разное

Процессы, протекающие в пенообразующей смеси на стадии формирования спеков и пеностекла

Согласно существующим представлениям о механизме фор­мирования силикатных пен {3, 7, 12, 14, 50, 268, 270], максимум замкнутых ячеек образуется при вспенивании гомоген­ных с оптимальной вязкостью расплавов, в которых обеспечи­ваются, с одной стороны, плавное и беспрепятственное пено- образование, с другой — высокая устойчивость сформировав­шейся пены за счет ее структурно-механического фактора. Как известно [3, 7, 12, 13], эти условия достигаются при синтезе пиропластических систем на основе некристаллизующихся сте­кол, имеющих наименьший градиент вязкости в области тем­ператур вспенивания. Вторым обязательным условием при синтезе спеков пенообразующих смесей является обеспечение изотермии в порошкообразной смеси и ее спеках в области температуры формирования пеностекла.

Чтобы полнее представить механизм формирования спеков и ход процесса вспенивания пеностекла в зависимости от их термической однородности, рассмотрим динамику явлений, происходящих в идеализированной грануле из порошкообраз­ной смеси, обладающей минимальным значением теплопровод­ности.

При быстром нагреве (~А0°С/мин) такой гранулы (рис. 5.1) в интервале температур 650—800 °С в результате малого (0,183 ккал/(м-ч-°С)) значения А рыхлой порошко­
образной массы (y = 700—800 кг/м3) и возникшего вследствие этого большого температурного градиента на поверхности ее формируется газонепроницаемая пленка расплава. Образовав­шаяся пленка оказывает давление на внутренние слои массы гранулы, а сама испытывает растяжение. При повышении тем­пературы более нагретые поверхностные слои начинают вспе­ниваться, в то время как более холодные внутренние слои про­должают спекаться, т. е. уменьшать свой объем, в результате

Процессы, протекающие в пенообразующей смеси на стадии формирования спеков и пеностекла

^ слоя и могут явиться причиной V образования пустот. Их обра-

Чего между ними возникают усилия растяжения, которые приводят к частичному или пол­ному разделению массы на два

Рис. 5.1. Схема распределения усилий сжатия и растяжения в идеализиро­ванной грануле из порошкообразной пенообразующей смеси на стадиях формирования спека и вспенивания

Пеностекла [61]

Зование объясняется, очевидно, тем, что находящаяся їв пере­ходной зоне вязкая стекломасса под действием противополож­ных по направлению сил растягивается в неправильные ните­видные и перепончатые формы. Выделяющиеся при спекании слоя В газы оказывают давление на эти предварительно офор­мленные пустоты — раздувают их, увеличивают и взаимно сое­диняют, в результате чего формируются крупные раковины. С повышением температуры, когда область В переходит от спекания к вспениванию и газовыделение возрастает, в слое Б увеличивается размер раковин, а для слоя А характерна не­равномерная пористость. Можно допустить также и образова­ние в слое А плотной слабовспененной массы. Это свидетель­ствует о чрезвычайно большом влиянии теплопроводности пенообразующей смеси на процесс формирования стркутуры пе­ностекла и его свойств главным образом структурно-механиче­ской прочности. Повышение X смеси, наоборот, позволяет свес­ти до минимума усилия растяжения или сжатия, возникающие между слоями А, Б и В, что дает возможность процесс нагре­ва смеси до температуры максимума вспенивания вести с боль­шой скоростью без ущерба для качества структуры пеностекла.

Анализ закономерностей формирования спеков из пено­образующей смеси и структуры пеностекла показывает, что при разработке теоретической температурной кривой вспени­
вания необходимо учитывать взаимосвязь между физическим состоянием смеси на каждом технологическом этапе и динами­кой изменения ее теплофизических свойств.

Из рассмотренной нами схемы формирования спека наибо­лее сложный характер температурной кривой, очевидно, дол­жен быть для порошкообразной смеси, обладающей минималь­ным значением л. Процесс формирования спеков из нее ослож­нен усадочными явлениями, возникающими при спекании

Процессы, протекающие в пенообразующей смеси на стадии формирования спеков и пеностекла

Рис. 5.2. Влияние скорости спекания порошкообразной пенообразующей смеси на качество спеков (а, б) и пеностекла (в, г): а — скорость спекания Ъ °С/мин; б — 40 °С! мин

Частиц стекла, что в меньшей мере свойственно уплотненной смеси. Быстрое нагревание рыхлой пенообразующей смеси при­водит к образованию трещин (рис. 5.2,6), на поверхности ко­торых выгорает газообразователь. При вспенивании таких спеков в пеностекле образуются уплотнения, затрудняющие процесс развития структуры (рис. 5.2, в), или участки с нерав­номерной структурой (рис. 5.2, г). Эти дефекты снижают проч­ностные характеристики пеностекла.

