CC BY
32
2. Галдовский А.М. Теоретические основы производства растительных масел. М.: Пищепромиздат, 1958. - С. 446.
3. Кафаров В.В., Глебов М.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств. - М.: Высшая школа, 1991. - 400 с.
4. Мехмонов И.И. Оптимизация динамической структуры потоков при ИК-облучении масличного материала: Дис... канд.техн.наук. Ташкент, 1991. -165 с.
5.Маматкулов А.Х. Соверщенствование тепло - массообменных процессов пищевой промышленности улучшением структуры потоков // Тез. докл. науч. - теорет. и техн. конф. - Ташкент. 1992. -с. 18.
6. Сафаров А.Ф. Влаго-тепловая обработка масличных культур: Дис... докт.техн.наук. - Тошкент, 1991. -297 с.
Saidmuradov Uktam Asimovic, Ph. D., associate Professor (e-mail: Saidmurоtov1@mail.ru)
Bukhara engineering - technological Institute, Bukhara, Uzbekistan Urinov Ilkhom Ikhtiyor ugli, master (e-mail: Urinov@mail.ru)
Bukhara engineering - technological Institute, Bukhara, Uzbekistan MATHEMATICAL MODELING OF HEAT-MASS TRANSFER PROCESSES DURING INFRARED HEAT TREATMENT OF MADI COTTON SEEDS
Abstract. On the basis of theoretical and experimental research analytical-empirical model of the process of thermoradiation treatment Matki cotton seeds in the environment of the solvent.
Keywords: process intensification, flow pattern, differential equations, thermoradiative characteristics, optical properties, biochemical obroda, analytical-empirical model.
УДК 621.742
НОВЫЕ ЛИТЕЙНЫЕ СВЯЗУЮЩИЕ НА ЛИГНОСУЛЬФАТНОЙ ОСНОВЕ Свинороев Юрий Алексеевич, к.т.н., доцент, (e-mail: desna.us@yandex.ru) Луганский государственный университет имени Владимира Даля,
г. Луганск, Украина Семенов Константин Геннадьевич, к.т.н., доцент, (e-mail: kgslpmgvmi@mail.ru) Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана, г. Москва, Россия Чернов Владимир Викторович, к.т.н., доцент, (e-mail: vvchernov@mail.ru) Московский государственный технический университет имени. Н.Э. Баумана, г.Москва, Россия
Рассмотрены возможности совершенствования процессов инжиниринга связующих, за счет применения более экологически чистых и замены дорогостоящих и потенциально токсичных материалов и компонентов связующих композиций для повышения экономичности производства и улучшения его экологического состояния.
Ключевые слова: литейные связующие материалы, инжиниринг, технические лигносульфонаты, эффективность, модифицирование, высокоэнергетическая обработка.
Актуальность. Ужесточение требований к качеству проведения технологических процессов на производстве в условиях нарастающего кризиса предполагает коренной пересмотр функционирования всех звеньев технологической цепи, проведение своеобразного ресурсного и энергетического аудита, с целью поисков таких инженерных решений, которые бы вели к снижению объёмов ресурсо- и энергопотребления. Одним из направлений решения этих проблем на машиностроительных предприятиях, и в том числе специализирующихся по производству литых заготовок для машин и оборудования, может стать совершенствование производственных процессов связанных с разработкой и использованием связующих материалов. В этом контексте актуальна задача инжиниринга, разработки «под ключ» новых литейных связующих удовлетворяющих современным условиям [1,
2, 3].
Рационализация и оптимизация всех аспектов применения связующих на этапах технологического цикла позволит решить многие вопросы в контексте затронутых проблем ресурсо- и энергосбережения. Это обусловлено тем, что все технологии литья, в определенной мере используют связующие материалы, а значит, целенаправленные изменения в этих звеньях технологии может существенно сказаться на конечных результатах деятельности предприятия в целом: экономических, экологических, технологических.
Цель работы. В этой связи целесообразно изучить возможности совершенствования технологических процессов инжиниринга связующих, за счет применения более экологически чистых и замены дорогостоящих и потенциально токсичных материалов и компонентов связующих композиций для повышения экономичности производства и улучшения его экологического состояния.
