Опп.Бабашов_Баданина (Технологическое проектирование высокопористых теплоизолирующих конструкций насосно-компрессорных труб из коротких базальтовых волокон на основе метода жидкостной фильтрации)

В диссертационный совет Д212,141.06 Московского государственного технического университета им, Н.Э. Баумана. Ученому секретарю совета д.т.н., доценту Михайлову В.П. ОТЗЫВ официального оппонента на диссертационную работу Баданиной Юлии Владимировны «Технологическое проектирование высокопор истых теплоизолирующих конструкций насосно-компрессорных труб из коротких базальтовых волокон на основе метода жидкостной фильтрации», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.08 — «Технология машиностроения» Актуальность работы.

Диссертационная работа Баданиной К)лии Владимировны посвящена актуальным вопросам — разработке и созданию легких и недорогих теплоизолирующих конструкций из коротких базальтовых волокон сложного профиля, Подобные конструкции широко используются в разл ичных областях современного машиностроения. Одним из направлений использования сложнопрофильной волокнистой теплоизоляции является изоляция трубопроводов, работающих при температурах 400 'С и применяемых при добыче„так называемой «тяжелой», трудно извлекаемой нефти повышенной вязкости и плотности.

Существующие теплоизолированные колонны не в полной мере удовлетворяют производственным потребностям по уровню теплопотерь и надежности конструкции. Поэтому весьма важным является разработка сложнопрофильной теплоизоляции из материалов на основе короткого базальтового волокна. Высокопористые материалы, полученные методом фильтрацион ного осаждения коротких волокон из пульпы, являются легковесными, экологически чистыми, они не горючи и дешевые в изготовлении. Волокнистые системы на основе базальтовых волокон способны длительное время работать при температурах от — 260 'С до 700...750 'С. Создание недорогих теплоизоляционных материалов из коротких базальтовых волокон с указанными характеристиками является актуальной и своевременной задачей.

Одним из основных результатов работы явилось создание улучшенного теплоизолирующего покрытия для многослойных композитных насоснокомпрессорных труб (НКТ), способных работать при температурах 450'С, вьпюлненного из дешевых и экологически чистых базальтовых волокон, обладающего низким коэффициентом теплопроводности по сравнению с покрытиями на основе других минеральных волокон: стеклянных, кварцевых, кремнеземных„каолиновых. Учитывая вышеизложенное, тема диссертации Баданиной 1О.В. актуальна„ так как она непосредственно направлена на повышение техникоэкономических показателей теплоизоляционных конструкций из коротких базальтовых волокон и минеральной связки.

Анализ содержания работыь Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 165 страницах, содержит 74 рисунка и 13 таблиц. Список литературы включает 100 наименований. Во введении обоснована актуальность проведенных исследований, поставлены цели работы, дано общие описание проблем, решение которых необходимо для достижения поставленных целей. Описаны методы исследования, примененные при формовании материалов и для оценки свойств образцов полученных материалов.

В первой главе представлен обзор и результаты проведенного критического анализа практических разработок высокопористых теплоизоляционных материалов из базальтовых штапельных волокон и теплозащитных покрытий из коротких кварцевых волокон, их теплофизических характеристик. Проанализированы технологии изготовления теплозащитных изделий способом жидкостной фильтрации. для различных типов волокон (базальтовые, кварцевых и каолиновых волокон), указаны свойства получаемых в виде плиток материалов, Дана оценка полученным результатам, в том числе описанным теоретическим моделям процесса осаждения волокнистого материала из жидкой пульпы.

На основании проведенного анализа четко сформулированы задачи„стоящие перед диссертантом при выполнении работы. Вторая глава посвящена разработке двухстадий ной технологии теплоизоляционно го волокнистого материала на основе коротких базальтовых волокон. Расписаны требования к волокну, полученные на основе модельных экспериментов, Описаны теоретические исследования и построение математической модели процесса фильтрационного осаждения коротких базальтовых волокон, предложена формула описывающая процесс осаждения.

определена необходимость применения вакуумной фильтрации вместо процесса свободного осаждения волокна. Предложена оригинальная технология совместного осаждения волокнистой пульпы со связующим компонентом, описана математическая модель процесса. Определены технологические параметры получения образцов высокопористых теплоизоляционных материалов цилиндрической формы. В третьей главе изложены аналитические решения по определению теплофизических характеристик теплоизоляционных конструкций и экспериментальные результаты, подтверждающие аналитическую оценку.

Определен коэффициент теплопро водности материала из коротких базальтовых волокон в виде кольцевых образцов на стенде с использованием нагревателя и тепловентилятора. Отмечено, что для материала существует стационарный тепловой режим по слоям образца и получено уравнение, описывающие стационарный режим изменения температуры в теплоизоляционном материале, Изложена методика выбора толщины стенки теплоизолирующей конструкции в виде скорлуп по требуемому перепаду температур с учетом лучистого переноса тепла. Приведена математическая модель связывающая параметры конструкции и условия испытания теплоизолированных трубопроводов.

Четвертая глава посвящена экспериментально-технологическом исследованиям и разработке инженерной методики расчета эффективного коэффициента теплопроводности, исследованиям деформационных характеристик образцов теплоизоляционного материала на основе коротких базальтовых волокон при сжатии. Особого внимания заслуживает разработка технологического процесса изготовления полу цилиндров (скорлуп), являющаяся оригинальной и остроумной разработкой. Показана эффективность нового теплоизолирую щего покрытия насосно-компрессорных труб в ходе тепловых испытаний образцов насоснокомпрессорных труб нового поколения (длиной до 2,5 м) на тепловом стенде, В приложениях приведены результаты испытаний теплоизолированных труб на растяжение и кручение, результаты тепловых испытаний труб, результаты прочностных испытаний базальтового материала, а также акты внедрения. Оформление и текст диссертации соответствуют требованиям, предъявляемым к работам на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Опубликованные по теме диссертации работы (12 наименований) достаточно полно освещают основные ее положения. Научная новизна исследований, достоверность и обоснованность полученных результатов, выводов и рекомендаций. Научная новизна диссертации обусловлена несколькими новыми положениями, основными из которых можно считать; 1, Математическую модель фильтрационно го осаждения коротких волокон из пульпы со связующим на основе оксида алюминия, позволякнцую определить структурные, механические и теплофизические характеристики формуемых изделий. 2. Уравнения теплопроводности, описывающие стационарный и нестационарный режимы изменения температуры в волокнистом теплоизоляционном материале.

3. Представленные методики расчета геометрических, силовых и временных технологических параметров формообразования теплоизоляционных конструкций с одновременной оптимизацией плотности и пористости материала изделий. В целом научная новизна исследования находится в полном соответствии с его целями и задачами и является основой для получения практических результатов, направленных на повышение технико- экономических показателей теплоизоляционных конструкций из коротких базальтовых волокон и минеральной связки на основе обеспечения коэффициента теплопроводности материала и совершенствования фильтрационной технологии изготовления сложно профильных изделий.

Достоверность и обоснованность основных положений диссертации сомнений не вызывает, так как полученные в данной работе результаты подтверждены необходимым количеством теоретических и экспериментальных исследований, а также их апробацией на нескольких минимального ведущих производственных предприятиях. Основные результаты исследования опубликованы в 12 научных работах, среди которых, 5 из Перечня ВАК РФ, а также докладывались и обсуждались на пяти научно-технических конференциях. Практическая значимость работы. Практическая ценность диссертации состоит в следующих теоретически и экспериментально обоснованных положениях; 1.