Вспенивание предварительно уплотненных образцов смеся позволяет значительно улучшить структуру пеностекла; раз­меры и количество дефектов уменьшаются по мере повышения исходной плотности пробы. Для выяснения причин, вызываю­щих повышение качества пеностекла, была изучена взаимо­связь между динамикой теплофизических свойств пенообразую­щей смеси различной исходной плотности и характером фор­мирования температурного поля при нагревании.

Интенсивность распространения температуры в слое пено­образующей смеси при стационарном режиме зависит от зна­чения ее h, причем тепловая проводимость слоя (к/б) тем боль­ше, чем меньше его толщина (б). Отсюда следует, что мини­мальное значение температурного градиента At между точками t\ и t2 (рис. 5.3) может быть при наибольшем значе­нии Я смеси и возможно меньшей толщине слоя б. Следователь­но, выравнивание температуры в слое спекаемой смеси может

Осуществляться путем повыше­ния ее плотности любым из из­вестных способов [3, 247].

Для выбора более выгодных способов уплотнения пенооб-

Рис. 5.3. Теплопередача в слое пено­образующей смесн прн стационарном

Режиме g!=g!)

Разующей смеси были рассчитаны значения тепловых пото­ков q н q', воспринимаемых плоскостью х — О (рис. 5.3), при различных значениях Хиб.

Значение 26 при у = 700 кг/м3 (неуплотненное состояние) принято равным 27 мм, что соответствует величине навески, не­обходимой для вспенивания блока пеностекла высотой 100 мм при объемной массе его 200 кг/м3.

В зависимости от степени дисперсности пенообразующей смеси объемная масса ее колеблется в пределах 700— 1000 кг/м3. С - помощью вибрации у смеси может быть повыше­на до 1100—1200 кг/м3. Дальнейшее уплотнение возможно лишь прессованием.

Анализ зависимости q = f(<k/b)At (рис. 5.4) показывает, что тепловая проводимость слоя повышается в 1,5 раза в случае вибрации пенообразующей смеси и в 5,5 раза при сравнитель­но небольшом (15—20 кгс/см2) усилии прессования.

Для выбора оптимальной температурной кривой вспенива­ния 'пеностекла необходимо также проследить за ходом струк­турных изменений, протекающих в спеках и пеностекле. С этой целью равновеликие навески смеси с различной исходной плот­ностью нагревались до 850 °С в металлической форме по за­данной температурной кривой, принятой одинаковой для всех проб (рис. 5.5)

Процессы, протекающие в пенообразующей смеси на стадии формирования спеков и пеностекла

Максимальное значение градиента температуры имеет обра­зец из смеси, уплотненной прессованием, затем по мере умень­
шения плотности смеси величина температурного градиента снижается (рис. 5.5, кривые I, 3). Такая зависимость просле­живается лишь в области температур 20—600 °С. С началом спекания стекла скорость распространения температуры во всех трех образцах почти выравнивается, что связано с после­дующим повышением плотности спеков вибрированной смеси (рис. 5.5, кривая 3) и неуплотненной порошкообразной (рис. 5.5, кривая 1).

Характерно, что температура в центре образца неуплотнен - ной смеси достигает максимального значения (850 °С) к мо­менту завершения процесса вспенивания, что подтверждает наши предположения о ходе процесса вспенивания по схеме, приведенной на рис. 5.1.

По мере повышения исходной плотности смеси интервал температуры вспенивания расширяется. Для смеси, уплотнен­ной вибрацией, он составляет 14 мин, прессованием — 17,5 мин. Для этих кривых характерно отсутствие в начале их изгибов,

Свойственных неуплотненной смеси, которые указывают на на­личие усадочных явлений при спекании.