Основные результаты. В настоящее время в различных отраслях промышленности, и в том числе и в литейном производстве, применяется огромная номенклатура различных связующих материалов и множество их всевозможных модификаций [1]. Анализ структуры объёмов применения этих материалов показывает, что наиболее часто используют синтетические смолы и масляные связующие. По некоторым оценкам до 80%, от общего вала применения всех органических связующих материалов. Это объясняется их высокой технологической эффективностью. В то же время эти виды связующих имеют ряд существенных отрицательных черт - высокую стоимость, с неуклонной тенденцией к удорожанию, т.к. производятся из продуктов переработки нефти, и потенциальную токсичность, проявляемую на всех этапах технологической цепочки. Альтернативой их применения могут стать технические лигносульфонаты (ЛСТ), производи-
мые из вторичных крупнотоннажных продуктов переработки растительного сырья (при сульфитном способе переработки древесины на целлюлозу), а по тому не являющиеся дефицитными и склонными к удорожанию. Однако их более масштабное применение сдерживается недостаточной связующей способностью, значительно уступающей синтетическим смолам и масляным материалам [4,5].
Теоретически возможность решения этой задачи связана с пониманием функциональной миссии связующего в формировании качества технического объекта (отливки), который формируется благодаря применению связующего материала, с одной стороны, и анализа природы формирования прочности этого материала, с другой.
В соответствии с первым аспектом, современное понимание, с материа-ловедческих позиций, функционального назначения связующего материала можно определить введением понятия «идеальное связующее». Под идеальным связующим, можно определить материал, которому присущ комплекс свойств:
- оптимальная прочность, на различных этапах технологического процесса;
- управляемая скорость отверждения;
- обеспечение требуемых технологических свойств стержневых и формовочных смесей, на этапах формообразования (живучесть, текучесть, прилипаемость, формуемость, податливость, термостойкость и т.п.);
- облегченная выбиваемость;
- высокая регенерируемость;
- экологическая безопасность на всех технологических переделах процесса производства.
Такое определение позволяет определить задачу повышения связующей способности ЛСТ, как инжиниринговую задачу разработки связующего материала с наперед заданными свойствами.
В соответствии со вторым аспектом трактовки теоретических возможностей решения данной задачи, выдвинута гипотеза о том, что формирование высоких прочностных характеристик лигниносодержащих материалов, например ЛСТ, может быть достигнуто за счет целенаправленного введения в их состав веществ обеспечивающих образование поперечных связей между олигомерными цепями лигносульфоновых кислот, что приводит к формированию трехмерных сетчатых полимерных структур соответствующих повышенным интегральным прочностным характеристикам. Такое предположение определяется анализом физической природы ЛСТ, генезисом их связующих свойств.
В целях облегчения полимеризационных процессов предложено дополнительно проводить механообработку ЛСТ на дезинтеграторной установке, что позволяет создавать в структуре материала активные центры, инициирующие полимеризацию с образованием трехмерной сетчатой конструкции полимера.
Экспериментальные исследования показали, что наиболее эффективными модификаторами, способствующими повышению связующей способности, могут выступать неионогенные поверхностно-активные вещества (НПАВ). Их действие приводит к существенному изменению физико-химических характеристик ЛСТ, увеличивается молекулярная масса композиции, снижается поверхностное натяжение, увеличивается адгезионная прочность, и как результат этого, на порядок (с 0,03 до 0,50 МПа/%) увеличивается связующая способность ЛСТ обработанного таким образом. По существу, по итогам обработки формируется новый связующий материал, а вариации воздействия позволяет получать связующие композиции с наперед заданными свойствами.
Полученные результаты позволяют предложить комплекс технических решений направленных на замену дорогостоящих и экологически опасных синтетических смол и масляных связующих композициями на основе ЛСТ. С точки зрения практической реализации данных решений в процессе инжиниринга, целесообразно рассматривать весь цикл разработки и использования связующего в литейной технологии. Концептуальная схема реализации этого процесса приведена на рисунке 1.
