Рациональные режимы в технологии пеностекла на основании моделирования процесса термообработки

• Автор: Яшуркаев, Тимур Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 183 с. : ил.

Содержание

1. Состояние вопроса и постановка задач

1.1. Актуальность использования теплоизоляционных материалов

в строительстве

1.2. Классификация и краткая характеристика теплоизоляционных материалов

1.3. Требования к теплоизоляционным материалам и структура необходимая для их обеспечения
1.4. Основные характеристики теплоизоляционного пеностекла и способы его производства

1.4.1. Производство теплоизоляционного пеностекла

1.4.2. Сырьевые материалы

1.4.3. Анализ технологии производства пеностекла

1.5. Свойства стеклообразного состояния вещества

1.5.1. Свойства стекла в условиях равномерного изменения температуры
1.5.2. Изменение свойств стекла в условиях изотермической выдержки
1.5.3. Тепловое расширение стекла
1.6. Особенности теплообмена в высокоиористых телах
1.7. Структура пористых теплоизоляционных материалов.
1.7.1. Пористость теплоизоляционных материалов.
1.7.2. Размер пор теплоизоляционных материалов
1.7.3. Характер пористой структуры теплоизоляционных материалов
1.7.4. Распределение пор в теплоизоляционных материалах
1.8. Выводы
1.9. Постановка цели и задач исследования
2.Методы исследования.
2.1. Метод определения пористости, плотности, прочности, теплопроводности и размера пор.
2.2. ИКспектроскопический метод
2.3. Рентгенофазовый метод
2.3.1. Методы и схемы съемки рентгенограмм.
2.3.2. Расшифровка рентгенограмм
2.4. Микроскопический метод.
2.4.1. Приготовление препаратов
2.4.2. Методы исследования препаратов
2.5. Дериватографический анализ
3. Изучение сI роения высокопористых материалов.
3. Изучение строения высокопористых материалов.
3.1. Моделирование структуры пористых материалов
3.1.1. Исследование образцов пеностекла с различными характеристиками
3.1.2. Основные допущения при моделировании структуры пеностекла
3.1.3. Описание моделирования структуры высокопористых материалов на основе стекла
3.2. Расчет напряжений при термической деформации слоев пеностекла
3.2.1. Основные допущения при моделировании процессов образования напряжений при термической обработке пеностекла
3.2.2. Алгоритм расчета напряжений в пеностекле при термообработке
3.3. Расчет теплообмена в пористых материалах
3.3.1.Теплопередача в газовой среде
3.3.2. Теплопередача но материалу матрицы пеностекла
3.3.3. Теплопередача излучения между слоями пеностекла
3.3.4. Основные допущения при моделировании процессов теплопереноса в пористых материалах
3.3.5. Алгоритм расчета теплообмена в пористых теплоизоляционных материалах
З.З.б.Определение зеркальнодиффузионных оптикогеометрических коэффициентов методом парциальных потоков
3.4. Выводы
4. Исследование свойств пеностекла, проверка адекватности модели термообработки.
4.1. Определение параметров свойств пеностекла, используемых в процессе моделирования
4.2. Проверка адекватности модели
4.3. Выводы
5. Определение рациональных свойств и разработка технологических режимов производства теплоизоляционного
5.1. Исследование влияния радиационных характеристик
пеностекла на его теплоизоляционные свойства.
5.1.1. Влияние состава шихты и ее термообработки на радиационные характеристики пеностекла
5.1.2. Влияние поглощательной способности на процесс теплопередачи в пеностекле.
5.2. Определение влияния размера пор и плотности на свойства теплоизоляционного пеностекла
5.2.1. Влияние размера пор и плотности на теплопроводность теплоизоляционного пеностекла
5.2.2. Влияние размера пор и плотности на напряженнодеформированное состояние теплоизоляционного пеностекла
5.2.3. Определение предлагаемого размера пор.
5.3. Влияние структуры и минералогического состава на технологические особенности производства пеностекла
5.3.1 Исследование процесса охлаждения пеностекла при
фиксации структуры
5.3.2 Конструкционные параметры печи вспенивания в зонах
резкого охлаждения и стабилизации.
5.3.3 Влияние на технологические особенности процесса отжига пеностекла структурных параметров материала.
5.4. Применение излучающих инфракрасного спектра печей
5.5. Выводы
6. Расчет экономической эффективности
7. Основные выводы и результаты
Список литерату


