разное

Анализ модели состав — свойства и поиск зоны оптимума

Анализ моделей (7.3) — (7.9) и значений коэффициентов Ьи Ьц, Ьц проводили с помощью алгебраических категорий и связанных с ними геометрических фигур. Безразмерные кодиро­ванные значения факторов Хі в данной задаче связаны с нату­ральными (размерными) переменными соотношением

Xj Xjo

14

Где

(7.11)

(xj) max (Xj) тіп Axj _ 14 ~ 14 14 2

Модели (7.3) — (7.9) содержат линейные, квадратичные эффекты и взаимодействия и описывают поверхность второго порядка.

По числовым значениям коэффициентов bp bH, btj оценивали изменение искомых свойств стекол (г/и) в зависимости от их хими­ческого состава, а по знакам при коэффициентах определяли на­правление изменения содержания окислов — переменных для опти­мизации свойств стекол. Поскольку в полученных моделях пол­ный анализ всех сочетаний знаков затруднителен вследствие того, что надо рассматривать З6—З13 комбинаций (при by 1; b — 0; b <i 1), то был использован способ графического анализа полино­миальных моделей, состоящий в построении графа связи рассмат­риваемых переменных xv Анализ графа позволил при многофак­торном моделировании ■ перейти к изучению моделей, описывающих связь параметра оптимизации и двух факторов. Для полученных сечений многомерных моделей (7.3)—(7.9) строили диаграммы ли­ний равного выхода уИ на факторной плоскости. Для построения изолиний выбирали ряд сечений факторного пространства при xt = 0; xt = ± 0,5; xt = ± 1 (і = 1, 2), рассчитывали уравнение каждого сечения типа у = boJrbixiJr Ьц х\ и решали его для определенных изолиний свойств. Точки изолиний во всех сечениях соединяли плавной кривой. Для точности построения изолиний рассматривали ряд дополнительных сечений внутри (xi < ± 1) и вне зоны эксперимента (дс,>± 1).

Химическая стойкость стекла. Стекла, синтезированные в изученной области системы, обладают высокой гидролити­ческой устойчивостью. Изменение химического состава стекол в выбранных пределах (табл. 35) приводит к сравнительно не­
большому изменению их химической устойчивости, поэтому графический анализ уравнений (7.3) и (7.4) не проводили.

Для модели (7.4) характерна сравнительно небольшая ве­личина эффектов отдельных окислов, а также отсутствие ли­нейных эффектов по основным компонентам — Si02, А1203, CaO, MgO. Изменение водоустойчивости стекол зависит от их состава: увеличение содержания КгО снижает (по отношению к основному уровню) водоустойчивость стекол, что можно компенсировать совместным увеличением в их составе К20 с А1203 или К20 с СаО. Влияние кремнезема и глинозема на устойчивость стекол к воде противоположно и взаимосвяза­но, что согласуется с данными других авторов [50, 52, 115, 127].

Величина потерь массы стекол при определении устойчиво­сти к кислоте составила 0,02—0,12%, при этом изменение хи­мического состава стекол оказывает более значительное вли­яние на их устойчивость к кислоте, чем к воде. Кислотоустой - чивость повышается с убывающей скоростью при увеличении содержания кремнезема, а также при изменении содержания MgO, особенно при варьировании его в широком интервале. Действие MgO усиливается, если увеличение его в составе стекла сопровождается снижением содержания КгО. При уве­личении содержания А120з эффект взаимодействия Si02-Al203 подтверждает противоположное и взаимосвязанное влияние данных окислов на устойчивость стекол к кислоте. Кислото - устойчивость также снижается с увеличением содержания К20 и СаО. Поэтому для обеспечения требуемой вязкости и главным образом «длины» стекла, увеличение содержания СаО в стекле следует сопровождать уменьшением в его соста­ве А1203. Таким образом, разрушающее действие кислоты по­вышается при уменьшении в составе стекла кислотных окис­лов и увеличении содержания окислов, проявляющих основ­ные свойства.

Кристаллизационные и вязкостные свойства. С целью оп­ределения области оптимальных составов стекол проведено совместное компромиссное решение уравнений (7.7) — (7.9), характеризующих кристаллизационные и вязкостные свойства. Для решения их содержание MgO(x4) и КгО^) в стекле при­нято постоянным. При этом учитывали устойчивость стекла к кристаллизации в области температуры вспенивания пеностек­ла. Определенная «длина» стекла в температурном интервале вспенивания необходима для получения равномерной структу­ры по всему объему блока пеностекла вследствие некоторого градиента температур в печи.

Исходя из необходимости применения некристаллизующих - ся стекол или стекол с повышенной температурой начала кри­сталлизации (Гн. к), снижения lgt] и соответственно темпера­туры вспенивания пеностекла, а также уменьшения Algrj в об­ласти 800—900 °С для равномерного структурообразования путем анализа уравнений (7.7) — (7.9), найдено:

1) х\ ф 0 (уравнения (7.7) и (7.9)); х5 = 1,

2) х\ ф 0 (уравнение (7.8)).

