CC BY
14
УДК 621.311:621.316.9
Багаутдинов И.З. инженер
научно-исследовательская лаборатория «Физико-химических
процессов в энергетике» Казанский государственный энергетический университет
аспирант ИАНТЭ
Казанский Национальный Исследовательский Технический
Университет Им. А. Н. Туполева — Каи
Галяутдинов А.А.
студент ИКТЗИ
Казанский Национальный Исследовательский Технический
Университет Им. А. Н. Туполева — Каи
Россия, г. Казань
НЕОРГАНИЧЕСКОЕ СТЕКЛО
Аннотация: В этой статье рассматривается общее составляющие неорганического стекла.
Ключевые слова: Сетка, металл, каркас.
Annotation: This article examines the general components of inorganic
glass.
Keywords: Mesh, metal, frame.
Bagautdinov IZ, Engineer of the Research Laboratory of "Physical and
Chemical Processes in Power Engineering" Kazan State Power Engineering University
Russia, Kazan
Graduate student of IANTE, Kazan National Research Technical
University Them. AN Tupolev - Kai Russia, Kazan
Galyautdinov AA student of STIHI, Kazan National Research Technical
University Them. AN Tupolev - Kai Russia, Kazan
INORGANIC GLASS
Annotation: This article examines the general components of inorganic
glass.
Keywords: Mesh, metal, frame.
Неорганическое стекло следует рассматривать как особого вида затвердевший раствор — сложный расплав высокой вязкости кислотных и основных окислов[1].
Стеклообразное состояние является разновидностью аморфного состояния вещества. При переходе стекла из расплавленного жидкого состояния в твердое аморфное в процессе быстрого охлаждения и нарастания вязкости беспорядочная структура, свойственная жидкому состоянию, как бы «замораживается;). В связи с этим неорганические стекла характеризуются неупорядоченностью и неоднородностью внутреннего строения.
Стеклообразующий каркас стекла представляет собой неправильную пространственную сетку, образованную кремнекислородными тетраэдрами [БЮ4]4-. На рис. 8 (а) показана такая сетка кварцевого стекла. При частичном изоморфном замещении кремния в тетраэдрах, например, на алюминий или бор, образуется структурная сетка алюмосиликатного [81хЛЮ4]7- ~ или боросиликатного [Б1хБ04]7- стекол. Ионы щелочных (№, К) и щелочноземельных (Са, М^, Ва) металлов называются модификаторами; в структурной сетке стекла они располагаются в промежутках тетраэдрических группировок (рис. 1б). Введение Ка20 или других модификаторов разрывает прочные связи — О — и снижает прочность, термо- и химическую стойкость стекла, одновременно облегчая технологию его производства. Большинство стекол имеет рыхлую структуру с внутренней неоднородностью и поверхностными дефектами[4].
Рис. 1. Структура неорганического стекла: а - кварцевого; 6 - натрийсиликатного
В состав неорганических стекол входят стеклообразующие окислы кремния, бора, фосфора, германия, мышьяка, образующие структурную сетку и модифицирующие окислы натрия, калия, лития, кальция, магния, бария, изменяющие физико-химические свойства стекломассы. Кроме того, в состав стекла вводят окислы алюминия, железа, свинца, титана, бериллия и др., которые самостоятельно не образуют структурный каркас, но могут частично замещать стеклообразующие и этим сообщать стеклу нужные технические характеристики. В связи с этим промышленные стекла являются сложными многокомпонентными системами[3].
Стекла классифицируют по ряду признаков: по стекло образующему веществу, по содержанию модификаторов и по назначению.
В зависимости от химической природы стекло образующего вещества
стекла подразделяют на силикатные (БЮ2), алюмосиликатные (А12О3 —БЮ2), боросиликатные (В2О3 — БЮ2), алюмоборосиликатные (А12ОЭ — В2О3 — БЮ2), алюмофосфатные (А12О3—РгО5) и др.
По содержанию модификаторов стекла бывают щелочными (содержащими окислы №20, К2О), бесщелочными и кварцевыми. По назначению все стекла подразделяют на технические (оптические, светотехнические,, электротехнические, химико-лабораторные, приборные, трубные); строительные (оконные, витринные, армированные, стеклоблоки) и бытовые (стеклотара, посудные, бытовые зеркала и т. п.).
Технические стекла в большинстве относятся к алюмоборосиликатной группе и отличаются разнообразием входящих окислов. Стекла выпускаются промышленностью в виде готовых изделий, заготовок или отдельных деталей!
