Диссертация (1026327), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

С другой стороны, по критерию «себестоимостьтеплопроводность» [2] теплоизоляция из базальтовых волокон в 7…8 раз меньшетеплоизоляции из кварцевых волокон ТЗМК-10, используемой в «термокейсах»[3, 4] для защиты от теплового излучения в межтрубном пространстве.Таким образом, проблема, связанная с созданием эффективных сложнопрофильныхконструкций(цилиндров,втулок,колец,манжет,дисков,полуцилиндров или «скорлуп») из коротких базальтовых волокон в 1,5 разаменьшим коэффициентом теплопроводности по сравнению с ТЗМК-10 являетсяактуальной, имеет важное научно-техническое и практическое значение,способствует снижению массы и себестоимости теплоизолирующих конструкцийсложной формы.Для решения поставленных задач необходимо разработать 2-х стадийнуютехнологию связанную:- с измельчением в воде исходных супертонких штапельных базальтовыхволокон и удалением неволокнистых включений и мусора, получением методомфильтрационного осаждения коротковолокнистого полуфабриката;- с процессом введения в жидкую пульпу из коротких базальтовых волоконминеральной связки из Al2O3;- с формообразованием методом жидкостной фильтрации высокопористыхи низкоплотных теплоизоляционных конструкций из коротких базальтовыхволокон и минеральной связки Al2O3.Провести теплофизические исследования ТИМ из коротких базальтовыхволокониминеральнойтеплопроводностисвязкивысокопористойизAl2O3,волокнистойопределитькоэффициенттеплоизоляциисучетом8лучистого переноса тепла в межпоровом пространстве, эффективную толщинутеплоизоляционных конструкций, установить допустимое значение пористости,обеспечивающееминимальнуюплотностьматериалатеплоизоляционныхизделий.Целью работы является повышение технико-экономических показателейтеплоизолирующих конструкций из коротких базальтовых волокон на основеобеспеченияминимальногокоэффициентатеплопроводностиисовершенствования фильтрационной технологии их изготовления.Для достижения поставленной цели использованы технологические основыи физические принципы метода жидкостной фильтрации коротких волокон изпульпы.

Применены апробированные методы экспериментального исследованияструктурных, механических и теплофизических характеристик высокопористойтеплоизоляциинааттестованномпрограммно-математическихоборудованиипакетах,развитыеивсертифицированныхработахавтораподруководством д.т.н., проф. Комкова М.А.Экспериментальные исследования по формованию теплоизолирующихконструкций проведены с использованием стенда фильтрационного осаждения, атеплофизические исследования - на тепловом стенде на основе тепловентилятораLEISTER с температурой воздуха на выходе до 600 оС.

Исследование структурыволокнистой теплоизоляции выполнены на растровом электронном микроскопеTescan Vegall LMH и инверсном металлографическом микроскопе МИМ-1600Б[5], прочность высокопористого волокнистого материала на сжатие - наиспытательной машине Zwick-Z100.Экспериментальноеопределениекоэффициентатеплопроводностикоротковолокнистой базальтовой теплоизоляции проведены на плоских образцах- плитках с нагревом от муфельной печи МП-60 и на цилиндрических образцах изкоротких базальтовых волокон, надетых на лабораторные стальные трубы,нагреваемые с помощью трубчатого электронагревателя (ТЭН) изнутри трубы.Результаты экспериментальных исследований были использованы приразработке и изготовлении теплоизолированных конструкций из коротких9базальтовых волокон в виде цилиндров, манжет и полуцилиндров (скорлуп),которые явились основой теплоизоляции регулярной части и стыковки насоснокомпрессорных труб между собой.Научная новизна состоит:1.в разработке математической модели процесса формообразованиявысокопористых теплоизолирующих конструкций из коротких базальтовыхволокон и связки Al2O3 на основе метода фильтрационного осаждения;2.встационарныйполучениеиуравненийнестационарныйтеплопроводности,режимыизмененияописывающихтемпературыввысокопористом теплоизоляционном материале на основе коротких базальтовыхволокон с учетом лучистого переноса тепла в межпоровом пространстве.Практическаяценность.Разработанная2-хстадийнаятехнологияформообразования высокопористых теплоизоляционных конструкций сложнойформы из коротких базальтовых волокон и минеральной связки методомфильтрационного осаждения позволяет использовать их для внутреннейтеплоизоляции элементов машин.

