بخشی از مقاله
چکیده
صنعت کاشی وسرامیک یکی از روشهاي مهم معماري در تمام سرزمینهاي اسلامی میباشد. بهینه سازي مصرف انرژي به لحاظ پیامد هاي ارزنده و مفید، که مهم ترین آنها کنترل مصرف انرژي هاي الکتریکی و فسیلی، کاهش هزینه هاي سرمایه گذاري و سالم سازي محیط زیست می باشد، مورد توجه بسیاري از کشورهاي جهان قرار گرفته استح مرحله پخت یکی از اساسی ترین ومهمترین مراحل ساخت کاشی و سرامیک می باشد و دقت وصحت عملکرد در این مرحله بر کیفیت محصول تاثیر گذار می باشد
همچنین مرحله پخت از نظر انرژي قابل تامل می باشد چون بیشترین میزان انرژي حرارتی در تولید محصولات در کوره ها که اصلی ترین قسمت این مرحله است مصرف می گردد عموما در مرحله استفاده از کوره مقدار زیادي از انرژي گرمایی در صنعت کاشی و سرامیک مصرف می شود. با توجه به اینکه در فرآیند پخت کاشی، عملیات شیمیایی بین اجزاي بدنه کاشی، انگوب و لعاب اتفاق میافتد، گازهاي خروجی دودکش احتراق کوره ذرات آلودهکنندهاي ناشی از احتراق گاز طبیعی و واکنش هاي بین مواد در طول فرآیند پخت را به همراه دارد.
بنابراین براي استفاده از این گازها باید بر روي آن عملیاتهایی انجام شود تا ذرات آلودگی از آن حذف گردد بنابراین این تحقیق به بررسی تحلیل ترمودینامیکی فرآیند تولید کاشی و سرامیک به منظور بازیافت و جلوگیري از اتلاف حرارت - شرکت :سیناکاشی ساوه - پرداخته شده است و به بررسی نتایج اطلاعات آزمایشگاهی و مقادیر تخمین زده شده می پردازد.
.1 مقدمه
ترمودینامیک شاخهاي از علوم طبیعی است که به بحث راجع به گرما و نسبت آن با انرژي و کارمیپردازد.
اهمیت ترمودینامیک براي توصیف متغیرهاي ماکروسکوپیک - همانند دما، انرژي داخلی، آنتروپی و فشار - را براي توصیف حالت مواد تعریف وچگونگی ارتباط آنها و قوانین حاکم بر آنها میباشد، همچنین ترمودینامیک رفتار میانگینی از تعداد زیادي از ذرات میکروسکوپیک را بیان میکند و قوانین حاکم بر ترمودینامیک از طریق مکانیک آماري بدست میآید.
موضوع ترمودینامیک بخش گستردهاي از علوم مهندسی میباشد و محاسبات ترمودینامیکی در زمینه هاي مختلف از جمله مهندسی مکانیک لازم است. علم ترمودینامیک ارتباط حرارت با نیروهاي عامل بر قطعات به همپیوستهاي که پیکر سیستمها و رابطه میان حرارت با عامل الکتریسیته را بیان میکند.همچنین اهمیت و میزان درآمدزایی صنعت کاشی و سرامیک این گونه است که این صنعت از نظر بزرگی رتبه پنجم صنایع جهانی و رتبه سوم صنایع قاره آسیا را در اختیار دارد.
همین عامل سبب شده که صنعت سرامیک کشورمان در 10 سال گذشته رشد بسیار محسوسی داشته باشد و تعداد کارخانههاي فعال آن 200 درصد افزایش پیدا کند. بخشی از این آمار را هم ریئس انجمن کانی غیرفلزي خانه صنعت، معدن و تجارت استان اصفهان ارائه میدهد و میگوید: میزان مصرف کاشی و سرامیک در کشور، سالانه 300 میلیون متر مربع برآورد شده و کشورمان توانسته است رتبه ششم صادرات جهانی در این صنعت را به خود اختصاص دهد.
