Исследование влияния качества поверхности при изготовлении комбинированных теплообменных элементов технологических реакторов путем склеивания
Автор: Коленчуков Олег Александрович, Петровский Эдуард Аркадьевич
Рубрика: Технология
Статья в выпуске: 1 т.23, 2023 года.
Бесплатный доступ
Как известно, проблема долговечности напрямую связана с технологическими процессами изготовления элементов реакторов, в том числе элементов, контактирующих с внутренней реакторной средой - реакционной зоной. Исходя из этого, важным является разработка новых, а также модернизация старых технологий изготовления элементов реакторного оборудования с целью повышения их технических и эксплуатационных характеристик. В качестве технологии изготовления и сборки элементов реакторного оборудования может выступать технология, разработанная авторами данной рукописи. Данная технология состоит из нескольких основных этапов. Одним из таких этапов является процесс образования шероховатости на контактируемых поверхностях перед их склеиванием. Однако необходимо понимать, что различные значения показателей шероховатости приводят к изменению прочностных характеристик адгезионных соединений. Ввиду этого целью данного исследования является определение прочностных характеристик клеевого соединения при различных показателях Ra и температуре адгезива. В статье представлены анализ наиболее востребованных в настоящее время термохимических реакторов, а также анализ основных видов неисправностей, приводящих к отказу реакторного оборудования. Описана разработанная технология изготовления наиболее подверженных износу частей реактора (жаровых труб, обечаек). Особенностью данной технологии является возможность формирования на изготавливаемых деталях термоконтактной поверхности, которая выступает в роли интенсификатора теплообмена, повышая эффективность работы агрегата. Проанализирована практика применения высокопрочных и высокотемпературных клеев. Проведены исследования по определению прочности адгезионных соединений при различных условиях. В качестве клеевых композиций использовались термостойкие эпоксидные клеи марок К-800 и ЦМК-Вт. Показано влияние показателя Ra в диапазоне от 1 до 6 мкм и влияние температуры в диапазоне от 200 до 600 °C на прочность клеевого шва.
Клеевая технология, термохимический реактор, клеевые соединения, машиностроение, технологическое оборудование
Короткий адрес: https://sciup.org/147240351
IDR: 147240351 | УДК: 621, | DOI: 10.14529/engin230103
Investigation of the influence of surface quality in the manufacture of combined heat exchange elements of technological reactors by gluing
As is known, the problem of durability is directly related to the technological processes of manufacturing reactor elements, including elements in contact with the internal reactor environment - the reaction zone. Based on this, it is important to develop new, as well as modernize old technologies for manufacturing reactor equipment elements in order to improve their technical and operational characteristics. The technology developed by the authors of this manuscript can act as a technology for manufacturing and assembling elements of reactor equipment. This technology consists of several main stages. One of these stages is the process of roughness formation on the contacting surfaces before gluing them. However, it is necessary to understand that different values of roughness indicators lead to a change in the strength characteristics of adhesive joints. In view of this, the purpose of this study is to determine the strength characteristics of the adhesive joint at various Ra values and adhesive temperature. The article presents an analysis of the most popular thermochemical reactors at the present time, as well as an analysis of the main types of malfunctions leading to the failure of reactor equipment. The developed manufacturing technology of the most wear-prone parts of the reactor (heat pipes, shells) is described. A feature of this technology is the possibility of forming a thermal contact surface on the manufactured parts, which acts as an intensifier of heat exchange, increasing the efficiency of the unit. The practice of using high-strength and high-temperature adhesives is analyzed. Studies have been carried out to determine the strength of adhesive compounds under various conditions. Heat-resistant epoxy adhesives of K-800 and CMK-Vt brands were used as adhesive compositions. The influence of the Ra index in the range from 1 to 6 microns and the influence of temperature in the range from 200 to 600°C on the strength of the adhesive seam is shown.
Список литературы Исследование влияния качества поверхности при изготовлении комбинированных теплообменных элементов технологических реакторов путем склеивания
- Hydrogenation of carbon dioxide (CO2) to fuels in microreactors: a review of set-ups and value-added chemicals production / Sanaa Hafeez et al. // Reaction Chemistry & Engineering. – 2022. – No. 7. – P. 795–812. DOI: 10.1039/D1RE00479D.