Поскольку в (7.9) (64) >( (М + (Ы + (Ы), то принима­ем по bi *4 =— 1.

Уравнения (7.7) — (7.9) при *4 = —1 и *5 = + 1 преобразу­ются:

!gr],)00-lO'2 563 - f 5х,->- 39*2-9*3— Щ - 28** , (7.7') Algrw,_Soo-l02=l62-b I3x2--r 7*s-37^ - 4*^, (7.8') Тв. к = 942 - f 17*х - 8х2 - 25*3 — 25*2 ; 22*2 -

— 7*х*2 ■ - 7*^. (7-9')

Для исследования зависимости кристаллизационных и вяз­костных свойств стекол от содержания Si02(*i), АІ20з(*2) и СаО(*3) уравнения (7.7') — (7.9') были решены графически в зависимости:

1) от переменных *i(Si02) и *3(СаО) при А1203(*2) = + 1; 0; —1;

2) от переменных *i(Si02) и *2(А1203) при СаО(*3)= + 1; 0; —1.

Полученные графические решения по кристаллизационным и вязкостным свойствам были совмещены (см. рис. 7.7, а—в и 7.8, а — в).

Анализ свойств стекол в зависимости от содержания Si02 и А1203 при СаО от +1 до —1 позволяет сделать следующие выводы.

Температура начала кристаллизации стекол представлена гиперболической поверхностью. Снижение 1 н. к происходит В направлении изменения содержания Si02, повышение — в на­правлении изменения А1203. При уменьшении содержания СаО область НекрИСТЗЛЛИЗуЮЩИХСЯ стекол И С ПОВЫШеННОЙ Тн. к в зоне эксперимента расширяется (рис. 7.7, а — в).

Вязкость стекол в данных сечениях (при 900 °С) представ­лена параболической поверхностью. Величина ее резко снижа­ется при уменьшении содержания А1203, особенно в интервале х2(А1203) от 0 до —1, и незначительно изменяется в зависимо­сти от содержания Si02. Зависимость lgr] от содержания СаО сложная. При уменьшении содержания *3(СаО) от +1 до 0 вязкость стекол в зоне эксперимента снижается до минималь­ной величины, далее при *3 от 0 до —1 снова повышается.

Градиент вязкости (Algr] в области 800—900 °С) в данных сечениях представлен гиперболами незначительной кривизны, величина Algr] резко возрастает в направлении повышения со-

Анализ модели состав — свойства и поиск зоны оптимума

Анализ модели состав — свойства и поиск зоны оптимума

Держания А1203 (рис. 7.7, а — в). Зависимость «длины» стек­ла от содержания Si02 не столь значительная, однако более сложная. При х3(СаО)>0 Algrj повышается в направлении снижения содержания Si02 (рис. 7.7, а — б); при хз(СаО)<0 наблюдается обратная зависимость (рис. 7.7, б, в), а при ну­левом уровне х3(СаО) изолинии Algrj расположены параллель­но оси Xi(Si02), т. е. содержание Si02 не изменяет величину градиента вязкости стекла в интервале 800—900 °С. Градиент вязкости стекла в противоположность вязкости имеет наиболь­шую величину при нулевом уровне СаО, при изменении содер­жания СаО до +1 или —1 понижается и имеет минимальную величину при СаО = — 1.

В сечениях пох2(А1203) температура начала кристаллиза­ции повышается с уменьшением содержания Si02(JCi) и СаО(х3). В сечениях при Xj = 0 и —1 и х3 = 0 и —1 имеются обширные области составов стекол, устойчивых к кристалли­зации (рис. 7.8, а — в). Величина их зависит также от содер­жания А120з (а;2).

Вязкость стекол при 900 °С описывается также параболи­ческой зависимостью (рис. 7.8, а — в). Минимальное значение

Анализ модели состав — свойства и поиск зоны оптимума

Igrj обнаружено при содержании СаО(х3), близком к средне­му уровню (х3=®0). Увеличение или уменьшение содержания СаО относительно среднего уровня приводит к возрастанию вязкости стекол.

Минимальным значениям lgrj при 900 °С в каждом из рас­смотренных сечений (рис. 7.8, а — в) соответствует макси­мальный градиент вязкости, т. е. изменение содержания СаО оказывает противоположное влияние на вязкость стекол при 900 °С и градиент вязкости в интервале температур вспенива­ния (табл. 37).

При оптимизации области составов стекол, предназначен­ных для получения строительного пеностекла, а также пено­стекла для низкотемпературной изоляции (влагозащитного) были приняты ограничения исходя из технологической и эко­номической целесообразности ведения процесса вспенивания (табл. 38). Этим условиям соответствуют ограниченные на рис. 7.7, а — ей 7.8, а — в области составов. По данным се­чениям построены аксаном-етрические фигуры, включающие оптимальные составы стекол, пригодных для получения стро­ительного (рис. 7.9, а) и влагозащитного (рис. 7.9, б) пено­стекла.

15 Зак. 1463

Оптимальные по основным свойствам области составов включают ряд высокоглиноземистых стекол с тепловым рас­ширением (92,7—96,6)-Ю"7 °С-1, устойчивых к кристаллиза­ции или кристаллизующихся выше температуры вспенивания и с различной «длиной» стекла в температурном интервале структурообразования пеностекла (табл. 39).

Исследование зависимости состав — свойства для стекол системы Si02 — AI2O3 — СаО — MgO — Na20 — К20 с приме­нением плана-матрицы типа Has позволило получить полино­миальные модели второго порядка (7.3) — (7.9) для расчета свойств стекол (химической устойчивости к воде и кислоте, вязкости при 800, 850 и 900 °С, градиента вязкости в интерва­ле 800—900°С и кристаллизации), позволяющие определить направление действия каждого из окислов на свойства стекол, количественно оценить их влияние и установить их ранговую, значимость.

Анализ моделей позволяет заключить, что основным свой - •ством, ограничивающим область составов стекол для получе­ния строительного пеностекла, является величина градиента вязкости в интервале 800—900 °С. Меньшую по величине об­ласть составов ограничивают изолинии вязкости, а затем кри­сталлизационной способности стекол.

Свойства стекла

Сеченне и его уровень

Г

Н. к

Lgr) прн 900°С

Algr) в области 800—900°С

Х3 (СаО) +1 0 —1

870—950 900—950 930—950

5,3—6,1 5,1—5,9 5,5-6,3

1,15—1,50 1,50-1,75 1,0 —1,35

Х2 (А1203) +1 0 —1

900—950 880-950 900-950

5,9-6,3 5,6—6,0 5,1-5,5

1,30—1,70 1,15—1,60 1,0 —1,40

Граничные величины свойств оптимальных составов стекол

Таблица 37 Зависимость свойств стекол от химического состава

Таблица 38

Свойства стекла

Пеностекло

Т

Н. к

Ig Г) при 900°С

Algr) в области 800—900°С

Строительное на антраците Влагозащитное на саже

7'н. к ^всп ^ 20 С Не кристаллизуются

<6

Ч<6

<1,5 <1,3

Для влагозащитного пеностекла данные свойства распола­гаются в направлении градиент вязкости в интервале 800— 900 °С -*- кристаллизационная способность -*■ вязкость стекол.

Особенности синтеза высокоглиноземистых стекол. Иссле­дования, выполненные нами, по синтезу пеностекла различно­го назначения показали, что требования к исходному сырью, главным образом стеклу, могут изменяться в широком диапа­зоне. Причем для одного и того же свойства стекла границы

Анализ модели состав — свойства и поиск зоны оптимума

Рис. 7.9. Аксонометрические проекции областей оптимальных составов сте­кол в системе Si02—А12Оі—СаО—MgO—Na20—К20, пригодных для полу­чения строительного (а) и влагозащитного (б) пеностекла

АЦОз

Колебаний могут быть разными в зависимости от назначения пеностекла и условий его получения.

Идентификация свойств стекол, полученных методами по­строения диаграмм многокомпонентных систем и математико* статистического планирования и обработки эксперимента, подтвердила целесообразность их использования. При раз­работке новых составов стекол с заданным комплексом физико-химических свойств удовлетворительную сходимость результатов обеспечивают метод дробного линейного плана или планы второго порядка типа Has, позволяющие получать независимые оценки для всех коэффициентов принятой мо­дели.

Анализ полиномиальных моделей для расчета свойств сте­кол, полученных при реализации плана-матрицы Has, и резуль­татов экспериментального исследования кинетики процессов газо - и пенообразования позволил определить некоторые ос­новные параметры, необходимые для оценки силикатных сте-

Химический состав и свойства высокоглиноземистых стекол системы Si02—А1203—СаО—MgO—Na20—К20

Свойства стекла

Химический состав, % по массе

А-10"',

ОС-.

