Основные процессы и явления

Аэрация – процесс воздухововлечения с целью увеличения газопроницаемости, пустотности или сыпучести сухих смесей. Воздухововлечение бетонных смесей позволяет создать резервную пористось и повысить морозостойкость бетонных изделий. А. – один из способов пенообразования в технологии пенобетона.

Барботаж (от франц. barboter – шлепать по грязи, плескаться) - энергичное перемешивание (гомогенизация) глинистой суспензии и других вязко-текучих смесей в воде.

Вакуумирование (бетона) – искусственное удаление (отсос) избыточной воды из бетонной смеси после укладки и уплотнении её в опалубке. В.б. осуществляется с помощью щитов (имеющих т.н. вакуум-полости), к-рыми покрывают забетонированную конструкцию. В результате разрежения, создаваемого вакуумным насосом, щиты прижимаются к поверхности бетона и из него отсасывается вода. Вакуумирование способствует ускорению нарастания прочности бетона, сокращению периода выдержки его до распалубки, повышению морозостойкости, снижению расхода цемента.

Вальцевание – способ обработки металлов давлением в ковочных вальцах для получения изделий периодического профиля.

Вибрация (от лат. Vibrаtio – колебание) – механические колебания, возбуждаемые вибраторами и служат для выполнения различных технологических операций, напр. виброперемешивание, виброуплотнение, виброформование и пр.

Вибрирование – технологическая операция, предназначенная для интесификации перемешивания или уплотнения различных смесей.

Гидротранспорт – способ перемещения жидких сред, в виде текучих или вязкопластичных систем (растворных и бетонных смесей, шлама, шликера и пр.) от пункта их производства до места утилизации. Механизм движения жидкостей при гидротранспорте в зависимости от направления потока базируется на основных положениях внутренней, внешней и смешанной задачах гидродинамики.

Гомогенизация – процесс перемешивания (смешения) направленный на получение смесей с равномерным распределением компонентов.

Гранулирование (от лат. granulum – зёрнышко) процесс придания веществу формы (часто окатанной)мелких кусков – гранул. Г. улучшат технол. свойства вещества, обеспечивает возможность использования его мелкими порциями, фракциями, предотвращает слипание, облегчает его дозирование, погрузку и транспортировку. Применяется в пром-сти строительных материалов (технол. операция), металлургии (Г. шлаков, расплавов), энергетики (Г. котельных шлаков), хим. пром-сти (Г. стекла, аммиачной селитры, суперфосфатов) и т.д.

Литьё – процесс формование изделий из текучих и вязкотекучих смесей (бетонные смеси, керамические шликеры, силикатные расплавы, расплавы металов и др.) Л. применеяется в технологии бетона, керамики, стекла, металлов и пр.

Осадок – слой твёрдой дисперсионной фазы, образующийся в результатете процесса отстаивания, центифугировния и фильтрации суспензии.

Осаждение – процесс разделения смесей, при котором взвешенные в жидкости или газе твердые или жидкие частицы дисперсной фазы отделяются от сплошной фазы.

Процесс осаждения представляет собой движения твёрдых частиц в среде жидкости (газа) в поле действия гравитации или совместного действия сил тяжести и цетробежных сил. В зависимости от концентации дисперсной фазы и условий осаждения различают свободное осаждение, когда движущиеся частицы не сталкиваются и стеснённое, когда скорость осаждения замедляется в результате соприкосновении частиц друг с другом и стенками аппарата.

Отстаивание – процесс разделения неоднородных смесей в поле действия сил гравитации. При отстаивании наблюдается постепенное увеличение концетрации диспергирующих частиц в аппарате по направлению сверху вниз. Над слоем осадка образуется зона сгущённой суспензии, в которой происходит стеснённое осаждение частиц, сопровождающееся трением между частицами и их взаимными столкновениями (см. Осаждение). При этом частицы мелких размеров тормозят движение более крупных, а частицы больших размеров увлекают за собой мелкие частицы, ускоряя их движение. В результате наблюдается тенденция к сближению скоростей осаждения частиц различных размеров; возникает солидарное осаждение частиц с близкими скоростями в каждом сечении аппарата, но различными скоростями по его высоте. Постепенное уплотнение обусловлено уменьшением скорости частиц по мере приближения к днищу аппарата. Замедление объясняется тормозящим действием жидкости, вытесняемой осаждающимися частицами и движущейся от днища в направлении, обратном движению частиц. Результатом отстаивания является образование осадка и осветвлённой жидкости над ним.

Перемешивание – процесс многократного перемещения частиц неоднородной текучей среды относительно друг друга во всем объеме аппарата, протекающий за счет импульса, передаваемого среде механической мешалкой, струей жидкости или газа.

