CC BY
9
3. 1.В. Беляева, О.М. Калшюна, Н.А. Боброва Вплив забруднення атмосфери повпря на темпи старiння людини / 1.В. Беляева, О.М. Калшюна, Н.А. Боброва // Проблеми екологи. - 2005. - № 4. - С. 94-102.
4. Иоффе И.И. Инженерная химия гетерогенного катализа / И.И. Иоффе, Л.М. Писемен. -Л. : Изд-во "Наука", 1972. - С. 60-67.
5. Комаров В.С. Адсорбенты: вопросы теории синтеза и структуры / В.С. Комаров. - Мн. : Изд-во "Белорусская навука", 1997. - 287 с.
6. Каталiзатори та сорбенти / Уклад.: М.Д. Волошин, Л.О. Зеленська. - Дншропетровськ : Вид-во "Системы технологи", 2001. - 114 с.
7. Состояние и перспективы каталитической очистки газовых выбросов (обзор) / Е.А. Тру-сова, М.В. Цодиков и др. // Нефтехимия. - 1995. - Т. 35, № 1. - С. 3-24.
8. Челядин Л.1. Одержання гранульованих вуглецевомшералъних матерiалiв з техногенних вщходш / Л.1. Челядин, В.Р. Процюк, В.Л. Челядин // Экотехнологии и ресурсосбережение. -2004. - № 2. - С. 38-40.
9. Лисняк С.С. Кристалоквазихимический механизм высокотемпературных превращений на шпинелидных соединениях : автореф. дисс. на соискание учен. степени д-ра хш. наук / С.С Лисняк. - Лъвш : Вид-во НГУ, 1993. - 32 с.
10. ТУ-320.001587.64.007.
Челядын Л.И. Хемосорбционное очищение выхлопных газов с содержанием карбон (II) оксида углеродминеральным материалом
Приведены данные по техногенным загрязнениям в окружающую среду и вредных от транспортных средств. Для очистки выхлопных газов исследованы углеродоми-нералъные материалы (ВММ). По результатам экспериментальных исследований установлено, что активность ВММ при температурах 250-350 0С выхлопных газов является наивысшей. Исследования по влиянию химических соединений на поверхности ВММ показало, что наиболее активными материалами являются с покрытием феритами никеля и хрома. На основе экспериментальных данных построены изотермы адсорбции и установлено, что методом контакта выхлопных газов загрязненных СО с ВММ степень очистки составляет до 75-85 %.
Ключевые слова: окружающая среда, адсорбция, вредные компоненты, степень очистки, сорбент.
Chelyadyn L.I. Chemosorbtion treating of exhaust gases containing carbon (II) oxide throught carbon-mineral material
Powered number of man-made contaminants in the environment and harmful to vehicles is identified. To clean the exhaust gases vuhletsevomineralni Materials (AMM) are studied. According to the experimental results it is revealed that the activity of AMM at temperatures of 250-350°С exhaust gas is the highest. Studies on the effects of chemical compounds on the surface of the AMM showed that the most active material are coated ferrite nickel and chromium. Based on the experimental adsorption isotherm data is obtained. The exhaust gas by contacting with contaminated CO AMM degree of purification of up to 75-85 % is proved.
Keywords: environment, adsorption, harmful components, the degree of purification, sorbent.
УДК536.532 Доц. В.О. Фединець, д-р техн. наук -
НУ "Львiвська полтехшка"
АНАЛ1З ТА ОЦ1НЮВАННЯ ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИХ МАТЕР1АЛ1В ДЛЯ ЗАСОБ1В ВИМ1РЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ ГАЗОВИХ ПОТОК1В
Проведено аналiз i ощнку термоелектричних матерiалiв iз шляхетних металгв i стошв як чутливих елементгв засобiв вишрювання температури газових потоюв. Досль джено !х термоелектричну стабшьшсть залежно вщ властивостей газового потоку i конструкцшних матерiалiв, що безпосередньо контактують з ними.
Ключовг слова: газовий потш, термоелектричнi матерiали, термопари, термоелек-трична стабiльнiсть, засоби вишрювання температури.
Вступ. Метрологiчнi характеристики засобiв вимiрювання температури - термоперетворювачiв (ТП) - визначаються властивостями чутливого еле-мента (ЧЕ), тобто властивостями термоелектричних матерiалiв (термоелектро-дiв), iз яких вони виготовленi. Важливе значения мають технологiчнiсть, одно-рiднiсть i вiдтворюванiсть термоелектричних властивостей в умовах промисло-вого виробництва термоелектродних матерiалiв i технология виготовлення ЧЕ.
