3.2 Описание экспериментальной установки для производства утеплительных плит из соломы зерновых культур

Общий вид и схема лабораторной установки для производства плит из соломы представлен на рисунке 3.1 и 3.2.

1 - винт предварительного прессования; 2 - домкрат с верхней нагревательной плитой; 3 - место разъединения верхней полурамы; 4 - блок управления включения нагревательных плит; 5 - матрица; 6 - нижняя нагревательная плита; 7 - основание со стойками; 8 - механизм поворота верхней полурамы.

Рисунок 3.1 - Общий вид лабораторной установки для получения плит из соломы зерновых культур

1 - винт предварительного прессования; 2 - домкрат с верхней нагревательной плитой; 3 - верхняя нагревательная плита; 4 - стенка матрицы; 5 - прессуемая солома; 6 - нижняя нагревательная плита; 7 - основание со стойками; 8 - кабель контрольной термопары; 9 - блок управления температурой нагрева; 10 - контрольно-управляющий прибор, задающий температуру; 11 - манометр для контроля усилия прессования.

Рисунок 3.2 - Схема лабораторной установки для получения плит из соломы зерновых культур

Для контроля усилия прессования в гидравлическую систему домкрата в полость высокого давления (рисунок 3.3) был врезан манометр марки МТП- 1 дата поверки 12.12.2001г.

Рисунок 3.3 - Домкрат с манометром для контроля усилия прессования Тарирование показаний манометра производилось при помощи динамометра образцового переносного ДОСМ - 3 - 10 - у 5096 №104, паспорт ГО 2, 762, 075 ПС, дата поверки 04.06.2002г.

индикатор часового типа; 5 - упор; 6 - ручка домкрата.

Рисунок 3.4 - Схема поверки манометра домкрата Максимальная температура нагрева (см. Главу 2) составляла 160°С. Поэтому были изготовлены две электронагревательные плиты с питанием от сети переменного тока напряжением 220В, 50Гц, мощностью по 400 Вт каждая. Для контроля температуры нагрева соломы и нагревательной плиты использовались хромелькапелевые термопары и мультиметры марки М - 832. Схема поверки термопар показана на рисунке 3.5. Данные, полученные при поверке, представлены в приложении В. тельная плита.

Рисунок 3.5 - Схема для проведения тарировки термопар

Взвешивание порций соломы проводилось на весах типа ВМЗ - 2 - 43265.65 с ценой деления Юг и погрешностью 5г., дата поверки 20.06.2002г.

Влажность соломы определялась в сушильном шкафу марки СШ - 300. При помощи электронных весов марки BJIK - 500, дата поверки 8.12.2001г.

Для автоматизации процесса производства плит был смонтирован блок управления электронагревательными плитами. Общий вид блока управления представлен на рисунке 3.6.

1 - контрольно-управляющий прибор; 2 - провод термопары; 3 - выключатель нагревательных плит; 4 - контрольная лампа выключенного состояния нагревательных плит; 5 — контрольная лампа включенного состояния нагревательных плит; 6 - мультиметр; 7 - сетевой выключатель; 8 - контрольная лампа включения питания.

Рисунок 3.6 - Общий вид блока управления

Контрольная термопара подключена к мультиметру, расположенному на передней панели блока управления (рисунок 3.6). Вторая термопара - управляющая, установлена в верхней нагревательной плите, закрепленной на домкрате (рисунок 3.2, поз. 3). Управляющая термопара подключена к контрольно-управляющему прибору блока управления. С его помощью задаются максимальное и минимальное значение температуры, при котором происходит включение и выключение плит обогрева.

С помощью винта 1 (рисунок 3.1) производится предварительное прессование соломы находящейся в матрице 5, окончательное прессование производится домкратом 2. Усилие прессования контролируется по манометру установленному на домкрате (рис.3.3).

После загрузки взвешенной соломы определенной влажности в матрицу пресса 5 винтом 1 производится подпрессовка, при этом в боковое от-

Рисунок 3.7 - Соломенные плиты, полученный на лабораторной установке.

На данный способ изготовления утеплительных плит из соломы зерновых культур получен патент [Приложение Г].

Способ изготовления утеплительных плит из соломы зерновых культур.

Солому влажностью до 18% подают в пресс. Формируют ковер с отклонением по плотности не более 8%. Затем производят прессование с усилием 1600 кН/м2 при температуре 100-160°С и выдерживают 10-15 мин. После этого нагрев отключают. Затем плиту извлекают из пресса. Оклеивание плит не производится.

Одним из главных достоинств способа является то, что в качестве сырья используется незерновая часть растений, которая в основном нерационально утилизируется.

