Кинетика пропитки и сушки импрегнированных абразивных инструментов
Представлены результаты комплексных исследований структурных свойств абразивных инструментов на основе корунда, физико-химических и реологических свойств импрегнаторов – водных полимерных дисперсий (Эмукрила М, Эмукрила 2М, Эмукрила С), кинетики пропитки ими и последующей сушки абразивного инструмен...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Дата: | 2005 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2005
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61496 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Кинетика пропитки и сушки импрегнированных абразивных инструментов / С.П. Рудобашта, Н.П. Жуков, В.М. Дмитриев, А.В. Чурилин // Промышленная теплотехника. — 2005. — Т. 27, № 6. — С. 40-46. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859516831645040640 |
|---|---|
| author | Рудобашта, С.П. Жуков, Н.П. Дмитриев, В.М. Чурилин, А.В. |
| author_facet | Рудобашта, С.П. Жуков, Н.П. Дмитриев, В.М. Чурилин, А.В. |
| citation_txt | Кинетика пропитки и сушки импрегнированных абразивных инструментов / С.П. Рудобашта, Н.П. Жуков, В.М. Дмитриев, А.В. Чурилин // Промышленная теплотехника. — 2005. — Т. 27, № 6. — С. 40-46. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Промышленная теплотехника |
| description | Представлены результаты комплексных исследований структурных свойств абразивных инструментов на основе корунда, физико-химических и реологических свойств импрегнаторов – водных полимерных дисперсий (Эмукрила М, Эмукрила 2М, Эмукрила С), кинетики пропитки ими и последующей сушки абразивного инструмента.
Подано результати комплексних досліджень структурних властивостей образивних інструментів на основі корунду, фізико-хімічних та реологічних властивостей імпрегнаторів – водяних полімерних дисперсій (Емукрила М, Емукрила 2М, Емукрида С), кінетики просичення ними та наступним сушінням абразивного інструмента.
Results of complex investigations of structural properties of abrasive tools based on corundum, physical and chemical impregnator characteristics of dispersion water polymers as well as kinetics of abrasive tools impregnation and drying are presented.
|
| first_indexed | 2025-11-25T20:42:30Z |
| format | Article |
| fulltext |
ЛИТЕРАТУРА
1. Снєжкін Ю.Ф., Рева В.І., Декуша Л.В., Во6
робйов Л.Й., Боряк Л.А. Пристрій для визначення
вмісту вологи в матеріалі. – Деклараційний па;
тент № 6848. МПК G 01N 25/56. Заявка
№20041210135 від 09.12.2004 р. Бюл. № 5, 2005.
2. Снежкин Ю.Ф., Рева В.И., Боряк Л.А., Деку6
ша Л.В., Воробьев Л.И. Теплометрический метод
исследования кинетики процесса сушки. // Пром.
теплотехника.– 2005.– т.27.– № 4.– с.72–77.
3. Рева В.И.Исследование кинетики сушки надгла;
зурных муфельных и люминесцентных красок. // Про;
мышленная теплотехника.– 2005.– т.27.– № 4.– с.81–85.
4. Гинзбург А.С. Основы теории и техники
сушки пищевых продуктов. – М.: Пищевая про;
мышленность, 1973. – 528 с.
5. Лыков А.В. Теория сушки. – М.: Энергия,
1968. – 470 с.
6. Снежкин Ю.Ф. Научные основы разработ;
ки ресурсосберегающих теплотехнологий произ;
водства фруктово;ягодных порошков: Дис. д;ра
техн наук: 05.14.04; 05.18.12. –К., 1993. – 631 с.
7. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы тепло;
передачи. М.: Энергия, 1973. – 340 с.
Получено 09.11.2005 г.
40 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СУШКИ
Подано результати комплексних
досліджень структурних властивостей об+
разивних інструментів на основі корунду,
фізико+хімічних та реологічних властиво+
стей імпрегнаторів – водяних полімерних
дисперсій (Емукрила М, Емукрила 2М,
Емукрида С), кінетики просичення ними
та наступним сушінням абразивного
інструмента. Запропоновано спосіб
закріплення імпрегнатора у порах інстру+
мента та апаратурно+технологічне оформ+
лення операції просичення, термофікації
та сушіння абразивних виробів. Одержа+
но залежності для розрахунку тривалості
стадій їх просичення та сушіння, розроб+
лено методику інженерного розрахунку ка+
мерної циркуляційної сушарки періодичної
дії для таких виробів. Показано підвищен+
ня ефективності та якості абразивної об+
робки металічних поверхонь імпрегнова+
ними абразивними інструментами.
