Лебедєв Борис Володимирович. Визначення енергетичних характеристик екзотермічних стержнів при ремонті й утилізації суден

brief description

Лебедєв Борис Володимирович. Визначення енергетичних характеристик екзотермічних стержнів при ремонті й утилізації суден : Дис... канд. наук: 05.14.06 2007

ЛЕБЕДЄВ Б.В. ВИЗНАЧЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЕКЗОТЕРМІЧНИХ СТЕРЖНІВ ПРИ РЕМОНТІ Й УТИЛІЗАЦІЇ СУДЕН
- Рукопис
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.14.06 технічна теплофізика і промислова теплоенергетика Одеська державна академія холоду. Одеса, 2006.
Робота присвячена теоретичному та експериментальному вивченню закономірностей теплообміну при горінні екзотермічних ріжучих і зварювальних стержнів, на суші і під водою, при утилізації і ремонті суден з метою науково обґрунтованого розрахунку необхідної потужності таких стержнів, їхнього обґрунтованого конструювання і створення екзотермічних засобів, що могли б забезпечити необхідну теплову потужність.
Аналітичні і експериментальні дослідження процесу теплообміну палаючого стержня дали нові наукові результати, показавши, що тепловтрати зв'язані з різними закономірностями теплообміну на повітрі і під водою при плівковому, бульбашковому і змішаному кипінні води біля палаючого стержня, а також при конвективному теплообміні без зміни агрегатного стану. Ці дослідження дали можливість обґрунтовано розраховувати теплову потужність і ККД екзотермічних стержнів для підводного різання.
Експериментальні дослідження процесу теплообміну палаючого стержня на суші і під водою, проведені при використанні оригінальної методики, підтвердили правильність аналітичних підходів і одержаних результатів.

У результаті виконання дисертаційної роботи встановлене наступне:

Досліджені:

процеси теплообміну при різанні металів екзотермічними стержнями на повітрі і під водою;
процес горіння екзотермічних складів.

Показано, що:

процес нагрівання металу екзотермічним стержнем відрізняється по своїй природі від нагрівання металу зварювальною дугою чи від нагрівання металу газовим полум'ям;
величина загального теплового потоку, переданого пластиною заданої товщини навколишньому середовищу у випадку нагрівання її точковим джерелом тепла, може бути основою для розрахунку енергетичних параметрів екзотермічного стержня для підводного різання металів;
при нагріванні екзотермічним стержнем створюється особливе середовище нагрівання, що складається з розтопленого металу, шлаку і газового струменя, що серйозно впливає на ККД нагрівання;
при підводному розрізуванні металевої пластини:

у результаті значного відводу теплової енергії у воду потужність теплового джерела повинна бути підвищена в 3 4 рази для підтримки параметрів теплового процесу, необхідного для здійснення підводного різання,
найбільш інтенсивний тепловідвід спостерігається при величині радіуса зони термічного впливу порядку 15 20 мм, де існує режим кипіння змішаного типу,
найбільший радіус зони термічного впливу складає величину порядку 50 60 мм;

застосування високонергетичних металів (бериллий, цирконій і деякі інші) як пального для екзотермічних стержнів недоцільно через високу вартість і токсичність. Тому найбільш прийнятними високонергетичними металами можуть служити магній, алюміній, бор, кремній, а також деякі їхні стопи;
для надводних робіт доцільно застосовувати стержні в спалювальних неметалічних оболонках чи безоболонкові стержні, які мають спрощену технологію виготовлення;
для підводних робіт доцільно застосовувати стержні в металевих оболонках, що, згоряючи, забезпечують збільшення теплового потоку;
для підводних робіт доцільно застосовувати стержні з автономним запалюванням, що значно спрощує устаткування на судні, яке забезпечує підводні роботи.
Розроблені:

методики розрахунку ККД екзотермічного стержня, що ріже, і необхідної його потужності для різання металу;
високонергетичні склади, що забезпечують необхідну теплову потужність для здійснення різання металів, як під водою, так і на повітрі;
методики розрахунку модифікаторів термітних сумішей , що дає можливість:

розраховувати склад і масу модифікаторів термітних складів для підвищення енергетики зварювання;
використовувати в якості базових термітних складів більш дешеві і менш дефіцитні компоненти;

технології виготовлення екзотермічних стержнів, що дають можливість одержувати стержні необхідної енергетики, як для надводних, так і для підводних робіт;
класифікація технологічних екзотермічних сумішей, що дає можливість, обґрунтовано ставити вимоги до цих сумішей;
науково-обґрунтована система модифікації екзотермічних складів, з метою підвищення їхньої енергетики.