Одшею з основних характеристик термоелектродiв е стабiльнiсть цих властивостей внаслiдок експлуатацц в рiзних середовищах i рiзних зовнiшнiх впливш - механiчних, електричних, хiмiчних тощо.
Аналiз публiкацiй. Дослщжено термометричнi матерiали в значнiй кшькосп публiкацiй, наприклад [1-3], в яких достатньо повно вивчено !х термо-електричнi властивостi, вплив дослiджуваних середовищ, радiацií, високого тиску, деформацiй, термоциклчних впливiв тощо на змiну термо-е.р.с. та ц ста-бiльнiсть. Тому в цiй роботi виконано ан^з i оцiнку термоелектричних матерь атв щодо можливого 1х застосування тшьки пiд час вимiрювания температури газових потокiв.
Термоелектричнi матерiали. Високошвидкiснi газовi потоки зазвичай мають температуру бшьшу за 1200 оС. Тому для вимiрювання таких температур необхiдно застосовувати ТП, ЧЕ яких (термопари) виготовлеш iз шляхетних металiв i стошв. Термопари iз шляхетних металiв i стопiв мають високу точ-нкть, стабiльнiсть i вiдтворюванiсть показiв, хоча в загальному íх термо-е.р.с. е нижчою, нiж термопар iз нешляхетних металiв i стотв. Це можна пояснити хь мiчною iнертнiстю матерiалу i можливiстю виготовлення 1х з високим ступенем чистоти. Сьогоднi вивчено i дослiджено велику кiлькiсть комбшацш платини, iридiю, родiю i íх стопiв.
Найбшьш вивченою i надшною нинi е термопара, термоелектроди яко1 виготовленi iз платинородiевого (10 % родда) стопу ПР10 i чисто!' платини ПлТ. Умовне позначення ц номiнальноí статично! характеристики (НСХ) згiдно з класифiкацiею Мiжнародноí електротехнiчноí комки (МЕК) - тип 8. Термопари типу 8 застосовують як зразковi I, II i III розряд1в i як робочi шдвищено1 точ-ностi, а також для вишрювання високих температур у наукових дослiджениях i в промислових умовах, коли до точносп вимiрювания пред'являються пiдвище-нi вимоги.
Недолiком термопари е велика чутливкть до забруднень металевими i неметалевими домiшками шд час виготовлення, монтажу й експлуатацц, неста-бiльнiсть в умовах опромшювання, висока вартiсть. Забруднення призводить до зниження точностi i хрупкостi, а також до появи дрейфу термо-е.р.с. Найбшьше шддаеться цьому платиновий термоелектрод. Вплив домiшок на термоелек-тричш властивостi платини детально описано в [4,5]. Виявлено, що найб1льше впливають домiшки залiза.
Стабiльнiсть термопар типу 8 в межах температур 1000... 1500 0С досить висока. Зпдно з [6], за три роки експлуатацп термопари при 1300 0С в iзоляцií iз чистого оксиду алюмшда змiна показ1в становила дек1лька кельвшв. Верхня температурна межа короткочасного використання обмежена, в принципi, тем-
пературою топления платини, але зазвичай термопара типу 8 використовуеться короткочасно тiльки до 1600 0С. Пiд час експлуатацп термопари в дiапазонi ви-ще 1450 0С вiдбуваеться рiст зерен, що призводить до значно! втрати мiцностi i до лiнiйного розширення. На значення термо-е.р.с. великий вплив мае число i протяжнiсть мiжзеренних границь, оскДльки вiд цього залежить швидкiсть заб-руднення (випаровування родда, просування кремнДю вздовж меж тощо). Тер-моелектрична неоднорiднiсть е такою, що рiзниця максимального i мшмально-го значень термо-е.р.с. платиново! дротини при (800±20) 0С не перевищуе 7 мкВ i платинородiевоí дротини ПР10 при (1200±20) 0С не перевищуе 15 мкВ.
Для вимДрювання температур вище 1600 0С застосовують термопару платинородДй 30 (ПР30)/платинородш 6 (ПР6), тип яко!' згiдно з класифДкацДею МЕК - В. Максимальна температура ц застосування лiмiтуеться температурою топлення вiд'емного термоелектрода ПР6, яка становить 1820 0С.
Вважаеться, що термопара типу В характеризуеться бДльшою стабшьнк-тю, нiж типу 8, хоча експериментальних пiдтверджень цього в лiтературi до-сить небагато. Результати експериментальних даних досить суперечливД й тор-каються тшьки деяких питань, пов'язаних iз нестабiльнiстю термопар iз плати-нороддевих стопiв. Основними причинами нестабДльностД платинородiевих термопар як в окислювальних, так Д в нейтральних середовищах вважаеться заб-руднення залДзом Дз керамДчних захисних чохлДв, проникнення металДв з одного термоелектрода в Днший через робочий злют, а також переважне випаровування одного компонента домДшки металу або оксиду з термоелектрода [1].
Нестабшьшсть термо-е.р.с. платинородДевих термопар зумовлена пере-важно змДнами хДмДчного складу одного або обидвох термоелектродДв у зонД температурного градДента. Для випадку захищених термопар, що тривалий час експлуатуються за температури 1000.. .1700 0С в окислювальних Д нейтральних середовищах або у вакуумД, змДни хДмДчного складу термоелектродДв вДдбува-ються, здебДльшого, внаслДдок !х взаемодц з домДшками з захисних арматур. Взаемне проникнення металу з одного термоелектрода в Днший через гарячий злют Д переважне випаровування одного Дз них дуже мало впливае на нестабДль-нДсть термо-е.р.с. термопар. Нестабшьнкть !х швидко збДльшуеться Дз зростан-ням температури Д зменшенням вмДсту родда. За високо!' температури спостерД-гаемо швидкий рДст зерен. 1нодД окремД зерна можуть займати все поперечне сД-чення термоелектрода, що шдвишуе й хрупкДсть Д змДнюе термоелектричнД влас-тивостД термоелектродних стошв.
Серед матерДалДв платиново!' групи, що повДльно окисляються, найвищу температуру топлення мае ДридДй. Це дае змогу виготовляти термопари для ви-мДрювання температури до 2200 0С в окислювальних середовищах, якД харак-тернД для потокДв продуктДв згоряння вуглеводневих палив. Вимогам необхДдно! точностД Д температурного дДапазону в такому середовищД задовольняе тДльки термопара з термоелектродами: додатнДй - ДридДй + 60 % родда (1Р60), вДд'емний - ДридДй 1Р. Статична характеристика перетворення - ДндивДдуальна (1Р60/0) Д кожна термопара тдлягае градуюванню. НеобхДдно вДдзначити низьку пластичшсть матерДалДв термоелектродДв, що ускладнюе процес виготовлення термопар. Використання таких термопар доцДльне тДльки у вакуумД й окислю-
вальному середовища У вiдновлювальних середовищах вони швидко змiнюють сво! термоелектричнi характеристики.
Термш служби iридiй/родieвих термопар значно менший вiд платиноро-дiевих, навiть за однакових температур застосування, оскiльки iридiй окис-люеться легше, нiж платина, а оксиди iридiю легколетучi. Тому термш служби iридieвого термоелектрода в окислювальному середовишi за температури 2000 0С становить до 35 годин. Головними причинами нестабiльностi термо-електричних властивостей iридiй/родieвих термопар е неоднорвднкть структу-ри i структурнi змши, що виникають у процесi експлуатацп. Вiдтворюванiсть показiв таких термопар приблизно в 1,5 рази гiрша, нiж у платинородаевих. Внаслiдок вiдсутностi стандартно!' НСХ перетворення, високо! вартостi i дефь цитностi iридiю iридiй/родiевi термопари застосовують тшьки для найбiльш вiдповiдальних випадюв, наприклад у зонi допалювання палива реактивних двигунiв, пiд час !х дослiджень на випробувальних стендах тощо [7].
Стабшьшсть термо-е.р.с. Численнi дослщження [1-5], а також нашi дослвдження показують, що стабiльнiсть термо-е.р.с. термоелектродних матерь алiв залежить як ввд властивостей середовища, так i ввд конструкцшних матерь алiв, що знаходяться в безпосередньому контактi з термоелектродами.
Вплив властивостей середовища на стабтьтсть термо-е.р. с. Бшьшкть даних зi стабiльностi, що наведенi в лггературних джерелах, не завжди узгоджу-ються мiж собою. Розбiжностi зумовленi переважно вiдмiнностями методов дос-лiдження, неповними даними про розмiри зон градiентiв температури i глибини занурення шд час нагрiвання i вимiрюваннях, а також вiдмiнностями часу наг-ршання, навколишнiх середовищ, температур тощо.
