Vaporization Processes and Pressure Buildup during Dewatering of Dense Refractory Castables

Abstract

This work describes an experimental investigation on the dewatering kinetics of high‐alumina refractory bodies under several heating conditions. The drying stages involving the removal of unbound water have been correlated with the two consecutive thermal processes by which liquid water transforms into vapor during heating: evaporation and ebullition. Thermogravimetric data have been used as the basis for a discussion of the parameters that affect the performance of both vaporization processes and guide the design of suitable heating schedules aimed at minimizing the drying time and the risk of harmful pore pressurization.

Aditivos de secagem para concretos refratários: pó de alumínio e fibras poliméricas

“…Porém, como a secagem de concretos refratários não é conduzida em condições estacionárias, mas sob aquecimento contínuo até temperaturas acima do ponto de ebulição da água, à medida que a temperatura se aproxima de 100 ºC a pressão de vapor da água aumenta [21,22]. Como conseqüência, a velocidade de secagem na superfície supera a de migração da água do interior da estrutura levando à formação de uma descontinuidade entre as camadas mais profundas e úmidas do material e sua superfície seca (Figs.…”

“…Nos períodos de taxas de secagem decrescentes, há menor quantidade de água presente entre as partículas sólidas da superfície e, portanto, mais calor pode ser absorvido por elas. Observa-se então uma taxa de aquecimento na superfície maior que a utilizada no ambiente de secagem (nos fornos, por exemplo), na tentativa de re-estabelecer o equilíbrio térmico do sistema [22]. Ao fim do primeiro estágio de secagem, a temperatura da superfície tende a subir até por volta de 100-110 ºC e, a partir desse ponto, a taxa de aquecimento se mantém aproximadamente constante até que toda água que possa ser retirada por evaporação seja removida.…”

“…Devido ao maior gradiente térmico existente entre a água e a temperatura do concreto, a taxa de aquecimento da superfície e a velocidade de secagem começam a aumentar novamente. A força motriz para o fluxo de massa para a superfície passa a ser a pressurização do vapor e inicia-se o segundo estágio de secagem: a ebulição [21,22]. Comparando-se as velocidades de secagem envolvidas nos dois primeiros estágios, a da ebulição é significativamente maior já que não depende das condições do ambiente e sim da pressão de vapor da água a uma certa temperatura e da taxa de aquecimento utilizada [17,21].…”

“…2d), nem sempre há um balanço favorável entre a quantidade de vapor formada e aquela que é retirada pela superfície. Esse fato, aliado à baixa porosidade das estruturas dos concretos refratários, com canais permeáveis estreitos e tortuosos, e à considerável espessura das peças produzidas com esses materiais, freqüente provoca a formação de acúmulos de vapor pressurizado [7,9,21,22].…”

“…onde P V é a pressão de vapor da água (MPa), T é a temperatura (em escala Kelvin) e A, B e C são constantes empíricas adimensionais (A = 23,224; B = 3841,22; C = -45,0) [21,22]. A Fig.…”