Представлены результаты комплекс+
ных исследований структурных свойств
абразивных инструментов на основе ко+
рунда, физико+химических и реологичес+
ких свойств импрегнаторов – водных по+
лимерных дисперсий (Эмукрила М,
Эмукрила 2М, Эмукрила С), кинетики про+
питки ими и последующей сушки абразив+
ного инструмента. Предложены способ
закрепления импрегнатора в порах инст+
румента и аппаратурно+технологическое
оформление операции пропитки, термо+
фиксации и сушки абразивных изделий.
Получены зависимости для расчета про+
должительности стадий их пропитки и
сушки, разработана методика инженерно+
го расчета камерной циркуляционной су+
шилки периодического действия для этих
изделий. Показано повышение эффектив+
ности и качества абразивной обработки
металлических поверхностей импрегни+
рованными абразивными инструментами.
Results of complex investigations of
structural properties of abrasive tools
based on corundum, physical and chemi+
cal impregnator characteristics of disper+
sion water polymers as well as kinetics of
abrasive tools impregnation and drying are
presented. Means of impregnator fixation
in tool interstice and mechanical design of
impregnation, thermal treatment and dry+
ing operations are offered. Relations of
impregnation and drying stages duration
are obtained and methods of chamber cir+
cular batch dryer design calculations are
proposed. Improvement in quality and effi+
ciency of abrasive treatment of metallic
plates by impregnated abrasive tools is
shown.
УДК 66.063.2.011
РУДОБАШТА С.П.,1 ЖУКОВ Н.П.,2 ДМИТРИЕВ В.М.,2 ЧУРИЛИН А.В.2
1Московский государственный агроинженерный университет, Россия
2Тамбовский государственный технический университет, Россия
КИНЕТИКА ПРОПИТКИ И СУШКИ ИМПРЕГНИРОВАННЫХ
АБРАЗИВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
С – массовая доля Эмукрила М в воде;
Dэ – эффективный коэффициент диффузии влаги
в импрегнированном АИ;
М – количество поглощенного импрегнатора;
R – половина толщины пластины, радиус цилиндра
или шара;
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6 41
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СУШКИ
Введение
В различных областях промышленности ши;
роко применяются химико;технологические
процессы пропитки (импрегнирования) различ;
ных материалов, в том числе и абразивных инст;
рументов. Импрегнирование АИ специальными
веществами является одним из перспективных
направлений совершенствования абразивного
инструмента на керамической связке (его вы;
пуск составляет около 70 % производства всех
АИ). При этом повышаются эффективность
процесса шлифования и качество шлифованных
поверхностей, улучшаются эксплуатационные
свойства АИ [1;3]. Перспективными для целей
импрегнирования считаются органические со;
единения на углеводородной основе, сложные
эфиры и соли жирных кислот, минеральные
масла и полимеры [3]. Из числа полимерных
импрегнаторов наиболее перспективны сополи;
меры стирола и акрилатов [4]. Однако техноло;
гии импрегнирования полимерами АИ и после;
дующей сушки абразивных кругов не
отработаны, отсутствуют методы кинетического
расчета процессов пропитки и сушки.
Исходя из этого, были поставлены следую;
щие задачи исследования: 1) подобрать им;
прегнатор, повышающий эксплуатационные
свойства АИ, который удовлетворяет требова;
ниям, предъявляемым к пропитывающим ве;
ществам; 2) исследовать кинетику пропитки им
АИ и их последующей сушки; 3) разработать
технологию импрегнирования и аппаратурное
оформление процессов пропитки и сушки;
4)провести эксплуатационные испытания им;
прегнированных кругов. Ниже представлены
основные результаты этих исследований.
