Вспенивание жидкого стекла в плоском капилляре щелевого типа под действием микроволнового излучения

Рейтинг:   / 0
ПлохоОтлично 

Authors:


Л. И. Солоненко, orcid.org/0000-0003-2092-8044, Одесский национальный политехнический университет, г. Одесса, Украина, е-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Р. В. Усенко, orcid.org/0000-0002-8007-9702, Национальная металлургическая академия Украины, г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

А. В. Дзюбина, orcid.org/0000-0002-2215-7231, Национальная металлургическая академия Украины, г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

К. И. Узлов, orcid.org/0000-0003-0744-9890, Национальная металлургическая академия Украины, г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

С. И. Репях, orcid.org/0000-0003-0203-4135, Национальная металлургическая академия Украины, г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.


повний текст / full article



Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2020, (6): 034 - 040

https://doi.org/10.33271/nvngu/2020-6/034



Abstract:



Цель.
Установление механизма массопереноса при вспенивании жидкого стекла в плоском капилляре щелевого типа под действием микроволнового излучения


Методика.
В исследованиях использовали содовое натриевое жидкое стекло с силикатным модулем 2,8–3,0 и удельной плотностью 1,43–1,46 г/см3. Для придания цвета в жидкое стекло вводили чернила красного цвета. Обработку водных растворов жидкого стекла микроволновым излучением проводили в печи с объёмом рабочей камеры 23 литра, при номинальной мощности магнетрона 700 Вт и частоте излучения 2450 МГц. Исследование структуры вспененного жидкого стекла проводили на оптическом микроскопе с увеличением от 25 до 200 крат. Температуру в микроволновой печи измеряли с помощью бесконтактного электронного инфракрасного термометра Temperature AR 320. Определение массы проводили на электронных весах с точностью 0,01 г. Вспенивание жидкого стекла осуществляли в плоском капилляре щелевого типа толщиной от 30 до 900 мкм, образованном двумя параллельно расположенными друг к другу стеклянными пластинами.


Результаты.
Определен механизм массопереноса жидкого стекла при его вспенивании в плоском капилляре щелевого типа при нагреве микроволновым излучением. Установлено, что перенос жидкого стекла в капилляре проходит поэтапно по схеме, подобной прохождению цепной реакции. Схема включает: самокапсулирование жидкого стекла, обусловленное возникновением на её свободной поверхности оболочки из частично дегидратированного жидкого стекла, появление в капсуле парового пузырька, повышение парового давления в капсуле, разрушение оболочки капсулы и выброс за пределы капсулы части не затвердевшего в ней жидкого стекла, полное удаление жидкого стекла из капсулы и её разрушение под действием повышенного парового давления, прекращение движения потока выброшенного за пределы капсулы жидкого стекла, его повторное самокапсулирование и т.д. Этот процесс повторяется до полного удаления воды из обрабатываемого жидкого стекла. Этапность и определённая цикличность образования пенной структуры в жидком стекле под действием микроволнового излучения является основной причиной существенной неравномерности дисперсности её пор и газопроницаемости образующейся пены.


Научная новизна.
Впервые разработано описание механизма массопереноса жидкого стекла при его вспенивании в плоском капилляре щелевого типа при нагреве микроволновым излучением. Впервые определено, что обработка натриевого жидкого стекла с силикатным модулем от 2,8 до 3,0 микроволновым излучением позволяет уменьшить содержание воды в высушенном жидком стекле до содержания менее 0,1 % по массе.


Практическая значимость.
Вспенивание жидкого стекла микроволновым излучением является перспективным процессом с точки зрения разработки новых способов и подходов в решении проблемы оптимизации структурирования зернистых материалов и, в частности, для производства литейных форм и стержней. Знание механизма вспенивания жидкого стекла позволит повысить точность прогнозирования структуры и свойств пеноматериалов, изготавливаемых на основе жидкого стекла, оптимизировать параметры процесса их поризации, расширить представления о технологических возможностях использования жидких стёкол в структурировании пористых сред, их обезвоживания микроволновым излучением и т. п.


Ключевые слова:
массоперенос, пар, жидкое стекло, вода, капилляр, капсула, вспенивание, микроволновое излучение

References.


1. Abdrakhimov, V. Z., Abdrakhimov, E. S., & Abdrakhimov, I. D. (2017). Getting insulating material based in liquid glass and coal conversion wastes generated during coking coal preparation. Ugol – Russian Coal Journal, 4, 64-67. https:// doi.org/10.18796/0041-5790-2017-4-64-67.

