разное

Способы формования пеностекла [6]

Исходя из данных о деформационно-упругих характеристи­ках пеномасс и требований, предъявляемых к пеностеклу как изоляционному материалу, рассмотрим два наиболее вероят­ных способа формования: прессование изделий различной конфигурации в формах; прокат непрерывно движущейся ленты.

Исследование процесса прессования изделий. Согласно взглядам Т. И. Белобородовой [26], существенная, если не ре­шающая, роль в данном процессе принадлежит тепловым яв­лениям. Однако точное аналитическое решение задачи о рас­пространении тепла в системе форма — пеномасса вряд ли возможно, поскольку сам по себе процесс прессования изделий из пеностекла является многофакторным. Кроме того, экспери­ментальное исследование термической стороны процесса связа­но со значительными трудностями, обусловленными относи­тельной кратковременностью.

Как показали наши исследования, реологические свойства пеномасс в области температуры их формования близки к ана­логичным свойствам монолитных стекол. В связи с этим сде­лана попытка распространить известные методы расчета про­цесса прессования изделий из монолитного стекла [26, 336] на пеностекло.

В качестве объекта исследования было выбрано изделие размером 70X70X5 мм, имеющее форму параллелепипеда, вы­сота которого по отношению к размерам основания была очень мала. Изделия прессовали в подогреваемой графитовой форме. Разность температур между пеномассой и телом формы при­нята равной 80 °С, что для мелкопористого пеностекла соответ­ствует пределу его критической деформации (см. рис. 5.12, кривая 2). Такое допущение вызвано необходимостью умень­шить теплопотери формуемой пробы, теплосодержание которой в связи с небольшой объемной массой и величиной навески очень мало. Выбор данных условий, основанный на результа­тах определений пластично-упругой деформации пеностекла и анализа зависимости скорости прессования от температуры, связан также с необходимостью удлинения цикла прессования, что при нестационарном режиме работы пресса позволяет при­близить параметры прессования к их значениям, соответствую­щим работе стационарной установки.

Следующее и, пожалуй, наиболее важное допущение отно­сится к механизму распространения тепла в формуемом изде­лии. По данным О. Р. Мак Интайр и Р. Н. Кеннеди [275], рас­пространение тепла в мелкодисперсном материале (размер пор до 0,5 мм) проходит следующим образом (в %)'• теплопро­водностью в твердой фазе — 7; проводимостью газа в ячей­ках— 63; конвекцией в ячейках — 4; лучеиспусканием — 26.

По данным И. П. Федоровой [336], при распространении тепла путем теплопроводности и излучения в неподвижной пластине из обычного оконного стекла толщиной 25 мм на до­лю излучения падает не более 12% от общего теплового пото­ка, проходящего через пластину. Для пластины пеностекла толщиной 5 мм, обладающей пористостью до 92% и более вы­соким значением коэффициента черноты, второй слагающей (лучеиспусканием) можно пренебречь. Поэтому для расчетов принимаем условие, при котором передача тепла в пластинке пеностекла осуществляется проводимостью газа в ячейках.

Тепловой контакт между формой и пеномассой считаем идеальным. Распределение температур в пеномассе в началь­ный момент времени полагаем равномерным. Существенные для процесса прессования тепловые параметры пеномассы и формы Я, с, у ввиду небольшой продолжительности процес­са считаем не зависящими от температуры. Коэффициенты те­плопередачи (а) от поверхности пеностекла и формы к окру­жающей среде рассматриваются как постоянные величины. На основании изложенного прессование пеностекла в первом приближении можно рассматривать как процесс, осуществляе­мый путем чистой теплопроводности. Таким образом, матема­тическая формулировка этой задачи может быть представле­на дифференциальными уравнениями теплопроводности для пеностекла и формы:

TOC \o "1-3" \h \z = а„ , (5.4)

Dx п dx* v '

«* _e J^L /55)

Dx " i> dx2

Здесь a = X/cy — коэффициент температуропроводности; К — коэффициент теплопроводности; с — теплоемкость; у — объ­емная масса пеностекла. Индексы п и ф относятся соответст­венно к пеностеклу и форме.

Во время контакта пеностекла с формой на границе разде­ла тепловые потоки и температуры равны dtn dtfo

Решая уравнение теплопроводности (в общем виде) в пла­стинке графо-аналитическим методом [26] с учетом начальных
и граничных условии третьего рода, находим уравнения взаи­мосвязи между температурой поверхности (^пов), центра (ta) формуемой пластаны и ее толщиной (Ах):

= - ■ (5.7)

1 +-----

21

Решая выражение (5.7) относительно Ах и іа, получаем

Ах = (5-8)

(5.10)

TA = tn0B{l+^f\. (5.9)

Ограничив себя в выборе Ах и Ат, можно принять

АДт _ I (Ах)2 ~~ п

Или

Дт = (5.11)

Па

Здесь п — количество элементарных слоев, принятых для гра­фического построения температурного поля в исследуемой пластине; At — время.