Таким образом, повышение экономичности литейного производства и улучшения его экологического состояния могут быть достигнуты, за счет совершенствования технологии разработки и использования новых связующих материалов. Содержание этого обеспечивается инжиниринговыми решениями:
переходом на полное или частичное применение в качестве применяемых связующих лигниносодержащих материалов, например ЛСТ, обеспечивающих удешевление себестоимости продукции за счет их относительно низкой стоимости, взамен дорогостоящим и потенциально экологически опасным синтетическим смолам и масляным связующим;
- техническое осуществление таких решений может быть достигнуто за счет активного и рационального использования инструментов модифицирования и механообработки обеспечивающих повышение качества - связующей способности ЛСТ;
- применение эффективных модификаторов из класса НПАВ обеспечивает возможность образования поперечных сшивок между олигомерными цепочками лигносульфоновых кислот с последующим формированием трехмерных сетчатых полимерных структур, создающихся при отверждении ЛСТ, а предварительная дезинтеграторная механообработка обеспечивает создание активных центров инициирующих эти полимеризационные процессы именно по такому пути структурообразования [4].
Подготовка исходного материала (подогрев ЛСТ)
Операция модифицирования
_ Оптимальное решение
Транспортировка
Воздействие на связующий материал (ЛСТ)
Контроль качества
Оптимальное решение
Высокоэнергетическое механическое воздействие
Связующий материал с заданными свойствами, после прохождения обработки
Предварительный этап Этап обработки Этап использования
Технологический цикл обработки и применения связующего ма-
Рисунок 1 - Концептуальная схема инжиниринга технологических процессов разработки и применения связывающих материалов
Выводы. Таким образом, эффективный инжиниринг, использующий инструментарий интенсификация связующих материалов, за счет применения методов модифицирования и механообработки, позволит на порядок повысить связующую способность ЛСТ, что открывает возможность расширения его применения в литейном производстве и исключения из него дорогостоящих и экологически опасных материалов, что, в свою очередь, ведет к повышению эффективности литейного производства, за счет снижения себестоимости продукции и улучшения экологических показателей.
Список литературы
1. Литейные формовочные материалы. Формовочные, стержневые смеси и покрытия: Справочник./А.Н. Болдин, Н.И. Давыдов, С.С. Жуковский, - М.: Машиностроение, 2006.-507с.
2. Шинский О.И. Экология, техника и экономика литейного производства Украины / Шинский О.И. / 3-ий Международный промышленный инвестиционный форум: инвестиционный бюллетень - Запорожье: изд. Торгово-промышленная палата, 2012 г. - 3436 с.
3. Инженерная экология литейного производства : Учебное пособие / [А.Н. Болдин, А.И. Яковлев, С. Д. Тепляков] ; под общ. ред. А.Н. Болдина. - М.: Машиностроение, 2010. - 352 с.
4. Yr. Gutko Theoretical aspects and practical recommendations for use of methods of binding materials modification and mechanical treatment to solve technological and ecological production problems/ Yr. Gutko, Yu. Svinoroev, V. Kostrub.// Teka commission of motorization and energetic industry in agriculture Lublin university of technology Volodymyr Dal East-Ukrainian national university of Lugansk. - Lublin : Vol. 12. №3, 2012 - p. 51 - 57.
5. Евстифеев Е.Н. Разработка малотоксичных связующих материалов и ресурсосберегающих смесей на их основе для усовершенствования технологий изготовления литейных стержней и форм при производстве отливок: автореф. на соискание ученой степени доктора техн. наук: спец. 05.16.04 «Литейное производство» / Е. Н. Евстифеев. -Ростов на Дону, 2007 г. - 20 с.
Svinoroev Yuri Alekseevich, PhD., Associate Professor,
(E-mail: desna.us@yandex.ru)
Lugansk State University named after Vladimir Dal,
Lugansk, Ukraine
Semenov Konstantin Gennadievich, PhD., associate professor,
(e-mail: kgslpmgvmi@mail.ru)
Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia
Chernov Vladimir Victorovich, PhD., associate professor,
(e-mail: vvchernov@mail.ru)
Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia
NEW CASTING COMMUNICATION AT LIGNOSULFATNOY BASIS
Abstract: The possibilities of improving the engineering processes of binders, through the use of cleaner and replacement of expensive and potentially toxic materials and components binder compositions to increase production efficiency and improve its ecological condition.
Keywords: foundry binders, engineering, technical lignosulfonates, effectiveness, modification, high-energy treatment.
