CC BY
38
2.5 мм2, диаметр которого равен 1,78мм. После подстановки численных значений, взятых из вышеприведенного примера, отношение (16) составит величину 2.54%.
Аналогично получим отношение выражений (3) и
(1):
Наибольшие значения производные принимают на конце участка нагрева:
1,1 лч 1 4
— I =— (1 + a—) ■— evT, dt J, l a T
к9* ),=L
= — (+a—) ■ -J— a (v ■ T)
■ e
После подстановки числовых значений из примера, приведенного выше, получим
——
~t Л=L
= 116.2 °С/с;
\иХ )x=L
= 71.5 °С /м2.
Составив отношение выражения (2) к выражению (1), получим долевое значение теплообмена с окружающей средой:
ÖL100 = «—У 100.
02
с ■/■! —— I d
' —t ),==L
(16)
Коэффициент теплообмена с окружающей средой в случае свободной конвекции находится в интервале 10^14 Вт/м2-С. Выберем проволоку сечением
02
100 = ■
д2— —x2
c ■ у ■
д—
-100.
(17)
= L
Отношение (17) после вычислений с учетом того, что кп = 210 Вт/м-С , составит величину 0.005%.
Проведенный анализ показал, что интенсивный индукционный нагрев тонкой алюминиевой проволоки близок к адиабатическому. Теплопроводность практически не влияет на процесс нагрева. Управление процессом осуществляется за счет изменения "греющего" тока, от величины которого прямо зависит постоянная нагрева, являющаяся коэффициентом дифференциального уравнения. В динамике участок нагреваемой проволоки ведет себя как объект с переменной структурой. При увеличении "греющего" тока объект нагрева - неустойчивое апериодическое звено, а при уменьшении тока - устойчивое апериодическое звено. Непостоянство структуры усложняет модель, затрудняет анализ переходных процессов и определение показателей качества регулирования.
Библиографический список
1.Патент на полезную модель № 89101, МПК С 21 08/06, С 21 09/52. Устройство для электрического отжига алюминиевой проволоки, совмещенного с процессом наложения изоляции / А.А. Луконин, А.Н. Уцын, С.П. Гончаренко, Г.Г. Гоппе. Заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный технический университет; заявл. 05.08.2009; опубл. 27.11.2009, Бюл. №31. 5 с.
2. Котляков Н.С.,Глинер Э.Б., Смирнов М.М. Уравнения в частных производных математической физики: учеб. пособие для мех.-мат. фак. ун-тов. М.: Высшая школа, 1970.
3. Техническая кибернетика. Теория автоматического регулирования / под ред. В.В. Солодовникова. М., Машиностроение, 1967. Кн. 1.
k
п
v
v
УДК 691-4
ПОЛУЧЕНИЕ ЗОЛОЩЕЛОЧНЫХ ВЯЖУЩИХ НА ОСНОВЕ ЗОЛ ТЭС ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ С.В.Макаренко1, Н.П.Коновалов2, Д.В.Банщикова3
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассмотрены экспериментальные исследования по получению золошлаковых вяжущих и изделий на их основе. Подобраны и исследованы рецептуры бесцементных вяжущих и на их основе изготовлены образцы бетонного камня. Проведены исследования физико-механических свойств полученных образцов. Ил. 3. Табл. 4. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: бесцементные бетоны; золы ТЭС; золощелочные вяжущие.
'Макаренко Сергей Викторович, аспирант. Makarenko Sergey, Postgraduate student.
2Коновалов Николай Петрович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой физики, тел.: (3952) 405177. Konovalov Nikolay, Doctor of technical sciences, Head of the chair of Physics, Professor, tel.: (3952) 405177.
3Банщикова Дарья Владимировна, аспирант.
Banshchikova Dariya, Postgraduate student.
OBTAINING OF ASH-ALKALINE BINDERS ON THE BASIS OF ASHES FROM THERMAL POWER PLANTS OF IRKUTSK REGION
S.V. Makarenko, N.P. Konovalov, D.V. Banshchikova
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The authors consider experimental studies on obtaining ash-slag binders and products based on them. They select and study the formulations for cement-free binders, which serve the base for the production of cast stone. The authors carried out the examination of physical and mechanical properties of the obtained samples. 3 figures. 4 tables. 4 sources.
Key words: cement-free concretes, ashes from thermal power plants; ash-alkaline binders.
Для расширения ассортимента строительных материалов всё чаще используют техногенное сырьё -шлаки и золы ТЭС. Большой интерес в производстве бесцементных вяжущих привлекли золы и шлаки металлургической и топливной промышленности. Для активизации зол и шлаков необходима их активация. Для этого используют разные методы: термическую обработку, механическую или химическую - щелочами. Изучением активации зол и шлаков занимаются учёные из России, Украины, стран Восточной Европы, Скандинавии. Начало научных представлений о закономерностях проявления вяжущих свойств неорганическими веществами стало выдающимся открытием для науки о вяжущих ещё в прошлом столетии. В.Д. Глуховским и его аспирантами были разработаны и исследованы золощелочные вяжущие разных составов.
