Исследования. Проектирование. Опыт эксплуатации. Рубрика в журнале - Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии
Вихревой способ сжигания водоугольного топлива из шламов углеобогащения
Статья научная
Представлены результаты разработки конструкций теплогенераторов малой и средней мощности. Вихревые адиабатические камеры сжигания различаются по расположению оси вихревого движения газов в топочном пространстве (горизонтально и вертикально). В зависимости от теплопроизводительности котла вихревая камера либо располагается рядом с котлом (котел является котлом-утилизатором), либо встраивается в топочное пространство котла. Адиабатические вихревые топочные камеры с горизонтальной осью вращения топочных газов были разработаны для котлов с теплопроизводительностью от 0,1 до 0,7 МВт. Экспериментальные исследования, испытания в опытно-промышленных и промышленных условиях теплогенераторов, работающих на ВУТ, показали их высокую техническую эффективность (мехнедожог составил не более 5 %, к.п.д. котлов 86 %), а количество вредных выбросов в уходящих газах существенно меньше предельно допустимых значений (в 2-3 раза).
Бесплатно
Влияние кавитации на свойства керамического черепка
Статья научная
В данной статье приводятся результаты экспериментальных исследований, направленных на изучение влияния механической обработки глинистого сырья путем гидродинамического воздействия, которое приводит к изменению реологических свойств глинистой шихты и к улучшению физико-механических характеристик. Для этого были определены основные формовочные свойства используемой в исследовании глины, отработаны режимы обработки глиняной массы в гидродинамическом диспергаторе, выполнен рентгенофазовый анализ глинистой шихты и керамических масс после обжига, а также определены прочностные характеристики керамических образцов, изготовленных из глинистой шихты, диспергированной гидродинамическим воздействием.
Бесплатно
Статья научная
Изучено влияние модифицирования нановолокнами Al2O3 на свойства стеновой строительной керамики на основе кварц-полевошпатовых отходов обогащения медно- молибденовых руд. Установлено, что при добавлении 0,6 масс.% нановолокон Al2O3 прочность керамики, спеченной при 1000 °C, возрастает от 38,3 до 58,5 МПа, водопоглощение снижается от 12,8 до 10,6 %, наблюдается возрастание морозостойкости керамического материала.
Бесплатно
Влияние модифицированных углеродных волокон золь-гель методом на свойства политетрафторэтилена
Статья научная
В работе исследованы физико-механические, триботехнические и термодинамические свойства полимерных композиционных материалов на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) и углеродных волокон (УВ), модифицированных золь-гель методом. Показано, что наполнение ПТФЭ углеродными волокнами в количестве 3 мас.% приводит к повышению прочности при растяжении на 18-22 %, в композитах с содержанием 5-10 мас.% УВ сохраняется на уровне полимерной матрицы. Твердость по Шору Д и напряжение при сжатии композитов относительно исходного ПТФЭ повысились на 10-14 % и 21 % соответственно. При исследовании термодинамических параметров выявили, что с увеличением содержания УВ от 3 до 10 мас.% энтальпия плавления повышается на 8-12 %, а в случае с модифицированными УВ уменьшается на 13-22 % относительно исходного ПТФЭ. Исследование триботехнических свойств композитов на основе ПТФЭ показало значительное улучшение износостойкости при сохранении низкого коэффициента трения. В композитах с 10 мас.% волокон износостойкость повысилась в 775 раз по сравнению с исходным полимером. Показано, что композиты с модифицированными УВ имеют более низкие значения коэффициента трения относительно композитов, содержащих волокна без модификации. Изучение поверхности трения композитов проводили методом сканирующей электронной микроскопии и ИК-спектроскопии.
