Оптимизация температурных режимов для технологий ионно-плазменной обработки внутренней поверхности трубы

Оптимизация температурных режимов для технологий ионно-плазменной обработки внутренней поверхности трубы

Данная статья посвящена решению актуальной проблемы увеличения срока эксплуатации крупногабаритных трубных заготовок специального назначения, подвергающихся циклическим ударным воздействиям на внутреннюю поверхность сверхвысоких температур, давлений и механического трения....

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2009
Автори: Москаленко, А.А., Яцевский, В.В., Хямяляйнен, Л.Т., Надтока, В.Н.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут технічної теплофізики НАН України 2009
Назва видання:Промышленная теплотехника
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/61083
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Оптимизация температурных режимов для технологий ионно-плазменной обработки внутренней поверхности трубы / А.А. Москаленко, В.В. Яцевский, Л.Т. Хямяляйнен, В.Н. Надтока // Промышленная теплотехника. — 2009. — Т. 31, № 7. — С. 143-145. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-61083
record_format dspace
spelling irk-123456789-610832014-04-24T03:01:36Z Оптимизация температурных режимов для технологий ионно-плазменной обработки внутренней поверхности трубы Москаленко, А.А. Яцевский, В.В. Хямяляйнен, Л.Т. Надтока, В.Н. Данная статья посвящена решению актуальной проблемы увеличения срока эксплуатации крупногабаритных трубных заготовок специального назначения, подвергающихся циклическим ударным воздействиям на внутреннюю поверхность сверхвысоких температур, давлений и механического трения. 2009 Article Оптимизация температурных режимов для технологий ионно-плазменной обработки внутренней поверхности трубы / А.А. Москаленко, В.В. Яцевский, Л.Т. Хямяляйнен, В.Н. Надтока // Промышленная теплотехника. — 2009. — Т. 31, № 7. — С. 143-145. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0204-3602 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/61083 ru Промышленная теплотехника Інститут технічної теплофізики НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description Данная статья посвящена решению актуальной проблемы увеличения срока эксплуатации крупногабаритных трубных заготовок специального назначения, подвергающихся циклическим ударным воздействиям на внутреннюю поверхность сверхвысоких температур, давлений и механического трения.
format Article
author Москаленко, А.А.
Яцевский, В.В.
Хямяляйнен, Л.Т.
Надтока, В.Н.
spellingShingle Москаленко, А.А.
Яцевский, В.В.
Хямяляйнен, Л.Т.
Надтока, В.Н.
Оптимизация температурных режимов для технологий ионно-плазменной обработки внутренней поверхности трубы
Промышленная теплотехника
author_facet Москаленко, А.А.
Яцевский, В.В.
Хямяляйнен, Л.Т.
Надтока, В.Н.
author_sort Москаленко, А.А.