دلیل افزایش سرمایهگذاري در صنعت کاشی و سرامیک ، این است که وجود منابع بسیار بزرگ و غنی کانیهاي غیرفلزي، دسترسی مطلوب به انرژي و همچنین تغییر رویکرد مردم به استفاده از کاشی و سرامیک در منازل و امکان مختلف سبب شده تا این صنعت از رونق ویژهاي برخوردار باشدح صنعت کاشی و سرامیک با توجه به نقش مهمی که در بالا رفتن سطح بهداشت جامعه داشته و همچنین برخورداري از مزیتهاي فراوان تولیدي از جمله مواد اولیه، سوخت، انرژي، نیروي انسانی و غیره طی سالهاي اخیر از اهمیت ویژهاي برخوردار و رشد فراوانی را در گروه صنعت کانی غیرفلزي به خود اختصاص داده است
وجود منابع غنی و سرشار معدنی و کانی هاي غیرفلزي باعث شده که بسیاري سرمایه گذاریهاي کانی غیرفلزي گرایش یابند. تولید کاشی و سرامیک نیز از جمله صنایعی است که به علت سهم بالاي منابع داخلی قیمت. تمام شده آنها از جایگاه ویژهاي برخوردار شده و سوخت ارزان که از فاکتورهاي مهم است راشامل میشود. مصرف انرژي در کوره هاي کاشی و سرامیک را باید در صعنت کاشی کاري و سرامیک مدنظر داشت ، بنا براین طبیعی است که سازندگا ن کوره ها در این زمینه به پیشرفت هاي قابل توجهی دست پیدا کرده اند که با استفاده از موازنه کردن انرژي میزان تلفات انرژي مشخص میگردد و سپس راه هاي بازیافت و میزان باز یافت از آنها را و چگونگی استفاده از آن مشخص میگردد
دراین راستا این تحقیق به تحلیل ترمودینامیکی فرآیند تولید کاشی و سرامیک به منظور بازیافت و جلوگیري از اتلاف حرارت - شرکت :سیناکاشی ساوه - پرداخته است و به این منظور براي بررسی هاي بیشتر و دست یابی به هدف تحقیق فرضیه هاي زیر را مطرح کرده است:
فرضیه اصلی:
تحلیل ترمودینامیکی فرآیند بر تولید کاشی و سرامیک به منظور جلوگیري از اتلاف و بازیافت حرارت تاثیر
دارد.
فرضیات فرعی:
- استفاده از گازها در داخل کوره کاشی و سرامیک قبل از خروج از دودکش بر کنترل محتواي اکسیژن در کوره تاثیر میگذارد.
- بررسی و محاسبه ضریب هواي اضافی در مصرف سوخت در میانگین ضریب هواي اضافی در کوره و شعله تاثیر دارد.
- تقسیم بندي کوره به چند بخش و محاسبه فرایند پخت ومشعل در هر بخش در محاسبه سرعت جریان حجم هوا و گاز در مشعل ها تاثیرگذار است.
2. مبانی نظري
براساس مباحث و عنوان تحقیق مطرح شده کلیات و تعاریف ذیل مطرح می شوند:
ترمودینامیک: ترمودینامیک یک علم مهندسی است که به قوانین حاکم بر انتقال انرژي از فرمی به فرم دیگر می پردازد و در سیستم مهندسی که شامل اجزاي مختلفی است و عملکرد کل سیستم به تاثیر متقابل تک تک اجزاي سیستم بستگی دارداستفاده میگردد. که شامل دو بخش ترمودینامیک کلاسیک و ترمودینامیک آماري می باشد
ساختار سرامیک: لغت سرامیک از کلمه یونانی » کراموس « به معنی سفال یا گل پخته گرفته شده است و در واقع براي معرفی سرامیک باید گفت که عبارتست از هنر و علم ساختن و کاربرد اشیاي جامد و شکننده اي که ماده اصلی و عمده آن خاکها می باشند - این خاکها شامل : کائولن و خاك سفال است. فرآورده سرامیکی محصولی است از دوغاب - مخلوطی از خاك و آب - که در یک محیط گرم وخشک که در نهایت در آتش سخت میگردد. اما مطابق تعاریف جدید، سرامیکها عبارتند از اشیاء جامدي که اجزاءاصلی تشکیل دهنده آنها مواد معدنی غیر فلزي بوده که ابتدا شکل گرفته و سپس در حرارت سخت میگردند
کاشیهاي سرامیکی : صفحات نازکی که از خاك هاي رس، سیلیس، مواد کمک ذوب، رنگ و دیگر مواد خام معدنی درست شده اند و عموماً به عنوان پوشش کف، دیوارو نماي ساختمان به کار میروند را کاشیهاي سرامیکی مینامند. آنها با خرد کردن و سایش، غربال کردن، مرطوب کردن و … آماده میشوند و توسط پرس، اکسترود1، ریخته گري یا دیگر فرایندها در دماي اتاق شکل داده میشوند. سپس خشک شده، در دماي بالا پخته میشوند. کاشیها به صورت لعاب دار2، بدون لعاب3 و انگوب4 زده شده وجود دارند. از طرفی غیر قابل اشتعال بوده و تحت تأثیر نور قرار نمیگیرند.
کاربرد سرامیک ها: استفاده از سرامیک در کف سازي و نماسازي یا در تولیدات وسایل بهداشتی و مصالح ساختمانی نظیر انواع آجر سفال هاي تزئینی داخل و خارج ساختمان سفال هاي بام ساختمان ، کانالهاي فاضلابی ، سفالهاي ضد اسیدي همه از سرامیکهایی است که از دیرباز تهیه و مصرف می شده است.