Общие свойства стекла. При нагревании стекло плавится в некотором температурном интервале, который зависит от состава. Для промышленных силикатных стекол температура стеклования 1е = 425 - 600"С, температура размягчения 1р лежит в .пределах 600 — 800сС. В интервале температур между 10 и 1р стекла находятся в высоко вязком пластическом состоянии. При температурах выше 1р (1000—1100°С) проводятся все технологические процессы переработки стекломассы в изделия.
Свойства стекла, как и всех аморфных тел, изотропны. Плотность колеблется от 2,2 до 6,5 г/см3 (с окислами свинца, бария —до 8 г/см3).
Механические свойства стекла- характеризуются высоким сопротивлением сжатию (50 — 200 кгс/мм-2), низким пределом прочности при растяжении (3 — 9 кгс/мм2) и изгибе (5 —15 кгс/мм2).. Модуль упругости высокий (4500 до 104 кгс/мм2), коэффициент Пуассона = 0,184 -0,26. Твердость стекла, как и других неорганических материалов, часто определяется приближенным методом царапания по минералогической шкале Мооса и равна 5—7 единицам (за 10 единиц принята твердость алмаза, за единицу — талька). Ударная вязкость стекла низкая, оно хрупкое {а = 1,54-2,5 кгс-см/см2). Более высокие механические характеристики имеют стёкла бесщелочного состава и кварцевые.
Важнейшими специфическими свойствами стекол являются их оптические свойства: светопрозрачность, отражение, рассеивание, поглощение и преломление света. Обычное неокрашенное листовое стекло пропускает до 90%, отражает примерно 8% и поглощает около 1% видимого и частично инфракрасного света; ультрафиолетовые лучи поглощает почти полностью. Кварцевое стекло является прозрачным для ультрафиолетовых лучей. Коэффициент преломления стекол составляет 1,47 — 1,96, коэффициент рассеяния (дисперсии) находится в интервале от 20 до 71. Стекло с большим содержанием РЬО поглощает рентгеновские лучи.
Термостойкость стекла характеризует его долговечность в условиях
разных изменений температуры. Она определяется разностью температур, которую стекло может выдержать без разрушения при его резком охлаждении в воде (0°С). Коэффициент линейного расширения а стекла составляет от 5,6-10" 7 1/°С (кварцевое) до 90-10~7 1/°С (строительное), коэффициент теплопроводности—от 0.57 до 1,3 ккал/(м-ч°С). Для большинства видов стекол термостойкость колеблется от 90 до 170°С, а для кварцевого стекла она составляет 800 — 1000°С. Химическая стойкость стекол зависит от образующих" их компонентов: окислы БЮ2, Zr02 , Ti02, B203, AI203, Ca0, Mg0, Zn0 обеспечивают высокую химическую стойкость, а окислы Li20, №20, 00, Бa0 u РЬО, наоборот, способствуют химической коррозии стекла. Механическая прочность и термостойкость стекла могут' быть повышены путем закалки и термохимического упрочнения.
Закалка, заключается в нагреве стекла до температуры выше 1:с и последующем быстром и равномерном охлаждении в потоке воздуха или в. масле. При этом сопротивление статическим нагрузкам увеличивается в 3 — 6 раз, ударная вязкость в 5 —7 раз. При закалке повышается также термостойкость стекла..
Термохимическое упрочнение основано на глубоком изменении структуры стекла и свойств его поверхности. Стекло подвергается закалке в подогретых кремнийорганических жидкостях, в результате чего на поверхности материала образуются полимерные пленки; этим создается дополнительное, по сравнению с результатом обычной закалки, упрочнение. Повышение прочности и термостойкости можно получить травлением за* каленного стекла плавиковой кислотой, в результате чего удаляются поверхностные дефекты, снижающие его качество.
Силикатные триплексы представляют собой два листа закаленного стекла (толщиной 2 — 3 мм), склеенные прозрачной, эластичной полимерной пленкой. При разрушении триплекса образовавшиеся неострые осколки удерживаются на полимерной пленке. Триплексы бывают плоскими' и гнутыми.
Термопан — трехслойное стекло, состоящее из двух стекол и воздушного промежутка между ними. Эта воздушная прослойка обеспечивает теплоизоляцию.
Применение технических стекол. Для остекления транспортных средств используют преимущественно триплексы, термопан и закаленные стекла.
Оптические стекла, применяемые в оптических приборах и инструментах, подразделяют на кроны, отличающиеся малым преломлением, и флинты— с высоким содержанием окиси свинца и большими значениями коэффициента преломления. Тяжелые флинты не пропускают рентгеновские и лучи. Светорассеивающие стекла содержат в своем составе фтор[4].
