آجر چیست

آجر یکی از المان های مورد استفاده در صنعت ساختمان است که انواع مختلفی از جمله رسی ، شیلی و شیستی ، ماسه آهکی ، بتنی و غیره دارد. از آجر بیشتر در فرآیندهایی مثل دیوار چینی، نماسازی و کف سازی و کف پوشی استفاده می شود.

مراحل و فرآیند های اصلی تولید آجر در تصویر زیر نشان داده شده است.

روش تولید آجر ماشینی

در این بخش می خواهیم در مورد بهینه سازی و کاهش مصرف انرژی در خشک کن های آجر با استفاده از شبیه سازی و سیمولیشن سیالات و انتقال حرارت-CFD صحبت کنیم.

فرآیند خشک کردن آجر

در مرحله خشک ‌کردن آجر که قبل از مرحله پخت هست چند هدف تعقیب می‌شود که در اینجا به ‌طور خلاصه به هر یک از آن‌ ها اشاره می شود.

برای دستیابی به فرآورده‌ های سرامیکی محکم و مقاوم در برابر رطوبت، آجر سفال باید در کوره با دمای زیاد پخته شود. در کوره پخت، حدود 20 قالب آجر روی یکدیگر چیده می‌شوند، از این ‌رو آجر های زیرین باید مقاومت کافی برای تحمل وزن آجرهای فوقانی را داشته باشند. آجر خام که از قالب بیرون آورده می‌شود حتی قادر به تحمل وزن یک آجر دیگر نیست .پس از تبخیر رطوبت اضافی و رسیدن به میزان رطوبت بحرانی آجر تا حد کافی برای جابجایی و روی ‌هم چیدن مقاوم خواهد شد.

نمونه شبیه سازی سرعت جریان هوا در نقاط مختلف اتاقک خشک کن کارخانه تولید آجر ماشینی توسط شرکت آراکو

براثر تبخیر رطوبت، آجر با انقباض و کاهش ابعاد مواجه می‌گردد. بهتر است این انقباض قبل از مرحله پخت انجام گیرد، در غیر این صورت آجرها در کوره حالت بی‌ثباتی پیدا می‌کنند و متلاشی خواهند شد.

حتی پس از رسیدن به رطوبت بحرانی و محکم شدن آجر نیز رطوبت در آن باقی خواهد ماند. در صورت بقای این رطوبت در آجر، رطوبت آجرهای نزدیک به حرارت، تبخیر می‌گردد و در سطح آجرهای دور از حرارت قطرات آب تشکیل می‌شود و درنتیجه آجرهای نواحی مزبور آب جذب می‌نمایند و متلاشی می‌گردند.

دردسر و مخاطره دیگر رطوبت باقی‌مانده در آجر خام ، تبخیر ناگهانی آن براثر افزایش سریع دما و متلاشی شدن آجر است. برای کاهش احتمال وقوع این پدیده ، آجرها قبل از ورود به کوره تا حد ممکن باید خشک گردند.

هزینه سوخت کوره یکی از اقلام عمده در هزینه ‌های تولید است. به همین دلیل هر چه آجر خام به ‌طور طبیعی بیشتر خشک‌ شده باشد از این هزینه کاسته خواهد شد.

خشک‌کردن مصنوعی آجر

فرآیند خشک شدن آجر باید با کمترین مقدار تغییر شکل و حداقل ترک‌ خوردگی و ضایعات همراه باشد. سرعت تبخیر رطوبت از سطح نبایستی از سرعت تبخیر آب از منافذ درون آجر سفال خام بیشتر باشد، بنابراین دلیلی برای برقراری جریان هوای بیشتر روی سطح یا افزایش بیش از یک حد معین وجود ندارد. در غیر این صورت، تفاوت میزان انقباض در سطح و درون آجر، ناشی از تبخیر سریع از سطح باعث ترک‌ خوردگی آن می‌گردد.

اتاقک خشک کن کارخانه آجر ماشینی

همچنین اگر خشک شدن خیلی آرام باشد، مصالح متخلخل بایستی برای تهیه مخلوط مورد استفاده قرار گیرند و یا حجم آجر ممکن است منجر به ایجاد آجرهای برجسته یا سوراخ‌ دار گردد. به ‌محض این ‌که آجرها سخت شدند می‌توان سرعت خشک‌ کردن را افزایش داد.

سیمولیشن سیالات و انتقال حرارت و کاربرد آن در کاهش مصرف سوخت و کم کردن زمان خشک شدن آجر

شبیه سازی های سیالاتی یا CFD از لحاظ روال کلی مشابه تحلیل های استاتیکی و دینامیکی FEM می باشد. در هر دو روش برای حل از المان های بسیار کوچک تری نسبت به مدل اصلی استفاده می شود.
امروزه با بالا رفتن سرعت پردازش رایانه ها، تحلیل های CFD و FEM جایگاه ویژه ای در بخش طراحی و تحلیل خرابی پیدا کرده اند. مواردی که در تحلیل سیالاتی و انتقال حرارت می توان محاسبه کرد عبارت است از :

پلات سرعت، دما و فشار  سیال در هر نقطه از مدل

پلات ها و کانتر های سرعت، دما و فشار سیال در سطوح داخلی و خارجی

دیاگرام مسیر جریان سیال

پلات ها و نمودارهای انتقال حرارت در سطوح خارجی و مرزی

محاسبات مربوط به سرعت، دما و فشار در سطوح و احجام مختلف

تحلیل و شبیه سازی سیالات و انتقال حرارت که با نرم افزارهایی مانند : فلوئنت Fluent ، انسیس Ansys و فلوورکز Flow works انجام می پذیرد در بخش های مختلفی از صنایع کاربرد دارد که برخی از این موارد عبارتند از :

تحلیل و شبیه سازی تهویه صنعتی و تهویه مطبوع

تحلیل و شبیه سازی تهویه تونل

تحلیل و شبیه سازی تهویه پارکینگ

تحلیل و شبیه سازی حریق و آتش در تونل

در صنعت آجرسازی استفاده از سیمولیشن CFD و انتقال حرارت تاثیر قابل توجهی در کم کردن مصرف گاز، کاهش مصرف برق و کم کردن زمان فرآیند خشک کردن آجر دارد.

لازم به ذکر است که در کارخانه های آجر ماشینی، معمولا گلوگاه تولید در قسمت خشک کن است و با استفاده از شبیه سازی سیالات و جریان هوا، امکان کم کردن زمان خشک شدن آجر های ماشینی وجود دارد.

با این توضیحات می توان ظرفیت تولید را حداقل به مقدار 20 الی 30 درصد و بدون تغییر زیاد در خط تولید و ماشین آلات، افزایش داد. این افزایش ظرفیت آجرسازی باعث بیشتر شدن سود کارخانه و بالا رفتن توان رقابتی می شود.

شرکت آراکو آمادگی دارد با استفاده از روش شبیه سازی و تحلیل انتقال حرارت و جریان هوا، به بالا رفتن ظرفیت و سود دهی کارخانه های آجرسازی کمک کند.

کاهش مصرف گاز کارخانه آجر سازی

افزایش ظرفیت تولید آجر

بهینه سازی عملکرد خشک کن

شبیه سازی و سیمولیشن انتقال حرارت در کوره آجر پزی

شبیه سازی و تحلیل خشک کن 

شبیه سازی و سیمولیشن CFD صنعتی

شرکت آراکو

محمد قربانعلی بیک

09124780268

02166129745

02166561974

خدمات شبیه سازی و سیمولیشن شرکت آراکو