1. Пропитка
В работе исследованы широко распространен;
ные абразивные круги на основе электрокорунда
белого марки 25А на керамической связке К5 с зер;
нистостью от 16 до 40, твердостью от М до СТ2, с
номерами структур 5 и 6. Открытая пористость АИ
определялась весовым методом при пропитке об;
разцов влагой под вакуумом. Установлено, что от;
крытая пористость исследуемых кругов варьируется
в пределах от 32 до 42 % и хорошо коррелируется с
приведенной твердостью ПТ (рис.1). Исследовани;
ями на ртутной порометрической установке было
также установлено, что преимущественный радиус
пор в АИ составляет 10–6…10–5 м. Результаты иссле;
дования пористой структуры АИ позволяют иден;
тифицировать их и соотнести исследования по про;
питке и сушке с пористой структурой материала.
Был подобран ряд импрегнаторов, улучшающих
эксплуатационные свойства широко применяемых
АИ, не оказывающих корродирующего действия на
станки и вредного воздействия на человека, сохра;
няющих стабильность при хранении и удовлетворя;
ющих требованиям пожарной безопасности. Наи;
t – температура;
– локальное и среднее по объему АИ влагосо;
держание АИ;
v – скорость;
x – декартова координата для пластины и радиаль;
ная для цилиндра и шара;
τ – время;
– относительное влагосодер;
жание;
Fom = Dэ.рτ/R2 – число Фурье массообменное;
χ = Dэ(uн)/ Dэ(up) – параметр нелинейности;
ε – пористость абразивного инструмента;
АИ – абразивный инструмент;
ПТ – приведенная твердость АИ.
Индексы:
н – начальный;
нас. – насыщение;
р – равновесный;
э – эффективный.
)/()( píp uuuuE −−=
uu,
Рис. 1. Значения пористости (εε) абразивных
кругов при различной условной твердости ПТ.
42 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СУШКИ
более полно отвечают указанным требованиям вод;
ные эмульсии сополимеров Эмукрила М, Эмукрила
2М, Эмукрила С. Первый из них является сополи;
мером этилакрилата, диметакрилового эфира эти;
ленгликоля и метилолметакриламида. Несмотря на
то, что все они хорошо зарекомендовали себя в ходе
исследований и в работе, для дальнейших исследо;
ваний был выбран Эмукрил М, он наиболее деше;
вый и не оказывает сильного негативного воздейст;
вия на окружающую среду и человека, в отличие от
импрегнаторов стирольного типа.
Было проведено исследование кинетической и ди;
намической вязкости, поверхностного натяжения,
краевого угла смачивания, реологических свойств
Эмукрила М с применением известных методов и
приборов, описание которых приведено в [5]. С увели;
чением температуры поверхностное натяжение Эму;
крила М возрастает, а кинематическая и динамичес;
кая вязкости, как и следовало ожидать, уменьшаются.
Температурная зависимость краевого угла смачивания
водной дисперсией Эмукрила М подложки из связки
К5, полученной путем спекания смеси, состоящей из
30 % глины, 35 % полевого шпата и 35 % горного стек;
ла, зависит от концентрации С Эмукрила М в воде:
при С< 20 %зависимость краевого угла смачивания от
температуры – убывающая, а при большей концент;
рации – возрастающая. Такой характер этой функции,
как показали аналогичные исследования, проведен;
ные с обезвоженным Эмукрилом М и водой, объяс;
няется тем, что у воды эта зависимость – убывающая,
а у Эмукрила М – возрастающая.
Исследования реологических свойств импрегна;
тора в зависимости от скорости сдвига в широком ин;
тервале температур выявили его принадлежность к
типу неньютоновских, а именно псевдопластичных
жидкостей. Было обнаружено, что при достижении
температуры 50 оС дисперсия начинает терять свою
устойчивость, происходит разрушение ее структуры ,
частицы полимера начинают коагулировать друг с
другом и налипать на поверхности вискозиметра,
контактирующие с ним. Концентрация полимера в
растворе уменьшается, что влечет за собой уменьше;
ние сдвигового напряжения, а получаемые кривые с
увеличением температуры начинают приближаться к
кривым ньютоновских жидкостей. Образование
пленки можно наблюдать на поверхностях рабочих
цилиндров. Если при температуре 55 оС наблюдают;
ся сгустки полимера, то при температуре 60 оС нали;
чие пленки имеет ярко выраженный характер.