Было изучено взаимодействие щелочей с алюмосиликатами природного и техногенного происхождения. Эти исследования подтвердили, что щелочи и соли щелочных металлов, как, впрочем, и силикаты, алюминаты и алюмосиликаты, взаимодействуют в водной среде при достаточной концентрации щелочей. В результате формируется водостойкий продукт твердения, включающий щелочные или щелочно-щелочноземельные гидроалюмосиликаты, аналогичные природным цеолитам и слюдам.
Большинство разработок в этой области было все же направлено на изучение щелочной активации металлургических шлаков.
С развитием представлений о влиянии химического, минералогического и фазового составов дисперсной фазы на закономерность процессов структурооб-разования щелочных вяжущих [4,1] было установлено, что, корректируя состав соответствующими добавками, можно использовать для производства вяжущих ранее некондиционное сырье. Расширение сырьевой базы стало возможно за счет использования зол и шлаков ТЭС[2], которые в настоящее время мало ис-
пользуются и усложняют экологическую обстановку во многих регионах страны.
Приведенные исследования были направлены на изучение возможности получения золощелочных вяжущих на основе зол ТЭС Иркутской области.
В качестве компонентов вяжущих были выбраны: зола уноса Ново-Иркутской ТЭС и жидкое стекло с разным силикатным модулем.
При проведении испытаний оценивалось влияние ряда факторов на прочность исследуемого материала, таких как:
• силикатный модуль жидкого стекла;
• время измельчения золы;
• отношение золы к жидкому стеклу.
В процессе исследований было проведено измельчение золы уноса в лабораторной шаровой мельнице при разном времени помола: 1 час, 2 часа, 3 часа.
При приготовлении жидкого стекла использовались такие компоненты, как едкий натр, микрокремнезем (отход при производстве кристаллического кремния) и вода. Технология приготовления заключалась в прямом растворении микрокремнезема в растворе едкого натрия, раствор нагревали до 900 С.. Модуль жидкого стекла обеспечивали путем варьирования отношений микрокремнезема к щелочи [2].
Далее, после проведения расчета составов вяжущего разных вариаций, приведенных в табл. 1, были изготовлены серии образцов балочек размером 40x40x160 мм. Отформованные образцы устанавливались в пропарочную камеру и подвергались тепловой обработке по режиму (3 + 18 + 3) часа, при температуре 95°С. После проведения пропаривания образцы испытывались по показателям прочности, плотности, водостойкости, стандартными методиками. Результаты испытаний сведены в табл. 2,3,4, построены графические зависимости.
Расход компонентов для приготовления смеси вяжущего
Таблица 1
Отношение золы к жидкому стеклу Силикатный модуль n Время помола золы, ч Расход компонентов, л/м3
№ п/п Зола Жидкое стекло Вода
1 1 1289 586 39
2 1:0,5 2 1289 586 130
3 2 3 1289 586 91
4 1:1 1 859 781 -
5 2 859 781 -
6 3 859 781 -
7 1:2 1 501 911 -
8 2 501 911 -
9 3 501 911 -
10 1:0,5 1 1289 586 39
11 2 1289 586 39
12 3 1289 586 39
13 1:1 4 1 859 781 -
14 2 859 781 -
15 3 859 781 -
16 1:2 1 501 911 -
17 2 501 911 -
18 3 501 911 -
19 1:0,5 1 1289 586 456
20 2 1289 586 456
21 3 1289 586 456
22 1:1 7 1 859 781 -
23 2 859 781 -
24 3 859 781 -
25 1:2 1 - - -
26 2 - - -
27 3 - - -
Таблица 2 Определение средней плотности образцов
№ п/п Силикатный модуль п Отношение золы к жидкому стеклу Время помола золы, ч Плотность серии образцов р, кг/м3
о 1:0,5 1 1649
2 1709
3 1574
2 1:1 1 1300
2 1368
3 1482
Л 1:0,5 1 1711
2 1735
3 1778
4 1:1 1 1581
2 1485
3 1445
7 Не подлежат испытанию*
о 2
"С щ
с£ и н о
0
1
н
о ц
с
время помола золы, час
силикатный модуль п=2, отношение 1:1 д силикатный модуль п=2, отношение 1:0,5 силикатный модуль п=4, отношение 1:1 — —силикатный модуль п=4, отношение 1:0,5
Рис. 1. Графическая зависимость плотности золощелочного вяжущего от времени помола золы при разных силикатных модулях и отношениях золы к жидкому стеклу
1800 1750 1700 1650 1600 1550 1500 1450 1400 1350 1300 1250
3
Таблица 3
Определение средней прочности образцов_