Бесплатно
Статья научная
В работе приведены результаты исследования влияния комбинированных наполнителей (2-меркаптобензтиазол (МБТ) и наноразмерных оксидов: ZrO2, WO3, ZnO и CuO) на служебные свойства и структуру сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Композиты на основе СВМПЭ с бинарными наполнителями получены методом горячего прессования. Исследование физико-механических характеристик полимерных композиционных материалов показало повышение прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве на 43-50 % и 26-27 % соответственно по сравнению с исходным СВМПЭ. Напряжение при сжатии и твердость по Шору D композитов повысились на 41 % и 11-15 % соответственно. Микроскопические исследования композитов показали формирование сферолитных образований в надмолекулярной структуре, а плотность увеличивается во всех образцах при введении наполнителей. Термодинамические исследования показали, что энтальпия плавления и степень кристалличности композитов состава СВМПЭ/МБТ/ZrO2 и СВМПЭ/МБТ/WO3 выше по сравнению с СВМПЭ/МБТ/CuO и СВМПЭ/МБТ/ZnO. Трибологические исследования выявили улучшение износостойкости СВМПЭ/МБТ/CuO в 4 раза по сравнению с ненаполненным полимером при сохранении низкого коэффициента трения. Исследование поверхности трения композитов показало формирование вторичных структур, снижающих усталостное и абразивное изнашивание, что объясняет повышение износостойкости. Разработанные композиты на основе СВМПЭ, наполненного МБТ и оксидами металлов, могут найти применение в технике и различных оборудованиях благодаря улучшенным свойствам.
Бесплатно
Статья научная
Потери мощности в преобразователях вызывают в сети постоянного тока отклонения потока мощности от желаемого значения. Для точного управления потоком мощности в сети постоянного тока необходимо устранить указанные отклонения. При моделировании пятитерминальной системы ПИН-ВППТ в Matlab/Simulink показано, как добиться точного управления потоком мощности в системе МППТ с учетом потерь мощности в преобразователях и в линии постоянного тока
Бесплатно
Влияние содержания технического углерода на свойства бутадиенового эластомера
Статья научная
В работе приведены результаты исследования физико-механических свойств до и после термического старения, степени набухания в гидравлическом масле, а также температурные свойства эластомеров на основе бутадиенового каучука марки СКД-В в зависимости от содержания малоактивного печного технического углерода марки П-803. С увеличением содержания технического углерода до 110 масс.ч. в эластомерной матрице происходит повышение относительного удлинения и условной прочности на разрыв, с дальнейшим увеличением содержания наблюдается снижение. С увеличением содержания технического углерода в резиновой смеси показатели плотности, твердости, условного напряжения и агрессивостойкости повышаются. После испытания на термическое старение наблюдается повышение плотности, твердости и условного напряжения, а относительное удлинение и предел прочности при разрыве снижаются. При помощи термомеханического анализатора установлено, что увеличение количества содержания технического углерода в резиновой смеси не оказывает существенного влияния на начало сегментальной подвижности эластомеров, но снижает изменение линейных размеров при повышении температуры. Методом дифференциально сканирующей калориметрии установлено, что изменение количества содержания технического углерода не влияет на среднюю температуру стеклования. При оптимальном содержании технического углерода наблюдается наиболее равномерное распределение частиц в объеме эластомерной матрицы без образования большого количества агломератов либо пустот.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрено влияние введения двуокиси титана (TiO2) и титаната бария (BaTiO3) на электрофизические и физико-механические свойства композиционного материала на основе эпоксидного пресс-материала. Описана технология приготовления композиционных материалов с улучшенными радиотехническими характеристиками. Установлены такие характеристики материала, как диэлектрическая проницаемость, усадка, твердость и водопоглощение. Показана возможность повышения диэлектрической проницаемости материала. Установлено, что наполнение 30 % масс. TiO2 повышает диэлектрическую проницаемость в 1,4 раза; введение BaTiO3 в том же соотношении - в 1,7 раза. Приведены технология и режимы изготовления деталей из этого материала.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена исследованию влияния технологии комплексной химико-термической обработки (КХТО) на свойства поверхностных слоев углеродистых сталей. КХТО включала в себя цементацию, диффузионное насыщение в среде легкоплавких жидкометаллических расплавов (ДЛЛЖР) и последующую термическую обработку. Цементация выполнялась при температуре 950 0С, с выдержкой 8 часов. ДЛЛЖР проводилось в диапазоне температур от 950 до 1050 ºС. Длительность выдержки варьировалась от 1 до 8 часов. ДЛЛЖР проводилось в среде Pb-Bi с добавлением 3-5 % порошка Cr. Исследования выполнялись на образцах, изготовленных из сталей Ст3, 20Х13, 40Х, 40Х13. Было выявлено, что такие характеристики, как толщина покрытия и концентрация хрома в поверхностном слое, зависят от режимов ДЛЛЖР и состава покрываемой стали. Максимальная толщина покрытий наблюдалась на стали Ст3 после КХТО при температуре 1070 °C, длительностью 8 часов и составляла 50 мкм. При том же режиме на стали 20Х13 толщина покрытия составляла 37 мкм, на стали 40Х - 45 мкм, на стали 40Х13-30 мкм. После проведения КХТО на поверхностности образцов из стали Ст3 концентрация хрома составляет 68,8 %, на стали 40Х - 64,22 %, на стали 20Х13 содержание хрома составляет 62,54 %, на стали 40Х13-64,22 %.
