Разработанная на основании обобщения экспериментальных данных номограмма для определения скорости прессования пеностекла методом непрерывного проката может быть использована для графического построения кривых прессования и температурно-временного режима, а также для разработки конструкции формующих устройств. Приведенный графический метод решения данной задачи охватывает практически наиболее распространенные виды пеностекла.
5. Процессы, протекающие в пеностекле в интервале температур отжига
Расчет скорости охлаждения изделий из массивного стекла [297, 298] и пеностекла [14] рекомендуется проводить по формуле, разработанной и экспериментально проверенной А. Н. Даувальтером [84]:
Здесь V — скорость охлаждения, °С/ч; R — максимально допустимые напряжения на поверхности изделия, кгс/см2; λ — коэффициент теплопроводности, ккал/(м * ч * °С); с — удельная теплоемкость, ккал/(кг * °С); а — коэффициент термического расширения, γ — плотность, кг/м3; Е — модуль упругости, кгс/см2; μ — коэффициент Пуассона; d — полутолщина изделий при двустороннем охлаждении, м; а = λ/сγ — коэффициент температуропроводности, м2/ч.
Приведенная формула учитывает лишь напряжения, возникающие при безопасном охлаждении изделия, но не учитывает тех, которые остались в нем к моменту начала охлаждения. Разброс в значениях скоростей охлаждения пеностекла при отжиге, рекомендуемых на основании расчетов или экспериментальных данных (табл. 22), объясняется большой сложностью процесса и отсутствием экспериментальных данных о свойствах пеностекла в интервале температур отжига, необходимых для выполнения соответствующих расчетов.
Исследование теплофизических свойств.
Из пеностекла, полученного на основе стекла 6Н, готовились образцы цилиндрической формы радиусом 2,5 см и длиной 30 см. Скорость нагрева образцов составляла 3 °С/мин. Средние величины полученных значений коэффициента температуропроводности приведены в табл. 23. Данные при 0 °С получены путем экстраполяции результатов эксперимента в области более высоких значений температуры.
Величина теплопроводности пеностекла в исследуемом интервале температуры (20—500 °С) была рассчитана на основании зависимости а = λ/сγ [203]. Значения удельной теплоемкости стекла при различной температуре приняты из работ [94, 297]. Влияние удельной массы газа в пеностекле при расчете не учитывалось.
Результаты определений теплопроводности, выполненные различными авторами (рис. 5.16) [1, 94, 301, 302], и произведенные нами расчеты показывают, что теплопроводность пеностекла, как и других материалов с аморфной твердой фазой, подчиняется общей закономерности ее роста с повышением температуры. Приведенные в литературе данные только по объемной массе пеностекла не позволяют сопоставлять результаты зависимости λ=f(t), так как даже при одинаковой объемной массе на теплопроводность материала существенное влияние оказывают размер и форма пор, а также степень их связанности между собой [303].
Если, согласно работам А. Ф. Чудновского [302], Л. Л. Васильева и Ю. Е. Фраймана [305], в дисперсных материалах (размер пор 2—3 мкм) при небольших градиентах температуры эффектами конвективного переноса тепла и лучистой теплопроводности можно пренебречь, то полученные нами данные подтверждают выполненные И. С. Камерером [306] расчеты, а также данные, приводимые Ф. Шиллом [1], о значительном росте эффективной теплопроводности газовой 'фазы при увеличении диаметра пор в материале за счет опережающего увеличения лучистой теплопроводности.
Так как качественное пеностекло характеризуется большим количеством закрытых пор, давление газовой фазы в которых меняется при изменении температуры, то это также может влиять на характер изменения его теплопроводности. Данное предположение согласуется с результатами работы [307] о зависимости теплопроводности некоторых теплоизоляционных материалов от давления и состава атмосферы.
Дилатометрические свойства пеностекла.
Результаты исследования (табл. 24) показывают, что коэффициент термического расширения пеностекла соответствует коэффициенту термического расширения исходного стекла, определенного по стандартной методике [304].
Полученное нами значение коэффициента термического расширения пеностекла 2Н близко к результатам исследований И. И. Китайгородского и Т. Л. Ширкевич [308], которые на аналогичном пеностекле получили значение а = 93*10-7 на образцах 10*10*50 мм. Значения температуры начала деформации (Tн.д) и трансформации (Tg) при испытании образцов пеностекла имеют несколько больший разброс, чем у исходных стекол, и не всегда отчетливо выражены при графическом изображении результатов эксперимента.
- 1 •
- 2 •
- 3 •
- 4 •
- 5 •
- 6 •
- 7 •
- 8 •
- 9 •
- 10 •
- 11 •
- 12 •
- 13 •
- 14 •
- 15
- 16 •
- 17 •
- 18 •
- 19 •
- 20 •
- 21 •
- 22 •
- 23 •
- 24 •
- 25 •
- 26 •
- 27 •
- 28 •
- 29 •
- 30
- 31 •
- 32 •
- 33 •
- 34 •
- 35 •
- 36 •
- 37 •
- 38 •
- 39 •
- 40 •
- 41 •
- 42 •
- 43 •
- 44 •
- 45
- 46 •
- 47 •
- 48 •
- 49 •
- 50 •
- 51 •
- 52 •
- 53 •
- 54 •
- 55 •
- 56 •
- 57 •
- 58 •
- 59 •
- 60
- 61 •
- 62 •
- 63 •
- 64 •
- 65 •
- 66 •
- 67 •
- 68 •
- 69 •
- 70 •
- 71 •
- 72 •
- 73 •
- 74 •
- 75 •
- 76