Пропитку АИ Эмукрилом М изучали при атмо;
сферном давлении и под вакуумом, варьируемыми
параметрами являлись пористость кругов и темпера;
тура. Полученные в опытах кривые M = f(τ) имеют
монотонный выпуклый характер, без точек переги;
бов, и при τ → ∞ стремятся к своим предельным зна;
чениям, соответствующим максимальному насыще;
нию пор импрегнатором (рис. 2). Время пропитки
АИ импрегнатором Эмукрил М варьируется в пре;
делах 60...180 с и зависит от температуры и пористо;
сти абразивного круга. Сокращению времени про;
питки способствуют уменьшение температуры и
увеличение пористости АИ. Отмеченное влияние
Рис. 2. Зависимость содержания импрегнатора Эмукрил М:
а – в порах кругов от времени пропитки при температурах:
1 – t = 20 оС; 2 – 30; 3 – 40; 4 – 60;
б – в порах кругов от пористости и времени пропитки при t = 20 оС:
1 – εε = 42 %; 2 – 40,5; 3 – 39; 4 – 36.
a б
температуры на кинетику пропитки можно объяс;
нить увеличением с температурой краевого угла сма;
чивания – как некоего доминирующего фактора в
ряду параметров, влияющих на этот процесс. Увели;
чение скорости пропитки с ростом пористости объ;
ясняется снижением сопротивления капиллярному
массопереносу со стороны каркаса материала. Опы;
ты показали, что пропитывать АИ можно как под
вакуумом, так и при атмосферном давлении, при
этом при однократной пропитке под вакуумом в по;
ры круга входит в среднем на 10 % больше импрег;
натора, чем при атмосферном давлении.
При температуре выше 50 оС рассматриваемые
полимерные дисперсии, как было отмечено выше,
начинают терять устойчивость, поэтому температу;
ра на стадии пропитки не должна превышать 50 оС.
Рациональная температура пропитки 20…25 оС, так
как при этом скорость пропитки наибольшая.
Для описания кинетики пропитки пористых
материалов предложены различные математичес;
кие модели – капиллярная, термодинамическая,
диффузионная [6]. Однако их применение в дан;
ном случае затруднено вследствие неньютонов;
ского характера течения импрегнатора в порах
АИ. В связи с этим для практических расчетов на
основе опытных данных было получено следую;
щее уравнение для расчета времени пропитки:
(1)
которое аппроксимирует опытные данные в ин;
тервале ПТ = 6...10 (что соответствует пористости
кругов 36...42 %) и в интервале температур 20...60 оС
с относительной погрешностью ± 1,4 % (для АИ
в форме круга толщиной 0,02 м).
Исследования показали, что при конвективной
сушке равномерно пропитанных АИ происходит
миграция полимерной составляющей эмульсии к
поверхности АИ, что вызывает недопустимо боль;
шую неоднородность содержания импрегнатора в
порах АИ. В связи с этим было предложено за;
креплять импрегнатор в порах АИ методом термо;
фиксации. Для этого пропитанные импрегнатором
АИ выдерживают в водной среде при температуре
80…85 оС в течение времени, необходимого для по;
тери устойчивости полимерной композиции
(~1800 с). В результате такого воздействия частицы
эмульсии образуют агрегаты, которые прикрепля;
ются к активным точкам внутреннего пористого
пространства АИ. Операция термофиксации в
значительной степени устраняет миграцию частиц
сополимеров в поровом пространстве АИ и сохра;
няет балансировку пропитанных абразивных кру;
гов. Разработана комбинированная установка для
пропитки АИ импрегнирующими составами под
вакуумом и последующей водной термофиксации
пропиточных составов в пористой структуре АИ
(рис. 3), работающая следующим образом.
В аппарат на вращающийся от мотор;редукто;
ра вал помещают абразивные круги. Затем, при
открытом верхнем и нижнем кранах, через гиб;
кий трубопровод импрегнатор попадает в аппарат
за счет перемещения емкости 3 с помощью подъ;
емника 5. Пропитку осуществляют при вращении
вала в течение необходимого времени, после чего
емкость перемещают вниз. Импрегнатор сливает;
ся из аппарата по гибкому трубопроводу. После
перекрытия соответствующих задвижек начина;
ют операцию фиксации импрегнатора. Для этого
предназначена емкость 8, в которой находится
вода. Воду подают в аппарат, нагревают ее до тем;
пературы 90…95 оС. Для предотвращения переме;
щения и частичного вытекания импрегнатора из
пор круга под действием сил тяжести при смене
импрегнатора на воду абразивные круги подвергают
непрерывному вращению с частотой 0,2…0,5 с–1.