Бесплатно
Влияние температуры обжига на фазовый состав керамического образца глины с кеком деарсенизации
Статья научная
Изучен фазовый состав при различных температурах обжига керамического образца, полученного на основе сукпакской глины и кека деарсенизации отвального шлама комбината «Тувакобальт». В интервале 800-900 °C в керамических образцах глины с кеком обнаруживается новая фаза - нефелин NaAlSiO4. При оптимальной температуре обжига, равной 900 °C, в образцах установлено отсутствие фаз соединений мышьяка и наличие клиноэнстатита, акерманита, кварца, плагиоклаза, которые в образующейся системе определяют высокую прочность материала.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе исследовано влияние термически обработанного политетрафторэтилена (ПТФЭ) на свойства и структуру сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Приведены результаты исследования прочности при сжатии, плотности и триботехнических характеристиках полимерных композитов на основе СВМПЭ, наполненного с исходным ПТФЭ и с термической обработкой. Показано, что введение в СВМПЭ политетрафторэтилена с термической обработкой приводит к улучшению износостойкости в 4 раза и прочности при сжатии до 50 % по сравнению с полимерной матрицей. Структурными исследованиями показано, что улучшение износостойкости связано со снижением окислительных процессов при трении за счет дискретно распределенных частиц термически обработанного ПТФЭ. Благодаря высокой износостойкости разработанные материалы могут найти применение в узлах трения машин и техники.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрена эффективная по сравнению с распространенными технология изготовления электродов из хромистой бронзы для контактной рельефной сварки арматурных стержней. В рамках этой технологии рассмотрен способ приготовления расплава с легированием мультикомпонентным элементом, включающим базовые элементы - матрицу из медного порошка и наполнитель из наноструктурированных частиц хрома. Технология основана на совмещенном процессе литье - пластическая деформация и позволяет за одну операцию получить готовый электрод контактной сварки типа D. Представлены результаты микроструктурного, микрорентгеноспектрального и локального энергодисперсионного (микро) анализа образцов электродов, полученных по разным технологиям, объясняющие основной характер потери работоспособности электродов. Рассмотрены результаты фрактографических исследований контактной поверхности электродов. Для всех образцов электродов исследованы электропроводность и механические свойства. Приведены результаты испытаний на машине контактной сварки с оценкой износа электродов и причины выхода их из строя.
Бесплатно
Влияние угла наклона щелевого канала на стекание воды
Статья научная
В работе представлены результаты экспериментального исследования влияния капиллярных явлений на стекание воды при таянии снега в щелевом канале при угле наклона от горизонтали 5о, 10о, 15о и 20о. Приведено описание макета щелевого канала и методики проведения экспериментов. В ходе экспериментов выявлены особенности стекания воды в зависимости от величины зазора и угла наклона щелевого канала. Получена зависимость минимальных значений зазора канала от угла наклона, при которых наблюдается свободное стекание воды без влияния капиллярных сил. Полученные результаты могут быть использованы при разработке эффективных методов удаления инея в пластинчатых теплообменниках холодильного оборудования.