Предложенная технология обеспечиваетснижение себестоимости теплоизоляционных изделий в 2,5 раза по сравнению степлоизоляцией из материала ТЗМК-10 на основе коротких кварцевых волокон.Разработано методическое обеспечение, позволяющее производить расчеткоэффициента теплопроводности и толщины стенки теплоизоляции из короткихбазальтовых волокон, определяющее выход на стационарный режим нагреваизделия и создающего основу для выбора технологических решений.Сформулированы рекомендации по проектированию и изготовлениютеплоизоляционныхконструкцийизкороткихбазальтовыхволокониминеральной связки методом фильтрационного осаждения, которые могут бытьприменены в производстве изделий, связанных с использованием криогенныхтоплив.Практическая ценность работы доказана созданием теплоизоляционногопокрытия труб НКТ на основе супертонкого базальтового волокна и минеральнойсвязки из Al2O3, работоспособного при температуре 450 оС в течение10неограниченного времени, материала не токсичного, не горючего и экологическибезопасного при изготовлении.Путем внедрения и промышленной апробации результатов работы присоздании опытных образцов теплоизоляционного покрытия НКТ новогопоколения диаметром 60 мм в виде цилиндров, манжет и цилиндрическихскорлуп с толщиной стенки 25 мм и средним коэффициентом теплопроводности вдиапазоне температур 63…420 °С равным 0,0413 Вт/(м К).Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения иобщих выводов, списка литературы, списка сокращений и приложения.Содержание работы изложено на 165 страницах, в том числе 139 страниц текста,74 иллюстрации, 13 таблиц, список литературы из 100 наименований иприложения на 25 страницах.В первой главе проведен критический обзор практических разработоквысокопористых теплоизоляционных материалов из базальтовых штапельныхволокон и теплозащитных покрытий из коротких кварцевых волокон, проведенанализ их теплофизических характеристик, проанализированы технологическиеспособы изготовления методом жидкостной фильтрацией теплозащитных изделийразличногоназначения.Взаключениеставятсязадачидвухстадийнойисследованиядиссертационной работы.Втораяглавапосвященаразработкетехнологииизготовления теплоизоляционных волокнистых ТИМ, разработке математическоймодели и теоретическим исследованиям процесса фильтрационного осаждениякоротких базальтовых волокон и связки Al2O3 из пульпы, определениютехнологическихпараметровформообразованиявысокопористыхтеплоизоляционных конструкций.В третьей главе изложены аналитические решения по определениютеплофизических характеристик теплоизоляционных конструкций.Четвертаяглавапосвященаэкспериментально-технологическимисследованиям и разработке инженерной методики расчета эффективногокоэффициента теплопроводности, исследованию деформативных характеристик11образцов теплоизоляционного материала на основе коротких базальтовыхволокон при сжатии, разработке технологического процесса изготовленияполуцилиндров(скорлуп)ипроведениютепловыхиспытанийопытных(длиной 2,5 м) теплоизолированных НКТ нового поколения на тепловом стенде.В приложении приведены результаты испытания НКТ на растяжение икручение, часть тепловых испытаний натурных (укороченных до 2,5 м) труб НКТ,но со всеми силовыми элементами, прочностные испытания высокопористогобазальтового материала, а также Акты внедрения.Теоретические положения и результаты исследований, вошедшие в работу,являютсянаучнымобобщениемисследований,выполненныхавторомисотрудниками каф.

СМ-12 в 2012-2016 г.г., изложены в 3-х отчетах по научноисследовательским работам МГТУ им. Н.Э. Баумана с ЗАО «КОМПОМАШТЭК».Основные положения диссертации докладывались на Всероссийскойконференции «Будущее машиностроения России» (г. Москва, 2012, 2014 г.г.), наакадемических чтениях по космонавтике «Актуальные проблемы Российскойкосмонавтики» (г. Москва, 2012-2014, 2016 г.г.), на 4-ой международной научнойконференции «Ракетно-космическая техника: фундаментальные и прикладныепроблемы», на XX научно-технической конференции молодых ученых испециалистов(г. королев,РКК«Энергия»,2015 г.).Основныеразделыдиссертации докладывались на научных семинарах кафедры «Технологииракетно-космического машиностроения» МГТУ им.

Н.Э. Баумана в 2012-2017 г.г.Получены дипломы на Всероссийской конференции «Будущее машиностроенияРоссии»залучшуюнаучнуюработупонаправлению«Специальноемашиностроение» (г. Москва, 2012 г.), диплом за «Успешный поиск новыхрешений» и диплом I степени в номинации «Лучшая работа в областиэнергетики»Всероссийскоймолодежнойнаучно-инженернойвыставки«Политехника» (г. Москва, 2014 г.), диплом 2 степени за «Лучший проект»,представленный на конкурс научно-исследовательских работ студентов и12аспирантов МГТУ им.

Характеристики

Список файлов диссертации