Зная Ах, из равенства (5.11) находим At: Г 2Ц<л-/пов) 12

At = i------- ------------------ L. (5Л2)

Таким образом, задавшись величиной Ах и выбирая, со­гласно данным рис. 5.12, значение їПов для конкретного вида пеностекла, можно рассчитать At, необходимое для формова­ния изделий из пеностекла.

Решая аналогичным образом уравнение (5.5), можно так­же определить (из 5.12) tnов для формы в заданный момент времени и по ее значению выбрать требуемый материал формы, обеспечивающий температурный режим прессования.

При малом значении высоты формуемого изделия по отно­шению к его длине и ширине точку А с небольшим допущением можно считать расположенной в плоскости раздела изделия на две равные части. Поэтому расчеты At и Ах с достаточной для практических целей точностью можно производить, пользуясь уравнением (5.12). Значения ^Пов и tA должны определяться эк­спериментально в соответствии с описанной выше методикой для каждого вида пеностекла отдельно (см. рис. 5.12). При этом значение /Пов должно находиться® пределах ІА^>іПОй>ікр.

Произведем расчет ^Пов для принятых нами условий прес­сования пеностекла. Значения а и А, для мелкопористого пено­стекла при tA, принятой 825 °С, и, принимая по условиям за­дачи Дх=0,0025 м, по уравнению (5.7) находим

'пов ( 4,07 x 0,0025 2x0,156

Коэффициент теплопроводности пеностекла при t = 825 °С и y = 200 кг/м3 рассчитываем по уравнению Kt = 0,049 + 0,000 Ш, рекомендованному [3] для влагозащитного пеностекла. Коэф­фициент теплоотдачи от брикета к стенке формы рассчитываем по формуле

Где сПр — приведенный коэффициент излучения, равный 4,5 ккал/(м2-ч) [26]; Тп и Тф — соответствующие температуры пеностекла (1198°К) и стенки формы (998 °К).

Полученное

Значение tuohr согласно экспериментальным данным (см. рис. 5.12, кривая 2), находится выше ^Кр на 26°С и соответствует скорости прессования ~7 мм/сек, при которой не обнаружена остаточная деформация пеностекла.

Исследование формования ленты пеностекла методом про­ката. Как уже отмечалось выше, попытки осуществить формо­вание непрерывно движущейся ленты завершились неудачно из-за отсутствия сведений о пластично-упругих свойствах пиро - пластического пеностекла. Тем не менее способ непрерывного вспенивания пеностекла продолжает осваиваться, что требует проведения более глубоких исследований. Известные схемы, в которых применяются прокатные машины для формования пе­ностекла, в литературе [33, 94, 339—346] описаны недостаточ­но. Отсутствуют также сведения о структуре и свойствах пено­стекла, полученного методом проката.

Процесс формования качественного пеностекла возможен лишь при стационарном режиме работы прокатной установки. Условно его можно разбить на два этапа, соответствующих определенным физическим изменениям в пиропластическом и стабилизированном пеностекле, из которого формуется лента.

Первый этап формования осуществляется в зоне, в которой пеномасса испытывает изменение объема. Эти изменения не­разрывно связаны с температурным распределением в форму­емой ленте и по-разному протекают в зависимости от пластич­но-упругих свойств пеномасс, давления газов в ячейках, вяз­кости и поверхностного натяжения стекла. Разумеется, что этот этап должен находиться в области температур между ^тах вспенивания И ^кр (см. рис. 5.12).

Второй этап начинается там, где пеномасса приобрела уже заданный профиль, но внутри ее еще протекают структурные изменения, вызванные перераспределением расплава в разде­лительных стенках ячеек. Конец второго этапа, очевидно, со­ответствует состоянию пеностекла, при котором вследствие об­щего понижения температуры и повышения вязкости расплава возможно самосохранение формы сформованной ленты. Эта стадия заканчивается при температуре, сравнительно мало от­личающейся от температуры стеклования Tg.

Экспериментальное исследование процесса формования за­ключалось в определении деформационно-упругих характе­ристик пеномасс с различной исходной структурой, характери­зуемой средним диаметром ячеек, скорости прессования пла­стинок различной толщины и температурных полей в зоне прессования и стабилизации структуры.

Критическое значение скорости прессования ( ^'н. д) для раз­личных структур пеномасс определялось на образцах пеностек­ла, вспененного в металлических формах (100X100 мм), из смесей, позволяющих получить требуемую структуру конечного материала (на основе стекла 12 и различных газообразовате - лей). Режим подготовки образцов для испытаний на стадиях нагрева и вспенивания был одинаковым и отличался лишь продолжительностью охлаждения, которая изменялась в связи с условиями эксперимента. Замеры vu■ д проводились на пла­стинах толщиной 40, 50, 60, 70 и 80 мм при обязательной ста­билизации значения объемной массы. Приложение нагрузки (р= 1000 г, F= 100 см2) производилось по всей плоскости прес­суемого образца с различной скоростью при постоянной тем­пературе эксперимента.