Перемешивание - технологический процесс, направленный на получение однородных смесей и интенсификацию тепловых, массообменных и химических процессов.

По функциональному назначению П. осуществляются с целью: гомогенизации многокомпонентных систем (бетонные и растворные смеси, керамические массы и др. сыпучие и пластичные смеси); структурообразования (например. вспенивание, минерализация вспененых масс); улучшения условий протекания хим., тепловых и массообменных процессов. По состоянию исходных компонентов различают П.: сухих сыпучих компонетов; вязко-пластичных формовочных масс; отливочных масс (литьевые смеси, шликеры, шламы, волокнистые гидромассы и др.). По способу П. и конструктивным особенностям аппарата различают: механические (лопастные, вибрационные, шнековые, барабанные механизмы); пневмотические (пневмосмесители); цируляционные (связаны с пересыпкой смесей).

Основными характеристиками процесса П. являются интенсивность (характер и кинетика протекания процесса) и эффективность (характеристика результата процесса).

Интенсивность П. (I) связана с объёмом перемешиванием смеси (V) за единицу времени (τ) и затраченной энергией (U) I=U/Vτ и обуславливает характер движения (течения) смеси. Эффективность П. или результат процесса определяется качеством полученной смеси. т.е. равномерностью распределения компонетов смеси (степенью её однородности).

В зависимости от состояния смеси, характера процесса и типа аппарата П. может рассматриваться как механический, гидромеханический или массобменный процесс.

Перемешивание пневматическое – процесс перемешивания вязкотекучих смесей газом или воздухом. П.п. используют для перемешивания жидких сред повышенной хим. активности, разрушающих рабочие органы механических смесителей. Перемешивание сжатым газомпроводят в аппаратах, снабжённым специальным устройством – барботёром или центральной циркуляционной трубой. Принцип П.п. заключается в следующем: сжатый газ подаётся в циркуляционную перфорированную трубу; пузырьки газа увлекают за собой вверх по трубе жидкость, находящуюся в сосуде, к-рая затем опускается вниз в кольцевое пространство между трубой и стенками аппарата, обеспечивая циркуляционное перемешивание.

Пневмотранспорт – процесс перемещения сыпучих сред (цемент, шлак, зола, керамический порошок и пр.) на значтельное расстояние с помощью энергии сжатого воздуха. Механизм прцесса транспорта сыпучих смесей базируется на основных положениях гидродинамики.

Основные параметры пневмотранспорта: – направление потока (горизонтальное, вертикальное и наклонное); – концнетрация твердой фазы (от 0, 03 до 0, 12 и выше м³ на м³ воздуха); – размер частиц (пылевидные d< 1 мм, кусковые d> 1 мм); – давление в системе (Р), связанное с коэффициентом сопротвления потоку, видом течения потока (Rе) и коэффициентом формы частиц. Принцип подачи энергии: - нагнетательнй или всасывающий.

Прессование – технологический процесс обработки различных материалов давлением на прессах. В технологии строительных материалов П – основная технологическая операция (формование), в рез. осуществения которой малосвязная сыпучая смесь (порошок) превращается в полуфабрикат (сырец), имеющий плотную зернистую структуры определенные размеры, форму и основные признаки твердого тела. В зависимости от влажности смеси и типа пресса различают сухое, полусухое, жесткое и пластическое, вакуум-пластическое и гидростатическое П.

Пропитка – процесс внедрения жидких сред в капиллярнопористое тело или волокнообразную массу с целью придания им зашитных свойств (напр. антипиренов в древесину) или повышения жесткости системы (напр. связующего в минеральную вату).

Псевдоожижение (от греч. psé udos – ложь, обман) – превращение слоя сыпучего зернистого материала под воздействием на него ожижающего агента (газа или жидкости) в малоустойчивое равновесное состояние (витание), зависящее от сылы давления потока, силы сопротивления зернистого слоя и силы тяжести частиц.

Размучивание – имельчение относительно мягких сырьевых материалов (глина, мел, мергель) путём интенсивного перемешивания в водной среде. Р. применяется при мокром способе поготовки сырья. В результате Р. образуются высококонцентрированные, стойкие водные суспезии, шламы, шликер и пр. Основное оборудование для Р.: болтушки, шламбассейны, мельницы самоизмельчения (см. «Гидрофол»).

Сальтация – скачкообразное движение твёрдой фазы в потоке жидкости. Возникает при низкой критической скорости потока в гидротранспоте.

