Глава 11. К расчету установки для частичного удаления технологической связки

Высокие темпы развития химической, радиоэлектронной и смежных с ними отраслей промышленности привели в послед­ние годы к созданию принципиально новых видов керамиче­ских изделий, называемых технической, или специальной керамикой.

Одним из наиболее трудоемких этапов тепловой обработки этих изделий является процесс удаления технологической связки, который осуществляется с помощью твердых и порош­кообразных адсорбентов путем контактного тепло- и массооб-мена [2, 10]. Несмотря на все возрастающую потребность в но­вых керамических материалах, вопросам их термообработки уделялось до сих пор недостаточное внимание. Это обуслов­лено как новизной темы, так и большой сложностью проте­кающих явлений. Следствием этого является несовершенство тепловых установок и методов осуществления указанного про­цесса.

В результате теоретических и экспериментальных исследо­ваний на основании изучения механизма процесса удаления технологической связки доказано, что этот процесс можно зна­чительно (в 2—5 раз и более) интенсифицировать за счет улуч­шения сорбционных свойств адсорбирующего материала путем предварительного нагрева адсорбента [1, 2, 7], неполной реге­нерации адсорбента [4, 9], изменения его структурных харак­теристик [3], а также создания обоснованных температурных режимов термообработки изделий [7, 8].

Для получения высоких технико-экономических показате­лей процесса частичного удаления связки необходимы соот­ветствующие установки, рассчитанные на основе научно обос­нованных параметров, учитывающих специфику рассматривае­мого процесса. В настоящее время в литературе отсутствуют сведения по расчету подобных установок. Данная работа ставит своей задачей в некоторой степени восполнить этот пробел.

К числу основных вопросов, требующих своего решения при проектировании установки для частичного удаления техноло­гической связки можно отнести следующие: определение про­должительности процесса, определение необходимой массы (или толщины) адсорбирующего материала, расхода энергии и т. д.

До сих пор положения, касающиеся применения тонкодис­персного адсорбента, сводятся к простой рекомендации, по ко­торой, например, толщина слоя порошка между отливками должна быть не менее 1—2 см [10]. Предлагаемый в работе [10] расчет толщины пористой подставки также совершенно не учитывает физико-химических свойств контактирующих тел. Исследования механизма контактного массообмена между от­ливками и адсорбентом, показали, что перенос технологиче­ской связки от одного тела к другому определяется разностью потенциалов массопереноса [2]. Тогда аналогично термодина­мическому равенству для переноса тепла вида

 применительно к контактному массообмену между дву­мя телами можно записать, что изменение массы тела 1 (от­ливки) равно изменению массы тела 2 (адсорбента)

 (1)

 (2)

Здесь и далее под величинами 8 и и следует подразумевать их среднеинтегральные значения по объему отливки или адсорбента. По  мере  уменьшения интенсивность   процесса   замедляется

(рис.  1).  Доведение  его  до  равновесного  состояния,  когда

практически нецелесообразно. Отсюда становится очевидным необходимость осуществления процесса удаления связки до задан­ного конечного значенияв интервале таких значений(от при котором скорость удаления связки достаточно высока и проведение процесса экономически целесообпяяно. Ппи этих условиях конечный потенциал адсорбента равенТогда из выражения (2) можно найти массу адсорбента, неоохо-димую для удаления связки из отливок до любого заданного зна­чения конечного потенциала массопереноса

(3)

Проведенные экспериментальные исследования в широком диапазоне изменения режимных параметров показали, что прак­тическиможно принимать равным Зная  М₀₂,

полуфабриката вязкость его в некотором сечении снижается настолько, что даже незначительное колебание подставки мо­жет привести к его деформации.

Промежуток времени от момента установки отливки на подставку до того момента, когда прочность отливки увели­чивается настолько, что становится возможным перемещение подставки без нарушения формы изделия, можно назвать не­обходимым периодом покоя отливю

Период покоязависит от ряда параметров процесса, таких, как конфигурация изделия, физико-химические свойства полуфабриката и адсорбента, темп нагрева системы. Отсюда при расчете установки для термообработки полуфабрикатов необходимо учитывать указанное время при определении раз­меров рабочего канала. Длина последнего определяется выра­жением