Heating rate of granular inorganic materials by microwave radiation

Abstract

Purpose. Determining heating rate of granular materials of inorganic origin used for manufacturing foundry molds and rods in the field of ultrahigh frequency radiation, dependence of the heating rate of materials on the magnitude of their relative dielectric permeability, as well as establishing the influence of the chemical composition and structure of inorganic materials on their relative dielectric permeability.Methodology. Investigation was carried out on test material samples weighing 200 grams which were heated by microwave ra diation with frequency of 2.45 GHz at nominal magnetron power of 700 W. Among the tested materials are: silicate block (soda), rutile, normal electrocorundum, zircon concentrate, distenesillimanite concentrate, chamotte, quartz sand, sodium chloride, bgypsum (G4, closed), αgypsum (G22, closed).findings. According to the results of changing the initial temperature of samples, the heating rate of granular materials of inor ganic origin and values of their relative dielectric permeability (e) were calculated. It has been found that investigated the heating rate of industrialgrade materials is in the range from 12 (for closed gypsum grade G22) to 122 °C/min (for silicate block).originality. Values of dielectric permeability indicators of solid granular materialsinsulators of industrial purity with a value of e ≤ 17 have been established for the first time. It has been determined that their heating rate is directly proportional to e value. Moreover, these materials' dielectric permeability depends solely on their chemical composition and can be calculated according to the additivity rule of elementary chemical components included in their composition Practical value. Based on the obtained data, materials appropriated for manufacturing casting modelcore equipment, as well as casting molding and core mixtures working, dried and structured in the field of microwave radiation have been recommended. Using such materials will reduce energy consumption of casting parts production and increase its environmental safety.

Kinetics of quartz sand and its mixtures drying by microwave radiation

“…Among the components of SSSM solidified by SMS pro cess are water in liquid and vapor state, quartz sand, sodium silicate (SS) and its aqueous solution. Quartz sand dielectric permeability is 4.6 units and SS -17.2 units [13], and these materials specified indicators practically do not change with temperature changing. At the same time, numerous research ers have established that water dielectric constant (ε) decreases both with temperature increasing and with its layer thickness decreasing on substrate.…”

Sodium silicate solute foaming in a flat slot-type capillary under microwave radiation influence

“…In particular, SSS mass transfer mechanism under micro wave radiation action is characterized by multistaging and proceeds according to the chain reaction principle. This regu larity, apparently, is due to selective microwave radiation heat ing rate of SSS components [14] and in general can be repre sented by scheme in Fig. 8.…”

Leakages on sand-sodium-silicate molds and cores structured by steam-microwave solidification

“…В роботі [16] для виготовлення модельно-стрижневого оснащення для ПМЗ-процесу рекомендовано використовувати гіпс марки Г22. Виходячи з того, що використання модельно-стрижневого оснащення з початковою температурою вище 100 °С небезпечно для працівників, з метою забезпечення підвищеної швидкості нагрівання оснащення під дією мікрохвильового випромінювання встановили швидкість нагрівання чистого гіпсу і його сумішей з ТД.…”

“…2 випливає, що повільніше гріється чистий гіпс (7,4 °С/хв), а найшвидше -гіпс з додаванням 1 % карбіду кремнію (25,2 °С/хв). З роботи [16] відомо, що швидкість нагрівання ПРС при обробці мікрохвильовим випромінюванням залежно від маси ЛФС становить від 6 до 10 °С/хв. Тобто, з отриманих даних випливає, що залежно від маси суміші, що структурують, розмірів оснащення, що використовують, потужності мікрохвильового випромінювання з метою попередження виникнення на формах та стрижнях вимоїн, структурування їх сумішей за ПМЗ-процесом доцільно проводити в оснащенні, яке виготовлено з чистого гіпсу Г22 або гіпсу Г22 з додаванням в нього відповідної кількості ТД.…”