. D. (2018). Study on the mechanism of crumbling of self-hardening mixtures (review). VIAM Proceedings, 6(66), 110-118. ISSN 2307-6046.

2. Solonenko, L., Prokopovich, I., Repyakh, S., Sukhoi, K., & Dmytrenko, D. (2019). System analysis of modern areas of increasing environmental and sanitary hygienic safety of using cold hardening mixtures in foundry. Odessa Polytechnic University, Proceedings, (57), 90-98. ISSN 2076-2429.

3. Shnaider, S. E., & Varnikov, Yu. A. (2018). Some features of the kinetics of liquid dispersed products in the foamed state. Science without borders, 10(27), 83-86. ISSN 2500-1191.

4. Alshanski, A., & Kotow, A. (2020). Head and mass transfer during convective drying of thin flat wet materials. Vestnik of Vitebsk state technological university, 1(38), 79-90. https://doi.org/10.24411/2079-7958-2020-13808.

5. Volkhonov, M., Jabbarov, I., Soldatov, V., & Smirnov, I. (2018). Development of the method of exposure control of grain drying in high-temperature dryers. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(93), 22-29. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.133607.

6. Alekseev, G. V., Egorova, O. A., Leeuw, A. G., & Derkanosova, A. A. (2017). Specifics of powdered food products’ drying in a fluidized. Bulletin of the South Ural State University. Series Food and Biotechnology, 4, 34-40. ISSN 2310-2748.

7. Kodylev, A. V., Lozinov, A. N., & Sadykov, R. A. (2016). Kinetics of convective drying of bulk and dispersed building materials in a drying unit with heat carrier recovery. News of KSUAE, 4(38), 308-313. ISSN 2073-1523.

8. Efremov, G. I., & Geller, J. A. (2018). Modeling of drying materials for building ceramics. Bulletin of the Moscow Information Technology University − Moscow Institute of Architecture and Civil Engineering, 1, 14-19. ISSN 2619-046X.

9. Antipov, S. T., Toroptsev, V. V., Martekha, A. N., Berestovoy, A. A., & Yurova, I. S. (2019). Kinetics of the drying process of fermented wheat raw materials in a vibratory boiling layer. Proceedings of VSUET, 81(4), 17-21. ISSN 2226-910Х.

10. Gavrilova, N. D., & Malyshkina, I. A. (2018). The influence of changes in the structure of hydrogen bonds of water on the electrophysical properties of matrix–water systems in stepwise heating. Moscow University Physics Bulletin, 6, 74-80. ISSN 0579-9392.

11. Salomatov, V. V., Karelin, V. A., & Salomatov, V. V. (2019). Electromagnetic drying of wet materials with microvave low penetration depth in condition of heat removal by radiation and convection. I. Warm up phase. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering, 330(12), 119-125. https://doi.org/10.18799/24731830/2019/12/2408.

12. Kramarenko, V. V., Nikitenkov, A. N., & Molokov, V. Yu. (2017). Applicability of microwave method for determining soil moisture. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering, 328(11), 60-74. ISSN 2500-1019.

13. Solonenko, L. I., Bilyi, O. P.,  Repiakh, S. I., Kimstach, T. V., & Uzlov, К. I. (2020). Heating rate of granular inorganic materials by microwave radiation. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (2), 37-41. https://doi.org/10.33271/nvngu/2020-2/037.

14. Klimenko,V. G. (n.d.). (2017). The role of Na, K, Ca2, NH4 sulfates-based double salts in derivation of anhydrite binders. Vestnik BGTU im. V. G. Šuhova, 12, 119-125. https://doi.org/10.12737/article_5a27cb84ae0049.79523605.

15. Illarionov, I. E., Strelnikov, I. A., Gartfelder, V. A., Korolev, A. V., & Gilmashina, T. R. (2018). Development and application of metal phosphate binders for the production of molding, core and heat-insulating mixtures and coatings. Theory and technology of metallurgical production, 4(27), 4-10. ISSN 2311-5378.

16. Fedotov, A. A., Vakhnina, T. N., Titunin, A. A., & Sviridov, A. V. (2020). Study of the influence of stabilizers on the properties of carbamide formaldehyde binder and FC plywood. Forestry journal, 1, 136-143. https://doi.org/10.3422/issn.2222-7962/2020.1/14.

17. Krutilin, A. N., Guminski, Yu. Yu., & Rusevich, O. A. (2018). Improving the efficiency of using liquid-glass mixtures. Part 4. Combined strengthening. Foundry production and metallurgy, 4(93), 38-44. https://doi.org/10.21122/1638-6065-2018-4-38-44.

18. Repyakh, S. I., Solonenko, L. I., Biliy, O. P., Usenko, R. V., & Uzlov, K. I. (2019). The power and structure of the components in food-and-business formal sums. Theory and practice, 1, 81-92. ISSN 1028-2335.

19. Grimzin, I., Ponomarenko, O., Marynenko, D., Yevtushenko, N., & Berlizeva, T. (2019). The technological process of obtaining sand-plaster molds for complex thin-walled aluminum casting. Advanced Manufacturing Processes: Selected Papers from the Grabchenko’s international conference on advanced manufacturing process, (pp. 405-414). InterPartner 2019, LNME. https://doi.org/10.1007/978-3-030-40724-7.

20. Solonenko, L. I., Repyakh, S. I., & Uzlov, K. I. (2019). Kinetics of the structure of the food-borne sums of steam-microchilles solidification. Theory and practice, 4, 44-56. ISSN 1028-2335.

 

Следующие статьи из текущего раздела:

Предыдущие статьи из текущего раздела:

Посетители

3415775
Сегодня
За месяц
Всего
532
35381
3415775

Гостевая книга

Если у вас есть вопросы, пожелания или предложения, вы можете написать их в нашей «Гостевой книге»

Регистрационные данные

ISSN (print) 2071-2227,
ISSN (online) 2223-2362.
Журнал зарегистрирован в Министерстве юстиции Украины.
 Регистрационный номер КВ № 17742-6592ПР от 27.04.2011.

Контакты

40005, г. Днепр, пр. Д. Яворницкого, 19, корп. 3, к. 24 а
Тел.: +38 (056) 746 32 79.
e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Вы здесь: Главная Главная RusCat Архив журнала 2021 Содержание №1 2021 Кинетика сушки кварцевого песка и его смесей микроволновым излучением