مدل سازي فرآيند خشك شدن مخلوط اشباع خاك رس و انقباض قطعه در طي فرآيند

Modeling drying process of saturated clay and drying shrinkages

درطي خشك شدن سراميك ها به خاطر وجود گراديان هاي رطوبت، حرارت و فشار، تنش هايي در قطعه ايجاد مي شود. ايجاد و گسترش مدلي جهت توصيف فرآيند خشك كردن محيط هاي متخلخل و بررسي اثرات ناشي از آن شامل تنش ها و انقباضات ضروري است. در اين تحقيق با در نظر گيري همزمان فرآيندهاي انتقال حرارت، انتقال جرم، انتقال ممنتوم و تاثير انقباضات، مدلي جهت ارزيابي تنش ها و انقباض ناشي از خشك شدن مخلوط اشباع خاك رس و آب به كمك اجزا محدود ارايه شده است. با استفاده از معادلات بقاي ممنتوم، تغيير شكل ها و تنش ها براي هر فاز محاسبه شده است. در اين مدلفرض شده است كه در مرحله اول خشك شدن، حركت آب از داخل قطعه به سطح آن توسط قانون دارسي انجام مي شود و نيروي لازم جهت اين انتقال به كمك گراديان فشار تامين مي گردد.آزمايشات تجربي جهت محاسبه پارامترهاي مورد نياز مدل انجام شد. مدل به كمك اجزا محدود حل و نتايج با منحني هاي خشك شدن حاصل از آزمايشات تجربي مقايسه گرديد. در اين تحقيق مشخص شد كه عامل اصلي انتقال رطوبت از نظر فيزيكي گراديان فشار منافذ است.

Shrinkage phenomenon of ceramic materials is a complicated phenomenon. The shrinkage is involved with simultaneous changes in temperature, pressure, and moisture during drying. The current work describes a finite element model developed to simultaneously take into consideration heat and mass transfer, momentum transfer, and strain to evaluate drying-induced stresses of clay. By employing these equations it is necessary to develop a model to describe the drying process of porous media and its associated effects including stress and shrinkage for each phase. In the first phase of drying the water movement is defined by Darcy’s law, in which the water movement is due to pressure gradient. The equations of conservation of momentum, deformation and stress are calculated for each phase. Experimental tests were performed to determine the model parameters required in modeling. The model is solved by finite element and the results obtained were compared with the experimental drying curves. The experiments were performed at three different drying temperature levels, the results of which are reported.