Велика кшьккть вимiрювань температури газових потоюв вiдбуваеться у повiтрi або шших середовищах, що мiстять вiльний кисень. Названия термо-електодiв у таких середовищах супроводжуеться змiною термо-е.р.с., яка вини-кае внаслiдок вибiркового окислення компонентiв. Вибiркове окислення е од-нiею з причин нестабiльностi термо-е.р.с. термоелектродних стошв шляхетних металiв. Автором проводилося дослiдження стабiльностi платинородiевих термопар типу В, що експлуатувалися в пов^яному середовишi за наявносп вiб-рапiй, ударив, теплопритокiв i тепловiдтокiв по захиснiй арматурi. Чисельш зна-чення вiдхилень НСХ платинородiевих термопар вiд початкових значень залеж-но вiд температури i часу експлуатацп наведенi в [8], але механiзм змiни термо-е.р.с. повнктю не виявлений. Виявлено, що НСХ залежить не тшьки вiд змши складу термоелектродiв, але i ввд змiни !х структурного складу. Шд час нагрь вання змiни термо-е.р.с. мають складний характер, причиною чого е ввдшнносп температур активапií дифузшних пропесiв, вiдмiнностi у вмiстi домток i легу-ючих елементiв у матерiалах термоелектрод^в, вiдмiнностi в процесах рекриста-лiзапií, а також вщмшносп фiзичних сталих матерiалiв термоелектрод^в. Для кожного платинородiевого стопу iснуе певна температура нагршання, при якiй дрейф практично вщсутшй (склад стопу збертаеться практично незмiнним).
Пiд час нагршання термопар типу 8 в окислювальнш атмосферi неста-бiльнiсть термо-е.р.с. може бути викликана, поряд з шшими причинами, збвд-ненням додатнього термоелектрода родiем внаслiдок його селективного випа-ровування. Набагато бiльша нестабiльнiсть виникае в тих випадках, коли родш,
що випарувався Дз платинородДю, осДдае на платиновому електродД. ДомДшка 0,01 % родДю змДнюе термо-е.р.с. платини при 1200 0С на 150 мкВ.
Вплив властивостей конструкцшних матерiалiв на стабтьтсть тер-мо-е.р.с. 1золююча Д захисна керамДка зазвичай е основним джерелом забруд-нень, якД можуть змДнити хДмДчний склад Д термо-е.р.с. термоелектроддв. ВзаемодДя керамДки Д термоелектродДв можлива за порДвняно високих температур Д результат взаемодл виявляеться особливо в термопарах, електроди яких представляють собою чистД метали.
В окислювальнДй атмосферД термопари типу В практично шертш вДднос-но бДльшостД вогнетривких оксидДв. Але домДшки, що мДстяться в Дзоляцшнш керамДцД, особливо домДшки залДза, в глиноземних матерДалах е основною причиною дрейфу термо-е.р.с. термопар типу В. Вважаемо, що сполуки залДза, що мДстяться в Дзоляцшнш керамДцД, дисоцДюють, а залДзо, що утворюеться, взаемо-дДе з матерДалом термоелектродДв. Такий процес може бути реалДзований в нейтральних середовищах. В окислювальному середовищД вДн е менш ДмовДрний Д експериментальш данД багатьох авторДв пДдтверджують високу стабшьнкть термо-е.р.с. термопар типу В в окислювальних середовищах.
ОднДею Дз можливих причин нестабДльностД термопар е взаемна дифузДя компонент термоелектродних стопДв у робочому злютД. Така дифузДя призво-дить до помДтно! змДни хДмДчного складу стопДв. I якщо дДлянки термоелектродДв змДненого хДмДчного складу знаходяться в зонД градДента температур, то термо-е. р. с. термопари змДнюеться. ДифузДя може вДдбуватися не тДльки пДд час експлуатацД! термопари, але Д бути наслДдком неправильно! технологД! !! виго-товлення.
У реальних умовах нестабшьнкть термо-е.р.с. термопар зумовлена ба-гатьма факторами, що дДють одночасно. Можна навДть стверджувати, що дрейф показДв термопар обумовлений всДма зазначеними вище факторами, а також де-якими Дншими, до яких можна вДднести, наприклад, процеси гомогенДзацД! Д зво-ротнД !м процеси утворення кластерДв, сегрегацДй компонентДв Д домДшок у термо-електродних матерДалах за умови високотемпературного нагрДвання, релаксацД! залишкових напружень Д ефектДв накльопу пДсля деформацД! пДд час виготовлення Д складання термопар тощо. Однак у бДльшостД випадкДв дрейф термо-е. р. с. виз-начаеться декДлькома головними причинами, якД можуть бути рДзними для рДзних типДв термопар Д умов !х експлуатацД!, а ДншД мають другорядне значення.
Висновки. Стабшьнкть Д вДдтворювашсть термоелектричних властивос-тей матерДалДв визначаеться двома основними причинами: хДмДчним складом Д структурним станом матерДалу. Найвищою стабДльнДстю метрологДчних характеристик пДд час вимДрювання високих температур газових потокДв мають термопари, що виготовленД Дз шляхетних металДв Д стопДв.