2. Siqian Zhang, Yu-Ri Lee, Whan Ahn, & Wha-Seung Ahn (2018). Sodium silicate insulating foam reinforced with acid-treated fly ash. Materials Letters, 218(1), 56-59. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2018.01.150.

3. Abdrakhimov, E. S. (2019). Use of waste fuel and energy complex – burned rocks and tailings of chromite ore in the production of porous aggregate on the basis of liquid-glass compositions. Ugol – Russian Coal Journal, 7, 67-69. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2019-7-67-69.

4. Kogan, V. E. (2016). Inorganic and organic vitreous foam materials and prospect of environmental cleaning from oil and oil products pollutions. Journal of Miming Institute, 218, 331-337. ISSN 0135-3500.

5. Romero, A. R., Toniolo, N., Boccaccini, A. R., & Bernardo, E. (2019). Glass-Ceramic Foams from «Weak Alkali Activation» and Gel-Casting of Waste Glass. Fly Ash Mixtures. Materials, 12(588), 1-14. https://doi.org/10.3390/ma12040588.

6. Wattanasiriwech, D., Nontachit, S., Manomaivibool, P., & Wattanasiriwech, S. (2019). Foam glass from municipal waste as a lightweight aggregate for cement mortar. IOP Conferens Series: Earth and Environmental Science, 351, 1-6. https://doi.org/10.1088/1755-1315/351/1/012008.

7. Paunescu, L., Dragoescu, M. F., Axinte, S. M., & Sebez, A. C. (2019). Nonconventional technique for producing high mechanical strength glass foam from glass waste. Journal of Engineering Studies and Research, 2, 48-55. https://doi.org/10.29081/jesr.v25i2.320.

8. García-Moreno, F. (2016). Commercial Applications of Metal Foams: Their Properties and Production. Materials, 9(85), 2-27. https://doi.org/10.3390/ma9020085.

9. Ye Li, Xudong Cheng, Wei Cao, Lunlun Gong, Ruifang Zhang, & Heping Zhang (2016). Development of adiabatic foam using sodium silicate modified by boric acid. Journal of Alloys and Compounds, 666, 513-519. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.01.139.

10. Gilyazidinova, N., Rudkovskaya, N., & Santalova, T. (2018). Nature conservation technology for producing slag-foam glass as a structural and thermal insulating material. E3S Web of Conferences, IIIrd International Innovative Mining Symposium, 41, 1-7. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20184102017.

11. Zhigulina, A., & Mizuriaev, S. (2017).Technology of obtaining thermal insulation material on the basis of liquid glass by a method of low temperature processing. MATEC Web of Conferences, Theoretical Foundation of Civil Engineering, 117, 1-7. https://doi.org/10.1051/matecconf/20171170018.

12. Tkachenko, S. S., Kolodiy, G. A., Znamensky, L. G., & Ermolenko, A. A. (2018). Cold mixture of inorganic binder: status and prospects of development (inorganic vs. organic). Foundry production and metallurgy, 2(91), 16-22. https://doi.org/10.21122/1683-6065-2018-2-16-22.

13. Solonenko, L., Prokopovich, I., Repyakh, S., Sukhoi, K., & Dmytrenko, D. (2019). System analysis of modern areas of increasing environmental and sanitary hygienic safety of using cold hardening mixtures in foundry. Odessa Polytechnic University, Proceedings, 1(57), 90-98. ISSN 2076-2429.

14. Solonenko, L. I., Bilyi, O. P., Repiakh, S. I., Kimstach, T. V., & Uzlov, K. I. (2020). Heating rate of granular inorganic materials by microwave radiation. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (2), 37-41. https://doi.org/10.33271/nvngu/2020-2/037.

 

Следующие статьи из текущего раздела:

Предыдущие статьи из текущего раздела:

Посетители

3312391
Сегодня
За месяц
Всего
471
8615
3312391

Гостевая книга

Если у вас есть вопросы, пожелания или предложения, вы можете написать их в нашей «Гостевой книге»

Регистрационные данные

ISSN (print) 2071-2227,
ISSN (online) 2223-2362.
Журнал зарегистрирован в Министерстве юстиции Украины.
 Регистрационный номер КВ № 17742-6592ПР от 27.04.2011.

Контакты

40005, г. Днепр, пр. Д. Яворницкого, 19, корп. 3, к. 24 а
Тел.: +38 (056) 746 32 79.
e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Вы здесь: Главная Авторам и читателям требования к авторам RusCat Архив журнала 2020 Содержание №6 2020 Вспенивание жидкого стекла в плоском капилляре щелевого типа под действием микроволнового излучения