Повышение эффективности камер термообработки шинного корда с применением конвективно-инфракрасного теплоподвода

• Автор: Каширин, Илья Станиславович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 153 с. : ил

Содержание
Введение
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССА ТЕРМООБРАБОТКИ ШИННОГО КОРДА.

1.1 Процессы и оборудование, применяемые при термообработке шинного корда

1.2 Анализ факторов, определяющих эффективность камер термообработки шинного корда

1.3 Способы повышения эффективности оборудования для термообработки корда.

1.4 Теоретические основы расчета процессов теплообмена корда

в камерах термообработки.

1.5 Выводы но главе и постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНВЕКТИВНО ИНФРАКРАСНОГО НАГРЕВА ШИННОГО КОРДА

2.1 Математическое описание процесса прогрева корда.

2.2 Определение характеристик взаимодействия инфракрасного излучения с кордной нитью.
2.2.1 Определение спектрального коэффициента экстинкции корда
2.2.2 Определение спектральных характеристик источника инфракрасного излучения
2.2.3 Расчет объемного прогрева кордной нити при инфракрасном теплоподводе.
2.3 Граничные условия теплообмена кордной нити
2.4 Определение граничных условий конвективного теплообмена
на поверхности корда.
2.4.1 Уравнение теплообмена в пристенном пограничном слое плоской струи у поверхности шинного корда
2.4.2 Расчет распределения продольных скоростей в пристенном слое теплоносителя
2.4.3 Определение толщины пристенного слоя
2.4.4 Расчет распределения коэффициентов турбулентной температуропроводности в пристенном слое
2.4.5 Определение температуры на внешней границе пристенного слоя и средней температуры струи.
2.5 Учет влияния воздухопроницаемости шинного корда на интенсивность конвективного теплообмена.
2.6 Анализ полученного математического описания.
2.7 Результаты и выводы по главе
ГЛАВА 3. ОЦЕНКА АДЕКВАТНОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ
МОДЕЛИ КОНВЕКТИВНОИНФРАКРАСНОГО НАГРЕВА КОРДА.
3.1 Описание экспериментального оборудования
3.1.1 Экспериментальная установка для исследования нагрева корда конвекцией и термоэлектрическими инфракрасными излучателями.
3.1.2 Экспериментальная установка для исследования инфракрасного нагрева корда галогенными излучателями
3.1.3 Подготовка образцов корда.
3.2 Экспериментальное исследование прогрева кордной нити теплопроводностью.
3.3 Экспериментальное исследование влияния шага кордных нитей на интенсивность конвективного теплообмена корда
3.4 Экспериментальное исследование конвективно инфракрасного нагрева корда
3.5 Оценка корректности метода решения сопряженной задачи теплообмена кордной нити и пристенного слоя воздуха
3.6 Результаты и выводы по главе.
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЗАТРАТ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ
В КАМЕРЕ ТЕРМООБРАБОТКИ ШИННОГО КОРДА
4.1 Постановка задачи определения энергозатрат в термокамере.
4.2 Определение электрической мощности инфракрасных нагревателей.
4.3 Расчет теплообмена теплоносителя в контуре циркуляции
4.3.1 Расчет расходов в контуре циркуляции теплоносителя.
4.3.2 Расчет распределения температур теплоносителя в контуре циркуляции.
4.4 Расчет количества сжигаемого природного газа
4.5 Расчет мощности вентиляторов циркуляции теплоносителя
4.6 Последовательность расчета энергозатрат.
4.7 Результаты и выводы по главе
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ПРАКТИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ,
НАПРАВЛЕННЫХ НА ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КАМЕР ТЕРМООБРАБОТКИ ШИННОГО КОРДА
5.1 Анализ эксплуатационных характеристик и эффективности использования энергоресурсов в современных термокамерах.
5.1.1 Оценка избыточного расхода электроэнергии, затрачиваемой на циркуляцию теплоносителя.
5.1.2 Анализ эффективности системы подготовки теплоносителя.
5.2 Определение критерия стабилизации условий теплового воздействия на корд.
5.3 Повышение эффективности системы управления тепловыми режимами в термокамерах конвективного типа.
5.3.1 Разработка метода управления прогревом корда в заданном диапазоне температур при конвективном теплоподводе
5.3.2 Техническая реализация системы управления интенсивностью теплоподвода в конвективной термокамере.
5.3.3 Оптимизация системы управления воздухообменом термокамеры с внешней средой
5.3.4 Повышение эффективности системы управления температурой обработки корда.
5.4 Повышение эффективности камер термообработки шинного корда с применением инфракрасного теплоподвода.
5.4.1 Условия эффективного применения инфракрасного нагрева в камерах термообработки шинного корда
5.4.2 Техническая реализация нагрева корда инфракрасными термоэлектрическими нагревателями
5.4.3 Техническая реализация нагрева корда инфракрасными
излучателями галогенного типа.
5.4.4 Повышение эффективности управления параметрами тепловой обработки корда при помощи инфракрасного теплоподвода.
5.5 Сравнительный анализ энергозатрат на тепловую обработку корда в термокамерах с различной схемой управления тепловыми режимами.
5.6 Результаты и выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА


В современной промышленности резинотехнических изделий, работающих в условиях повышенных механических нагрузок, деформаций, вибраций и температур, в качестве армирующего силового каркаса изделий используются текстильные материалы на основе синтетических волокон. К резиновым техническим изделиям относятся автомобильные и авиационные шины, транспортерные ленты, приводные ремни, резинотканевые рукава, среди которых шинный корд как основа армирующего каркаса автопокрышек занимает ведущее место по потреблению синтетического волокна. Этот факт обусловливает существование специального направления в машиностроении, занимающегося разработкой и внедрением промышленных линий для обработки шинного корда, учитывающих специфику технологии обработки корда. Обработка кордных материалов на предприятиях шинной промышленности осуществляется на поточных кордных линиях, предназначенных для последовательного осуществления технологических операций пропитки, сушки и термомеханической обработки корда и включает в себя несколько последовательно установленных агрегатов, образующих технологическую линию, через которые осуществляется протяжка корда 1. Отечественное оборудование для термообработки корда представлено линиями КЛК, КЛК, КЛК, КЛК и ЛПК. Среди зарубежного оборудования применение находят линии фирм Репике Франция, Гленцштофф, Цслл ФРГ, Марубени Корпорейшн, Ичикин Япония, Литцер США, Мазерплатт Англия, Пирелли Италия и другие. Шинный корд представляет собой воздухопроницаемое полотно, образованное параллельно уложенными по ширине нитями основы, воспринимающими основную нагрузку в автопокрышках, и редкими нитями утка, служащими для образования полотна 1,6,,. В отечественной промышленности применяется преимущественно полиамидный шинный корд, поскольку он по сравнению с другими типами текстильного корда вискозного, лавсанового имеет ряд положительных свойств, такие как меньшая плотность, влагостойкость, высокая выносливость при многократном сжатии 9,,. Однако кордное суровье имеет такие недостатки, как необратимая эластическая деформация при эксплуатации изделий при повышенных температурах, разнашиваемость 2, , . Одним из наиболее эффективных способов улучшения физикомеханических показателей полиамидного корда, а поэтому одной из основных технологических операций его обработки является термообработка корда в условиях высоких температур С и натяжений 5 кНполотно, которая включает в себя от одного до грех температурных циклов нагрев выдержка в прогретом состоянии охлаждение 1,5,,, причем две первые стадии протекают в специально сконструированных термокамерах, входящих в состав кордных линий 1,2,6,7,. В настоящее время па кордных линиях применяются камеры термообработки корда конвективного типа, в которых осуществляется сопловой обдув корда нагретым теплоносителем 5,6,8,,. В термокамерах разных линий используется один и тот же принцип управления тепловыми режимами за исключением несущественных конструктивных модификаций систем раздачи нагрева теплоносителя. Поэтому конструкция современных камер термообработки корда может быть рассмотрена на примере установки КТВК, входящей в состав кордных линий КЛК Рис. В конвективной термокамере соплового типа корд 1, как правило, заправляется вертикально и проходит между чередующимися нагнетательными 2 и всасывающими 3 соплами, обеспечивающими двусторонний струйный обдув корда теплоносителем или охлаждающим воздухом со скоростью до мс. Сопловые насадки через гидравлические заслонки 4 сообщаются с раздаточными 5,8 и всасывающими 6,9 коллекторами систем циркуляции теплоносителя и холодного воздуха. Циркуляция теплоносителя осуществляется при помощи центробежных вентиляторов , при этом теплоноситель проходит через калориферы , в которых происходит его нагрев. Часть отработанного теплоносителя, содержащего выделяющиеся из корда вредные вещества, принудительно отводится из контуров циркуляции при помощи вытяжных вентиляторов . З5 ж
. Рис. Принципиальная схема камеры термообработки корда КТВК 1 корд 2,3 нагнетательное и всасывающее сопла 4 сопловые заслонки 5.