С О Д Е Р Ж А Н И Е
ISBN 978-985-493-144-9
Колесник Н.А.
К.т.н. В.Н. Деркач
Брест 2010
Строительных материалов и изделий
Процессы и аппараты в технологии
Колесник Н.А.
Кафедра технологии бетона и строительных материалов
Литература
Контрольные вопросы
Ключевые слова
· инфраструктура
· системы управления
· лицензирование
· аудиторские проверки
· конкурентная среда
· монополия
· инвестиционная политика
· энергосбережение
· инвестор
· постовщик
· производитель
· менеджерская фирма
· проектная организация
· эффективные технологии
1. Состав и структура городской инженерной инфраструктуры.
2. Современное состояние развития инженерной инфраструктуры в городах страны.
3. Важнейшие проблемы функционирования сферы инженерной инфраструктуры в городах и Причины, их вызывающие.
4. Основные причины отставания инженерно-энергетического комплекса в городах страны.
5. Основные цели и задачи развития инженерно-энергетического комплекса в городах.
6. Основные направления и мероприятия по развитию инженерно-энергети-ческого комплекса в городах.
7. Основные виды обеспечения стратегии развития инженерно-энергетического комплекса города.
8. Проблемы разработки и реализации стратегии развития коммунальной энергетики.
9. Схема хозяйственных взаимоотношении участников реализации стратегии развития энергетического комплекса города.
10. Пути реализации стратегии развития энергетического комплекса.
11. Основные этапы реализации стратегии энергетического комплекса города.
12. Содержание экономического механизма развития городского энергетического комплекса.
1. Стратегический план Санкт-Петербурга. СПб., 1997.
2. Яновский В. В. Город как система и объект управления Введение и проблемы управления городским хозяйством. СПб.: Изд-во Сев.-Зап, акад. гос. службы, 1998,
3. Стратегия развития городского хозяйства: Приложение к стратегическому плану Санкт-Петербурга. СПб., 1997.
Конспект лекций
для студентов специальности
1-70 01 01 “Производство строительных изделий и конструкций“
УДК 691.002.5.04: 378.244
БКК 38.6-5я7
К 60
Рецензент: зам. директора по научной работе НТЦ МАиС,
К60Процессы и аппараты в технологии строительных материалов и изделий. Конспект лекций для студентов специальности 1-70 01 01 “Производство строительных изделий и конструкций“. – Брест: Издательство БрГТУ, 2010. – 192 с.
Конспект лекций содержит изложение основ механических, гидромеханических, тепловых и массообменных процессов. Рассмотрены стадии технологических процессов при производстве строительных материалов: измельчение, классификация, перемешивание исходных компонентов и приготовление формовочных масс, формование и тепловая обработка изделий.
Приведены примеры разработок принципиальных технологических схем изготовления различных изделий с выявлением связей между отдельными переделами.
УДК 691.002.5.04: 378.244
БКК 38.6-5я7
© Колесник Н.А., 2010
ISBN 978-985-493-144-9 © Издательство БрГТУ, 2010
Стр.
Введение.................................................................................................................................... 5
1. Общие сведения.......................................................................................................................... 5
1.1. Технологический процесс и краткая характеристика его основных стадий (переделов) 5
1.2. Классификация основных процессов................................................................................ 7
1.3. Общие принципы анализа и расчета процессов и аппаратов......................................... 9
1.3.1 Изоморфност уравнений переноса................................................................................ 11
2. Подобие и моделирование систем, процессов и аппаратов.................................................. 12
2.1. Основы теории подобия...................................................................................................... 12
2.1.1. Метод подобия как основа исследования.................................................................... 14
2.1.2. Теоремы подобия............................................................................................................ 16
2.1.3. Моделирование систем, процессов и аппаратов........................................................ 17
3. Механические процессы и аппараты....................................................................................... 23
3.1. Процессы измельчения в промышленности строительных материалов........................ 23
3.2. Характеристики исходного и готового продуктов по прочности и хрупкости............ 23
3.3. Степень дробления............................................................................................................... 24
3.4. Способы измельчения и типы измельчителей.................................................................. 24
3.5. Энергоёмкость процесса дробления................................................................................... 27
3.6. Теоретическая и истинная прочность материалов............................................................ 30
3.7. Дефекты кристаллической решетки................................................................................... 32
3.8. Микротрещины Гриффитса................................................................................................. 32
3.9. Влияние среды на кинетику измельчения. Эффект адсорбционного понижения
прочности..................................................................................................................................... 34
3.10. Кинетика измельчения и размолоспособность. Особенности порошков тонкого помола.................. 35
3.10.1. Особенности порошков тонкого помола................................................................... 36
3.11. Классификация (сортировка) материалов....................................................................... 37
3.11.1. Грохочение.................................................................................................................... 37
3.11.2. Виды грохочения и схемы рассева............................................................................. 38
3.11.3. Определение оптимальных скоростей грохотов...................................................... 39
3.11.4. Оценка процесса грохочения...................................................................................... 40
3.11.5. Грохоты......................................................................................................................... 40
3.11.6. Факторы, от которых зависит качество просеивания.............................................. 42
3.11.7. Характеристики крупности материала...................................................................... 43
3.11.8. Способы расчёта среднего диаметра фракции.......................................................... 44
3.11.9. Выбор дробильно-помольного и сортировочного оборудования........................... 45
3.11.10. Выбор сортировочного оборудования..................................................................... 51
3.11.11. Выбор помольного оборудования............................................................................ 51
3.12. Классификация материала в жидкой и воздушной средах......................................... 54
3.12.1. Воздушная сепарация................................................................................................... 55
3.12.2. Гидравлическая классификация................................................................................. 56
4. Гидромеханические процессы и аппараты.............................................................................. 59
4.1. Общие положения................................................................................................................ 59
4.2. Гидродинамика. Основные определения.......................................................................... 61
4.2.1. Внешняя задача гидродинамики................................................................................... 62
4.2.2. Осаждение частиц под действием силы тяжести....................................................... 63
