Heat and Mass Transfer and Volume Variations during Drying of Industrial Ceramic Bricks: An Experimental Investigation

Abstract

The purpose of this paper is to present an experimental study of brick drying. For the drying experiments, industrial brick (clay) was dried in an oven under controlled conditions of air velocity, air temperature and air relative humidity. The continuous drying experiments ended when the mass reached constant weight. In order, to obtain the balanced moisture content, each sample was kept under the same drying air temperature for 48 hours inside the oven. The tests were performed under atmospheric pressure. Results of the drying and heating kinetics and volume variations during the process are shown and analyzed. It was verified that air temperature has big influence in the drying rate during process. It was verified that the largest temperature, moisture content and stress gradients are located in the vertexes of the brick. The drying process happens in the falling drying rate period.

Natural Gas Intermittent Kiln for the Ceramic Industry: A Transient Thermal Analysis

“…In the manufacturing process of ceramic materials, water is added to the clay, in order to increase its plasticity and allow parts to be molded easily into different forms [1,5,6].…”

Processo de secagem de materiais cerâmicos argilosos: uma revisão

“…Na fabricação de peças cerâmicos de argila, água é adicionada à essa matéria prima com o objetivo de aumentar a sua plasticidade, permitindo e facilitando que peças sejam moldadas em diferentes formas sem rachar (Barbosa Da Silva et al 2011;Barbosa da Silva et al, 2012;Silva et al, 2016). Após a etapa de moldagem, a peça passa pela etapa de secagem, que consiste em um processo termodinâmico de transferência de calor e remoção da água livre da peça cerâmica (Silva et al, 2016).…”

“…Research, Society and Development, v. 9, n. 11, e78591110300, 2020 (CC BY 4.0) | ISSN 2525-3409 | DOI: http://dx.doi.org/10.33448/rsd-v9i11.10300 8 É muito mais comum utilizar o teor de umidade em base seca que, de acordo com (Ford, 2013), facilita o entendimento de alterações físicas que ocorrem durante a secagem, como o encolhimento. É uma prática comum utilizar o teor de umidade médio adimensional em função do tempo de processamento (Araújo, 2016;Barbosa Da Silva et al, 2011;Barbosa da Silva et al, 2012;Batista et al, 2009;Batista et al, 2008;Silva et al, 2016;Teixeira de Brito et al, 2016). Esse parâmetro de secagem, em cada instante de tempo pode ser determinado como segue: 3onde é o teor de umidade médio em cada instante de tempo, é o teor de umidade de equilíbrio médio e é o teor de umidade médio inicial.…”

“…Contudo, o fenômeno da migração de umidade dentro de meios porosos durante o processo de secagem ainda não é bem conhecido (Silva et al, 2016). Alguns autores (Barbosa da Silva et al, 2011;Barbosa da Silva et al, 2012;Hasatani et al, 1992;Itaya et al, 1997;Ketelaars et al, 1992), talvez por efeito de simplificação, consideram que, durante a secagem, o mecanismo de migração de umidade dominante é o transporte por difusão líquida.…”

Industrial Ceramic Brick Drying in Oven by CFD

“…Several experimental and numerical studies have been carried out with the main objective of collecting data for the improvement of the ceramic materials drying process. Some of these studies are related to the mass diffusion coefficient, porosity, permeability, and drying kinetics [4,5,6,7,8,9]. There are still those which seek to understand the defects such as cracks caused by poor material firing [7,9,10,11,12,13].…”