Устройства локального обогрева на основе электропроводных волокон для агропромышленного комплекса

• Автор: Бондаренко, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 206 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Актуальность применения локального обогрева в АПК

1.2 ЭНУ с металлическими резистивными элементами

1Л Дисперснонаполненные ЭНУ

1.4 ЭНУ с неметаллическими резистивными элементами на основе электропроводящих волокон.

1.5 Свойства ЭНУ на основе композиционных нагревательных элементов

Глава 2. РАЗРАБОТКА ТРЕБОВАНИЙ К ЭНУ, МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

2.1 Требования к ЭНУ

2.2 Методика проведения исследований
2.2.1 Методика разработки и изучения свойств исходных материалов и опытных ЭНУ.
2.2.2 Методика изучения температурного поля
2.2.3 Методика исследования резистивных свойств
2.2.4 Методика проведения испытаний на соответствие стандарту и методика эксплуатационных испытаний
2.3 Моделирование электрического и теплового процесса работы ЭНУ

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ И
РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ОПЫТНЫХ МОДЕЛЕЙ ЭНУ
I 3.1 Материалы
3.1.1 Исследование свойств ткани из электропроводных волокон
3.1.2 Разработка защитноизоляционного материала
3.2 Разработка конструкции и технологии изготовления опытных моделей ЭНУ

Ф Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОПЫТНЫХ МОДЕЛЕЙ ЭНУ
4.1. Экспериментальное изучение температурного поля
4.2 Влияние изоляции на резистивные свойства

Глава 5. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СВОЙСТВ И РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЭНУ
5.1 Анализ результатов экспериментального моделирования
5.2 Разработка методики прогнозирования свойств ЭНУ
5.3 Разработка рекомендаций по проектированию ЭНУ на основе
ткани из теплопроводных волокон
Глава 6. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКТОРСКОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭНУ
6.1 Разработка конструкции ЭНУ
6.2 Разработка технологии серийного производства ЭНУ
6.3 Испытания ЭНУ
6.3.1 Электрическое сопротивление
6.3.2 Кратковременное испытание на нагрев
3 Испытание на качество сварки и определение механических свойств
.3.1 Качество сварки
.3.2 Определение механических свойств
.4 Испытание на пробой сопротивление изоляции и электрическая прочность ЭНУ класса 0
6.3.5 Технологичность конструкции
.6 Экологическая безопасность
6.3.7 Пожарная безопасность
6.3.8 Электрическая изоляция
6.3.9 Сертификационные испытания
6.4 Опыт эксплуатации
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В случае обрыва кабеля в результате эксплуатации (такое случается из-за тепловых флуктуаций системы (электро-кабель) - бетон), приходится вскрывать пол. После установки или ремонта «теплым полом» нельзя пользоваться около дней (время полного отвердевания бетона). ЭНУ на основе металлических резистивных элементов обладают стабильными электрическими параметрами, температуроустойчивы, но их жесткость на изгиб и кручение довольно велики, а инерционность паковки не позволяет перерабатывать в утке микропровода диаметром менее 0, мм из-за низкой прочности их на разрыв. Для металлической пряжи характерен целый ряд трудностей в ее изготовлении, вызванных необходимостью включения связующих добавок, что приводит к неравномерности электрического сопротивления по длине пряжи. В известной степени это следует отнести и к металлизированным нитям. Кроме того, при производстве ЭНУ на основе таких проводящих элементов доля ручного труда довольно высока из-за необходимости равномерной укладки нити для получения равномерного температурного поля. Эти недостатки являются одной из основных причин ограниченного применения ЭНУ на основе металлических резистивных элементов в сельскохозяйственном производстве. Недостатки, присущие металлическим резистивным элементам можно частично исключить, используя для изготовления ЭНУ дисперсно-наполненные нагревательные элементы. Ом/м. Первая группа - ЭНУ, электрическая проводимость которых обусловлена совокупностью проводящих цепочек, образуемых введением в полимер проводящих компонентов: технического углерода (сажи), графита, мелкодисперсного металла, или окислов металла и т. В большинстве случаев они представляют собой гетерогенную структуру, состоящую из проводящих и связующих компонентов и наполнителей. Обычно в роли связующего используется полимер, который обеспечивает механическую прочность материала и определяет его физико-химические свойства [], а в качестве наполнителей, кроме сажи, применяют еще корундовые микропорошки (типов КВ, КВ К, К-1), двуокись титана, двуокись циркония, белую сажу, сернокислый барий и т. Вторая группа - органические полупроводники. Это обширный класс материалов, характерной особенностью которых является наличие системы сопряженных двойных связей с делокализованными тг- электронами. В настоящее время синтезировано большое число электропроводящих устройств с сопряженными двойными связями []. Так известны конструкции нагревателя, выполненные в виде эластичной пленки из электроизоляционного материала, толщиной от до мкм на которую нанесена графито-сажевая смесь. Удельное поверхностное сопротивление готового токопроводящего слоя лежит в пределах от до 0 Ом. Электронагреватели работают в диапазоне температур от до °С [,,]. В устройствах для обогрева широкое распространение получили различные полимерные электропроводящие материалы, представляющие собой композиции, состоящие из полимерного связующего и электропроводящего наполнителя. Преимуществом полимерных материалов являются высокая коррозионная стойкость, способность перерабатываться в изделия сложной формы, устойчивость к многократным деформациям, небольшая плотность, эластичность, возможность регулирования электрических характеристик [, ). Среди полимерных электропроводящих материалов особенно распространены композиции на основе каучуков, наполненные сажей. Ее концентрация определяет основной электрический показатель проводящих резин -объемное электросопротивление. Токопроводящие пластмассы в основном с тем же наполнителем в качестве связующего имеют полиэтилен и другие полимеры []. Например, нагревательный элемент одной из конструкций ЭНУ представляет собой слой токопроводящего материала с высоким положительным коэффициентом сопротивления. Этот материал представляет собой композицию полиэтилена - % и сажи - %. Толщина проводящего слоя составляет примерно 6 мм []. Также существуют нагревательные элементы, в которых проводимость обеспечивается применением токопроводящего покрытия. Токопроводящий слой представляет гибкую и прочную обычно полиэфирную основу с токопроводящими добавками, равномерно распределенными в массе [, ].