Автореферат (1026326)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы. Одной из технически значимых иэнергосберегающих задач развития машиностроения является созданиетеплоизолирующих конструкций из доступных, дешевых и экологическичистых базальтовых супертонких волокон (БСТВ), работоспособныхдлительное время при температурах от –260 °С до 700…750 °С. Областьприменения таких конструкций - внутренняя теплоизоляция элементовмашин,медицинскойтехники,бытовыхприборов,межтрубнаятеплоизоляция изделий, работающих при высоких температурах илисвязанных с транспортировкой криогенных топлив.Основным недостатком рулонных теплоизоляционных материалов(ТИМ)избазальтовыхштапельныхволокон,изготовленныхаэродинамическим методом и широко применяемых в строительстве,является высокий коэффициент кондуктивной теплопроводности, который в1,75 раза выше, по сравнению с коэффициентом, полученным расчетнымпутем для БСТВ и спокойного воздуха.

Другим важным недостаткомуказанных ТИМ является невозможность создания теплоизолирующихконструкций сложной пространственно-геометрической формы.Из анализа литературных источников следует, что сложно профильныеизделия из БСТВ могут быть получены только методом жидкостногоосаждения в пресс-форму коротких базальтовых волокон из пульпы илигидромассы. Это показывает и практика изготовления из коротких кварцевыхволокон теплозащитных плиток ВКС по программе «Буран» (ТЗМК-10,ФГУП НПП «Технология») или «Шаттл» (Li-900, фирма «Boeing»).Перспективным направлением в настоящее время является созданиемногослойныхнасосно-компрессорныхтруб(НКТ),включающихмежтрубную теплоизоляцию из коротких БСТВ и защитно-силовуюстеклопластиковую оболочку. Такое конструктивно-технологическоерешение обеспечивает снижение погонной массы композитных НКТ в2…2,5 раза по сравнению со стальными вакуумно-теплоизолированнымиНКТ - «термокейсами» и доставку теплоносителя (перегретого пара) свысокими начальными параметрами (температура 420…450 °С, давление35 МПа) в нефтяные пласты с тяжелой высоковязкой нефтью, которыезалегают на глубине 3000…3500 м (с возможностью увеличения до4000…4500 м).С другой стороны, по критерию «себестоимость-теплопроводность»теплоизоляция из коротких базальтовых волокон в несколько раз дешевлетеплоизоляции из кварцевых волокон ТЗМК-10, используемой в«термокейсах» для защиты от теплового излучения в межтрубномпространстве НКТ.Таким образом, проблема, связанная с созданием высокопористыхсложно профильных изделий (втулок, манжет, колец, полуцилиндров или«скорлуп») из коротких базальтовых волокон с коэффициентомтеплопроводности в 1,5 раза меньшим по сравнению с ТЗМК-10 является1актуальной, имеет важное научно-техническое и практическое значение,способствует снижению массы и себестоимости теплоизолирующихконструкций.Цель работы.

Повышение технико-экономических показателейтеплоизолирующих конструкций из коротких базальтовых волокон на основеобеспеченияминимальногокоэффициентатеплопроводностиисовершенствования фильтрационной технологии их изготовления.Для решения поставленной цели были сформулированы задачиисследования.1. Совершенствовать 2-х стадийную технологию изготовления изкоротких базальтовых волокон и минеральной связки А1203 сложнопрофильных конструкций, включающую получение полуфабриката иформообразованиеизнегометодомжидкостнойфильтрациивысокопористых теплоизолирующих изделий.2. Разработать математическую модель процесса формообразованиятеплоизолирующих конструкций методом фильтрационного осаждениякоротких волокон из пульпы на основании закона А.

Дарси.3. Провести экспериментальные исследования по определениюкоэффициента теплопроводности на цилиндрических и плоских образцах иописать стационарный и нестационарный режимы изменения температуры ввысокопористом материале на основе коротких базальтовых волокон сучетом лучистого переноса тепла в межпоровом пространстве.4.