Время выдержки до полного прогрева АИ состав;
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6 43
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СУШКИ
Рис. 3. Схема установки для пропитки абразив�
ных кругов и фиксации импрегнатора:
1 – аппарат; 2 – абразивные круги; 3, 8 – емкос�
ти для импрегнатора (3) и воды (8); 4 – гибкие
трубопроводы; 6, 11 – краны; 5, 7 – подъемники;
9 – мотор�редуктор; 10 – электронагреватели.
44 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СУШКИ
ляет, как правило, 900…1200 с. Импрегнатор, ос;
тавшийся на внутренних поверхностях аппарата,
растворяется в воде и удаляется вместе с ней.
2. Сушка
Экспериментальные исследования на стадии
сушки проводили с абразивными кругами, про;
питанными эмульсией Эмукрила М (С = 40 %).
Опыты показали, что скорость обдува круга не
влияет на кривые сушки. Это свидетельствует о
том, что процесс полностью контролируется вну;
тридиффузным сопротивлением. В этом случае
основным кинетическим коэффициентом при
описании массопереноса является эффективный
коэффициент диффузии влаги в полимере.
Полученные опытные кривые сушки АИ при раз;
личных температурах при tc = const были использова;
ны для определения концентрационных зависимос;
тей Dэ = f(u)t – по методике, описанной в [7]. Было
установлено, что коэффициенты Dэ для исследован;
ных АИ возрастают с увеличением влагосодержания
и существенно зависят от температуры. Вид зависи;
мостей Dэ = f(u)t является характерным для влажных
капиллярно;пористых тел. Однако чрезвычайно
медленная сушка АИ (до 100 часов) и низкие числен;
ные значения эффективного коэффициента диффу;
зии указывают на то, что внутренний массоперенос
происходит в основном через полимерную матрицу
импрегнатора по механизму молекулярной диффу;
зии. Увеличение эффективных коэффициентов диф;
фузии с повышением влагосодержания АИ объясня;
ется пластифицирующим воздействием воды на
полимерные пленки, которые перекрывают поры и
по которым происходит массоперенос. В таких усло;
виях высушиваемый материал при конвективной
сушке относительно быстро прогревается и основная
часть процесса протекает практически в изотермиче;
ских условиях.
Для определения термостабильности рассмат;
риваемых пропиточных составов в порах АИ бы;
ли проведены дериватографические исследова;
ния, выявившие две стадии термораспада, что
объясняется выделением остаточных мономеров
и началом деструкции сополимера. Установлена
максимальная температура (76…80 оС) проведе;
ния конвективной сушки без нарушения качест;
ва импрегнированного АИ. Так как при работе
АИ происходит его разогрев из;за выделения
теплоты трения, то для расчета температурных
полей получены данные по теплофизическим ха;
рактеристикам импрегнированных АИ. Установ;
лено, что теплопроводность импрегнированных
АИ увеличивается в 1,5…1,7 раза, температуро;
проводность в 1,2…1,3 раза, что положительно
влияет на температурный режим работы импрег;
нированного инструмента.
При разработке энергосберегающей технологии
сушки импрегнированных АИ уделено внимание
максимальному увеличению движущей силы про;
цесса сушки и уменьшению расхода теплоносителя,
эффективному использованию объема сушильного
аппарата, увеличению концентрации высушиваемо;
го материала в рабочей зоне аппарата. Для конвек;
тивной сушки импрегнированных АИ исследован;
ных типоразмеров разработан и изготовлен
сушильный аппарат периодического действия, ка;
мерного типа, с частичной рециркуляцией сушиль;
ного агента, схема которого приведена в [8]. Крат;
ность рециркуляции выбирается равной 8...10, что
обеспечивает достаточно однородное распределение
полей температуры и влагосодержания сушильного
агента по рабочему объему аппарата. Высушиваемые
АИ собираются в блоки на валу с механическим при;
водом. Особенностью предложенного сушильного
аппарата является постоянное вращение с неболь;
шой частотой (0,3…1 с–1) высушиваемого блока АИ.