І °С

Всп' с

AigTi в ин­тервале 800-900 °С

SI02

AU03

СаО

MgO

NazO

Kso

92,7 93,4 93,7 96,6

900 800 900 860

1.4

1.5 1,2 1,1

60,1 66,3 67,1 69,5

15,9 10,5 10,8 5,4

7,35 5,10 4,10 4,30

1,85 2,00 2,00 2,10

12,9

14.3

14.4 15,0

1,85 2,00 2,00 2,10

Таблица 40

Критерии оценки стекол, пригодных для получения некоторых видов пеностекла

Свойства стекла н параметры получения пеностекла

• V

А а

И стек-

Тах

Лее

Ё

SsSg

S CL сс

О

>.™ °

<М <J •

О Tf

СС со

55

X Я

1 к

О £ «

Н I о

О с >,U

$ % s©

X щ s Й

Н и -

G

Пеностекло (газообразо-

Л я £ я

О

О

О. § $

S vo * О^

Ватель)

* в

О 52 К Я

1 1 S

О

Я к

О, л

Д н 5 и Я

* «с а

Т® «а

Г в s<

£

5і1-* £ о

D д Я р

Я fa

Ь сО

£ Ч се Яхо Д

Я

К Ч Я к

Д

Я я

(X и

Й

S ° 5

S я

Я о и Я Й-° Ч Я о 5 fl я ® и л а - М к

« ^ Я я с и 1

Я я м

§ л

СС QJ

Я Я

& с

А> сг cf s

Сі. сс и и ч д

О-я я я о (і ч x я vo

5

U S Я

Я - н

Ч

Строительное (антрацит,

Кокс)

900

3,8

1,5

20

III—IV

0,2-0,3

Строительное (газовая

И—III

0,2-0,3

Сажа)

880

3,5

1,3

20

Влагозащитное (газовая

0,3-0,45

Сажа)

860

3,2

1,0

40

1-й

Акустическое (карбонаты,

3,5

III—V

Бариты)

900

1,2

20

Не регламен­тируется

Цветное облицовочное

(карбонаты)

900

3,5

1,0

20

II—IV

То же

Гранулированное (карбо­

5,4

Наты, бариты, карбиды)

1200

2,5

------

III—V

«

* Приведены максимально допустимые значения /max вспенивания и Algq (снижение их величины следует считать положительным фактором).

Кол, пригодных для получения пеностекла различного назна­чения.

Приведенные в табл. 40 ограничения по ряду свойств стек­ла и параметрам получения пеностекла могут быть рекомен­дованы для предварительной оценки стекла любого химическо­го состава. Такая информация в дополнение к прямым мето­дам исследований позволяет значительно сократить объем исследовательских работ при поиске состава стекла с опти­мальными для конкретного вида пеностекла физико-хими­ческими свойствами.

Используя разработанный метод синтеза стекол и оптими­зации их состава, нами в заводских условиях подтверждена возможность варки высокоглиноземистых составов стекол без снижения технико-экономических показателей работы стекло­варенных печей.

На промышленных установках для производства пеностек­ла с одно - и многоярусной садкой форм показана возмож­ность получения качественного пеностекла, сответствующего требованиям нормативных документов на строительное и вла­гозащитное пеностекло.

[1] В работе составы стекол, пенообразующих смесей и других композиций выражены в массовых (весовых) процентах, поэтому наименование нх в тексте не указывается.

[2] Исследования выполнены с участием кандидатов технических наук В. Н. Яглова и В. И. Лилецкого.

Й ai ЙС32. Йаі___ Й2І „

Cq. . . CD n T I T I, , r T I Я ИТ. и, г а n n n 0=1 E—. С—. E—■ n ИНН « «H^^h hhhh HH HH

[3] Исследование выполнено с участием кандидата технических наук Н. П.

Садчеико.

[4] Исследование выполнено с участием кандидата технических наук Н. П. Садченко.

[5] Исследование выполнено с участием Б. И. Петрова.

[6] Исследование выполнено с участием Б. И. Петрова.

[7] Исследование выполнено с участием кандидата технических наук С. С. Акулича.

[8] Исследование выполнено с участием кандидата технических наук Н. П. Садченко (Минский НИИСМ), доктора технических наук В. А. Возне­сенского и инженера А. Ф. Ковальчука (Кишиневский политехнический институт им, С. Лазо).

разное

Качественная автономная канализация для загородного дома от грамотных специалистов фирмы «Дом Экологии»

Квалифицированные инженеры, работающие в компании «Дом Экологии», советуют владельцам частных домов либо коттеджей заказать услугу по установке автономной канализации, которая требует минимального обслуживания. Уже многие клиенты, посетившие раздел http://www.osk-ekoline.com.ua/avtonomnaja-kanalizacija-polijetilen.html, смогли …

Преимущества зеркальных шкафов в интерьере

Не секрет, что шкаф-купе — мебель довольно габаритная, так как его объемы должны предусматривать размещение множества вещей. Однако зачастую это отрицательно сказывается на визуальном восприятии небольшого помещения.

Дизайнерские радиаторы из чугуна от radimaxua.com

Интернет-магазин radimaxua.com предлагает широкий ассортимент дизайнерских радиаторов из чугуна, выпускаемых под брендом RETROstyle. Изготовлением декоративных радиаторов занимаются европейские заводы.

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.