title Оптимизация температурных режимов для технологий ионно-плазменной обработки внутренней поверхности трубы
title_short Оптимизация температурных режимов для технологий ионно-плазменной обработки внутренней поверхности трубы
title_full Оптимизация температурных режимов для технологий ионно-плазменной обработки внутренней поверхности трубы
title_fullStr Оптимизация температурных режимов для технологий ионно-плазменной обработки внутренней поверхности трубы
title_full_unstemmed Оптимизация температурных режимов для технологий ионно-плазменной обработки внутренней поверхности трубы
title_sort оптимизация температурных режимов для технологий ионно-плазменной обработки внутренней поверхности трубы
publisher Інститут технічної теплофізики НАН України
publishDate 2009
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/61083
citation_txt Оптимизация температурных режимов для технологий ионно-плазменной обработки внутренней поверхности трубы / А.А. Москаленко, В.В. Яцевский, Л.Т. Хямяляйнен, В.Н. Надтока // Промышленная теплотехника. — 2009. — Т. 31, № 7. — С. 143-145. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series Промышленная теплотехника
work_keys_str_mv AT moskalenkoaa optimizaciâtemperaturnyhrežimovdlâtehnologijionnoplazmennojobrabotkivnutrennejpoverhnostitruby
AT âcevskijvv optimizaciâtemperaturnyhrežimovdlâtehnologijionnoplazmennojobrabotkivnutrennejpoverhnostitruby
AT hâmâlâjnenlt optimizaciâtemperaturnyhrežimovdlâtehnologijionnoplazmennojobrabotkivnutrennejpoverhnostitruby
AT nadtokavn optimizaciâtemperaturnyhrežimovdlâtehnologijionnoplazmennojobrabotkivnutrennejpoverhnostitruby
first_indexed 2025-07-05T12:08:32Z
last_indexed 2025-07-05T12:08:32Z
_version_ 1836808732646834176
fulltext ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2009, т. 31, №7 143 ратов. ЛИТЕРАТУРА 1. Капица П.Л. Волновое течения тонких слоёв вязкой жидкости/ П.Л. Капица // ЖЭТФ. – 1948. – Т. 18, вып.1. – С. 3-28. 2. Nusselt W. Die Oberflachenkoondensation des Wasserdamfes/ W.Nusselt // Zeitschrift VDI. – 1916. – Bd, 60. – S. 541-546. 3. Гимбутис Г. Теплообмен при гравитаци- онном течении плёнки жидкости/ Г.Гимбутис. – Вильнюс: Мокслас, 1988. – 233 с. 4. Алексеенко С.В. Волновое течение плё- нок жидкости/ С.В.Алексеенко, В.Е.Накоряков, Б.Г.Покусаев. – Новосибирск: ВО "Наука", 1992. – 256 с. 5. Ганчев Б.Г. Экспериментальное иссле- дование гидродинамики плёнок жидкости, сте- кающих под действием силы тяжести по верти- кальным поверхностям/ Б.Г.Ганчев, В.М.Козлов, В.В.Лозовецкий, В.М.Никитин // Изв. Вузов СССР. – Серия Машиностроение. – 1970. – № 2. 6. Беседин С.М. Экспериментальные методы исследования волнового течения тонких плёнок жидкости/ С.М.Беседин// Физическая гидроди- намика и теплообмен. – 1978. – № 4. – С. 504-511. 7. Семёнов П.А. Течение жидкости в тон- ких слоях (ІІ)/ П.А.Семёнов// Журн. теор. физ. – 1950. – Т. 20., вып. 8. – С. 980-990. 8. Воронцов Е.Г. О минимальной плотности орошения вертикальных плёночных аппаратов/ Е.Г.Воронцов// ИФЖ.. – 1968. – Т. 14, № 4. – С.1075-1078. 9. Watanabe K. Minimum wetting rate on wetted-wall colum-correlation over wide range of liquid viscosity/K.Watanabe, T.Munakata, T.Mutsuda// J. Chem. Eng. Japan. – 1975. – Vol, 8., № 1. – P. 75-77. 10. Simon F.F. Thermocapillary induced breakdown of a falling liquid film/ F.F.Simon, Y.Y.Hsu// NASA Techn. Note D-5624, Washington. – 1970. – № 1. – P. 133-138. Москаленко А.А.1, Яцевский В.В.1, Хямяляйнен Л.Т.2, Надтока В.Н.3 1Институт технической теплофизики НАН Украины 2Объединенный институт высоких температур РАН 3Государственное конструкторское бюро “Южное” ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМОВ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЙ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБЫ Данная статья посвящена решению акту- альной проблемы увеличения срока эксплуа- тации крупногабаритных трубных заготовок специального назначения, подвергающихся ци- клическим ударным воздействиям на внутрен- нюю поверхность сверхвысоких температур (2500…3500 ºC), давлений (1406…5624 МПа) и механического