Розробка теоретичних та технологічних основ обробки вологих дисперсних матеріалів у вихрових апаратах - Автореферат

Інститут проблем машинобудування ім. РОЗРОБКА ТЕОРЕТИЧНИХ ТА ТЕХНОЛОГІЧНИХ ОСНОВ ТЕПЛОВОЇ ОБРОБКИ ВОЛОГИХ ДИСПЕРСНИХ МАТЕРІАЛІВ У ВИХРОВИХ АПАРАТАХРобота виконана на кафедрі теплоенергетики в Запорізькій державній інженерній академії Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України. Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Павленко Анатолій Михайлович Дніпродзержинський державний технічний університет, Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України, зав. кафедрою промислової теплоенергетики Офіційні опоненти: доктор технічних наук, старший науковий співробітник Лушпенко Сергій Федорович Інститут проблем машинобудування ім. Підгорного Національної академії наук України, провідний науковий співробітник кандидат технічних наук, доцент Круглякова Ольга Володимирівна Національний технічний університет „Харківський політехнічний інститут”, Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України, доцент кафедри теплотехніки та енергоефективних технологій. Захист відбудеться «_27__»_жовтня__2011р. о 1530 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.180.02, Інститут проблем машинобудування ім.Традиційний метод отримання (спучення) цих матеріалів реалізується шляхом швидкого нагріву сировинної суміші при температурах 800-1000 ?С у барабанній печі і є вельми енерговитратним в порівнянні із запропонованим методом спучення у вихровому апараті при температурі до 300 ?С. Відносно термообробки в барабанній печі слід згадати про відомі недоліки, такі як злипання частинок матеріалу, порушення цілісності, тріщиноутворювання. Дані проблеми притаманні практично всім технологіям виробництва спученого теплоізолятора, оскільки дослідниками, як правило, не ставиться завдання про теплотехнічну оптимізацію процесу термообробки, а основна увага приділяється хімічному складу матеріалу. Аналітичний огляд існуючих технологій показує, що дослідження в даному напрямі направлені на вивчення того або іншого процесу окремо, а узагальнених теорій недостатньо для чіткого аналізу і побудови моделі процесу тепломасообміну вологої частинки, що спучується, у вихровому потоці. Робота є складовою комплексних досліджень, які здійснювалися відповідно до держбюджетних тем Дніпродзержинського державного технічного університету: «Розвиток теорії тепломасообміну в нанотехнологіях обробки дисперсних середовищ» (202/05ДБ, 0184U006634); «Розвиток теорії тепломасообміну в дисперсних середовищах» (202/03ДБ, 0126U005749); «Розвиток теорії наномасштабних процесів енергообміну в рідких дисперсних середовищах» (202/07ДБ) і виконані в рамках наукової лабораторії "Теплофізика дисперсних систем" (ДГТУ, ІТТФ НАН України).На основі аналізу експериментальних даних різних авторів були визначені закономірності динаміки вихрового потоку (основний вихор, витікаючий вихор, осьова зворотна течія, кільцева зворотна течія) та їх залежність від співвідношення діаметру сопла до діаметру апарату. Також визначено, що для того, щоб отриманий матеріал мав найменшу можливу теплопровідність, необхідна рівномірна термообробка по поверхні матеріалу, а також щоб матеріал мав гомогенну пористість. Спучення зразків відбувалося таким чином - зразок з малою вологістю сировинної суміші спучився менше, і пори у нього практично не утворилися, а зразок з високою вологістю сировинної суміші досить сильно спучився, але пори вийшли різного розміру і хаотично розкидані. Методом планування експерименту визначені залежності теплоємкості (1) (визначалася методом безпосереднього нагріву), теплопровідності (2) (метод динамічного калориметра), щільності (3) (через визначення обєму та маси) та міцності від температури обробки, початкового вмісту вологи в матеріалі та тривалості термообробки. , при аналізуванні яких було визначено, що початкова загальна вологість матеріалу повинна складати 30 %, з можливістю відхилення в 5 %, для отримання оптимальних параметрів матеріалу.У звязку з цим розроблені нові теоретичний і технологічний підходи до термічного спучення частки з метою створення теплоізоляційного матеріалу на основі кремнезему, що має низький коефіцієнт теплопровідності і мінімальні економічні витрати при виробництві. Експериментально визначені залежності теплофізичних властивостей матеріалу від різних параметрів його термообробки, завдяки чому визначені такі параметри термообробки, при яких матеріал матиме мінімальну теплопровідність. Розроблена експериментальна установка, що дозволила знайти основні закономірності тепломасовіддачі пористої частинки в потоці теплоносія, на підставі яких отримані рівняння в критеріальній формі, що дозволяють виконати оцінку тепломасообміних характеристик нового дисперсного пористого матеріалу, які необхідні для технологічних розрахунків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