Это устраняет стекание под действием силы тяжести
находящейся в свободном состоянии на поверхности
АИ некоторой части импрегнатора, что может при;
вести в дальнейшем к нарушению динамической ба;
лансировки круга. Кроме того, вращение АИ вырав;
нивает условия сушки для различных частей круга.
Проведенный анализ кривых сушки импрегни;
рованных АИ показал применимость уравнения
диффузии Фика для описания внутреннего массо;
переноса [8]. Процессу их конвективной сушки при;
сущи следующие кинетические особенности: в силу
большой величины внутридиффузионного сопро;
тивления скорость процесса полностью контроли;
руется миграцией влаги внутри АИ; изделия в про;
цессе сушки быстро прогреваются до температуры
сушильного агента и сушка протекает в условиях
практического равенства температур взаимодейст;
вующих фаз; форма АИ близка к канонической (ог;
раниченная пластина, ограниченный цилиндр), что
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6 45
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СУШКИ
обеспечивает возможность применения аналитиче;
ского подхода к описанию кинетики сушки.
При формулировке математической модели об;
щая кинетическая задача была разделена на два ос;
новных уровня: микро; и макрокинетический. На
нижнем (микрокинетическом) уровне рассмотре;
на кинетика сушки единичного АИ, которая опи;
сана на основе решения нелинейного дифферен;
циального уравнения диффузии влаги в АИ при
постоянных граничном и начальном условиях.
Анализ зависимостей Dэ = f(u)t АИ показал,
что они удовлетворительно аппроксимируются
экспоненциальными функциями вида:
Dэ = Dо exp (аu), а > 0. (2)
С учетом того, что рециркуляция сушильного
агента и вращение кругов создают практически од;
нородные температурные условия сушки, микро;
кинетическая задача сушки для одномерного мас;
сопереноса может быть сформулирована в виде:
,
(3)
u(x, τ) = uн, 0 ≤ x ≤ R, τ = 0, (4)
u(x, τ) = up, x = R, (5)
, , (6)
где uн, up, R = const; b = 0 – для пластины; b = 1 –
для цилиндра; b = 2 – для шара.
Среднее влагосодержание по объему АИ опре;
деляется интегралом:
. (7)
В [8] получено численное решение задачи (2)–(7)
в обобщенных переменных для пластины, цилин;
дра и шара, которое применительно к среднему
влагосодержанию представлено графиками
. Эти решения могут быть использова;
ны для расчета кинетики сушки АИ. Для удобства
кинетического расчета их целесообразно перевести
в аналитическую форму. Рассмотрение графиков по;
казывает, что, начиная с некоторого , процесс
может быть описан экспонентой (регулярный ре;
жим массообмена), для которой можно принять сле;
дующую форму зависимости:
, (8)
где B(χ) и A(χ) – некоторые функции параметра
нелинейности χ, принимающие при χ = 1 значе;
ния точных аналитических решений линейных
задач (при этом A = 1; μ – первые корни характе;
ристических уравнений решений линейных за;
дач, зависящие от формы тела).
На основе уравнения (8) для АИ в форме пла;
стины обработкой численных расчетных зависи;
мостей получены следующие функ;
ции для В(χ), и A (χ):
(9)
А(χ) = 0,06 ln(χ) + 1, (10)
где χ = 0,2…5.
Уравнения (9) и (10) при χ = 1 дают значения этих
коэффициентов для точного аналитического реше;
ния задачи [8]: В(χ = 1) = 8/π2; A(χ =1) = 1 (для В(χ) –
с точностью до четвертого знака после запятой).
Cопоставление опытных значений времени
сушки со значениями, рассчитанными по уравне;
ниям (8)…(10), показывает, что в регулярном режи;
ме массообмена представленная математическая
модель удовлетворительно описывает микрокине;
тику процесса (относительная погрешность 12 %).
На макрокинетическом уровне расчета рассмат;
риваемого сушильного аппарата учитывается ре;
циркуляция сушильного агента в соответствии с
уравнениями материального и теплового баланса.
