Моделирование движения воздушно-порошковой смеси в поле коронного разряда при нанесении полимерных покрытий распылителями с внешней зарядкой

• Автор: Белавина, Радмила Владимировна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 143 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ И ПАТЕНТНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО ПРОЦЕССУ НАНЕСЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ПОРОШКОВЫХ ПОКРЫТИЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ КОРОННОГО РАЗРЯДА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
1.1. Общая характеристика процесса и решаемые пробемы
1.2. Обзор результатов теоретических и экспериментальных исследований
1.3. Технологический процесс нанесения порошковых полимерных покрытий, оборудование, применение
1.3.1. Технологический процесс нанесения порошковых покрытий в электростатическом поле коронного разряда
1.3.2. Полимерные порошковые краски
1.3.3. Конструкции распылителей
1.4. Цель и задачи работы
Глава 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ ВОЗДУШНО-ПОРОШКОВОЙ СМЕСИ В КАНАЛЕ РАСПЫЛИТЕЛЯ
2.1. Предположения и допущения
2.2. Основные уравнения обшей модели течения сжимаемой воздушно-порошковой смеси в канале ствола распылителя
2.3. Преобразования к стандартному виду
2.4. Математическая модель с постояной плотностью воздуха
2.5. Программа расчета на ЭВМ
2.6. Результаты расчетов и их обсуждение
2.6.1. Изменение параметров смеси по длине канала
2.6.2. Изменение параметров смеси в зависимости от входного давления
Выводы по главе
Глава 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ЧАСТИЦ ПОЛИМЕРНОГО ПОРОШКА В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ КОРОННОГО РАЗРЯДА ПРИ НАНЕСЕНИИ ПОКРЫТИЙ
3.1 .Постановка задачи
3.2. Расчет поля коронного разряда
3.2.1. Основные допущения
3.2.2. Геометрия поля
3.2.3. Общие уравнения

3.2.4. Расчет поля коронного разряда методом Дейча-Попкова
3.2.5. Алгоритм расчета напряженности поля коронного разряда
3.2.6. Расчет компонент вектора напряженности поля корон ного разряда
3.2.7. Расчет заряда частицы
3.3. Расчет аэродинамических сил
3.4. Описание программы и порядок расчета
3.5. Результаты расчета и их анализ
Выводы
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА НАНЕСЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ПОРОШКОВЫХ ПОКРЫТИЙ В ПОЛЕ КОРОННОГО РАЗРЯДА
4.1. Исследование параметров воздушной струи на выходе распылителя
4.1.1. Методика проведения исследований и применяемое оборудование
4.1.2. Обработка результатов экспериментов и оценка погрешностей измерений
4.1.3. Результаты измерения параметров воздушной среды и
их анализ
4.1.4. Сравнение экспериментальных и расчетных результатов
4.2. Измерение поверхностной плотности напыленного порошка
4.2.1. Методика измерения и применяемое оборудование
4.2.2. Результаты измерения поверхностной плотности напыленного порошка, их анализ, сравнение с расчетом
Глава 5. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕСОВ НАНЕСЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ПОРОШКОВЫХ ПОКРЫТИЙ В ПОЛЕ КОРОННОГО РАЗРЯДА
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Блок-схемы программ расчетов
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Сертификат соответствия

ВВЕДЕНИЕ
В различных областях промышленности широкое применение получили полимерные порошковые покрытия. Они обладают антикоррозионными, электроизоляционными и декоративными свойствами, являются химически и термически стойкими. Одним из эффективных методов нанесения полимерных порошковых покрытий является окрашивание в электрическом поле коронного разряда. Применение этой технологии нанесения покрытий по сравнению с другими способами обеспечения аналогичных свойств позволяет экономить материальные и энергетические ресурсы, а так же повышает экологичность процесса.
Однако имеется еще ряд нерешенных проблем, затрудняющих внедрение процесса нанесения покрытий в электрическом поле. Одной из таких актуальных проблем является разработка методики определения параметров режима процесса нанесения покрытий. Для этого необходимо составление математических моделей процесса, позволяющих определять необходимые параметры процесса и оборудования.
В работе проводится математическое моделирование процесса нанесения полимерных порошковых покрытий в электрическом поле коронного разряда распылителями с внешней зарядкой частиц порошка. Разработаны математические модели течения воздушно-порошковой смеси в канале ствола распылителя, в пространстве между коронирующим электродом и окрашиваемой поверхностью. Рассмотрены вопросы осаждения порошка на покрываемой поверхности. Проведены экспериментальные исследования процесса.
Результаты исследований использованы при разработке распылителей и технологических процессов нанесения полимерных порошковых покрытий. Технологические процессы и оборудование внедрены на ряде предприятий Республики Татарстан и Российской Федерации.

токе (по скорости звука в воздухе при 20°С) составит порядка 0,3 у выхода струи из сопла и меньше в остальной части потока. При этом отличие плотности воздуха от плотности в адиабатически заторможенном потоке будет около 4-х %, по давлению эта разница немного больше, по температуре - чуть меньше [104]. Эти значения могут служить оценкой ошибки, которая получиться при использовании для воздуха модели несжимаемой жидкости. Известно [9], что скорость звука в смесях может значительно отличаться от значений для чистого воздуха. Этот факт может поменять картину распределения чисел Маха в потоке.
Поэтому в данной работе [17] было принято, что воздух является сжимаемой средой с переменной плотностью рв и уравнением состояния -уравнением Клапейрона, а порошок - несжимаемая жидкость с постоянной плотностью р„. При указанных значениях числа Маха температура воздуха может отличаться от температуры торможения (т.е. окружающей среды) на 4-6 К. Время движения смеси по каналу составляет миллисекунды. Процесс теплообмена частиц порошка с воздухом является медленным. Поэтому принимается допущение о том, что течение смеси адиабатическое и температура порошка Тп постоянна.
Будем считать течение смеси стационарным. Кроме того, ограничимся геометрически одномерным приближением, т.е. допустим, что все параметры течения зависят только от расстояния вдоль оси канала - координаты X. Это равносильно усреднению значений соответствующих параметров в плоскостях А
Допустим, что скорость порошка Уп и скорость воздуха Ув имеют разные значения, тогда как давление смеси р определяется давлением воздуха. Введем в рассмотрение объемное содержание порошка а в потоке воздуха следующим образом. Если представить движение смеси как раздельное движение струи порошка и струи воздуха, то а есть отношение части площади поперечного сечения канала, занятой порошком Рп=аР, ко всей площади этого сечения Р.