№ Силикатный Отношение золы к Время помола золы, Предел прочности
п/п модуль п жидкому стеклу ч при сжатии Р МПа
1 2 3 4 5
1 13,2
1:0,5 2 8,7
2 3 10,0
1 3,9
1:1 2 3,8
3 6,6
1 22,4
1:0,5 2 46,5
4 3 51,7
1 6,1
1:1 2 7,7
3 9,8
7 Не подлежат испытанию*
5
время помола золы, час
силикатный модуль п=2, отношение 1:0,5 силикатный модуль п=2, отношение 1:1 силикатный модуль п=4, отношение 1:0,5 ——силикатный модуль п=4, отношение 1:1
Рис. 2. Графическая зависимость прочности золощелочного вяжущего от времени помола золы при разных силикатных модулях и отношениях золы к жидкому стеклу
Таблица 4
Определение водостойкости золощелочного вяжущего_
№ п/п Силикатный Отношение золы к Время помола золы, Водостойкость,
модуль п жидкому стеклу ч Кразм
1 0,85
1:0,5 2 0,80
2 3 0,88
1 1,10
1:1 2 1,20
3 0,56
1 0,92
1:0,5 2 0,80
4 3 0,81
1 1,10
1:1 2 0,90
3 0,60
7 Не подлежат испытанию*
s
со го о.
1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5
силикатный модуль n=2, отношение 1:0,5 силикатный модуль n=4, отношение 1:0,5«
2 3
время помола золы, час
силикатный модуль п=2, отношение 1:1 силикатный модуль п=4, отношение 1:1
Рис. 3. Графическая зависимость водостойкости золощелочного вяжущего от времени помола золы при разных силикатных модулях и отношениях золы к жидкому стеклу
Выводы:
1. Экспериментально установлено, что наибольшая прочность вяжущего достигается при силикатном модуле жидкого стекла СМ=4.
2. С увеличением времени помола прочность композиций при отношении жидкого стекла к золе 1:1 растет пропорционально. Составы с отношением жидкого стекла к золе 0,5:1 ведут себя по-разному, при СМ=4 прочность резко возрастает, а при СМ =2 падает, данный факт возможно объяснить при проведении ряда физико-химических исследований, отражающих процессы структурообразования в золощелочном камне при данных условиях.
3. В результате исследований можно утверждать, что на основе жидкого стекла из микрокремнезема, едкого натра, воды и золы Новой Иркутской ТЭС возможно получение золощелочного вяжущего с высокими технико-эксплуатационными показателями.
Наиболее высоким показателем по прочности порядка 52 МПа обладает состав с силикатным модулем СМ=4, при отношении золы к жидкому стеклу 1:0,5 и времени помола Зчаса. Высокий коэффициент размягчения данного состава Краз=0,8 указывает на высокую водостойкость и возможность применения во влажных условиях.
Библиографический список
1. Овчаренко Г.И., Плотникова Л.Г., Францен В.Б. Оценка свойств зол углей КАТЭКа и их использование в тяжелых бетонах. Барнаул: Изд-во АлтГТИ, 1997. 149 с.
2. Карнаухов Ю.П., Шарова В.В. Жидкое стекло из отходов кремниевого производства для шлакощелочных и золоще-лочных вяжущих //Строительные материалы. 1994. №11.
3. Кривенко П.В. Закономерности формирования структуры и свойств цементного камня на шлакощелочных вяжущих // Цемент. 1985. №3.
4. Чиркова В.В. Материалы на основе стеклоподобных бескальциевых алюмосиликатов и соединений натрия: автореф. дис. ...канд. техн. наук. Киев, 1974. 22 с.
УДК 621.311
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИЗЕЛЬНОГО ПЕРВИЧНОГО ДВИГАТЕЛЯ АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
М.А.Новожилов1, В.А.Пионкевич2
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассмотрен вопрос разработки математической модели асинхронного генератора с учетом влияния неравномерности распределения топлива по цилиндрам дизеля на базе пакетов расширения БтиУпк и SimPowerSystems программы МДИДВ. Приведено описание процесса моделирования возмущений, вызванных неравномерным
'Новожилов Михаил Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения и электротехники, тел.: (3952) 405132, e-mail: nov@istu.edu
Novozhilov Mikhail, Candidate of technical sciences, Associate professor of the chair of Electric Power Supply and Electrical Engineering, tel.: (3952) 405132, e-mail: nov@istu.edu
2Пионкевич Владимир Андреевич, аспирант, тел.: (3952) 405749, e-mail: pionkevichva@istu.edu Pionkevich Vladimir, Postgraduate student, tel.: (3952) 405749, e-mail: pionkevichva@istu.edu
