Науковий вісник НГУ

Кінетика сушіння кварцового піску та його сумішей мікрохвильовим випромінюванням

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №1 2021

Останнє оновлення: 10 березня 2021

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1404

Authors:

Л. І. Солоненко, orcid.org/0000-0003-2092-8044, Одеський національний політехнічний університет, м. Одеса, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

С. І. Реп’ях, orcid.org/0000-0003-0203-4135, Національна металургійна академія України, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

К. І. Узлов, orcid.org/0000-0003-0744-9890, Національна металургійна академія України, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

І. ­Мамузич, orcid.org/0000-0002-7968-7540, Загребський університет, Хорватське металургійне товариство, м. Загреб, Республіка Хорватія, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Т. В. Кімстач, orcid.org/0000-0002-8993-201X, Національна металургійна академія України, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. П. Білий, orcid.org/0000-0003-1234-5404, Національна металургійна академія України, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

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

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

Abstract:

Мета. Дослідження кінетики та встановлення механізму сушіння мікрохвильовим випромінюванням кварцового піску та його сумішей з силікатом натрію в середовищі обмеженої кількості водяної пари.

Методика. У роботі використовували дистильовану воду, рідке скло та кварцовий пісок. Дослідження проводили на наважках піску масою 200 г. Сушіння та структурування сумішей проводили мікрохвильовим випромінювання потужністю 700 Вт із частотою 2,45 ГГц на повітрі та у середовищі насиченої водяної пари масою 1 г. Точність вимірювання температури – 1 °С, маси – 0,02 г. Кінетика сушіння, що була прийнята в роботі – залежність зміни маси навішення та швидкості випаровування з нього вологи від тривалості сушіння. Залежності будували за результатами відеореєстрації та оцифровки даних відповідних хроно-гравиметричних вимірювань. Вимір змін температури наважок сумішей при нагріванні мікрохвильовим випромінюванням проводили з інтервалом 15–60 с. Середню швидкість нагріву наважок визначали розрахунковим шляхом за результатами визначення зміни їх температури за перші 2 хвилини нагрівання мікрохвильовим випромінюванням.

Результати. Уперше досліджена кінетика та описано механізм сушіння мікрохвильовим випромінюванням кварцового піску та його сумішей з силікатом натрію в середовищі обмеженої кількості водяної (структурованого за ПМЗ-процесом). Уперше на основі матеріального балансу ПМЗ-процесу розроблена аналітична залежність, використання якої дозволяє розрахувати максимальну масу піщано-рідкоскляної суміші, структурованої за ПМЗ-процесом, при використанні для плакування кварцового піску натрієвого рідкого скла (силікатний модуль 2,8–3,0), та 1 г насиченої водяної пари для структурування суміші. Встановлено, що при структуруванні сумішей по ПМЗ-процесу, виділення з них води проходить у три етапи – при ~100, 100–108 і при 125–138 °С. Рекомендована максимально припустима температура нагрівання піщано-рідкоскляної суміші під час структурування за ПМЗ-процесом складає ~125 °С. Перевищення зазначеної температури призводить до виділення гідратної води в суміші у вигляді пари та її конденсації на холоднішій робочій поверхні модельно-стрижневого оснащення. Виниклий конденсат призводить до переструктуризації суміші в місцях її контакту з оснащенням і, відповідно, різкого погіршення якості виготовлених ливарних форм і стрижнів. Для стабілізації якості при виготовленні ливарних форм і стрижнів рекомендовано до початку структурування за ПМЗ-процесом плакований натрієвим рідким склом кварцовий пісок попередньо просушити в полі мікрохвильового випромінювання протягом не менше 3 хвилин.

Наукова новизна. Уперше отримані дані про кінетику сушіння та описано механізм сушіння мікрохвильовим випромінюванням кварцового піску та його сумішей з силікатом натрію в середовищі обмеженої кількості водяної пари, встановлені закономірності впливу ряду основних параметрів ПМЗ-процесу на масу структурованого кварцового піску.

Практична значимість. Результати досліджень будуть корисні в частині розширення уявлень щодо процесів, які супроводжують сушку зернистих матеріалів, а також при розробці технологій та обладнання, призначених для сушіння й структурування дрібнозернистих діелектричних матеріалів і їх сумішей, створення нових капілярно-пористих середовищ і т.п. під впливом мікрохвильового випромінювання.

Ключові слова: кінетика сушіння, пісок, силікат натрію, пара, структурування, мікрохвильове випроміню­вання

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^, Ca^2, NH^4 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.

• < Попередня
• Наступна >