Застосування нвч установок для спучення зернистих теплоiзоляцiйних матеріалів на основі рідинного скла
Анотація
В роботі проводиться дослідження процесу отримання спучених зернистих матеріалів на основі рідинного скла під дією НВЧ випромінювання та порівняння його з процесом отримання цих матеріалів при традиційному конвективному нагріванні. Встановлено, що під дією НВЧ випромінювання за однакових температур з конвективним нагрівом вдвічі інтенсивніше відбувається спучення зернистого матеріалу. Так, при потужності 650 Вт (Т = 115–120 0С) коефіцієнт спучення досягає свого постійного значення 2,86 вже на 6-й хв процесу, тоді як при спученні зерен при конвективному нагріві за тієї самої температури найвище значення коефіцієнта спучення – 1,534 і досягається воно через 11 хв, що свідчить про складність спучення зерен за цих умов через перебіг конкуруючих процесів поризації та дегідратації. Прискорення процесу спучення і можливість його проведення за більш низьких температур пов’язані з тим, що під дією НВЧ випромінювання за рахунок збудження мікрохвильовим полем іонних токів значно інтенсифікуються дифузійні процеси речовин з іонною провідністю, до яких відноситься рідинне скло. Для підтвердження ефективності використання НВЧ-установок було розраховано енергоспоживання і ККД установок та визначено, що ККД НВЧ установки майже вдвічі перевищує ККД сушарної установки. Наведено види промислових НВЧ-установок, в яких можна здійснити процес спучення рідинноскляних зерен
Ключові слова
зернисті матеріали; рідинне скло; НВЧ випромінювання; конвективний нагрів; коефіцієнт спучення; коефіцієнт корисної дії
Використані джерела
[1] А. Seco, J. M. del Castillo, C. Perlot, S. Marcelino, and S. Espuelas, "Recycled granulates manufacturing from spent refractory wastes and magnesium based binder", Construction and Building Materials, vol. 365, 130087, 2023. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2022.130087/.
[2] M. Li et al., "Energy-saving production of high value-added foamed glass ceramic from blast furnace slag and hazardous wastes containing heavy metal ions", Journal of Cleaner Production, vol. 383, 135544, 2023. doi: 10.1016/j.jclepro.2022.135544.
[3] M. Shi, T.-C. Ling, B. Gan, and M. Guo, "Turning concrete waste powder into carbonated artificial aggregates", Construction and Building Materials, vol. 199, pp. 178184, 2019. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2018.12.021.
[4] I. I. Yutsis, New technological equipment for the production of thermal insulation materials. Moscow, Russia: Stroiizdat, 1985 [in Russian].
[5] О. Miryuk, F. Fediuk, and M. Amran, "Foam glass crystalline granular material from a polymineral raw mix", Crystals, vol. 11(12), p. 1447, 2021. doi: 10.3390/cryst11121447.
[6] О. Miryuk, F. Fediuk, and M. Amran, "Porous fly ash/aluminosilicate microspheresbased composites containing lightweight granules using liquid glass as binder", Polymers, vol. 14 (17), p. 3461, 2022. doi: 10.3390/polym14173461.
[7] A. S. Apkarian, L. A. Gomze, J.-E. F. M. Ibrahim, and S. N. Kulkov, "Sintering of silica-alumina granular materials and its catalytic properties", Journal of Silicate Based and Composite Materials, vol. 73, no. 4, pp. 132-136, 2021. doi: 10.14382/epitoanyag-jsbcm.2021.19.
[8] K. Weinberger, "Expanded-glass granular material and method for producing same", WO2016124428A1. C03C11/007, Date pat. 11.08.2016. [Online]. Available: https://patents.google.com/patent/WO20161 24428A1/en/.
[9] A. M. Pavlenko, and H. V. Koshlak, "Thermal insulation materials wish porous structure", Journal of New Technologies in Environmental Science, vol. 2, no. 4, pp. 187196, 2018. doi: 10.30540/sae-2018-025.
[10] Qi Hu et al., "Microwave technology: A novel approach to the transformation of natural metabolites". Chinese Medicine, vol. 16, article no. 87, 2021. doi: 10.1186/s13020-021-00500-8.
[11] D. A. Jones, T. P. Lelyveld, S. D. Mavro- fidis, S. W. Kingman, and N. J. Miles, "Microwave heating applications in environmental engineering - a review", Resources, Conservation and Recycling, vol. 34, pp. 7590, 2002. doi: 10.1016/S0921-3449(01)00088-X.
[12] A. I. Kudyakov, N. A. Svergunova, and M. Yu. Ivanov, Granular heat-insulating material based on a modified liquid glass composition: monograph, A. I. Kudyakov, Ed. Tomsk, Russia: Izd-vo Tom. gos. arkhit.stroit. un-ta, 2010 [in Russian].
[13] V. I. Korneev, and V. V. Danilov, Soluble and liquid glass. St-Petersburg, Russia: Stroiizdat, 1996 [in Russian].
[14] R. Iler, The Colloid Chemistry of Silica and Silicates. Itaka, N.Y., 1955.
[15] C. Demitri et al., "Preparation and characterization of cellulose-based foams via microwave curing". Interface Focus, vol. 4, p. 20130053, 2014.
[16] K. V. Luniaka, B. V. Dymo, N. B. Andrieieva, and I. V. Kalinichenko, Calculations from the discipline "Heat-technological processes and installations": textbook. Kherson, Ukraine: KhNTU, 2018 [in Ukrainian].
[17] N. A. Pinchukova, "Fundamentals of technology for obtaining cocarboxylase hydro-chloride using microwave radiation": Ph.D. thesis: 05.17.04. Kharkov, Ukraine, 2014 [in Russian].
[18] V. H. Hrechaniuk, Physical chemistry and chemistry of silicates: textbook. Kyiv, Ukraine: Kondor, 2006 [in Ukrainian].
[19] T. E. Rymar, "Investigation of the influence of microwave radiation on the properties of granular heat-insulating materials based on liquid glass", Zbirnyk naukovykh prats UkrDUZT, iss. 196, pp. 6-16, Kharkiv, 2021 [in Ukrainian].
[20] I. Imenokhoev, H. Windsheimer, R. Weitz, N. Kintsel, and H. Lynn, "Microwave heating technology: potential and limits". [Online]. Available: https://www.linn-high-therm.de /fileadmin/user_upload/pages/about_us/dow nload/publications/white_papers/Mikrowelle nerwaermungRus.pdf [in Russian].
[21] "Installation for swelling vermiculite VERMIC". [Online]. Available: http://tsctechnologies.ru/ru/oborudovanie/ustanovkidlya-vspuchivaniya-vermikulita-vermic/ [in Russian].