Диссертация (1026327), страница 17
Текст из файла (страница 17)
потока,оС45045045045045045045045045045045045045045045045045045045045045045045045044988Т изол.12834445257616364656565666667676767676767686867686766Т изол.2Т изол.332333843485255575860606061626161626262626262626262622731364247505253555555565657565657575757575757575654Твых. потока,оС172225259283299310319325329332335337338339340340341341341342341342342342340253Таким образом, опытные многослойные теплоизолированные НКТ прошлииспытания на тепловом стенде и показали в регулярной части трубы и в областисоединения двух труб требуемую температуру поверхности с допуском ±3 °С.4.5. Выводы по главе 4В главе проведен анализ количественного учета передачи теплового потокав межтрубном пространстве через высокопористую теплоизоляцию НКТ за счет126теплопроводности каркаса из базальтовых волокон, сухого воздуха и путемлучистого переноса тепла.
Разработана инженерная методика выбора толщиныстенки теплоизолирующей конструкции в виде цилиндрических скорлуп потребуемому перепаду температур без учета лучистого переноса тепла вмежпоровом пространстве.Сцельюсокращениявремениформованияцилиндрическихтеплоизолирующих изделий и последующей их сборки на трубе НКТрекомендуется изменить схему изготовления с торцевого на формование сплоскости образующей цилиндра.Проведенаисследованийоценка результатов теоретическихкоротковолокнистойкомпозитнойиэкспериментальныхтеплоизоляцииввидецилиндрических скорлуп на модельных образцах труб НКТ.
Показано, что приопределении коэффициента теплопроводности волокнистого материала с высокойпористостью необходимо учитывать вклад в теплопередачу от лучистойтеплопередачи, которая является решающей. Установлено, что при увеличениипористости базальтовой теплоизоляции выше 96…97 % в разы возрастаетэффективный коэффициент теплопроводности материала в интервале температурот 60 до 420 оС за счет лучистого переноса тепла, приводящий к резкомуувеличению толщины теплоизолирующего покрытия конструкции.В результате серии испытаний и исследований разработано новоетеплоизолирующее покрытие труб НКТ, которое существенно снижает стоимостьэксплуатации и производства труб для подачи перегретого пара в нефтяныескважины для добычи тяжелой сверхвязкой нефти.
Такое покрытие снижаеттепловые потери при доставке пара в пласт, что может сократить сжиганиетоплива и уменьшить количество выбросов газов в атмосферу. Предложеннаятеплоизоляция для трубопровода отвечает всем необходимым техническимтребованиям, обеспечивает надежность работы при заданных тепловых имеханическихнагрузках.Применениеданнойконструкцииоправдано благодаря снижению массы изделия в целом.экономически127ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ1. По результатам аналитического анализа литературных источников, ТУ инормативныхматериаловисходныхкомпонентовдляполучениятеплоизолирующих конструкций разработанное и выдержавшее испытанияпокрытие на основе базальтового волокна и связки из Al2O3 являетсяперспективным. Оно недефицитно, нетоксично, не горючее и экологическибезопасно при изготовлении.2.Наоснованииэкспериментально-теоретическихисследованийразработана математическая модель фильтрационного осаждения короткихбазальтовых волокон из пульпы со связкой из Al2O3 в процессе формованиясложно профильных теплоизолирующих конструкций:•модельпозволяетопределитьструктурные,механическиеитеплофизические характеристики формируемых изделий;•разработанные методики позволяют получать изделия с равномернымраспределением волокон и связки по всему объему материала;•предложенная модель позволяет определить время, необходимое дляосаждения волокон из пульпы при фильтрационном осаждении.3.Предложеннаятеплоизоляционного2-хматериаластадийнаяметодомтехнологияформообразованияфильтрационногоосаждения,включающая в себя предварительное измельчение и очистку исходных волокон отмусора и не волокнистых включений, позволила получить изделие, изготовленноеиз чистых базальтовых волокон, которое в интервале температур 60…420 °Симеет существенно (≈ в 1,75 раза) меньший коэффициент теплопроводности посравнению с аналогичным показателем для применяемых в настоящее времяпрошивных рулонов и матов.