Кинетический расчет процесса ведется при средних
значениях параметров сушильного агента в рабочем
объеме аппарата. Поскольку рассматриваемый ап;
парат периодического действия, то температура и
влажность сушильного агента на его выходе изме;
няются с течением времени. Поэтому расчет осу;
ществляется зональным методом с разбивкой всего
диапазона удаляемой влаги в АИ на ряд контраци;
онных интервалов и определением для каждого из
них количества удаляемой влаги и среднего на ин;
тервале конечного влагосодержания сушильного
агента. Аналогично по тепловому балансовому
уравнению определяется средняя на i;том концент;
рационном интервале конечная температура су;
шильного агента. При этом в силу отмеченной вы;
ше крайне медленной сушки принимается, что
прогрев материала до температуры сушильного
2( ) exp ( ) mE B A Fo⎡ ⎤= χ − χ μ⎣ ⎦
*
mFo
( )u τ
1
0
1( ) ( , )
R
b
b
bu x u x dx
R +
+τ = τ∫
0, 0x = τ >
( , ) 0u x
x
∂ τ =
∂
0 , 0,x R< < τ >
агента происходит достаточно быстро и, что поэто;
му в каждом концентрационном интервале темпе;
ратура материала и сушильного агента имеют оди;
наковые значения (балансовая задача по теплоте).
При применении зонального метода расчета
коэффициент B(χ) рассчитывается по уравнению
(9) только для первой зоны, для второй и после;
дующих зон, как показано в [7], следует прини;
мать B(χ) = 1, так как начальное влагосодержа;
ние в этих зонах является не равномерным, а
соответствует граничным условиям задачи.
3. Эффективность работы
импрегнированного АИ
Эффективность работы корундового импрегни;
рованного АИ оценивали по трем количествен;
ным показателям коэффициенту шлифования К,
шероховатости, контактной температуре и одному
качественному показателю – наличию вредных
структурных изменений в обрабатываемом мате;
риале (прижогов). Испытания проводили на экс;
периментальной установке (машине трения) при
скоростях скольжения v = 0,0035…0,5 м/с, давле;
ниях до 1,7·108 Па и температурах до 150 оС
(подробное описание установки дано в [5]). Ис;
пытанием импрегнированных АИ установлено по;
вышение эффективности и качества абразивной
обработки, а именно снижение контактной темпе;
ратуры при шлифовании на 10…15 %, отсутствие
прижогов (вследствие увеличения теплопроводно;
сти АИ в 1,5…2 раза), повышение коэффициента
шлифования в 1,5…2 раза. При этом качество
шлифованных металлических поверхностей дета;
лей по параметру шероховатости не ухудшается.
Выводы
1. Проведенные исследования физико;хими;
ческих и реологических свойств импрегнаторов
показали целесообразность проведения пропит;
ки при температуре 20…25 оС;
2. Предложенный способ получения импрег;
нированного АИ, заключающийся в его пропит;
ке Эмукрилом М при температуре 20…25 оС, тер;
мофиксации в водной среде при температуре
90…95 оС и конвективной сушке в аппарате ка;
мерного типа с рециркуляцией сушильного аген;
та при температуре 60…80 оС, и его аппаратурно;
технологическое оформление приводят к получе;
нию качественного АИ;
3. Экспериментальными исследованиями ки;
нетики пропитки и сушки выявлены закономер;
ности этих процессов, нашедшие отражение при
составлении математических моделей, которые
позволяют проводить кинетические расчеты
промышленных процессов с достаточной для ин;
женерной практики точностью;
4. Эксплуатационные испытания АИ, импрег;
нированных предложенным способом, показали
повышение эффективности и качества абразив;
ной обработки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Островский В.И. Импрегнированный абра;
зивный инструмент. М.: НИИМаш. 1983. – 72 с.
2. Гороховский Г.А. Полимеры в технологии
обработки металлов. Киев: Наукова думка. 1975. –
224 с.
3. Оробинский В.А. Абразивные методы обра;
ботки. 2;е изд., перераб. и дополн. М.: Машино;
строение. 2000. – 314 с.
4. Майникова Н.Ф. и др. Способ импрегни;
рования абразивного инструмента на основе ко;
рунда. А.с. № 1726222 СССР. Опубл. 15.04.92 //
Бюл. № 14.
