ТЕПЛОПРОВІДНІСТЬ ТА ЕЛЕКТРОПРОВІДНІСТЬ СИПУЧИХ ВУГЛЕЦЕВИХ МАТЕРІАЛІВ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, показано зв’язок роботи з науковими програмами і темами, сформульовано мету та завдання досліджень, наукову новизну і практичне значення одержаних результатів, наведено особистий внесок здобувача, інформацію про апробацію результатів дисертації та основні публікації.

У першому розділі на базі літературного огляду проведено аналіз сучасного стану та напрямків експериментальних досліджень теплопровідності та питомого електричного опору сипучих вуглецевих матеріалів, методів вимірювання теплопровідності та конструкцій існуючих установок.

Дослідженням теплофізичних властивостей вуглецевих матеріалів, зокрема кам’яновугільного коксу, займалися Агроскін А.А., Лутков А.І., Кузнєцов Д.М., Знамеровський В.Ю., Чарикова Л.М., Чичулін М.І., Веселовський В.С. Наявні в літературі дані з теплопровідності та питомого електричного опору кам’яновугільного коксу характеризуються широким діапазоном вимірюваних величин, неповнотою відомостей про фракційний склад, невідповідністю технологічним умовам в печах графітування (25–30 кПа), що не дозволяє використати їх для розрахунку температурних полів. Така ситуація створює підстави для більш детального дослідження теплопровідності кам’яновугільного коксу в діапазоні температур 400 – 1300 К та гранулометричним складом до 10 мм.

В літературі відсутні універсальні теоретичні моделі для розрахунків  теплофізичних властивостей сипучих вуглецевих матеріалів, тому основним засобом для визначення теплопровідності є експериментальне вимірювання. Експериментальні методи вимірювання діляться на стаціонарні та нестаціонарні. Незважаючи на переваги нестаціонарних методів за рахунок меншої тривалості дослідів та комплексного вимірювання теплофізичних параметрів, їм притаманні недоліки, які пов’язані зі складністю розрахункових формул і Точність, простота та надійність стаціонарних методів дозволяють використати їх для вирішення поставленої задачі. Аналіз показав, що стаціонарний метод коаксіальних циліндрів дозволяє проводити дослідження сипучих електропровідних матеріалів в широкому діапазоні температур.

Серед описаних в літературі установок, що дозволяють реалізувати метод коаксіальних циліндрів, найбільш близькими по суті є установки, розроблені            Варгафтиком Н.Б., Дешко В.І. Дані установки вимагають внесення в їхню конструкцію змін, що дозволять здійснювати вимірювання теплопровідності зернистих та порошкових матеріалів гранулометричним складом до 10 мм в діапазоні температур 400–1300 К.

Таким чином, розділ завершує постановка основних завдань дисертаційної роботи, що вказані вище.

У другому розділі здійснено розробку теплоелектричної числової моделі у відповідності з фізичною моделлю розроблюваної установки, розроблено конструкцію дослідної установки, методику вимірювання теплопровідності, систему автоматики для збору та обробки даних, здійснено оцінку систематичної похибки вимірювання теплопровідності, проведено налагоджувальні досліди на шамотному, кварцовому та сипучому вуглецевому зразках, планування експерименту для визначення теплопровідності коксу.

Числове моделювання температурних полів у розроблюваній установці дозволяє обґрунтувати її доцільність і працездатність, зменшуючи матеріальні та часові затрати на етапах створення та налагодження. Фізична модель в загальному вигляді являє собою циліндричну багатошарову стінку (рисунок 1), яка містить як шар досліджуваного матеріалу, так і шари нагрівальних елементів, теплоізоляції та каркасу установки. Вимірювальна комірка утворена концентрично розміщеними керамічними трубами. На зовнішній трубі (внутрішній фоновий нагрівник)  установлений спіральний нагрівник високого опору, а у внутрішню трубу (чохол) поміщений карбід-кремнієвий нагрівник (центральний нагрівник). Концентрично внутрішньому фоновому нагрівнику установлений зовнішній фоновий нагрівник. З торців та в радіальному напрямку вимірювальна комірка теплоізольована.