В общем случае обжиг керамического материала является сложным тепломассообменным процессом, при этом график обжига и время достижения заданной конечной влажности, в конечном счете, определяют качество готового продукта. В области гигроскопического состояния вещества кинетика обжига определяется, в основном, закономерностями внутреннего переноса влаги и теплоты. Посредством явления массопроводности влага из внутренних слоев материала продвигается к внешней границе тела (к поверхности испарения). При конвективном способе обжига высокотемпературным теплоносителем процесс может осложняться термовлагопроводностью и внутренним испарением влаги.
В качестве теоретической основы понимания процессов тепло- и влагопереноса при обжиге керамических блоков из глины, представляющих собой капиллярно-пористые тела, в настоящем исследовании используется известная модель, разработанная А.В. Лыковым на основе принципов неравновесной термодинамики. Эта модель представляет собой систему двух взаимосвязанных дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих нестационарную динамику изменения во времени и пространстве градиентов температуры и влажности в массе капиллярно-пористого тела.
Согласно Лыкову, нестационарные поля влагосодержания и температуры описываются системой двух нелинейных дифференциальных уравнений нестационарного внутреннего влаго- и теплопереноса, которая для процесса обжига керамического материала принимает следующий вид (для удобства рассматривается одномерное пространство 0 < x <l ):
В результате исследования разработаны две математические модели, описывающие процесс обжига:
- система двух взаимосвязанных дифференциальных уравнений в частных производных, представляющих кинетические взаимосвязи процессов теплопроводности и влагопереноса. Разработан новый подход к решению подобных сложных для изучения систем уравнений на основе использования собственных чисел и собственных функций уравнений.
- два дифференциальных уравнения в частных производных, представляющих собой самостоятельные и дополняющие друг друга краевые задачи, описывающие процессы теплопереноса и влагопереноса как независимые явления.
Список литературы:
- Интенсификация тепловых и массообменных процессов в гетерогенных средах: монография / под ред. А.Г. Липина; ГОУ ВПО Иван. гос. хим.-технол. ун-т. Иваново, 2009. — 164 с.
- Лыков, А. В. Теория теплопроводности / А. В. Лыков. – М. :Высш. шк, 1967. – 600 с.
- Лыков, А. В. Тепломассообмен : справочник / А. В. Лыков. – М. :Энергия, 1972. – 560 с.[schema type=»book» name=»ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ОБЖИГА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ» author=»Тиняков Сергей Евгеньевич, Андреев Владимир Олегович, Борисова Яна Павловна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-05-26″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.01.2015_01(10)» ebook=»yes» ]