Для пДдвищення стабДльностД термо-е. р. с. термопар необхДдно зменшити можливДсть забруднення термоелектродДв неорганДчними й органДчними домДш-ками, що е в захисних чохлах, термоелектродах, керамДцД. Це можна досягнути використанням чохлДв Д керамДки з вДдповДдних матерДалДв, спещальних методДв очистки поверхнД всДх компонентДв Д !х складання, запобДгання попадання воло-ги на поверхню термопар.
Лггература
1. Хаяк Г.С. Промышленные изделия из благородних металлов и сплавов / Г.С. Хаяк, А. А. Куранов, М.А. Чебыкин. - М. : Изд-во "Металлургия", 1985. - 264 с.
2. Благородные металлы: справ. изд. / под ред. Е.М. Савицкого. - М. : Изд-во "Металлургия", 1984. - 592 с.
3. Копецкий И.В. Структура и свойства тугоплавких металлов / Иван Васильевич Копец-кий. - М. : Изд-во "Металлургия", 1994. - 208 с.
4. Froschauer L. Temperature Measurement with Pt-Rh Thermocouples - Causes of Errors and Failure / L. Froschauer, D. Schmidt // Interceram. - 1987. - Vol. 26, № 2.
5. Исследование сплавов для термопар: Труды Гипроцветметобработка. - М. : Изд-во "Металлургия", 1989. - Т. III, вып. 29. - С. 140-150.
6. Фединець В.О. Дослщження тепло- та електроiзоляцiйних матерiалiв для засобiв вимь рювання температури газових потокв / В.О. Фединець // Науковий вюник НЛТУ Украши : зб. наук.-техн. праць. - Льв1в : РВВ НЛТУ Украши. - 2011. - Вип. 21.1. - С. 126-130.
7. Фединець В.О. Експериментальш випробування термоперетворювач]в для вимрювання температури газових потокв на ресурс / В.О. Фединець // Науковий вюник НЛТУ Украши : зб. наук.-техн. праць. - Льв1в : РВВ НЛТУ Украши. - 2011. - Вип. 21.2. - С. 128-131.
8. Фединець В. О. Термоелектрична нестабшьшсть термопар з тугоплавких метал]в i спла-вiв / В.О. Фединець, Л.М. Соляник // Метролопчне забезпечення температурних i теплофiзичних вимiрювань (Термометрiя-94) : тези доп. Мiжнар. наук.-техн. конф. - Х., 1994. - С. 95-96.
Фединец В.А. Анализ и оценка термоэлектрических материалов для средств измерения температуры газовых потоков
Проведен анализ и оценка термоэлектрических материалов из благородных металлов и сплавов как чувствительных элементов средств измерения температуры газовых потоков. Исследована их термоэлектрическая стабильность в зависимости от свойств газового потока и конструкционных материалов, непосредственно контактирующих с ними.
Ключевые слова: газовый поток, термоэлектрические материалы, термопары, термоэлектрическая стабильность, средства измерения температуры.
Fedynets V.O. The analysis and estimation of thermo-electric materials for gas streams temperature measuring facilities
The analysis and estimation of thermo-electric materials from noble metals and alloys as pickoffs of gas streams temperature measuring facilities are conducted. Their thermoelectric stability depending on properties of gas stream and construction materials which directly contact with them is investigated.
Keywords: gas stream, thermo-electric materials, thermocouples, thermo-electric stability, temperature measuring facilities.
УДК629.017 Доц. М.Г. Грубель, канд. техн. наук;
викл. М.Б. СокЫ, канд. техн. наук; викл. Р.А. Нашвський -Академы сухопутних вшськ iм. гетьмана П. Сагайдачного, м. Львгв
КОЛИВАННЯ П1ДРЕСОРЕНО1 ЧАСТИНИ КОЛ1СНОГО ТРАНСПОРТНОГО ЗАСОБУ ТА IX ВПЛИВ НА СТ1ЙК1СТЬ РУХУ ВЗДОВЖ КРИВОЛ1Н1ЙНО1 Д1ЛЯНКИ ШЛЯХУ
Отримано залежшсть частоти власних прямолшшних коливань шдресорено! час-тини колюного транспортного засобу (КТЗ) Big ампл^ди та параметрiв, яю описують нелшшно-пружну характеристику вщновлюючо! сили пружних амортизаторiв; проана-лiзовано ix вплив на критичну швидюсть стшкого руху КТЗ вздовж криволшшно! gi-лянки шляху.
Ключовi слова : пгдресорена маса, тдвюка, нелiнiйнi коливання, стiйкiсть руху, критична швидюсть.
