Главная » 2014 » Сентябрь » 4 » Скачать Моделирование процесса получения волокна из минеральных расплавов способом вертикального раздува воздухом. Широбоков, Константин бесплатно
5:05 AM
Скачать Моделирование процесса получения волокна из минеральных расплавов способом вертикального раздува воздухом. Широбоков, Константин бесплатно
Моделирование процесса получения волокна из минеральных расплавов способом вертикального раздува воздухом
Диссертация
Автор: Широбоков, Константин Петрович
Название: Моделирование процесса получения волокна из минеральных расплавов способом вертикального раздува воздухом
Справка: Широбоков, Константин Петрович. Моделирование процесса получения волокна из минеральных расплавов способом вертикального раздува воздухом : диссертация кандидата технических наук : 05.02.13 Ижевск, 2005 138 c. : 61 05-5/3432
Объем: 138 стр.
Информация: Ижевск, 2005
Содержание:
Основные условные обозначения
Введение
Глава 1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ВОЛОКНА ИЗ МИНЕРАЛЬНЫХ РАСПЛАВОВ И МЕТОДОВ НАЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
11 Способы получения базальтового волокна
12 Обзор гипотез волокнообразования
13 Машины и агрегаты для производства базальтового волокна способом вертикального раздува воздухом
14 Методы назначения параметров технологического процесса при получении волокна из минеральных расплавов
15 Цель и задачи исследования
Глава 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ БАЗАЛЬТОВОГО ВОЛОКНА СПОСОБОМ ВЕРТИКАЛЬНОГО РАЗДУВА ВОЗДУХОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛЕГКОПЛАВКИХ МОДЕЛИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ
21 Критерии подобия при моделировании процесса получения штапельного волокна способом вертикального раздува воздухом
22 Концептуальная модель получения волокнистых материалов способом вертикального раздува воздухом
23 Параметры технологического процесса получения штапельного волокна способом вертикального раздува воздухом
24 Определение режимов технологического процесса при расчете среднего диаметра штапельного волокна
Выводы
Глава 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ШТАПЕЛЬНОГО БАЗАЛЬТОВОГО ВОЛОКНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛЕГКОПЛАВКИХ
МОДЕЛИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ
31 Экспериментальная установка для моделирования процесса получения базальтового волокна с использованием легкоплавких моделирующих материалов
32 Методика экспериментального определения свойств расплавленного моделирующего материала
33 Исследование раздувочной головки для получения штапельного волокна способом вертикального раздува воздухом
34 Определение силы, действующих на струю расплавленного материала
35 Исследование регулируемой раздувочной головки
36 Исследование раздувочной головки эжекционного типа
37 Моделирование процесса получения базальтового волокна способом вертикального раздува воздухом с использованием расплавленного полиэтилентерефталата
371 Экспериментальная установка для получения штапельного волокна при плавлении полиэтилентерефталата в среде газообразного азота
372 Исследование раздувочной головки для раздува струи расплавленного полиэтилентерефталата
373 Проверка возможности использования в качестве моделирующего материала расплавленный полиэтилентерефталат
Выводы
Глава 4 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ШТАПЕЛЬНОГО ВОЛОКНА ИЗ МИНЕРАЛЬНЫХ
РАСПЛАВОВ
41 Вывод условия возможности использования, результатов моделирования при работе реальных устройств
42 Использование результатов моделирования при назначении параметров технологического процесса
43 Устройство измерения диаметра струи расплавленного материала при производстве базальтового волокна способом вертикального раздува воздухом
44 Проверка достоверности результатов исследования
Введение:
Современные темпы воздействия машиностроительного производства на природу и человека требуют активизации работ по созданию новых экологически чистых материалов для тепло — звукоизоляции в машиностроении. Наибольший интерес из таких материалов представляет базальтовое волокно, получаемое из природных минералов путем их расплава без использования химических добавок. Спрос на него в настоящее время превышает предложение. Конструктивные элементы машин и агрегатов, изготовленные из композиционных материалов на основе минерального базальтового волокна, выдерживающих высокую температуру, широко используются в качестве тепловой и акустической изоляции, в фильтрах и других изделиях технологического оборудования.