- Spina, L. Comparison of CO₂ Reduction Process – Bosch and Sabatier / L. Spina, M.C. Lee // SAE Transactions. – 1985. – Vol. 94. – P. 262–271.
- Wastes from the petroleum industries as sustainable resource materials in construction sectors: Opportunities, limitations, and directions / N. Asim et. al // Journal of Cleaner Production. – 2021. – Vol. 284. – 45 p. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.125459.
- Extraction and Performance Analysis of Hydrocarbons from Waste Plastic Using the Pyrolysis Process / B.T. Ramesh et. al // Energies. – 2022. – No. 15. – 10 p. DOI: 10.3390/en15249381.
- Pyrolysis: An effective technique for degradation of COVID-19 medical wastes / S. Dharmaraj et. al // Chemosphere. – 2021. – Vol. 275. – 20 p. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2021.130092.
- Kuyukina, M.S. Advanced Bioreactor Treatments of Hydrocarbon-Containing Wastewater / M.S. Kuyukina, A.V. Krivoruchko, I.B. Ivshina // Applied Sciences. – 2020. – No. 10(3). – 19 p. DOI: 10.3390/app10030831.
- Rajasulochana, P. Comparison on efficiency of various techniques in treatment of waste and sewage water – A comprehensive review / P. Rajasulochana, V. Preethy // Resource-Efficient Technolo-gies. – 2016. – Vol. 2. – P. 175–184. DOI: 10.1016/j.reffit.2016.09.004.
- Vysokomornaya, O.V. Thermal Treatment of Industrial Wastewater / O.V. Vysokomornaya, J.E. Balakhnina, M.V. Shikhman // MATEC Web of Conferences. – 2015. – No. 23. – 4 p. DOI: 10.1051/matecconf/20152301065.
- Kolenchukov, O.A. Analysis of the causes of failures of pyrolysis units / O.A. Kolenchukov, E.A. Petrovsky // Journal of Physics: Conference Series. – 2019. – No. 1399. – 6 p. DOI: 10.1088/1742-6596/1399/5/055077.
- Тепловое состояние элементов жаровых труб / О.В. Гречишников и др. // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. – 2013. – № 3–2. – С. 80–87.
- Кузеев, И.Р. Эксплуатационные проблемы реакторов коксования и пути их решения / И.Р. Кузеев, В.Н. Мухин, Ю.Н. Самохин и др. // Нефтегазовое дело. – 2009. – № 2. – С. 146–149.
- Azzam, M.M. Failure Analysis of Pipelines in the Oil and Gas Industry / M.M. Azzam // Pipeline Engineering – Design, Failure, and Management. – 2022. – P. 1–23 – DOI: 10.5772/intechopen.108140
- Лукина, Н.Ф. Термостойкие клеи для изделий авиакосмической техники / Н.Ф. Лукина, А.П. Петрова, Е.В. Котова // Труды ВИАМ. – 2014. – № 3. – 6 с.
- Петрова, А.П. Применение клеев и герметиков в изделии «Буран» / А.П. Петрова, Н.Ф. Лукина // Клеи. Герметики, Технологии. – 2009. – № 1. – С. 27–32.
- Петрова, А.П. Основные этапы технологии склеивания / А.П. Петрова // Клеи. Герметики. Технологии. – 2014. – № 2. – С. 24–30.
- Гладких, С.Н. Новые клеи разработки ОАО «Композит» для изделий ракетно-космической техники / С.Н. Гладких, А.Э. Дворецкий, А.И. Вялов // Новости материаловедения. Наука и техника. – 2016. – № 2. – С. 50–56.
- ГОСТ 14759-69. Клеи. Метод определения прочности при сдвиге. – М.: Изд-во стандар-тов, 1998. – 14 с.
- Замятин, В.К. Технология и оснащение сборочного производства машиноприборострое-ния: Справочник / В.К. Замятин. – М.: Машиностроение, 1995. – 608 с.
- Зинина, И.Н. Влияние поверхностной энергии металлических образцов на прочность клеевых соединений / И.Н. Зинина, М.В. Пиманов // Известия МГТУ «МАМИ». – 2011. – № 2(12). – С. 127–130.
- Кардашов, Д.А. Синтетические клеи. Изд. 3-е, перераб. и доп. / Д.А. Кардашов. – М.: Хи-мия, 1976. – 504 с.