Бесплатно
Статья научная
Улучшение процесса технологии холодного прессования полимерных композиционных материалов на основе политетрафторэтилена, с целью получения деталей узлов трения с заранее заданными эксплуатационными свойствами, для обеспечения их долговечности и износостойкости является актуальной задачей современного материаловедения. В статье рассмотрено влияние технологических режимов прессования на триботехнические характеристики и механические свойства политетрафторэтилена, модифицированного детонационными наноалмазами различной концентрации.В результате исследований установлено, что применение технологического режима ультразвукового прессования с частотой 17 кГц и одновременно наложенной низкочастотной амплитудной модуляцией 100 Гц для прессования изделий из политетрафторэтилена, модифицированного детонационными наноалмазами 0,5 % масс., позволяет повысить предел прочности при растяжении на 18 %, относительное удлинение на 14 %, модуль упругости на 15 %, снизить интенсивность массового изнашивания на 22 % и коэффициент трения на 17 %.
Бесплатно
Вопросы разработки солнечных коллекторов с высоким коэффициентом полезного действия
Статья научная
В статье рассматриваются вопросы создания энергоэффективных солнечных водяных коллекторов.Для разработки энергетически эффективных солнечных водяных коллекторов (СВК) предлагается использование методов рациональной интенсификации теплообмена в каналах коллекторов. Отмечено, что применяемые способы повышения теплопередачи от стенок коллектора к воде должны быть разработаны для условий низкоскоростного течения теплоносителя. При таких режимах течения наиболее приемлемыми способами интенсификации теплоотдачи можно считать: закрутку потока, применение искусственной шероховатости, обновление гидродинамического пограничного слоя за счет создания в потоке знакопеременного градиента давления.Анализ проведенных исследований показывает, что наибольшие эффекты увеличения теплоотдачи возникают в области чисел Re от 2000 до 8000, т. е. в ламинарной области течений и области слабо развитой турбулентности. Для условий, при которых интенсификаторы теплообмена установлены внутри труб, получен критерий эффективности, определявший отношение числа труб с интенсификаторами к числу гладких труб.Расчет выполнен для условий, когда теплопроизводительность, расход, мощность на прокачку теплоносителя и диаметр труб СВК с гладкими трубами равны теплопроизводительности, расходу, мощности на прокачку теплоносителя, диаметру труб СВК с интенсифицированными трубами. Кроме указанного критерия эффективности СВК получена формула сравнения теплообмена в СВК с интенсифицированными трубами и СВК с гладкими трубами.
Бесплатно
Гидроманипуляторы в подводной и радиационных средах: обзор тенденций
Статья научная
В статье рассмотрены различные аспекты, связанные с применением гидропривода в манипуляционных системах, и их сравнение с электроприводом. Приведены модели гидроприводов и манипуляторов на их основе. Дан обзор применяемых схем управления гидроприводом. Рассматриваются тенденции в управлении и моделировании.
Бесплатно
Диагностика неразмыкаемого поверхностного контактного соединения ультразвуковым сигналом
Статья научная
В статье рассматривается акустический метод диагностики неразмыкаемого поверхностного электрического контакта, выполненного болтовым соединением. Осуществлен подбор акустического метода, основанного на уменьшении амплитуды ультразвуковой волны, прошедшей через объект контроля, который является наиболее эффективным для осуществления контроля плотности контактного соединения. Выполнен подбор необходимого оборудования для проведения контроля плотности неразборного контактного соединения. На основе проведенного подбора создан экспериментальный стенд. Получены экспериментальные данные ультразвукового сквозного прозвучивания объекта контроля, показывающие влияние плотности контакта на прохождение ультразвукового сигнала. Обоснована возможность применения акустического метода для контроля плотности электрического контакта, выполненного болтовым соединением.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены результаты исследований по выявлению зависимости химического состава, внутренней и внешней структуры медных анодов, полученных в лабораторных условиях, от толщины и природы наносимых на поверхность изложницы противопригарных покрытий. Медные аноды получены при отливке анодной меди в изложницы, которые были обработаны разделительным противопригарным покрытием, имеющим различную толщину слоя (0,1 мм, 0,5 мм, 1,0 мм) и состав смеси. В качестве исходных компонентов противопригарных покрытий были выбраны шамотный мертель, «Литоформ» марки 900, технический углерод и синтетический ангидрит. Состав отлитых анодов определяли методами электронной микроскопии и микрорентгеноспектрального анализа. Электронно- микроскопические исследования проводили на сканирующем электронном микроскопе Tescan Vega III SBH с интегрированной системой микроанализа Oxford X-Act и применением вспомогательного оборудования (поста напыления углеродом - Q150R Quorum Technologies Ltd). В работе выполнен комплекс исследований внутренней структуры медных отливок с определением локального химического состава. По результатам исследований установлено, что самыми эффективными из опытных составов являются смесь синтетического ангидрита с углеродом в соотношении 50/50 и синтетический ангидрит в чистом виде. В работе показано, что ангидрит в чистом виде находится на том же уровне по заработке примесей и качеству отливок, что и шамотный мертель, поэтому данное покрытие рекомендуется для применения в технологии отливки анодной меди. Это позволяет одновременно решать задачу утилизации избыточной серной кислоты на предприятии «Надеждинский металлургический завод имени Б. И. Колесникова» ЗФ ПАО «ГМК «Норильский никель».
