Исследование многослойных задач тепломассообмена с изменяющимся агрегатным состоянием

• Автор: Акимов, Иван Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 172 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ОСНОВНЫХ РАБОТ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ДВУХ-И МНОГОСЛОЙНЫХ ЗАДАЧ ТЕПЛООБМЕНА С ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ АГРЕГАТНЫМ СОСТОЯНИЕМ
1.1 Аналитические методы. Основные научные направления
1.2 Постановка задач исследований
1.2.1 Геометрия узлд установки для получения композиционных
МАТЕРИАЛОВ
1.2.2 Температурный режим в установках автоматического ведения
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
1.2.3 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ПОЛИМЕРИЗАЦИИ
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ТЕПЛОМАССООБМЕНА В МНОГОСЛОЙНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА С ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ АГРЕГАТНЫМ СОСТОЯНИЕМ
2.1 ПОСТАНОВКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ
2.2 Построение обобщенной математической модели процесса
2.3 оптимальное упрощение обобщенной математической модели
2.4 Качественный анализ построенной математической модели
2.5 Выводы
ГЛАВА 3. АНАЛИТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ТЕПЛОМАССООБМЕНА В МНОГОСЛОЙНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА С ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ АГРЕГАТНЫМ СОСТОЯНИЕМ
3.1 Метод изотермических поверхностей
3.2 Аналитическое решение для первого этапа процесса

3.3 Аналитическое решение. Применение метода изотермических
ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЛЯ ВТОРОГО ЭТАПА ПРОЦЕССА
3.4 Получение аналитического решения для третьего этапа процесса
3.5 Выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕНА В УСТАНОВКЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЕДЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРИИ И ЭКСПЕРИМЕНТА
4.1 Описание экспериментальной установки
4.2 Методика эксперимента
4.3 Описание результатов экспериментальных исследований и сопоставление т еоретической и экспериментальной кривых
4.4 Описание блок-схемы алгоритма расчетов распределения температуры по узлам слоев изделия
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. В современной промышленности широко используются композиционные материалы, так как они обладают уникальными упругими и прочностными свойствами. Например, в изделиях авиастроения из таких материалов изготавливают лонжероны лопасти, детали корпусов и так далее.
Технология получения композиционных материалов состоит в следующем. Стеклоткань пропитывается специальными связующими материалами. Многослойная конструкция из пропитанной стеклоткани, которой придана требуемая форма, подвергается специальной температурной обработке. В результате процесса полимеризации получается изделие, которое по своим прочностным свойствам превосходит параметры металлических изделий. При этом не требуется дорогостоящая обработка (штамповка, резание и т.д.). В качестве основного оборудования для полимеризации используется пресс-форма с электроподогревом. Процесс полимеризации определяется термическими условиями, создаваемыми специальными нагревателями. Основным технологическим элементом таких установок, таким образом, выступают нагреватели, определяющие теплофизические процессы в пресс-формах.
Оптимизация процесса полимеризации связана с разработкой соответствующих теплофизических математических моделей. Основные трудности при создании таких моделей возникают из-за необходимости учета:
- многослойности соответствующих конструкций с различными теплофизическими свойствами;
- фазовых переходов при полимеризации, которые описываются моделями Стефана;
- многостадийное™ процесса прогрева.

эпоксидных смол первичными аминами). Может быть механизм гомополимеризации и сополимеризации. В отдельных случаях в одном процессе могут сочетаться и полимеризационный, и поликонденсационный механизмы отвержения (отвержение эпоксидных смол ангидридами кислот в присутствии катализаторов - третичных аминов).
В общем процессе отвержения можно выделить две стадии: 1) начальную до момента возникновения трехмерной сетки - точки гелеобразования; 2) конечную - после точки гелеобразования до предельных стадий.
Если отвердение происходит по механизму полимеризации, то начальной стадии достаточно долгий индукционный период. Вязкость существенно не меняется. В период роста цепей материал превращается в трехмерный полимер почти мгновенно.
Если отвердение происходит по механизму поликонденсации, то вязкость нарастает постепенно до точки гелеобразования. В этом случае отвержение может быть прервано на любой заданной глубине. После точки гелеобразования скорость отвердения обычно замедляется.
При температурах процесса, лежащих ниже температуры стеклования Тс (температура стеклования - температура, при которой полимер из вязкотекучего переходит при охлаждении в стеклообразное состояние), то отвердение прекратится. Для полного отвердения температура должна быть выше температуры стеклования предельно отверденного полимера (Тс)
фенолформальдегидных смол эта температура 180°-200° С, при более высоких температурах происходит термоокислительная деструкция полимера.
Связующее в рассматриваемом композиционном материале получено на основе эпоксидных смол.
Эпоксидные смолы - олигомеры (или полимеры) содержащие в
>С-С<
молекуле не менее 2-х эпоксидных / или глицидиловых