4.3. Смешанная задача гидродинамики.................................................................................... 66
4.3.1. Псевдоожижение твердого зернистого материала (гидродинамика взвешенного слоя)................ 68
4.4. Плёночное течение жидкости и барботаж......................................................................... 70
4.5. Распределение скоростей и расход жидкости в потоке................................................... 72
4.6. Течение неньютоновских жидкостей................................................................................. 74
4.7. Пневмо- и гидротранспорт.................................................................................................. 78
4.7.1. Пневмотранспорт........................................................................................................... 79
4.7.2. Гидротранспорт.............................................................................................................. 84
5. Тепловые процессы и аппараты............................................................................................... 87
5.1. Основы теплопередачи........................................................................................................ 87
5.2. Теплопроводность................................................................................................................ 87
5.3. Конвекция (конвективный теплообмен)........................................................................... 89
5.4. Тепловое излучение (лучистый теплообмен)................................................................... 93
5.5. Закон Стефана Больцмана................................................................................................... 94
5.6. Закон Кирхгофа.................................................................................................................... 94
5.7. Теплообмен лучеиспусканием между телами................................................................... 95
5.8. Сложный теплообмен.......................................................................................................... 96
5.9. Совместный перенос тепла конвекцией и излучением................................................... 96
5.10. Тепловое излучение газов................................................................................................. 96
5.11. Теплообмен при изменении агрегатного состояния (при фазовых переходах).......... 97
5.12. Теплоотдача при конденсации паров.............................................................................. 99
5.12.1. Конденсация чистого однокомпонентного пара...................................................... 99
5.12.2. Теплоотдача при конденсации пара из паровоздушной смеси............................... 99
5.13. Внешний и внутренний теплообмен............................................................................... 99
5.14. Движущая сила тепловых процессов.............................................................................. 101
5.15. Теплообменные аппараты................................................................................................. 103
5.15.1. Классификация теплообменных аппаратов.............................................................. 103
5.15.2. Интенсификация тепловых процессов...................................................................... 105
6. Массообменные процессы........................................................................................................ 105
6.1. Равновесие при массопередаче. Движущая сила процесса............................................. 106
6.2. Материальный баланс массопередачи и уравнение рабочей линии процесса............. 107
6.3. К выводу уравнения линии рабочих концентраций....................................................... 107
6.4. Равновесие между фазами................................................................................................... 109
6.5. Материальный баланс процессов массообмена................................................................ 109
6.6. Основные законы массопередачи...................................................................................... 111
6.6.1. Получение законов массопередачи.............................................................................. 114
7. Перемешивание компонентов и общие закономерности гомогенизации масс.................. 119
8. Классификация методов и общие закономерности формования изделий........................... 121
8.1. Виброформование................................................................................................................ 125
8.2. Центрифугирование............................................................................................................ 127
8.3. Полусухое прессование....................................................................................................... 129
8.4. Пластическое формование.................................................................................................. 133
8.5. Метод литья.......................................................................................................................... 135
9. Основные стадии технологического процесса при производстве строительных материалов................... 136
9.1. Экономичность технологического процесса и его связь с качеством продукции
и производительностью............................................................................................................. 136
9.2. Подготовительные процессы............................................................................................. 138
9.2.1. Измельчение и классификация исходного сырья....................................................... 139
9.2.2. Основные принципы подбора зернового состава исходного сырья........................ 140
10. Тепловлажностная обработка. Теоретические основы........................................................ 147
10.1. Тепловлажностная обработка бетона насыщенным паром........................................... 149
10.1.1. Внешний тепло- и массообмен при нагреве материала.......................................... 150
10.1.2. Внешний тепло- и массообмен в период изотермической выдержки................... 152
10.1.3. Внешний тепло- и массообмен в период охлаждения............................................. 152
11. Тепловая обработка: сушка и обжиг материалов................................................................. 153
11.1. Сушка. Формы связи влаги с материалом. Статика и кинетика сушки...................... 154
11.1.1. Статика сушки. Материальный и тепловой балансы сушки.................................. 157
11.1.2. Кинетика сушки........................................................................................................... 162
11.1.3. Балансовое уравнение тепло- и массопереноса........................................................ 165
11.2. Обжиг материалов............................................................................................................. 167
Литература................................................................................................................................ 174
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Дробление и помол материалов.................................................................. 176
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Грохочение.................................................................................................... 180
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Расчет разделяющих и осаждающих агрегатов......................................... 181
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Гидромеханические и гидравлические классификаторы........................ 187
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Машины для перемешивания материалов................................................. 189
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Основные критерии теории подобия......................................................... 190