Область применения - внутренняя теплоизоляцияэлементов машин.4.Установленааналитическаясвязьиполученоуравнениетеплопроводности, описывающие стационарный режим изменения температуры в128волокнистом теплоизоляционном материале с учетом лучистого переноса тепла вмежпоровом пространстве. Предложенное решение позволяет вести расчеттолщины теплоизолирующего слоя с одновременной оптимизацией пористостиматериала.5. Математическая оценка параметров конструкции и условий испытанийтеплоизолированных трубопроводов позволила рассчитать время выхода системына стационарный режим. На основании расчетов с использованием предложенноймоделивозможнопровестисокращениевременииспытанийзасчетинтенсификации процесса теплоотдачи.6.
Разработано методическое обеспечение, позволяющее проводить расчеткоэффициентатеплопроводностиитолщиныстенкитеплоизолирующейконструкции из коротких базальтовых волокон в виде цилиндрических скорлуппо требуемому перепаду температур с учетом и без учета лучистого переносатепла в межпоровом пространстве.7. По результатам теоретических и экспериментальных исследований,проведенных в диссертации, изготовлена коротковолокнистая композитнаятеплоизоляция в виде цилиндрических скорлуп, которая была использована намодельных образцах труб НКТ. Созданное теплоизолирующее покрытие наоснове супертонкого базальтового волокна и минеральной связки из Al2O3,работоспособно при температуре 450 оС в течение длительного времени.8.
Результаты работы прошли промышленную апробацию. Созданыопытные образцы теплоизолирующего покрытия НКТ нового поколениядиаметром 60 мм в виде цилиндрических скорлуп с толщиной стенки 25 мм исредним коэффициентом теплопроводности в диапазоне температур 63…420 °Сравным 0,0413 Вт/(м К).129СПИСОК СОКРАЩЕНИЙТИМ - теплоизоляционные материалыБСТВ - базальтовые супертонкие волокнаБТВ - базальтовое тонкое волокноНКТ - насосно-компрессорные трубыТИП - теплоизолирующие покрытияТЭН - трубчатый электронагревательЭВТИ - экранно-вакуумная теплоизоляция130СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Назаров Ю.П. Технология производства нетканых материалов. М.: Легкаяиндустрия, 1982. 350 с.2.
Тимофеев М.П. Разработка и исследование фильтрационной технологииизготовленияизделиймашиностроенияизволокнистыхнеорганическихматериалов: дис. канд. техн. наук: 05.02.08. Москва, 2007. 138 с.3. Теплоизолированная колонна (термоизолированная труба НКТ): пат.2129202 РФ / В.И. Кудимов, Е.И. Богомольный, М.П. Завьялов, Г.Р. Багиров;1999, бюл. № 4, 9 с.4. Кудинов В.И. Основы нефтегазопромыслового дела.
Москва-Ижевск:Институт компьютерных исследований, 2004. 720 с.5. Лаборатория тонких физических методов исследования материалов[Электронныйресурс].МГТУим.Н.Э. Баумана:[сайт].[2016].URL:http://lab.bmstu.ru (дата обращения: 22.03.2016г.).6. Джигирис Д.Д., Махова М.Ф. Основы производства базальтовых волокони изделий. М.: Теплоэнергетик, 2002. 411 с.7.
12. Анализструктурныхитеплофизическиххарактеристиквысокопористой базальтовой теплоизоляции насосно-компрессорных труб /Ю.В. Баданина [и др.] // Инженерный журнал: наука и инновации. Эл. № ФС7753688. 2017. № 1. 14 с. DOI: 10/18698/2308-6033-2017-1-1575.8. Опыт получения высококачественной минеральной ваты на основебазальтов / М.Ф. Махова [и др.] // Промышленность полимерных, мягкихкровельных и теплоизоляционных строительных материалов.
М.: ВНИИЭСМ,1980. Сер. 6. Вып. 8. С. 21-24.9.ЕфановаВ.В.Исследованиесвойствновогоактивированногобазальтового наполнителя для покрытий // Экотехнология и ресурсозбереження.1993. № 5. С. 67-72.13110. Новицкий А.Г. Высокотемпературные изоляционные материалы наоснове волокон из горных пород типа базальтов // Новые огнеупоры. М., 2003.№9.
73 с.11.НовицкийА.Г.Энергосбережениеприпомощиволокнистоготеплоизоляционного материала на основе базальтового супертонкого волокна //Новые огнеупоры. М., 2003. №12. С. 32-34.12. Исследование свойств холста из базальтовых супертонких и тонкихволокон / А.Г. Новицкий [и др.]. М.: ЦЭИ «Химмаш», 2006.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