трения [1]. Решающим фактором в потере работоспособности является эрозия – удаление частичек металла с его внутренней по- верхности. Один из наиболее эффективных ме- тодов борьбы с эрозией – нанесение защитной плёнки металла повышенной твёрдости (хром и др. ) между поверхностью и потоком газов. Нанесение ионно-плазменного защитного слоя хрома на внутреннюю поверхность заготовки спецтрубы должно проводиться при температуре поверхности металла трубной заготовки в преде- лах 300…350 оС. При этом будет сохранён необ- ходимый уровень сопротивления металла малым пластическим деформациям циклических нагру- зок, характеризующийся пределом упругости или коэффициентом пропорциональности. Однако, в экспериментах, проведенных на трубных заготовках, зафиксирован значитель- ный перегрев в зоне напыления. При перегреве металла понижаются его прочностные свойства (твёрдость, прочность, упругость и т.д.), приоб- ретённые после предшествующей операции фи- нишной термообработки, что негативно скажет- ся на продолжительности его эксплуатации. Для обеспечения высокого качества адгезии защит- ного покрытия необходимо выполнять требова- ние соблюдения оптимального температурного коридора: от 300 до 350 оС [3]. При постановке задачи данной работы, авто- ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2009, т. 31, №7144 рами были учтены как результаты экспериментов на трубных заготовках, так и результаты преды- дущих расчётов полей температур с помощью двух компьютерных программ: специализиро- ванной (BiLab) [4] и стандартной комплексной – Comsol multiphysiсs [5]. В программах исполь- зовались: адекватные реальному тепловому про- цессу математические модели, учитывающие как нестационарный характер теплообмена, так и существенную неравномерность распределе- ния температур по длине спецтрубы. Выбор чис- ленного метода математического моделирования теплового состояния спецтрубы определялся ге- ометрией трубы и нелинейными (непостоянны- ми во времени и по поверхности) граничными условиями теплообмена. С учётом результатов экспериментов и этих расчетов были внесены из- менения в первоначальную конструкцию блока «очиститель-испаритель». Дополнительной воз- можностью нормализации температурного поля в трубе могло быть увеличение длины модуля ис- точников ионов и плазмы до 400 мм при сохране- нии мощности неизменной. Результаты расчетов представлены в виде зависимостей температур от времени (рис.1) и от длины (рис.2) фрагмента трубы. Рис. 1. Зависимость температуры стенки от времени. Зависимости температуры стенок от длины трубы имеют характерную колоколообразную форму. Максимум температуры находится в рай- оне центра зоны подогрева и перемещается вме- сте с ним вдоль оси трубы. Более высокие тем- пературы стенки наблюдаются на этапе работы очистителя. Выполненные, применительно к условиям новых технологий защиты поверхности труб, Рис. 2. Зависимость температуры стенки от длины трубы. работающих в тяжелых эксплутационных усло- виях, расчеты температурных режимов металла, позволяют с высокой достоверностью и надёж- ностью определить оптимальные условия тепло- обмена, при которых обеспечивается высокое качество нанесенного покрытия. Подводя итоги выполненного исследования, можно сделать сле- дующие выводы. Выводы 1. При установленных мощности и геометрии сиcтемы нанесения защитного покрытия тем- пература металла трубы на 267…280 оС превы- шает допустимую. Увеличение длины модуля до 400 мм не решает полностью проблему нормали- зации температуры металла. 2. Соблюдение требований технологии по температуре металла (Т=300…350 оС) возможно лишь при принудительном, регулируемом отводе тепла с внешней поверхности трубы. 3. На основании обновленной математической модели технологического процесса, для различ- ных диаметров труб и мощностей модулей, рас- считаны необходимые интенсивности охлажде- ния поверхности, обеспечивающие соблюдение требуемого температурного режима. ЛИТЕРАТУРА 1. Ahmad I. “The problem of gun barrel erosion: an overview” in “Gun propulsion technology”, Vol. 109, Progress in Astronautics and Aeronautics, edited by M Summerfield, AIAA, 1988.