Бесплатно
Статья научная
Развитие современной ядерной промышленности приводит к необходимости создания материалов, работающих при высоких температурах, больших механических нагрузках, агрессивных средах. Сплав 47ХНМ рекомендован для использования в ядерных реакторах, так как обладает высоким сопротивлением пластическим деформациям и релаксационной стойкостью в условиях статического и циклического нагружений, малым упругим гистерезисом, высокой усталостной прочностью и высокой коррозионной стойкостью, термостойкостью.В статье представлены результаты исследования изменений физико-механических свойств, фазового состава и структур промышленного сплава 47ХНМ после старения методами рентгеноструктурного анализа, измерений микротвердости, а также методами дифракционной электронной микроскопии.Установлена зависимость микротвердости от интервала времени проведения старения. В работе проанализированы рентгенограммы сплава 47ХНМ, где обнаружены фазы со структурой Франка-Каспера. Предложена кластерная модель межзеренных границ.
Бесплатно
Статья научная
В процессе проведения электронно-лучевой сварки важное практическое значение имеет правильный подбор размера пятна электронного пучка на стыке свариваемых конструкций, расположение фокуса электронного пучка относительно границы «поверхность стыка - вакуум», а также распределение удельной мощности по поперечному сечению пучка. Цель работы - представить метод измерения распределения плотности тока электронного пучка электронно- лучевой сварки по его поперечному сечению, заключающийся в осциллографировании тока электронов, проходящих через узкую измерительную щель металлической пластины в цилиндр Фарадея при быстрой развёртке измеряемого пучка электронов поперёк измерительных щелей. Представленный метод позволит находить положение фокуса сварочного электронного пучка, определять размер профиля электронного пучка в необходимом месте траектории сварочного пучка, а также автоматизировать процесс измерения этих параметров сварочного электронного пучка. При данном методе точность измерения ухудшается из-за того, что от полезного сигнала цилиндра Фарадея вычитается величина тока отражённых из цилиндра Фарадея электронов, а термоэмиссионные электроны от измерительной решётки при работе на высоком уровне измеряемого тока добавляются. Чтобы минимизировать их влияние, использован дополнительный решётчатый экран, электрически связанный с цилиндром Фарадея. Измеряемый сварочный ток создаёт высокую тепловую нагрузку на измерительную решётку, поэтому развёртка пучка по ней производится на максимально быстрой скорости, какую позволяет полоса пропускания системы развертки с минимальной нелинейностью. Измерительная решётка изготовлена из тугоплавкого тантала. Основную часть тепловой нагрузки импульса измеряемого тока вне времени развёртки пучка принимают массивные медные экраны, один из которых имеет форму решётки, щели которых шире, чем щели у измерительной решётки. Данным методом проведено измерение распределения плотности тока источника пучка электронов с энергией 90 кэВ в диапазоне от 1 мА до 80 мА. Предлагаемый способ позволяет проводить измерение распределения плотноститока электронного пучка электронно-лучевой сварки по его поперечному сечению с точностью до ±10 %.
Бесплатно