Анализ результатов исследований показал, что величина подпрессовки (АН) образцов, вспененных в формах 100Х X 100 мм, находится в пределах 20—25% от их общей, т. е. первоначальной высоты (#). Значение АН уменьшается до 10—15% при увеличении линейных размеров образцов. Как и для малых образцов (см. рис. 5.11), скорость прессования сни­жается с увеличением среднего диаметра ячеек и понижением температуры, что обусловлено изменением давления газов вну­три ячеек и вязкости стекла, вызывающих повышение пластич­но-упругих свойств пеномассы. Замечено также, что скорость прессования можно существенно повысить, увеличивая высоту формуемой заготовки. При этом Д# увеличивается в замедля­ющемся темпе, что указывает на более благоприятное формо­вание изделий большей толщины.

Обобщение и математическая обработка эксперименталь­ных данных, полученных при исследовании формования пено­масс в виде небольших заготовок (100x100 мм, Н — 40— 80 мм), дали возможность построить номограмму для опреде­
ления скорости прессования пеностекла методом непрерывного проката по данным пластично-упругих свойств пеномасс и высоты формуемого слоя (рис. 5.14).

Приведенный нами графический метод определения скоро­сти прессования пеностекла охватывает практически все наи­более распространенные виды пеностекла и позволяет рассчи­тать температурную кривую в зоне прессования, т. е. на стадии первого этапа формования. Зависимость »н. д = /(^пов)

9 В 3

(рис. 5.14, /) указывает на нелинейный характер изменения скорости прессования, что необходимо учитывать при проекти­ровании профиля формующего устройства (верхнего конвейе­ра, поскольку прессование в принятой схеме одностороннее). На начальных стадиях, т. е. при более высоком значении t„0B, скорость прессования может быть максимальной (рис. 5.15), затем она должна снижаться одновременно с повышением тем­пературы. Градиент dvnv[dt для Мелкопористого пеностек­ла может быть больше, чем для крупнопористого (2—2,5 мм).

В связи с повышением в ячейках давления в момент прессо­вания увеличивается вероятность восстановления временно де­формировавшихся структурных комплексов. Поэтому прессо­вание пеностекла, с одной стороны, желательно проводить при максимальной температуре, с другой — при значительно мень­шей скорости, чем критическая (£>н. д). В силу этой зависимо­сти при расчете vup нами принят коэффициент запаса К, учи­тывающий толщину формуемой ленты, структурно-механиче - ские характеристики пеномассы и температуру. Наиболее благоприятные результаты получены при значении /(>2,5.

Способы формования пеностекла [6]

°725 750 775 0 !,5 J,0 УО 1/щ, им/сек

Рис. 5.14. Номограмма для определения скорости прессования пеностекла методом непрерывного проката

Характер кривой прессования (рис. 5.15) указывает на не­обходимость применения для формования ленточного конвейе­ра, позволяющего регулировать наклон и кривизну его в зоне прессования в связи с изменением скорости вспенивания пено­стекла.

На втором этапе процесса задача сводится к безопасному охлаждению отформованной ленты до температуры, близкой к Tg. В этой области температур скорость охлаждения можег быть различной, она не регламентируется технологическими особенностями процесса. Важно лишь, чтобы снижение темпе­ратуры обеспечивалось без существенных перепадов. Для уско­рения процесса можно рекомендовать равномерное обдувание поверхностей ленты холодным воздухом.

Способы формования пеностекла [6]

Г, сек

Рис. 5.15. Кривые прессования пеностекла (А) и изменения температуры (Б) по длине зоны формования. Значения параметров рассчитаны при опр = 2,5 мм/сек, //=60 мм; ДЯ= 10,2 мм (16,7%)

Комплекс выполненных исследований по формованию пено­стекла позволяет заключить следующее.

Решающая роль в процессе формования пеностекла любым из рассмотренных способов принадлежит тепловым явлениям, наиболее существенно влияющим на изменение пластично - упругих свойств пеномасс в области температур прессования. Экспериментальное исследование термической стороны процес­са осложнено значительными трудностями в связи с кратко­временностью процесса и взаимным наложением явлений. В связи с этим при выборе моделей для расчета процесса фор­мования необходимо прибегать к ряду упрощений.

Простейшая из задач — прессование пластин в формах — может быть представлена дифференциальными уравнениями теплопроводности для пеностекла и формы, решение которых наиболее целесообразно вести графо-аналитическим методом.

Процесс непрерывного формования пеностекла с теплофи - зической точки зрения является значительно более сложным, что затрудняет математическую формулировку задачи и ана­литическое ее решение. Предложенный нами графический ме­тод решения данной задачи, основанный на изучении взаимо­связи между деформационно-упругими свойствами пеномасс и структурными изменениями в них, протекающими в темпера - турно-временной зоне процесса, позволяет с достаточной для практических целей точностью определить граничные условия процесса непрерывного прессования ленты пеностекла.

Разработанная на основании обобщения эксперименталь­ных данных номограмма для определения скорости прессова­ния пеностекла методом непрерывного проката может быть использована для графического построения кривых прессова­ния и температурно-временного режима, а также для разра­ботки конструкции формующих устройств. Приведенный гра­фический метод решения данной задачи охватывает практиче­ски наиболее распространенные виды пеностекла.

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.