верстие матрицы устанавливается контрольная термопара. Затем домкратом 2 производится окончательное прессование с усилием, контролируемым по манометру. После прессования включается блок управления нагревательными плитами. На контрольно-управляющем приборе устанавливается необходимая температура нагрева, которая поддерживается на заданном уровне. С помощью секундомера засекается время нахождения плиты в прессе. После окончания определенного времени нагревательные плиты отключаются и образец извлекается из пресса. В результате опытов были получены образцы соломенных плит размером 200x100x50мм, представленные на рисунке 3.7.

щрпі

щг 3.3 Методика определения теплопроводности образцов

Теплопроводность полученных образцов определялась по ГОСТ 7076- 99. «Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме».

Испытания проводились на приборе с горячей охранной зоной, в котором плотность теплового потока определяют путем измерения электрической мощности, подаваемой на нагреватель зоны измерения горячей плиты прибора.

\L

1 — холодильник; 2 — испытываемые образцы; 3 — плиты нагревателя зоны измерения; 4 — обмотка нагревателя зоны измерения; 5 — плиты нагревателя охранной зоны; 6 — обмотка нагревателя охранной зоны Рисунок 3.8 - Схема прибора с горячей охранной зоной

Термическое сопротивление образца вычисляют по формуле:

AJjy - разность температур лицевых граней испытываемого образца (°К), Ф - электрическая мощность, подаваемая на нагреватель зоны измерения горячей плиты прибора (Вт), Rk - термическое сопротивление между лицевой гранью образца и ра-

"у

бочей поверхностью плиты прибора (м К/Вт). Для теплоизоляционных материалов и изделий принимается равным нулю.

Эффективную теплопроводность образца определяют по выражению: і

R..

(3.14)

Лф ~ ААТ

— - 2Rb

Ф где X^ffu - эффективная теплопроводность материала испытываемого образца (Вт/(м*К)),

du - толщина образца в процессе испытания (м). (3.15)

Ф

Яи=~А где qu - плотность стационарного теплового потока, проходящего через испытуемый образец (Вт/м2).

Подлежащий испытанию образец помещали в прибор, схема и общий вид которого представлена на рисунках 3.9 и 3.10, теплоизоляция вокруг испытуемых плит и контрольные мультиметры на рисунке 3.10 не показаны.

1 - теплоизоляция; 2 - холодильник; 3 - испытуемые брикеты соломы; 4 - нагревательная плита; 5 - мультиметры с термопарами; 6 - управляющий прибор.

Рисунок 3.9 - Схема установки для проверки теплопроводности

1 - холодильник; 2 - управляющий прибор; 3 - нагревательная плита; 4 - испытуемые брикеты соломы.

Рисунок 3.10 — Общий вид установки для определения теплопроводности образца.

Затем, с помощью управляющего прибора 6 установили температуру нагревателя 80°С. Температура холодильника была 15°С. После включения последовательно через каждые 300с проводили запись показаний датчиков температур лицевых граней образца и производили замеры времени включенного состояния электронагревательных плит.

После достижения стационарного теплового режима измерили толщину помещенного в прибор образца duштангенциркулем.

Площадь зоны измерения (А) во всех опытах равнялась 0,02м2, а электрическая мощность подаваемая на нагреватель 400 Вт.

Для контроля температуры в холодной и горячих зонах использовались хромелькапелевые термопары и мультиметры марки М - 832 .

Прочность полученных образцов определялась по ГОСТ 17177-94. Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Методы испытаний. Предел прочности при изгибе RH3r в МПа вычисляют по формуле: 3 Р1

(3.16)

где Р - разрушающая нагрузка, Н; / - расстояние между осями опор, мм; Ъ - ширина образца, мм; h - высота образца, мм. Результат испытания округляют до 0,01 Мпа.

Прочность образцов проверялась на установке, представленной на рисунках 3.11 и 3.12.

1 - испытуемый образец; 2 - индикаторная скоба; 3 - шток; 4 - винт; 5 - опоры; 6 - пруток; 7 - индикатор. Рисунок 3.11 - Общий вид установки для определения прочности образца

1 - испытуемый образец; 2 - индикаторная скоба; 3 - шток; 4 - винт; 5 - опоры; 6 - пруток; 7 - индикатор.

Рисунок 3.12 - Схема установки для определения прочности соломенных

плит

Образец 1 устанавливался на опоры 5 (рисунок 3.11,3.12). Винтом 4 создавалось давление, которое передавалось на образец через цилиндрический пруток 6. На индикаторе 7 отмечалось максимальное давление, при котором происходило разрушение образца.