Остекление кабин и.помещений, где находятся пульты управления
мартеновских и электрических дуговых печей, прокатных станов и подъемных кранов в литейных цехах, выполняется стеклами, содержащими окислы железа и ванадия, которые поглощают около 70% инфракрасного излучения в интервале длин волн 0,7 — 3 мкм.
Кварцевое стекло вследствие высокой термической и химической стойкости применяют для тиглей, чаш, труб, наконечников, лабораторной посуды. Близкое по свойствам к кварцевому стеклу, но более технологичное кварцоидное стекло используют для электроколб, форм для точного литья и т.д.
Электропроводящие (полупроводниковые) стекла: халькогенидные и оксидные ванадиевые, находят широкое применение в качестве термисторов, фотосопротивлений.
Теплозвукоизоляционные стекловолокнистые материалы. Эти материалы имеют рыхловолокнистую структуру с большим количеством воздушных прослоек, волокна в них располагаются беспорядочно. Такая структура сообщает этим материалам малую объемную массу (от 20 до 130 кг/м3) и низкую теплопроводность [А= 0,030-0,0488 ккал/(м-ч-0С)].
Разновидностями стекловолокнистых материалов являются стекловата, применение которой ограничено ее хрупкостью; материалы АСИМ, АТИМС, АТМ-3, состоящие из стекловолокон, расположенных между двумя слоями стеклоткани или стеклосетки, простеганной стеклонитками. Они применяются в интервале температур от — 60 до 450 —600°С. Иногда стекловолокна сочетают с термореактивной смолой, придающей матам более устойчивую рыхлую структуру (материал АТИМСС), рабочие температуры — до 150°С. Материалы, вырабатываемые из короткого волокна и синтетических смол, называются плитами. Коэффициент звукопоглощения плит при частоте 200-800 Гц равен 0,5; при частоте 8000 Гц - 0,65.
Стекловату, маты, плиты применяют для теплозвукоизоляции кабин самолетов, кузовов автомашин, железнодорожных вагонов, тепловозов, электровозов, корпусов судов, в холодильной технике, ими изолируют различные трубопроводы, автоклавы и т. д.
Использованные источники:
1. Мисбахов Р.Ш., Савельев О.Г., Галяутдинов А.А., Особенности расчета количественных показателей гололедно-ветровой нагрузки на провода линии электропередач. Интеллектуальные энергосистемы труды IV Международного молодёжного форума: в 3 томах. Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ), Энергетический институт (ЭНИН). 2016. С. 259-262.
2. Копылов А.М., Ившин И.В., Сафин А.Р., Гибадуллин Р.Р., Мисбахов Р.Ш. Определение предельных эффективных конструктивных параметров и технических характеристик обратимой электрической машины возвратно-поступательного действия. Энергетика татарстана . 2015. № 4(40). С 75-81.
3. Savelyev O.G., Murataev I.A., Sadykov M.F., Misbakhov R.S. Application of wireless data transfer facilities in overhead power lines diagnostics tasks.
Journal of Engineering and Applied Sciences. 2016. Т. 11. № 6. С. 1151-1154. 4. Васев А. Н., Лизунов И. Н., Ермеев Р.И., Мисбахов Р. Ш. Использование технологии пассивных оптических сетей в системе сбора и передачи информации телемеханики в электроустановках среднего и высокого напряжения. Кулагинские чтения: техника и технологии производственных процессов XVI международная научно-практическая конференция: в 3 частях. Чита, 28-30 ноября 2016 г.
УДК 621.311:621.316.9
Багаутдинов И.З. инженер
научно-исследовательская лаборатория «Физико-химических
процессов в энергетике» Казанский государственный энергетический университет
аспирант ИАНТЭ
Казанский Национальный Исследовательский Технический
Университет Им. А. Н. Туполева — Каи
Галяутдинов А.А.
студент ИКТЗИ
Казанский Национальный Исследовательский Технический
Университет Им. А. Н. Туполева — Каи
Россия, г. Казань ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ЛЭП
Аннотация: В этой статье рассматривается общее определение потерь напряжений в ЛЭП.
Ключевые слова: Электричество, подстанция, кабель Annotation: This article discusses the general definition of voltage losses in a power line
Keywords: Electricity, substation, cable
Bagautdinov IZ, Engineer of the Research Laboratory of "Physical and
Chemical Processes in Power Engineering" Kazan State Power Engineering University
Russia, Kazan
Graduate student of IANTE, Kazan National Research Technical
University Them. AN Tupolev - Kai Russia, Kazan
Galyautdinov AA student of STIHI, Kazan National Research Technical
University Them. AN Tupolev - Kai Russia, Kazan