5. Чурилин А.В. Кинетика и аппаратурно;тех;
нологическое оформление процессов пропитки
и сушки абразивного инструмента: Дисс. … канд.
техн. наук. Тамбов. 2004. – 220 с.
6. Косолапов А.Ф. Применение методов ма;
тематического моделирования для расчета и со;
здания конструкционных композитов на основе
неорганической матрицы: Дисс. … канд. техн. на;
ук. М.: Российский государственный технологи;
ческий университет. 2005 – 114 с.
7. Рудобашта С.П. Массоперенос в системах
с твердой фазой. М.: Химия. 1980. – 248 с.
8. Рудобашта С.П., Жуков Н.П., Дмитриев В.М.,
Чурилин А.В. Сушка импрегнированных абразив;
ных инструментов // Промышленная теплотех;
ника. – 2004. Т. –26. – №5. – С. 32–36.
Получено 12.07.2005 г.
46 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СУШКИ
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61496 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3602 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-25T20:42:30Z |
| publishDate | 2005 |
| publisher | Інститут технічної теплофізики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Рудобашта, С.П. Жуков, Н.П. Дмитриев, В.М. Чурилин, А.В. 2014-05-06T15:28:03Z 2014-05-06T15:28:03Z 2005 Кинетика пропитки и сушки импрегнированных абразивных инструментов / С.П. Рудобашта, Н.П. Жуков, В.М. Дмитриев, А.В. Чурилин // Промышленная теплотехника. — 2005. — Т. 27, № 6. — С. 40-46. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61496 66.063.2.011 Представлены результаты комплексных исследований структурных свойств абразивных инструментов на основе корунда, физико-химических и реологических свойств импрегнаторов – водных полимерных дисперсий (Эмукрила М, Эмукрила 2М, Эмукрила С), кинетики пропитки ими и последующей сушки абразивного инструмента. Подано результати комплексних досліджень структурних властивостей образивних інструментів на основі корунду, фізико-хімічних та реологічних властивостей імпрегнаторів – водяних полімерних дисперсій (Емукрила М, Емукрила 2М, Емукрида С), кінетики просичення ними та наступним сушінням абразивного інструмента. Results of complex investigations of structural properties of abrasive tools based on corundum, physical and chemical impregnator characteristics of dispersion water polymers as well as kinetics of abrasive tools impregnation and drying are presented. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Теория и практика сушки Кинетика пропитки и сушки импрегнированных абразивных инструментов Impregnation and drying kinetics of impregnated abrasive tools Article published earlier |
| spellingShingle | Кинетика пропитки и сушки импрегнированных абразивных инструментов Рудобашта, С.П. Жуков, Н.П. Дмитриев, В.М. Чурилин, А.В. Теория и практика сушки |
| title | Кинетика пропитки и сушки импрегнированных абразивных инструментов |
| title_alt | Impregnation and drying kinetics of impregnated abrasive tools |
| title_full | Кинетика пропитки и сушки импрегнированных абразивных инструментов |
| title_fullStr | Кинетика пропитки и сушки импрегнированных абразивных инструментов |
| title_full_unstemmed | Кинетика пропитки и сушки импрегнированных абразивных инструментов |
| title_short | Кинетика пропитки и сушки импрегнированных абразивных инструментов |
| title_sort | кинетика пропитки и сушки импрегнированных абразивных инструментов |
| topic | Теория и практика сушки |
| topic_facet | Теория и практика сушки |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61496 |
| work_keys_str_mv | AT rudobaštasp kinetikapropitkiisuškiimpregnirovannyhabrazivnyhinstrumentov AT žukovnp kinetikapropitkiisuškiimpregnirovannyhabrazivnyhinstrumentov AT dmitrievvm kinetikapropitkiisuškiimpregnirovannyhabrazivnyhinstrumentov AT čurilinav kinetikapropitkiisuškiimpregnirovannyhabrazivnyhinstrumentov AT rudobaštasp impregnationanddryingkineticsofimpregnatedabrasivetools AT žukovnp impregnationanddryingkineticsofimpregnatedabrasivetools AT dmitrievvm impregnationanddryingkineticsofimpregnatedabrasivetools AT čurilinav impregnationanddryingkineticsofimpregnatedabrasivetools |