Очистка металлических расплавов фильтрованием в литейной форме

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
Традиционно рассматриваются тепловые аккумуляторы с неподвижной или подвижной матрицами. Использование неподвижной матрицы обеспечивает максимальную простоту конструкции, но требует больших масс ТАМ. Кроме этого, температура теплоносителя на выходе из аккумулятора изменяется в течение времени, что требует дополнительной системы поддержания постоянных параметров путем перепуска.
Канальные тепловые аккумуляторы широко применяются в системах электро- и теплоснабжения, использующих вне пиковую энергию. Теплоаккумули-рующий материал (шамот, огнеупорный кирпич и т. п.) нагревается в периоды минимального потребления электроэнергии, что позволяет выравнивать графики загрузки электростанций. Пропуская холодный воздух через матрицу можно производить обогрев помещений.
Таким образом, применение аккумуляторов теплоты в системах теплоснабжения позволит повысить эффективность использования топлива, шире применять вторичные энергоресурсы, нетрадиционные и возобновляемые источники энергии.
Библиографические ссылки
1. Левенберг В. Д., Ткач М. Р., Гольстрем В. А. Аккумулирование тепла. Киев: Техника, 1991. С. 49−74.
2. Мозговой А. Г., Шпильрайн Э. Э., Дибиров М. А. и др. Теплофизические свойства теплоаккумулирую-щих материалов. Кристаллогидраты. М.: ИВТАНАН СССР, 1990. № 2 (82).
3. Сотникова О. А., Турбин В. С., Григорьев В. А. Аккумуляторы теплоты теплогенерирующих установок систем теплоснабжения. Энергоэффективность: опыт, проблемы, решения. Вып. 1−2. 2004. С. 82−86.
© Шелепов В. А., Мелкозёров М. Г., 2011
УДК 669. 054. 2:66. 067. 1
И. Н. Щукина1, М. А. Воеводина1 Научный руководитель — Г. Г. Крушенко2 1Хакасский технический институт, Абакан 2Институт вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск
ОЧИСТКА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ ФИЛЬТРОВАНИЕМ В ЛИТЕИНОИ ФОРМЕ
Разработана модель фильтрационного рафинирования металлических расплавов. Непрерывный процесс течения расплава по каналам фильтра представлен как прерывный пошаговый. Для оценки эффективности фильтрования введен параметр — коэффициент эффективного использования поверхности фильтра
Фильтрование металлических расплавов, как цветных, так и черных сплавов находит все более широкое распространение. Например, в результате фильтрования алюминиево-кремниевого сплава АК7 через фильтр, представляющий собой засыпанные в литниковую чашу кусочки дробленого переплава фторидов (50% М2 + 50% СаР2) механические свойства отливок и плотность отливок оказались более высокими, чем при заливке без фильтрования. [1]. Это связано с адсорбцией неметаллических примесей при протекании множества струек по поверхности фильтрующего материала [2].
Результаты экспериментальных и промышленных исследований свидетельствуют о высокой эффективности процесса очистки от вредных примесей и расплава чугуна с шаровидным графитом (ЧШГ) фильтрованием с помощью тканых, пенокерамических и ячеистых фильтров [3- 4].
Осаждение неметаллических частиц на фильтре происходит путем доставки их к поверхности адсорбента (фильтра), перехода ими границы раздела расплав — фильтр и агрегации частиц на поверхности фильтра [5]. Следовательно, одним из обязательных условий фильтрационного рафинирования металлических расплавов от взвешенных в них неметаллических частиц является обеспечение прямого контакта их с материалом фильтра.
При прохождении струйкой расплава пути Ш в канале фильтра концентрация НВ уменьшается на
Общее изменение количества НВ для элементарного промежутка времени составит
dq'- = - Уф-Бк^с. (1)
С другой стороны неметаллические частицы со скоростью и доставляются к поверхности фильтра. На элементарном участке dl площадь поверхности фильтра равна П-Ш.
Поэтому общее количество доставляемых частиц равно
dq'- = П-Ш-и-с. (2)
Приравнивая правые части уравнений (1) и (2) получили
уф-Бк^с = П-Ш-и-с. (3)
с _ П • и • d1
с Vф • 8к '-
(4)
Интегрируя правую и левую часть равенства в пределах изменения концентрации включений от с0 до ск и длины канала фильтра от 0 до Ь получаем
1пс! к _-
П • и
(5)
Эффективность рафинирования описывается урав-
нением
^ _ е уф ^к
П • и • Ь
с
0
Секция «Моделирование физико-механических и тепловых процессов»
Если в процессе рафинирования участвует не вся поверхность фильтра, а только 6-ая часть, то вместо (2) имеем
= п-ш-и-с 6. (6)
Тогда
dc _ П • 8 • u • dl
c Уф • Sk
(7)
При обеспечении прямого контакта с расплавом фильтра в течение всего времени фильтрования эффективность рафинирования расплава описывается
уравнением
П _ 1 — K _ 1 — exp
(т гт^
u • L • П

(8)
С учетом параметра 6 фактическая поверхность осаждения неметаллических включений в каналах фильтра составит П ¦ Ь ¦ 6. Следовательно, эффективность рафинирования расплава в этом случае равна:
(
П1 _ 1 — K1 _ 1 — exp
u • L • П • 8
Л
(9)
где п и К — коэффициенты осаждения и проскока соответственно,
п =(Сос-Сь), К =
С0 Со
с0 и сЬ — содержания неметаллических включений в нефильтрованном и фильтрованном расплавах соответственно, %- Уф и и — соответственно скорость продольного течения расплава в каналах фильтра и скорость миграции неметаллических частиц в направлении стенок фильтра, м/с- Ь и П — протяженность (длина) и периметр канала фильтра соответственно, м- 8к — площадь поперечного сечения канала фильтра, м2.
На начальном этапе фильтрации на поверхности фильтра может образоваться затвердевшая корка сплава. В течение всего времени существования твердой корки прямой контакт неметаллических включений с поверхностью фильтра невозможен.
Для количественной оценки влияния этого фактора на эффективность фильтрационного рафинирования расплава ввели параметр — коэффициент эффективного использования поверхности фильтра 6.
Таким образом, разработана модель пошагового прохождения струйки расплава по каналам фильтра. На основе этой модели получены математическая и численная модели расчета критерия активной работы фильтра. Коэффициент активной работы фильтра 6 позволяет оценить степень участия поверхности фильтра в процессе рафинирования.
Библиографические ссылки
1. Крушенко Г. Г., Торшилова С. И. Совмещение модифицирования доэвтектических алюминиево-кремниевых сплавов с фильтрованием // Технология металлов. 2009. № 3. С. 30−31.
2. Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых расплавов / А. В. Курдюмов, С. В. Инкин, В. С. Чулков и др. М.: Металлургия, 1980.
3. Чайкин А. А., Ткаченко В. М, Бондарев М. М. Рафинирование модифицированного в форме ЧШГ с помощью фильтрованной сетки из стекловолокна // Литейное производство. 1988. № 4. С. 4−5.
4. Hawranek R., Lelito J., Suchy J. S, Zak P. The simulation of a liquid cast iron flow through the gating system with filter // Archives of metallurgy and materials. 2009. V. 54. Issue 2. P. 351−358.
5. Тен Э. Б. Механизм фильтрационного рафинирования металлических расплавов // Литейное производство. 1990. № 9. С. 5−6.
© Щукина И. Н., Воеводина М. А., Крушенко Г. Г., 2011

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой