Создание эффективных металлических теплоизоляционных конструкций

Рейтинг:   / 0
ПлохоОтлично 

Authors:

А.А. Чейлытко, кандидат технических наук, доцент, orcid.org/0000-0002-5713-155X, Запорожская государственная инженерная академия, докторант кафедры теплоэнергетики, г. Запорожье, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

С.В. Ильин, кандидат технических наук, orcid.org/0000-0003-3563-9536, Запорожская государственная инженерная академия, доцент кафедры теплоэнергетики, г. Запорожье, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">svizp1@gmail.com

М.А. Носов, orcid.org/0000-0002-8772-4313, Запорожская государственная инженерная академия, аспирант кафедры теплоэнергетики, г. Запорожье, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">nosovmak@gmail.com

Abstract:

Цель. Создание конструкции тепловой изоляции (на базе набора перфорированных металлических пластин), обладающей простотой изготовления, имеющей оптимальные теплофизические и прочностные характеристики, позволяющей использовать конструктивные элементы как из одного материала, так и комбинации различных.

Методика. Проведены эмпирические лабораторные исследования предложенной конструкции тепловой изоляции с варьированием размера пор и расстояния между ними. Для построения уравнения регрессии использовался метод планирования эксперимента. Для статистической обработки данных использовался метод t-критерия Стьюдента и проверка адекватности по критерию Фишера. Для нахождения минимума целевой функции использовался метод Лагранжа с условиями Куна-Такера.

Результаты. Найдена зависимость прочности и эффективной теплопроводности рассматриваемого теплоизоляционного материала от максимального диаметра поры, и расстояния между краями пор. Составлена целевая функция, исходя из минимальной теплопроводности и прочности на сжатие не менее 100 МПа. Определены оптимальные размеры перфорации в пластинах, при которых теплопроводность равна 20,7686 Вт/(м·К), предел прочности на сжатие – 100,235 МПа.

Научная новизна. Определены оптимальные геометрические параметры составных перфорированных пластин для использования их в качестве элементов тепловой защиты энергетического оборудования. Найдены коэффициент теплопроводности и показатель твердости полученного материала.

Практическая значимость. Предложена конструкция тепловой изоляции, состоящая из набора металлических пластин. Разработанная металлическая тепловая изоляция может быть использована в ряде областей, среди которых: авиастроение; ракетостроение; автомобильная и ядерная промышленость. Столь широкая область применения обусловлена комбинацией теплофизических и прочностных характеристик. Также важна возможность использования разнообразных металлов, будь то титан для корпусов в ракетостроении или цирконий для изоляции активной зоны ядерного реактора. Использование данной конструкции вместо монолитных частей в изделии приведет к уменьшению общего веса, тепловых потерь и затрат материала.

Reference

1. Krushenko, G. G., 2012. Manufacture and application of porous metallic materials in engineering. Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta imeni akademika M. F. Reshetneva, 5(45), pp. 181‒184.

2. Hanus, A., Lichý, P. and Bednářová, V., 2012. Produc­tion and properties of cast metal with a porous. In: 21st International Conference on Metallurgy and Materials. Brno, 23–25 May 2012 [online]. Available at: <http://metal2013.tanger.cz/files/ proceedings /02/reports/464.pdf> [Accessed 23 July 2016].

3. Shaik Dawood, A. K. and Karuppusami, G., 2012. A New Method for Production of Porous Aluminum Castings. Advanced Design and Manufacturing Technology, 5(3), рр. 9‒13.

4. Sereda, B., Belokon', Y., Zherebtsov, A. and Sereda, D., 2012. The researching and modeling of physical-chemical properties of Ni-base alloys in SHS conditions. In: Mate­rials Science and Technology Conference and Exhibi­tion 2012, MS and T. [online]. Available at: <http://toc. pro-ceedings.com/16632webtoc.pdf> [Accessed 23 July 2016].

5. Lichy, P., Bednarova, V. and Elbel, T., 2012. Casting routes for porous metals production. Archives of foundry engineering, 12(1), рр. 71‒74.

6. Bednářová, V., Lichý, P., Elbel, T. and Hanus, A., 2014. Cast cellular metals with regular and irregular structures. Materiali in tehnologije, 48, pp. 175–179.

7. Joseph R. Vargas and Steven J. Seelman, Zimmer, Inc., 2014. Micro-alloyed porous metal having optimized chemical composition and method of manufacturing the same. US8734514 B2 [online]. Available at: <https://www.google.com/patents/US8734514> [Accessed 23 July 2016].

8. Kennedy, A., 2012. Porous metals and metal foams made from powders, powder metallurgy. InTech. Powder Metallurgy. pp. 31–46. ISBN: 978-953-51-0071-3 [online]. Available at: <http://www.intechopen.com/books/powder-metallurgy/the-manufacture-of-porous-and-cellular-metals-bypowder-metallurgy-processes> [Accessed 20 October 2016].

9. Pavlenko, A. M., Koshlak, A. V., Cheilytko, A. A. and Nosov, M. A., 2015. Influence of location of pores on the electronic thermal conductivity in porous metal material. Tekhnichna teplofizyka ta promyslova teploenerhetyka, 7, pp. 142–149.

10. Nakajima, H., 2013. Porous Metals with Directional Pores. http://dx.doi.org/ 10.1007/978-4-431-54017-5_7.

11. Cheiytko, A. A. and Pavlenko, A.M., 2013. Swelling of the porous siliceous material. Saarbrucken: LAP LAMBERT Academic Publishing. ISBN 978–3–659–46789–9.

 повний текст / full article



Посетители

1886438
Сегодня
За месяц
Всего
722
17494
1886438

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

49000, г. Днепропетровск,
пр. К. Маркса 19, корп. 3, к. 24а
Тел.: 47-45-24
e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Вы здесь: Главная Главная RusCat Архив журнала 2017 Содержание №6 2017 Геотехническая и горная механика, машиностроение Создание эффективных металлических теплоизоляционных конструкций