Основным требованием к теплоизоляционным материалам является низкая теплопроводность, обеспечивающая большое термическое сопротивление, препятствующее процессу теплопередачи. Однако немаловажное значение имеют и другие характеристики материалов, применяемых в строительной индустрии, обеспечивающие удобство монтажа и эксплуатации. Большинство теплоизоляционных материалов, имеющих низкую теплопроводность, либо горят выделяя при этом токсичные вещества, либо имеют низкую прочность, что приводит к недолговечности строительных конструкций. Материалы на основе органических веществ часто подвергаются разрушению грызунами. Волокнистые теплоизоляционные материалы имеют высокое водопоглощение, склонны к самоуплотнению. Зачастую при их производстве применяются токсичные связующие вещества. Подобные материалы также не отличаются биостойкостыо воздействию грызунов. Из вышесказанного следует, что строительный теплоизоляционный материал должен помимо низкой теплопроводности иметь как можно более высокую прочность и практическую долговечность иметь низкое водопоглощение, высокую морозостойкость и т. Значения данных параметров взаимосвязаны и определяются внутренним строением материала. Низкая теплопроводность достигается введением большого количества газовой фазы повышения пористости структуры. Однако механическое поведение материала деформирование и разрушение при воздействии внешних факторов также определяется его структурой. Понятие структуры включает в себя количественное соотношение элементов, их взаимное расположение в пространстве, комплекс их физикомеханических свойств и характер связей между ними, оказывающих влияние на формирование прочности и деформативных свойств материала. Под структурной прочностью понимается предел прочности при простейших напряженнодеформированных состояниях, а именно в случае однородного осевого сжатия и растяжения. Введение большого количества газовой фазы приводит к нарушению однородности структуры, появлению концентраторов напряжений, что влечет за собой снижение прочности материала. Подчеркивается, например, важность таких структурных характеристик, как вид физических связей между элементами . Для искусственных строительных конгломератов, характерных наличием многих видов связей, И. А. Рыбьев и Нехорошее предложили классификацию по степени сложности структуры . Данная классификация разработана для материалов, изготовляемых на основе вяжущих веществ, однако подобный общий подход можно использовать и для высокопористых материалов, имеющих сложноорганизованную структуру. Подобный системный подход к изучению структуры высокопористых материалов и ее влияния на их прочностные свойства позволяет выделить несколько самостоятельных уровней задачи подзадач, на каждом из которых необходимо применять специфические комплексы методов научных исследований. На субмикроскопическом уровне происходит образование межмолекулярных связей, оказывающих влияние на формирование микроструктуры например, склонности к кристаллизации, механических, термических и оптических свойств матрицы будущего материала. Начиная с микроскопического уровня, структура создается сочетанием разных по химикоминералогическому составу и физикомеханическим свойствам материалов в целом. В веществе, образующем матрицу материала аморфной фазе, вяжущем или полимерах, распределяются по объему различные компоненты выкристаллизованные из расплава упорядоченные структуры дивитрит, для пеностекла, наполнитель песок, для пенобетона, микропоры, включения газообразователя и примеси. Собственная структура компонентов и их пространственное размещение могут быть различными. Наиболее перспективным теплоизоляционным материалом, исходя из характера структуры, является пеностекло. Основу матрицы пеностекла составляет неорганическое стекло, которое имеет высокую прочность, низкое водопоглощение, не горит, не выделяет токсичных веществ и неподвержено воздействию живых организмов. Это обеспечивает высокую долговечность материала, сравнимую со сроком эксплуатации строительных сооружений.