Таким образом, уплотнение пенообразующей смеси позво­ляет не только сократить продолжительность их нагрева до температуры вспенивания, но и вести процесс вспенивания при более стабильной температуре и в большем временном интер­вале. Это, как вытекает из уравнений (4.41) и (4.42) является наиболее необходимым условием для получения пеностекла с высокой структурно-механической прочностью.

Наиболее сложный характер температурной кривой вспени­вания, очевидно, должен быть на участке нагрева смеси до /шах вспенивания, поскольку в данном случае мы имеем область теплопередачи с нестационарным режимом. Здесь процесс теплопередачи осложнен структурными, и фазовыми превращениями, происходящими по-разному в нагреваемом образце (брикете). Сопоставление экспериментальных данных, полученных при нагревании брикетов пенообразующей смеси с различной исходной плотностью (700—1600 кг/мI3), с данны­ми, полученными расчетным путем, показывает, что скорость нагрева на участке от начала процесса до температуры спека­ния стекла может не регламентироваться. Ее нужно выбирать исходя из возможностей печи вспенивания.

Расчет продолжительности нагрева (т) пенообразующей смеси на этом участке кривой можно вести по основному урав­нению теплопроводности (5.1), учитывающему массу и форму брикета:

ЛТ= ат0е—Dt, (5.1)

Откуда

- 1 (5-2)

D \ AT

Здесь ДТ — (Та—Гб)гі — разность температур печи (Тп) и брикета (Тб) в конце нагрева; ДГ0=(ГП—Т$)х=0 — то же в. на­чале нагрева, т. е. лри и=0; Ті — время, необходимое для на­грева брикета до заданной температуры; —средняя по объему температура брикета. Согласно [86],

D-gr - (б'3)

Где а — коэффициент теплопередачи от печи к брикету; /б — поверхность брикета; Go — его масса; Сб — удельная массовая теплоемкость.

Расхождение в расчетных величинах для брикетов с по­стоянной объемной массой (у =1400 кг/м3) и равной величиной навески (по 4 кг), но с различным значением /б (0,13 и 0,322 м2) составляет не более 13%, что вполне допустимо для практических целей.

Однако, по данным термографического исследования, про­цессы окисления или диссоциации известных газообразовате­лей начинаются при различной температуре, что также связа­но с исходной плотностью пенообразующей смеси. Это обязы­вает нас учитывать отмеченные явления при проектировании температурной кривой. Наиболее предпочтительным следует считать вариант, когда X пенообразующей смеси равна % ее спека. В порошкообразных или. недостаточно уплотненных сме­сях ход температурной кривой должен регламентироваться с учетом усадочных явлений, происходящих в спеке при его фор­мировании, а также активности протекания окислительно-вос­становительного процесса, вызывающего вспенивание. Отсюда характер кривой в интервале температур между началом на­грева смеси и собственно вспенивания должен определяться с учетом данных дифференциально-термического анализа смеси, т. е. степени окисления или диссоциации газообразователя и макроструктуры формирующегося спека (характера развития в нем трещин, их величины и др.). Оценка отмеченных явлений на практике в большинстве случаев производится чисто субъек­тивно, в основном по общему состоянию производства, поэтому в литературе имеются различные данные о характере темпера­турной кривой на участке нагрева пенообразующей смеси [І, 2, 11—13, 20, 26, 33, 36,61,296].

По нашим данным [3, 7, 50, 52, 115], скорость повышения температуры на участке от начала спекания стекла до tmgx вспенивания для смесей с углеродистыми газообразователями в зависимости от состава, дисперсности стекла и вида газо­образователя, его активности, состава газовой среды печи вспе­нивания и ряда других находится в пределах 2,5—12 °С/минш, для нейтральных газообразователей — 8—20 °С/мин.

разное

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.

Солнечные коллекторы для отопления

Домашние отопительные системы обычно работают за счет энергии электричества, природного газа или масел, за которые необходимо платить. К тому эти способы отопления вредят окружающей среде. Альтернативой им является солнечная батарея или коллектор.

Как раскрутить свой Instagram с помощью сервиса Like Social ?

Популярность социальных сетей сделала возможной организацию бизнеса в Интернете. Чтобы убедиться в том, что интернет-дело может быть прибыльным, достаточно обратить внимание на количество пользователей популярной сети «Инстаграм», которое на сегодняшний …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

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