– Р 311-356. 2. Василина В.Г., Надтока В.Н., ЗайцевВ.И. Экспериментальная установка для нанесения ионно-плазменных покрытий на внутреннюю поверхность труб. Вакуумная техника и техно- ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2009, т. 31, №7 145 логия. – 2-6т. 16, №1. – С. 83-85. 3. Мовчан В.А., Малашенко И.С. Жаростойкие покрытия, осажденные в вакууме. –Киев, Науко- ва думка, 1983.– 232 с. 4. Москаленко А.А., Зотов Е.Н., Добри- вечер В.В., Надтока В.Н., Хямялайнен Л.Т. Експериментально-расчетное определение поля температур полого цилиндра при локальном внутреннем обогреве. Сборник докладов кон- ференции «Результаты фундаментальных ис- следований в области енергетики и их практиче- ское значение», Москва, 24-26 марта 2007г.– М.: ОИВТ РАН, «Шанс», 2008.–С.99-105. 5. Бирюлин Г.В. Теплофизические расче- ты в конечно-элементном пакете COMSOL / FEMLAB. Методическое пособие. – С-Петерб.: ГУ ИТМО, 2006.– 86с. УДК 532.542:536.252/255:621.314.212 Круковский П.Г., Яцевский В.А., Хуторный В.М. Институт технической теплофизики НАН Украины ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА В МИНИКАНАЛАХ ОБМОТОК СИЛОВЫХ МАСЛЯНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ От точности расчётов теплового состоя- ния силовых высоковольтных трансформаторов больших мощностей, выполненных в процессе разработки, в значительной степени зависят их технико-экономические показатели, надёжность, качество и конкурентоспособность [1]. Суще- ствующие инженерные методы расчёта систем охлаждения трансформаторов не удовлетворяют современным, постоянно растущим запросам промышленности как по точности, так и по диа- пазонам режимных и конструктивных параме- тров продукции. Улучшение технико-экономических пара- метров и конкурентоспособности силовых мас- лонаполненных трансформаторов на мировом рынке возможно за счёт повышения их удельных нагрузок и коэффициентов заполнения обмоток, что можно осуществить путём максимального уменьшения и оптимизации размеров охлаж- дающих каналов, в частности высоты горизон- тальных межкатушечных каналов. Поэтому с целью экономии материалов и энергоресурсов производители пытаются выпускать как можно более компактные образцы трансформаторов, что приводит к применению так называемых миниканалов высотой порядка 3 мм и меньше, а также комбинации каналов различной высо- ты. Важным обстоятельством, требующим учёта при детальных расчётах локальных перегревов, является то, что величина тепловыделений (по- терь электрической энергии) в отдельных про- водниках по радиальному размеру катушек мо- жет значительно (в несколько раз) отличаться в силу неравномерного распределения радиальной и осевой составляющих индукции магнитного поля, которые вызывают соответствующие вих- ревые токи и дополнительные потери в прово- дниках. Детальное исследование гидродинами- ки и теплообмена в таких миниканалах сегодня можно реализовать посредством расчётов с по- мощью дву- и трёхмерных CFD-моделей в со- пряжённой постановке. При экспериментальном определении тем- пературы масла термопарами, устанавливаемы- ми в разных точках по сечению масляных кана- лов, получаются изменяющиеся (колеблющиеся) значения температуры даже при установившем- ся (стационарном) режиме. Это объясняется тем, что наиболее нагретые слои масла находятся очень близко к поверхности обмотки, а места их отрыва случайны. В экспериментах также было обнаружено, что направление движения попе- речных потоков масла в горизонтальных каналах в исследованных физических моделях было слу- чайным и менялось от одной серии измерений к другой после охлаждения и повторного нагрева масла. Это говорит о квазистационарном (сто- хастическом) характере термогидравлических процессов в силовом трансформаторе при есте- ственной системе охлаждения (типа М и Д). В работе исследовалась компьютерная CFD-модель, представляющая собой фрагмент обмотки высшего напряжения силового масля- ного трансформатора рис. 1, состоящая из не- скольких катушек, помещённых в бак с маслом. Геометрическая модель представляет собой осе-

Схожі ресурси