Однако машины и агрегаты для производства таких материалов и изделий из них далеки от совершенства. Анализ работы действующих предприятий, анализ патентной и технической литературы показал, что процессы получения материалов из базальта изучены слабо, производительность установок для их производства не соответствует энергетическим затратам, качество волокна часто не соответствует техническим условиям и, кроме того, такие установки сами по себе, производя экологически чистый продукт, являются источником загрязнения окружающей среды.
Наибольший интерес среди известных технологических процессов получения волокна из минеральных расплавов представляет процесс, суть которого заключается в получении вертикально падающей струи расплавленного материала с последующим ее раздувом потоком сжатого воздуха . Этот процесс не требует двойного плавления исходного сырья и может обеспечить получение качественного волокна с высокой производительностью. Внедрение процесса получения штапельных волокнистых материалов способом вертикального раздува воздухом сдерживается отсутствием научно обоснованных методов определения рациональных режимов технологического процесса поэтому, работы в направлении создания таких методов актуальны.
Целью работы является разработка метода экспериментального определения основных геометрических и физических параметров процесса получения штапельного базальтового волокна способом вертикального раздува воздухом.
Достижение поставленной цели обеспечено решением следующих задач:
• разработкой экспериментальной установки для моделирования процесса получения штапельного волокна из минеральных расплавов способом вертикального раздува воздухом с применением легкоплавких моделирующих сред;
• предложением концептуальной модели процесса получения штапельного волокна из минеральных расплавов способом вертикального раздува воздухом и выполнением ее экспериментальной проверки путем моделирования процесса с применением легкоплавких моделирующих сред;
• разработкой методики и выполнением экспериментальных определений физических свойств расплавленного моделирующего материала, сил поверхностного трения и аэродинамических сил, действующих на струю расплавленного материала в процессе волокнообразования;
• разработкой новых конструкций и определения основных характеристик раздувочных головок для моделирования процесса получения штапельного волокна из минеральных расплавов с применением элементов теории подобия и легкоплавких моделирующих сред;
• обоснованностью возможности практического использования результатов моделирования при назначении параметров процесса получения штапельного волокна способом вертикального раздува воздухом;
На защиту выносятся методика моделирования процесса получения штапельного волокна из минеральных расплавов способом вертикального раздува воздухом с применением легкоплавких моделирующих сред, результаты экспериментального исследования раздувочных головок для получения штапельного волокна из легкоплавких моделирующих материалов, методика определения основных параметров технологического процесса получения штапельного волокна из минеральных расплавов, основанная на результатах моделирования процесса с применением легкоплавких моделирующих материалов на основе теории подобия.
Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что в ходе выполнения теоретических и экспериментальных исследований лично автором: получены экспериментальные данные, характеризующие основные параметры и критерии подобия процесса образования штапельного волокна из минеральных расплавов способом вертикального раздува воздухом с применением легкоплавких моделирующих материалов;
• получена расчетная зависимость для вычисления среднего диаметра элементарных волокон при получении штапельного волокна из минеральных расплавов способом вертикального раздува воздухом, учитывающая основные геометрические и физические параметры процесса;
• разработана и подтверждена результатами промышленных испытаний новых конструкций раздувочных головок методика экспериментально-расчетного определения основных геометрических и физических параметров процесса получения штапельного волокна из минеральных расплавов способом вертикального раздува воздухом.
Практическая ценность и реализация работы состоит в том, что разработан и апробирован научно-обоснованный метод экспериментального определения основных геометрических и физических параметров процесса получения штапельного волокна из минеральных расплавов способом вертикального раздува воздухом реализация которого, на стадии проектирования реального промышленного оборудования для производства волокна, позволяет сократить сроки и затраты на его внедрение. Разработаны конструкции раздувочных головок для раздува струи расплавленного материала с образованием штапельного волокна, применение которых обеспечивает получение качественной продукции.
