Физико-химические процессы при полимеризации изоляционных слоев кабельных изделий в условиях нестационарного сопряженного теплообмена

• Автор: Иванова, Евгения Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.17, 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 129 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ
ИЗОЛЯЦИОННЫХ СЛОЕВ КАБЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ПРИ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЬНОГО ИЗДЕЛИЯ
2Л Физическая постановка
2.2 Математическая модель
2.3 Методы решения
2.4 Алгоритм решения
2.5 Оценка достоверности результатов численных исследований
ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ИЗОЛЯЦИОННЫХ СЛОЕВ КАБЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ
3.1 Одномерный теплоперенос в двухслойном кабельном изделии
3.2 Исследование влияния реальной конфигурации кабельного изделия, теплообмена с внешней средой за счет излучения и конвекции на интегральные характеристики полимеризации изоляции кабеля в рамках одномерной модели теплопереноса
3.3 Влияние реальной конфигурации кабельного изделия, теплообмена с внешней средой за счет излучения и конвекции на интегральные характеристики полимеризации изоляции кабеля в рамках двумерной модели теплопереноса
3.4 Анализ закономерностей полимеризации изоляции кабеля в условиях смешанной конвекции в камере нагревательной печи
3.5 Интегральные характеристики полимеризации изделий при различных теплофизических характеристиках их изоляции
3.6 Анализ влияния параметров химического реагирования в оболочке кабельного изделия на процесс полимеризации
3.7 Сопоставление макроскопических закономерностей полимеризации изоляции одножильных и многожильных кабельных изделий..
3.8 Сравнение результатов численных и экспериментальных исследований физико-химических процессов при полимеризации изоляционных слоев кабельных изделий
3.9 Рекомендации по использованию полученных результатов и дальнейшему развитию сформулированного в диссертации
подхода
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Процессы полимеризации изоляционных слоев типичных кабельных изделий предполагают движение последних через специализированные нагревательные камеры [1-3]. Основной характеристикой процесса является полнота завершения полимеризации в изоляционном слое [3]. Наиболее распространенная технология полимеризации изоляции [2, 3] предполагает воздействие на образец беспаровой среды (например, воздуха) с температурой 180-200 °С. Нагрев до таких достаточно высоких температур обеспечивает снижение доли влаги и газовых включений в изоляционном покрытии (при этом реализуется защита от коррозии, эрозии и других негативных факторов). Однако, вместе с тем возникает опасность перегрева изделия и деформации его поверхности в результате плавления и термического разложения. Достаточные и предельно допустимые температуры, характерные времена прогрева, а также способы полимеризации могут существенным образом меняться в зависимости от компонентного состава изоляционного материала и его структуры [3].
Полимеризация может реализовываться несколькими способами, отличающимися по агрегатному состоянию полимеризуемой системы [4]. Однако, вне зависимости от способа полимеризации и агрегатного состояния изоляционного изделия рассматриваемые физико-химические процессы являются энергозатратными [5]. Для выбора оптимальных по масштабам привлекаемых материальных ресурсов и качеству изделий технологических параметров целесообразно прогностическое моделирование теплового состояния изделия в процессе его полимеризации [3,6].
Самым распространенным изоляционным материалом кабельных изделий является резина [4-8]. Процессы полимеризации резиновых изделий принято называть вулканизацией [8]. Но так как в настоящее время в качестве изоляции используют и другие материалы (например, пластмассы
считать [2], что на выходе из такой камеры изделие характеризуется высокой степенью полимеризации изоляционной оболочки по всей толщине [2]. При этом термин «полная полимеризация» [131] подразумевает завершение химического процесса в изоляционном слое до выполнения условия ф~1 (ф - степень завершенности основной химической реакции).
В качестве первого приближения (в диссертации приведено решение нескольких задач) при моделировании рассматривалась система, представленная на рисунке 2.1.1.

и] _и^

Рисунок 2.1.1. Схема области решения задачи при 0 Считалось, что кабель состоит из жилы (7) и оболочки (2). Изделие с
начальной температурой Т0 и постоянной скоростью м/с движется через
нагревательную камеру. Оболочка нагревается при существенно более