Сгущение – операция выделения из суспензии (шламов, пульпы) твёрдых частиц. В результате С. обычно образуются 2 продукта с различными концентрациями твёрдой фазы (меньшей и большей чем концентрация исходной суспензии). С. осуществляется под действием гравитационых сил в сгустителях, отстойниках, закрытых водоёмах и под действием центробежных сил гидроциклонах и ценрифугах.

Седиментация (от лат. sedimentum – оседание) – расслоение дисперсных систем под действием силы тяжести с отделением дисперсной фазы в виде осадка. Пример – оседание взвешенных в жидкости твёрдых частиц. С. используется при классификации порошков (см. Седиментационный анализ) и обогащении полезных ископаемых, а также в ряде др. произ-в. Осуществяется с помощью отстойников, классификаторов, сепараторов, центробежных машин и др.

Сепарация (от позднелат. separatio – отделение) – процесс отделения жидких или твёрдых частиц от газа, твёрдых – от жидкости; разделение на составные части жидких или твёрдых смесей.

Срыв потока – отделение потока газа или жидкости, обтекающего тела, от его поверхности вследствие отрыва пограничного слоя. Срыв потока сопровождается возникновением вихрей, увеличением сопротивления, уменьшением подъемной силы и др.

Фильтрование – процесс разделения неоднородных смесей с помощью пористой перегородки, способной пропускать жидкость или газ, но задерживать взвешенные в среде твёрдые частицы. Ф. осуществляется под действием сил давления или центробежных сил и применяется для более тонкого разделения суспензий и пылей, чем путём осаждения.

Фильтраты – продукты разделения смесей в результате процесса фильтрования.

Формование – технологический процесс (операция), направленный на получения сырца заданной формы, размеров, плотной или пористой структуры. Основной технологический передел необходимый для готового изделия. Существует большое кол-во способов формования, которые могут быть объедены в две группы:

· способы формования изделий плотной структуры – основаны на приципе уплотнении формовочных масс путём движения твёрдой фазы в упруго-вязкой среде (прессование, виброформование, центрифугирование и их разновидности);

· способы формования пористых изделий – основаны на принципе разупотнения (поризации) формовочных масс, путём движения газовой фазы (пузырьков воздуха) в вязко-текучей жидкости (вспучивание, фибровспучивание, вспенивание и их разновидности).

Формование способом литья в специальные формы можно разделить также на две группы: - без отделения жидкой фазы (бетоны из подвижных смесей, сан.-тех керамика из литьевых шликеров и др.) – с отделением жидкой фазы (ДВП и ДСП, минераловатные изделия и асбесто-цементные изделия).

Фугаты – продукты разделения смесей в результате процесса цетрифугирования.

Центрифугирование – процесс разделения неоднородных систем (эмульсий и суспензий) в поле центробежных сил с использованием сплошных сред или проницаемых для жидкости перегородок. Ц. проводятся в устройствах, называемых центрифугами. Под действием центробежных сил смесь (суспензия) разделяется на осадок и жидкую фазу, называемую фугатом. Осадок остается в роторе, а жидкая фаза удаляется из него.

Разделение смесей по принципу остстаивания называют сепарацией, а устройство – отстойной центрифугой или сепаратором. При этом различают процессы центробежного осветления и центробежного отстаивания. В первом случае из жидкости удаляются твердые примеси, содержащиеся в ней в незначительном количестве, например при осветлении лаков и смазочныз масел. Во втором случае разделяется суспензия, в большом количестве содержащая твердую фазу, в частности суспензия угля в воде.

Разделение суспензий по принципу фильтрования называют центробежным фильтрованием, а устройство – фильтрующей центрифугой.

Прцессы Ц. осуществляются периодически или непрерывно.

Центробежная сила – выражается равенством:

С = mw²/r = Gw²/gr, (1)

где С – ценртобежн. сила, Н; m – масса вращающегося тела, кг; G – вес вращающегося тела, Н; w – окружная скорость вращения, м.

w=ω r=(2π n/60)r, (2)

где ω – угловая скорость вращения, рад/с; п – число оборотов в мин.

Сопоставляя равенства, найдем:

С =(G/gr)(2π nr/60)² или С ≈ Grn²/900 (3)

Из выражения следует, что увеличение числа оборотов ротора значительно больше влияет на ценробежные силы, чем увеличение диаметра ротора центрифуги. Из равенства (1) видно, что ускорение в поле центробежных сил составляет ω ²/r. Отношение центробежного ускорения к ускорению силы тяжести g называют фактором разделения: К_р = ω ²/gr

Экструзия – технологический процесс переработки полимерных материалов и глиняных масс, осуществляемых в экструдерах.