Результаты работы использованы в научно-производственной деятельности ООО «Маркет» (г.Воткинск, Удмуртской республики) и в учебном процессе Боткинского филиала ГОУ ВПО «Ижевского технического университета».
Основные положения диссертационной работы докладывались:
• на Международной научно-технической конференции «Информационные технологии в инновационных проектах» (г.Ижевск 2003г);
• на Всероссийской научно-практической конференции «Инновации в машиностроении-2001» (г.Пенза, октябрь 2001 г); на Региональной научно-технической конференции «Социально-экономические проблемы развития Уральского региона» (г.Чайковский, апрель 2001 г);
• на Научно-методической конференции Боткинского филиала ИжГТУ (г.Ижевск, декабрь 2003 г);
• на научных семинарах кафедры «Технология машиностроения и приборостроения» Боткинского филиала ИжГТУ в 2001-2004 гг.
Результаты работы опубликованы в семи сборниках научных публикаций. Работа состоит из четырех глав, в которых представлен анализ состояния вопроса, поставлены цели и задачи исследований, приведены результаты экспериментальных исследований, а также основные результаты внедрения. Объем работы — 133 страниц машинописного текста, 65 рисунков, 6 таблиц, 72 наименований использованных источников литературы.
В первой главе диссертации приведен анализ наиболее перспективных способов получения штапельного волокна из минеральных расплавов, подтверждающие преимущества получения штапельного базальтового волокна способом вертикального раздува воздухом. Представлена методика определения параметров технологического процесса их производства и основные гипотезы волокнообразования. Рассмотрены существующие методы назначения параметров технологического процесса при получении волокна из минеральных расплавов, в результате которых установлено, что все известные методы определения параметров технологического процесса требуют проведения предварительных испытаний уже изготовленного оборудования и назначения таких параметров опытным путем, со значительными затратами по освоению технологии. Поэтому, на основании вышеизложенного автор считает, что наиболее целесообразным и с меньшими затратным может явиться способ определения рациональных параметров технологического процесса получения штапельного волокна из минеральных расплавов, который основан на моделировании процесса с применением легкоплавких моделирующих сред в лабораторных условиях. На основе выполненного обзора научной, технической и патентной литературы, изучения действующего оборудования для производства штапельного волокна из минеральных расплавов сформулирована цель работы и определены задачи исследования.
Во второй главе диссертации представлена концептуальная модель процесса получения волокнистых материалов способом вертикального раздува воздухом из струи расплавленного минерального материала, рассмотрены методы моделирования при определении рациональных параметров технологического процесса. Представлены критерии подобия, которые необходимо учитывать при моделировании процесса взаимодействия струи расплавленного материала с потоком воздуха, дана характеристика основных параметров технологического процесса, необходимых для моделирования процесса с применением легкоплавких моделирующих материалов.
В третьей главе диссертации представлены результаты моделирования процесса получения штапельного волокна способом вертикального раздува воздухом. Представлено описание экспериментальной установки для моделирования процесса получения базальтового волокна способом вертикального раздува воздухом с применением легкоплавких моделирующих материалов. Даны результаты исследований раздувочных головок, представлена методика определения сил поверхностного трения действующих на струю расплавленного материала и силу аэродинамического сопротивления, действующую на сфероподобные утолщения, образование которых подтверждению экспериментально. Приведены результаты моделирования процесса получения базальтового волокна способом вертикального раздува воздухом с использованием в качестве моделирующего материала расплавленный полиэтилентерефталат.
В четвертой главе диссертации приведена методика определения параметров процесса получения штапельного волокна из минеральных расплавов способом вертикального раздува воздухом, основанная на результатах моделирования процесса с применением легкоплавких моделирующих материалов. Даны рекомендации по расчету и проектированию раздувочных головок для раздува струи расплавленного материала в штапельное в волокно.
В заключении изложены основные результаты диссертационной работы, представляющие научную и практическую ценность.