Разработать методику расчета теплофизических характеристик,толщины теплоизоляционного покрытия в виде цилиндрических скорлуп,провести испытания опытных образцов НКТ нового поколения и оценитьрезультаты экспериментальных и теоретических исследований.Научная новизна состоит:- в разработке математической модели процесса формообразованиявысокопористых теплоизолирующих конструкций из коротких базальтовыхволокон и связки Al2O3 на основе метода фильтрационного осаждения;- в получение уравнений теплопроводности, описывающихстационарный и нестационарный режимы изменения температуры ввысокопористом теплоизоляционном материале на основе короткихбазальтовых волокон с учетом лучистого переноса тепла в межпоровомпространстве.Практическая значимость работы заключается:- в совершенствовании 2-х стадийной технологии, включающей:измельчение и очистку волокон, подготовку полуфабриката; изготовлениепульпы из коротких базальтовых волокон и связки Al2O3, формообразованиевысокопористых теплоизолирующих конструкций сложной формы методомфильтрационного осаждения;- разработке методического обеспечения, позволяющего производитьрасчет коэффициента теплопроводности и толщины стенки теплоизоляции изкоротких базальтовых волокон, определяющего выход на стационарный2режим нагрева изделия и создающего основу для выбора технологическихрешений по созданию теплоизолирующих конструкций.Практическая ценность работы доказана путем успешнойпромышленной апробации результатов работы при создании опытныхобразцов теплоизолирующего покрытия НКТ нового поколения диаметром60 мм в виде цилиндрических скорлуп с толщиной стенки 25 мм и среднимкоэффициентом теплопроводности базальтовой теплоизоляции в диапазонетемператур 63…420 °С, равным 0,0413 Вт/(м К).Методы исследования.

Использовались основные положениятехнологии машиностроения, проектирования технологических процессов,теоретические основы фильтрации жидкости через пористые среды, основыкондуктивного и лучистого переноса тепла через высокопористыеволокнистыематериалы.Достоверностьполученныхрезультатовподтверждается применением известных и апробированных методовэкспериментальногоисследованияструктурных,механическихитеплофизических характеристик теплоизолирующих конструкций изкоротких базальтовых волокон на аттестованном оборудовании исертифицированных программно-математических пакетах.На защиту выносится:1.Математическая модель процесса фильтрационного осаждениякоротких базальтовых волокон из пульпы со связкой из Al2O3, определяющаятехнологические, структурные и механические характеристики материалаформуемых сложно профильных теплоизолирующих конструкций.2.Научно обоснованный водородный показатель для приготовленияпульпы из коротких базальтовых волокон pH = 6,5…8,5, обеспечивающийвведение расчетного количества (5 % по массе) окиси алюминия втеплоизоляционный материал, при сохранении достаточно высокой скоростиосаждения волокон из пульпы с вязкостью 5∙10-3 Па∙с.3.Новые результаты теоретических и экспериментальныхисследований, описывающие стационарный и нестационарный режимыизменения температуры в высокопористом ТИМ с учетом лучистогопереноса тепла и направленные на определение теплофизическиххарактеристик теплоизолирующих конструкций.4.Методические рекомендации по определению коэффициентатеплопроводности и выбору толщины стенки цилиндрических скорлуп изкоротких базальтовых волокон и связки Al2O3 по требуемому перепадутемператур на опытных образцах насосно-компрессорных труб новогопоколения.Апробация и внедрение результатов работы.

Основные положениядиссертации докладывались на Всероссийской конференции «Будущеемашиностроения России» (г. Москва, 2012, 2014 г.г.), на академическихчтениях по космонавтике «Актуальные проблемы Российской космонавтики»(г. Москва, 2012-2014, 2016 г.г.), на 4-ой международной научнойконференции«Ракетно-космическаятехника:фундаментальныеи3прикладные проблемы», на XX научно-технической конференции молодыхученых и специалистов (г. Королев, РКК «Энергия», 2015 г.).

Основныеразделы диссертации докладывались на научных семинарах кафедры«Технологии ракетно-космического машиностроения». Получены дипломына Всероссийской конференции «Будущее машиностроения России» залучшую научную работу по направлению «Специальное машиностроение»(г. Москва, 2012 г.), диплом за «Успешный поиск новых решений» и дипломI степени в номинации «Лучшая работа в области энергетики»Всероссийской молодежной научно-инженерной выставки «Политехника»(г. Москва, 2014 г.), диплом 2 степени за «Лучший проект», представленныйна конкурс научно-исследовательских работ студентов и аспирантов МГТУим.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации