Паровий котел

Формула / Реферат | Подібні патенти | МПК / Мітки | Додаткова інформація | Код посилання

Номер патенту: 54300

Опубліковано: 16.05.2005

Автор: Данілін Валерій Євгенович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Винахід відноситься до будівельної-, машино-, суднобудівельної, нафтоперероблювальної та інших галузей промисловості, а саме, до композицій з яких отримують теплоізоляційні жорсткі пінополеуретанові матеріали у вигляді блоків, пластин, скорлуп для теплоізоляції трубопроводів чи наносять напилюванням безпосередньо на поверхні з бетону, цегли, дерева, металу та ін., або запилюють проміжки між цими матеріалами при виготовлені сендвичо-подібних конструкцій.

Відома композиція для отримання жорсткого пінополеуретана [А.С.СССР, №696032, заявка 2522420/23-05 від 22.08.1977р. C08G18/14, авторів: В.Т.Шарафанов, Л.Г. Виноградова, В.А. Барынин, А.И. Павер, В.И. Смыслов. Изобретения и товарные знаки, -№41, - С.100, - 1979] яка містить, в мас. част.:

ізоціанатний компонент

49,0-62,0

оксапропілірований етилендіамін

19,0-29,0

поверхнево-активна речовина (пінорегулювач)

0,6-0,8

каталізатор (вспінюючий агент)

1,8-11,3

антипірен (оксапропілірований діфосфонатдіетіленгліколь).

6,5-21,0

Однак, пінополіуретанові матеріали на підставі такої композиції відрізняються низькими міцностними характеристиками, особливо при їх довгому експлуатуванні, ще і при підвищених до 110°С температурах.

Відома також композиція для отримання жорсткого пінополіуретану [Заяв. ФРГ №4007330 від 08.03.1990 г. МКИ5 C08G18/40; 18/42. РЖХім 18Т225П, 1992г.], яка містить в мас. част.:

складний і простий поліестер в співвідношенні від 70:30 до 30:70 мас. ч.

10,0-90,0

поверхнево-активна речовина (пінорегулювач)

0,5-1,0

каталізатор (вспінюючий агент)

1,0-12,0

поліізоціанат

5,0-80,0

при співвідношенні -NCO/-OH групам рівним (0,9-1,15):1,0 в г.екв/г.екв.

І хоча, за рахунок присутності в композиції частки складного поліефіру міцністні характеристики піноматеріалів вище ніж в попередньому технічному рішенні, однак мале співвідношення -NCO/-OH групам не дає змогу отримати піноматеріали з малою щільністю, менш ніж 200кг/м3, що веде до високого рівня коштовання теплоізоляції і робить їх неконкурентоспроможними.

Відома також композиція для отримання жорсткого пінополіуретану [Пат. России №1752741 по заявке 4705065/05/22 от 05.04.1989г. авторов: М.Г. Алимухамедов, Н.Е. Тасанбаева, Ф.А. Маргунова, Т.Р. Абдурашидова. Опубл.1992г.], яка містить в мас. част.:

поліоксапропіленксілітол з мол. мас. 800 од.

96,0-98,0

поверхнево-активна речовина (пінорегулювач).

0,8-1,2

N, N', N"-тріс(-оксаетил)гексагідро-S-тріазін

2,0-4,0

діоктілфталат

6,0-8,0

поліізоціонат

96,1-97,7

І в цьому випадку отримують жорсткі пінополіуретани хоча і високоміцні, однак з щільністю не менш 200кг/м3, які не можуть бути застосовані в якості теплоізоляційних матеріалів, з приводу високого значення коефіцієнту теплопровідності на рівні 0,080,09Вт/м°С і високої умовної вартості.

Найбільш близькою по технічній суті та здобуваємому ефекту до винахіду, що заявляється, є композиція для отримання жорсткого пінополеуретану марки „Ріан" по ТУУ 19304381.00298 фірми „Уретансервіс" м.Дніпропетровськ, Україна (прототип), яка містить в мас. част.:

складний поліестерний компонент

20,040,0

ксапропілірований етилендіамін

60,040,0

антіпірен

10,025,0

поверхнево-активна речовина (пінорегулювач)

1,01,5

каталітична система (вспінюючий агент).

0,7612,0

вода

0,20,625

ізоціанатний компонент

112,0150,0

Однак, навіть і в цьому випадку міцністні характеристики отриманих пінополіуретанових матеріалів, недостатні за рахунок жорсткості піни, яка стає ще більш жорсткою в процесі довгої експлуатації при підвищених до 110°С температурах внаслідок деструктивних процесів.

Задачею наступного винаходу є удосконалення відомої композиції з метою підвищення її міцностних характеристик, особливо при експлуатації виробів з неї, при підвищених температурах, шляхом використання в рецептурі композиції замість складного поліестерного компоненту карбофункціональних кремнійорганічних спиртів (індивідуального і/або в суміші) загальної формули:

[RSiO3 - x/2(OR'OH)x]n

де: х=30,2; n=1-9;

R=- алкіл С1С9; -СН=СН2; -С6Н5;

R' - залишок індивідуального (етилен-, діетилен-, триетилен-, тетраетилен-, пропілен-, 1,4-бутилен-, 1,6-гексаметилен-) або олігомерного (поліоксаетилен-, поліоксапропілен-, поліоксатетраметіленгліколі, кополімери окису етилену-, окису пропілену з тетрагідрофураном), нормальної чи ізобудови, аліфатичного діолу з молекулярною масою від 60 до 1100 одиниць, при наступному співвідношенні компонентів, в мас.част.:

карбофункціональний кремнійорганічний спирт

20,040,0

оксапропілірований етилендіамін

60,040,0

антіпірен

10,025,0

поверхнево-активна речовина (пінорегулювач)

1,01,5

каталітична система (вспінюючий агент)

0,7612,0

вода

0,20,625

ізоціанатний компонент

112,0150,0

Використання в композиції, в якості складного поліестеру карбофункціональних кремнійорганічних спиртів заявленої формули, дозволяє в широких межах регулювати між вузлові ланцюжки в пінополіуретанових матеріалах (їх жорсткість), а наявність в таких спиртах полярного, термостійкого полі(алкіл-, аріл-, вініл-) силоксанового блоку сприяє не тільки підвищенню міцності, але і їх стійкості до термо-окислювальним процесам, і як наслідок, підвищує довговічність в процесі експлуатування при підвищених температурах.

В решті, при отриманні пінополіуретанів з використанням заявленого ряду карбофункціональних кремнійорганічних спиртів в системі формуються ті ж самі уретанові, сичовині, біуретові, алофанатні, ізоціануратні зв'язки і групи, що і в пінополіуретанах по прототипу.

Сукупність ознак технічного рішення, що заявляється, дозволяє у порівнянні з прототипом підвищити міцністні характеристики пінополіуретанових матеріалів, їх термостійкість і термостабільність за рахунок наявності в такому карбофункціональному кремнійорганічному спирті карбофункціонального залишку від атому кремнію до гідроксильної групи регульованої в широких межах довжини і природи, а також термостійкого полярного полі(алкіл-, аріл-, вініл-)силоксанового блоку, також регульованої величини та структури.

Технічне рішення, що заявляється ілюструється прикладами.

Для підтвердження позитивного ефекту були приготовані пінополіуретанові композиції (по прототипу і дослідні) і досліджені характеристики піноматеріалів на їх підставі.

В якості ізоціонатної компоненти можуть бути використані поліізоціанати марки Б (ТУ 113-03-375-75), або марки Д (ТУ 113-03-603-86), або марки Т (ТУ 113-03-20-22-84), або марки К (ТУ 113-03-29-11-83) або імпортні; в заявленому технічному рішенні використовують поліізоціанат марки Б виробництва підприємства „Корунд", м.Дзержинськ, Новгородської обл., (Росія).

В якості поліестерного компоненту по прототипу використовують відомий поліестер марки П-7 ( по ТУ 6-05-221-429-80) виробництва об'єднання „Краситель" м.Рубіжне, Луганської області (Україна).

В якості оксапропілірованого етілендіаміна використовують Лапромол 294М (ТУ 6-05-1681-80) виробництва об'єднання „Ніжнекамськнафтохім" м.Ніжнекамськ, Пермської області (Росія).

В якості пінорегулювача використовують поверхне-активну речовину КЄП-1 (ТУ 6-02-813-73) або КЄП-3 (ТУ 6-02-996-75) виробництва об'єднання „Силан" м.Данков, Ліпецької області (Росія). В заявленому технічному рішенні використовують пінорегулювач КЄП-3.

В якості вогнестійкої добавки використовують любі фосфоровмісні з'єднання по ТУ 6-05-1611-78. Однак, в нашому випадку використовують тріс(хлоретілокса)фосфат. Він має низьку густину і одночасно виконує функцію розбавлювача. Виробляється на об’єднанні „Куйбишевазот", м.Тольятті (Росія).

В якості каталізатора піноутворення використовують комплексну каталітичну систему, яка вміщує:

- калієву сіль ді-метіламінопропіонової кислоти (ТУ 301-03-84-85), виробництва об'єднання „Полімерсинтез", м.Володимир (Росія), у вигляді 50% по масі розчину у воді;

- триетіламін (ТУ 6-09-14-96) виробництва підприємства „Жирні спирти" м.Дзержинськ, Нижегородської області (Росія);

- ді-метілетаноламін (ТУ 6-02-1086-77) виробництва підприємства „Жирні спирти" м. Дзержинськ, Нижегородської області (Росія).

Використання такої комплексної каталітичної системи дає можливість не тільки регулювати „стартову швидкість" процесу ціноутворення, але і забезпечувати формування в піноматеріалах поряд з уретановими зв'язками також ізоціануратні цикли.

Співвідношення компонентів каталітичної системи міняють в широких межах, в залежності від призначення отриманої піни, а також засобів її формування (заливкою чи напилом) і температури повітря при якій виконують роботи.

В заявленому технічному рішенні співвідношення компонентів каталітичної системи повністю відповідає тій, що використовується у прототипу і вказано в таблиці №2.

В якості карбофункціональних кремнійорганічних спиртів використовували з'єднання загальної формули:

[RSiO3 - x/2(OR'OH)x]n

де: х=30,2; n=19;

R=- алкіл С1С9; -СН=СН2; -С6Н5;

R' - залишок індивідуального (етилен-, діетилен-, триетилен-, тетраетилен-, пропілен-,

1,4-бутилен-, 1,6-гексаметилен-) або олігомерного (поліоксаетилен-, поліоксапропілен-, поліоксатетраметіленгліколі, кополімери окису етилену-, окису пропілену з тетрагідрофураном) нормальної чи ізобудови, аліфатичного діолу з молекулярною масою від 60 до 1100 одиниць.

Синтез таких карбофункціональних кремнійорганічних спиртів описаний в джерелах [1. В.П.Кузнецова, Е.А.Ефремова, Н.И.Щепеткина. Синтез олигофенилгликоксисилана и получение пленкообразующих полиуретанов на его основе. - В кн. Исследования в области синтеза полимеров. Киев: Наукова думка. 1978. с.67-73; 2. Бугрим В.В., Гетьман Л.В., Кузьменко Н.Я. Новые гидроксилсодержащие олигомери на основе фенилтриэтоксисилана и продуктов его конденсации,- В кн: V Всесоюзная конференция по химии и применению кремнийорганических соединений. Тбилиси, 29 января - 1 февраля 1980г.: Тез. докладов. М.:ГНИИХ-ТЭОС, 1980, с.274; 3. Бугрим В.В., Кузьменко Н.Я., Т.Н.Галушко, Г.Ф.Веденева. Синтез кремнийорганических олигомеров. Рук. депонирована в Черкасском отдел. НИИТЭИ, №1019 ХП-Д-80 от 27.10.1980. Опубл. в библиографическом указателе ВИНИТИ „Депонир.рукописи .№3,1981, с.79.; 4. Кузьменко М.Я., Бурмістр М.В., Кузьменко О.М../Синтез та властивості карбофункціональних олігоспиртів на основі продуктів гідролітичної етерифікації вінілтрихлорсилану. н.т.ж. „Вопросы химии и химической технологии", Днепропетровск, - №2, - 2003, - с.78-81].

Фізико-хімічні константи деяких з них, що використані в якості прикладів для заявленого технічного рішення, наведені в таб.1.

З таблиці 1 бачимо, що:

- з'єднання 1;9 характеризують собою приклади заявленого ряду карбофункціональних кремнійорганічних спиртів в структурі яких R' наводить собою залишок індивідуальних гліколів (бутилен- і триетилен- відповідно);

- з'єднання 25 характеризують собою приклади заявленого ряду карбофункціональних кремнійорганічних спиртів в структурі яких R' наводить собою залишок поліоксатетраметіленгліколю різної молекулярної маси від 200 до 1100 од.;

- з'єднання 3;68, а також 911 характеризують собою приклади заявленого ряду карбофункціональних кремнійорганічних спиртів, в структурі яких міняється величина сілоксанового блоку, характеризуєма показниками „х" і „n" (поліфенілсилоксанового і полівінілсилоксанового відповідно);

- з'єднання 3; 9; 12; 13 характеризують собою приклади заявленого ряду карбофункціональних кремнійорганічних спиртів, в структурі яких міняється природа замісника у атому кремнію (феніл-, вініл-, ноніл- і метіл- відповідно);

Рецептури дослідних композицій і композиції по прототипу наведені в таб.2.

В якості прототипу наведені два приклади:

Прототип №1 - рецептура для отримання пінополіуретанових теплоізоляційних виробів методом заливки;

Прототип №2 - рецептура для отримання пінополіуретанової теплоізоляції методом напилювання.

В виробництві пінополіуретанів компоненти 18 (таб.2), звичайно в відповідності з рецептурним співвідношенням, завантажують в окрему ємність, гомогенізують вкупі, а потім таку композицію, під назвою „компонент А" направляють одночасно з поліізоціанатом („компонент Б") споживачам.

В заявленому технічному рішенні, в „компоненті А" дослідних композицій міняється на карбофункціональні кремнійорганічні спирти тільки поліестерна складова: поліестер марки П-7 (в рецептурі по прототипу).

В таб.2., в стрічці 23 також вказано, для кожної рецептури, при якому співвідношенні (в мас.част.) „компонента А" до „компонента Б" отримують пенополіуретан.

В таб.2.:

- досліди 114 характеризують собою приклади рецептур пінополіуретанових композицій, які використовують при отримані виробів методом заливки;

- досліди 1517 характеризують собою приклади рецептур пінополіуретанових композицій, які використовують при нанесені теплоізоляції методом напилу;

- досліди 14; 17 характеризує собою приклади рецептур пінополіуретанової композицій для отримання піновиробів підвищеної щільності, як методом залива (дослід 14), так і методом напилу (дослід 17);

- досліди 18; 19, а також 20; 21 характеризують собою приклади граничних рецептур як по прототипу (рец.18; 19), так і дослідних (рец.20; 21).

В таблиці №3 наведені фізіко-механічні показники отриманих зразків піноматеріалів (по прототипу та дослідних).

Для зручності оцінки отриманих результатів номера дослідів в таблицях 2 і 3 однакові.

Приклад 1. Приготування пінополіуретанової композиції та піни на її підставі.

В поліетиленовий стакан ємністю 200мл завантажують інгредієнти „компонента А" (наприклад: по рецептурі дослідної композиції №2 таб.2) і ретельно гомогенізують на протязі 5-6хв.

Потім, в такий же сухий стакан завантажують поліізоціонат марки „Б". Одночасно готують форму для майбутнього виробу розміром 20х20х20см., попередньо промазав її внутрішні стінки змазкою „Циатім 224", щоб пінополіуретан не прилипав до стінок.

З першого стакану, гомогенізований „компонент А" виливають в другий з поліізоціанатом марки „Б". Композицію ретельно гомогенізують 15-20 секунд до появи „білісоватості". Це є ознака початку реакції.

Після цього композицію швидко виливають в приготовану форму і спостерігають за ціноутворенням.

Початок піноутворення характеризують часом від заливки композиції в форму до початку підйому маси (стартова швидкість, в сек.).

Час закінчення піноутворення - це час коли зріст піни у формі закінчився.

Час чистого піноутворення є різницею між часом скінчення підйому піни у формі, та стартовою швидкістю, в сек..

Кратність піни обчислюють як відношення об'єму отриманої піни до об'єму вихідної композиції з якої вона отримана.

Після 20хв., як залили композицію у форму, саму форму розкладають по часткам, виймають з неї сформований виріб у вигляді куба, витримують його на повітрі 24 години при 20±2°С і випробують за показниками, що наведені в таб.3, за методиками, які оприлюдненні в [Ю.П. Поляков/ Сборник методов физико-механических испытаний пеноматериалов, Владимир, ВНИИСС, Выпуск 1, - 1967г., -120с.].

Отримані результати фізико-механічних випробувань вказують, що у всіх випадках, дослідні пінополіурітанові матеріали показують більш кращі властивості ніж аналогічні матеріали по прототипу.

Наприклад:

- по гаданій щільності (кг/м3) при вільному піноутворені, а також по коефіцієнту теплопровідності пінополіуретани не відрізняються від зразків матеріалів по прототипу;

- по умовній границі тиску, дослідні матеріали показують міцність на рівні 0,270,34МПа проти 0,24МПа по прототипу. Підвищення складає 8,341,7%;

- по показнику границі міцності при статичному „згину" дослідні зразки показують міцність на рівні 0,490,62МПа проти 0,42МПа по прототипу, що перевищує прототип на 16,747,62%;

- по показнику „лінійної збіжності" дослідні матеріали показують меншу величину збіжності 0,350,26% проти 0,4% по прототипу, що поліпшує цей показник на 12,535,0%;

- „водопоглинання" дослідних зразків зменшується до 0,160,11кг/м2 проти 0,18кг/м2 для прототипу, або на 38,966,7%;

- після термостатування в термошафі зразків піни при 150°С на протязі 100год. дослідні зразки показали більшу стабільність. Якщо для зразків по прототипу цей показник знизився з 0,24 до 0,18МПа (або на 25%), то для дослідних піноматеріалів він знизився з 0,260,34МПа до 0,250,33МПа (або на 3,82,9%).

Це показує, що дослідні зразки пінополіуретанів, отримані по рецептурі заявленого технічного рішення перевищують по експлуатаційним показникам аналогічні матеріали по рецептурі прототипу і гарантовано будуть довше експлуатоваться в екстремальних вимогах..

Технічне рішення промислове реалізуємо.

Впровадження даної розробки планується на початок 2005 року на ТОВ "НВП "Укрполіхімсинтез" м.Дніпропетровськ.

Таблиця 1

Фізико-хімічні константи карбофункціональних кремнійорганічних спиртів загальної формули:

[RsiO3-x/2(OR'OH)x]n,

які використовувались в прикладах

№

з’єд-нання

-R-

-R'-

nD20

D4 20,

г/см3

-ОН, % мас.

Si, % масс.

Мол. маса од.

Знайден.

Обчисл.

Знайден.

Обчисл.

Знайден.

Обчисл.

-С6Н5

-СН2 СН2 СН2 СН2-

1,4960

1,1115

14,10

13,71

7,69

7,53

362

373

-С6Н5

залишок поліоксапропіленгліколю (ПОПГ) з мол. массою 200од.

1,4715

1,0619

7,55

7,27

4,02

4,0

677

702,2

-С6Н5

залишок (ПОПГ) з мол. массою 400од.

1,4600

1,0304

4,56

3,75

2,08

2,13

1150

1356,2

-С6Н5

залишок (ПОПГ) з мол. массою 1000од.

1,4552

1,0229

1,90

1,65

0,93

0,91

2700

3102,2

-С6Н5

залишок сополімеру окису пропилену з тетрагідрофураном з мол. массою 1100од.

1,4556

1,0304

1,87

1,5

0,73

0,82

2731,4

3405,14

-С6Н5

залишок (ПОПГ) з мол. массою 400од.

1,95

2,30

1,4850

1,0406

4,08

3,57

2,68

2,81

1240

1600,0

-С6Н5

залишок (ПОПГ) з мол. массою 400од.

1,05

3,92

1,4753

1,0659

3,83

3,21

4,58

4,74

1620

1850

-С6Н5

залишок (ПОПГ) з мол. массою 400од.

0,63

5,62

1,4865

1,0924

3,08

2,78

7,03

7,12

1820

1922

-СН=СН2

-СН2СН2OСН2 СН2OСН2СН2-

1,4659

1,1538

10,29

10,16

5,49

5,59

486,0

502,3

-СН=СН2

залишок (ПОПГ) з мол. массою 400од.

1,4701

1,0275

4,33

4,07

2,15

2,24

1210,0

1252,097

-СН-СН2

залишок (ПОПГ) з мол. массою 400од.

0,7

8,68

1,4687

1,0310

3,88

3,37

7,69

7,95

2662,3

3065,28

-С9Н19

залишок (ПОПГ) з мол. массою 400од.

0,83

5,68

1,4765

1,1090

3,35

2,91

5,69

5,78

2395,6

2585,8

-СН3

залишок (ПОПГ) з мол. массою 300од.

1,4472

1,03304

5,56

5,43

2,78

2,98

915,9

943,08

Таблиця 2

Рецептури дослідних пінополіуретанових композицій, в мас. частинах

№ п/п

Компоненти

прототип

Дослідні композиції

№1

№2

Поліестер

марки П-7

22,6

34,25

20,0

40,0

Лапромол

294-М

58,5

34,25

58,5

34,25

60,0

40,0

60,0

40,0

Антіпірен

16,74

20,55

16,74

20,55

10,0

25,0

10,0

25,0

Пінорегулювач

(КЕП-3)

1,16

1,42

1,16

1,42

1,0

1,5

1,0

1,5

Триетіламін

0,65

2,055

0,65

2,055

2,5

0,65

2,5

0,65

Калієва сіль діметіламіно-

пропіонової

кислоти

0,05

0,01

2,5

0,01

2,5

Дім етилетанол-амін

0,1

6,85

0,1

6,85

6,9

0,1

6,9

0,1

Вода

0,2

0,625

0,2

0,625

0,2

0,65

0,2

0,65

Поліізоціонат

150,0

120,0

150,0

120,0

150,0

З'єднання 1 таб.1

22,6

3'єднання 2

таб. 1

22,6

3'єднання 3 таб.1

22,6

34,25

20,0

40,0

З'єднання 4 таб.1

22,6

З'єднання 5 таб.1

22,6

З'єднання 6 таб.1

22,6

З'єднання 7 таб.1

22,6

34,25

З'єднання 8 таб.1

22,6

З'єднання 9 таб.1

22,6

З'єднання 10 таб.1

22,6

З'єднання 11 таб.1

22,6

З'єднання 12 таб.1

22,6

З'єднання 13 таб.1

22,6

Співвідношення компонента „А„ до компонента „Б" (в мас. част.)

1:1,5

1:1,12

1:1,5

1:1,12

1:1,5

1:1,12

1:1,5

Таблиця 3

Фізико-механічні властивості зразків пінополіуретанових матеріалів (по прототипу і дослідних)

№ п/п

Показники

прототип

Досліди

№1

№2

Зовнішній вигляд

Жорстка, ячеїста пластмаса від білого до світло-жовтого кольору з бугорчатою поверхнею

Гадана щільність при вільному ціноутворенні, кг/м3

52,0

72,0

50,5

50,0

51,0

50,6

52,0

51,0

51,5

50,0

51,3

49,8

50,0

50,6

72,0

50,5

50,0

71,0

50,0

51,2

50,0

50,5

Стабільність розмірів за 72 години при 100°С, %

3,0

2,5

2,8

2,9

2,8

3,0

2,9

2,8

2,9

3,0

2,8

2,4

2,35

2,9

2,4

2,5

2,7

2,8

Умовна границя тиску, МПа

0,24

0,27

0,28

0,29

0,30

0,31

0,27

0,32

0,33

0,31

0,29

0,31

0,29

0,34

0,29

0,30

0,25

0,24

0,32

0,34

0,29

0,31

Границя міцності при статичному згину, МПа

0,42

0,4

0,51

0,50

0,52

0,48

0,53

0,55

0,52

0,51

0,52

0,50

0,56

0,51

0,58

0,61

0,40

0,41

0,53

0,54

0,56

0,57

Лінійна збіжність при 60°С, %

0,4

0,48

0,31

0,30

0,29

0,28

0,32

0,27

0,26

0,28

0,30

0,28

0,30

0,26

0,30

0,46

0,43

0,42

0,41

0,32

0,31

0,32

0,31

Водопоглинан-ня за 24 години при 20°С, кг/м2

0,18

0,2

0,16

0,15

0,13

0,12

0,16

0,11

0,12

0,15

0,12

0,15

0,10

0,15

0,18

0,17

0,18

0,19

0,14

0,13

0,12

Коефіцієнт теплопровід-ності, Вт/м.К

0,03

0,035

0,03

0,034

0,035

0,03

Умовна гра-

ниця тиску після витримки 100 годин при 150°С,МПа

0,18

0,20

0,27

0,28

0,29

0,31

0,26

0,30

0,31

0,30

0,28

0,30

0,28

0,32

0,28

0.26

0,28

0,19

0,20

0,30

0,32

0,28

0,30

Примітка: Стартова швидкість в усіх випадках складала 15±2с. Час повного твердіння в формі 15хв. Час кінця підйому піни 46±3 с.

Текст

1 Паровий котел, що містить циліндричний кожух, поверхню нагрівання, виконану у вигляді гвинтового змійовика, встановленого в топці концентрично з кожухом, і сепаратор, з'єднаний із змійовиком і оснащений патрубками підведення пароводяної суміші і відводу води, який відрізняється тим, що він оснащений додатковою поверхнею нагрівання, встановленою в топці і виконаною у вигляді вертикального газотрубного блока з димогарними трубами, з'єднаного із сепаратором і утворюючого з ним додаткового контуру циркуляції води 2 Паровий котел по п 1, який відрізняється тим, що одна частина корпусу газотрубного блока розміщена в топці котла, а інша - виступає за межі топки на величину (І_3), що зумовлена наступною залежністю Винахід відноситься до теплоенергетики і може бути застосований в парових котлах, що використовуються для теплопостачання комунальних, промислових і сільських об'єктів Відомий паровий котел, що містить циліндричний кожух і поверхню нагрівання, виконану у вигляді гвинтового змійовика, установленого концентрично з кожухом (див авт свід СРСР №1511520, М кл F 22 В 21/26, опубл ЗО 09 89р ) Основним недоліком відомого котла є його низька надійність, що зумовлено активним накипоутворенням у гвинтовому змійовику, через високий солевміст циркулюючої води Для зниження накипоутворення потрібна значна продувка, тобто подача великої КІЛЬКОСТІ додаткової живильної води в контур циркуляції, що веде до значної витрати води і неекономічності котла Разом з тим, робота без сепаратора призводить до високої вологості пари (до 20%), що звужує область використання відомого котла Найбільш близьким до пропонованого техніч ного рішення є паровий котел, що містить циліндричний кожух, поверхню нагрівання, виконану у вигляді гвинтового змійовика, установленого концентрично з кожухом, і сепаратор, який зв'язаний із змійовиком і постачений патрубками підведення і відводу пароводяної суміші і води, ВІДПОВІДНО (див Справочник эксплуатационника газифицированных котельных Под ред Л Н Порецкого Л , "Недра", 1988, с 229 - 230) Сепаратор з'єднаний із змійовиком патрубками підведення пароводяної суміші і відводу води з утворенням контуру циркуляції Недоліками відомого котла є його низька надійність і неекономічність Низька надійність відомого котла зумовлена активним накипоутворенням на поверхні нагрівання, виконаної у вигляді гвинтового змійовика, через високий солевміст циркулюючої води в контурі При цьому для зниження накипоутворення на поверхні нагрівання потрібна значна продувка, тобто подача великої КІЛЬКОСТІ (до 20%) додаткової живильної води в контур цир . ' вн а к ~ ' т р а т р ~ _ . 3 " 3а Ч Т в н а к -Т н а к де І_заг - загальна довжина корпуса газотрубного блока, мм, Т3 - температура стінки частини корпуса газотрубного блока, що виступає за межі топки котла, °С, Т вн - температура стінки частини корпуса, розміщеної в топці котла, °С, Ттр - температура стінки димогарних труб, °С, а к , а т р - коефіцієнти ЛІНІЙНОГО розширення матеріалу корпуса газотрубного блока і димогарних труб ВІДПОВІДНО, 1/°С О о со Ю 54300 куля ці і, що призводить до значної витрати води і неекономічності котла Задачею цього винаходу є створення парового котла, що має підвищену надійність за рахунок зниження накипоутворення на поверхнях нагрівання та економічністю за рахунок зниження витрати живильної води, що подається в контур циркуляції Поставлена задача розв'язується тим, що у відомому паровому котлі, що має циліндричний кожух, поверхню нагрівання, виконану у виді гвинтового змійовика, встановленого в топці концентрично з кожухом, і сепаратор, зв'язаний із змійовиком і постачений патрубками підведення і відводу пароводяної суміші і води, ВІДПОВІДНО З винаходом, котел має додаткову поверхню нагрівання, яка встановлена в топці І виконана у вигляді вертикального газотрубного блоку з димогарними трубами, зв'язаного із сепаратором і утворюючого з ним додатковий контур циркуляції води У частковому варіанті виконання одна частина корпуса газотрубного блоку розміщена в топці котла, а інша - виступає за межі топки на величину (І_з), що зумовлена наступною залежністю U =Ц ' ' mpamp де І_заг - загальна довжина корпуса газотрубного блоку, мм, Т3 - температура стінки частини корпуса газотрубного блоку, що виступає за межі топки котла, °С, Т вн - температура стінки частини корпуса, яка розміщена в топці котла, °С, Ттр - температура стінки димогарних труб, °С, о*, а т р - коефіцієнти ЛІНІЙНОГО розширення матеріалу корпуса газотрубного блоку і димогарних труб, ВІДПОВІДНО, 1/°С Оснащення котла додатковою поверхнею нагрівання, що встановлена в топці у вигляді вертикального газотрубного блоку, дозволяє забезпечити можливість роботи котла при високому солевмісті циркулюючої води Вода, яка відділена в сепараторі від пари і має високий солевміст, частково направляється через патрубок відводу води на продувку (не більше 5 - 10%), а и основний об'єм направляється в додатковий контур циркуляції води, що включає вертикальний газотрубний блок і сепаратор Вода заповнює міжтрубний простір вертикального газотрубного блоку, при цьому продукти згоряння, що утворюються при спалюванні палива в топці котла проходять по димогарних трубах, віддаючи тепло воді, що переміщається в міжтрубному просторі У такий спосіб вода, що має високий солевміст, надходить у додатковий контур циркуляції води і циркулює в ньому, не змішуючись з живильною водою, що подається в гвинтовий змійовик ззовні Циркулююча в додатковому контурі вода (з високим солевмістом) не призводить до утворення накипу на ЗОВНІШНІЙ поверхні димогарних труб і на внутрішніх стінках вертикального газотрубного блоку, через велику кратність циркуляції Наявність додаткового контуру циркуляції дозволяє зменшити об'єм продувки і, тим самим, забезпечити економію живильної води, необхідної для роботи котла, і знизити втрати тепла, пов'язані з продувкою котла Елементи вертикального газотрубного блоку в процесі роботи котла нагріваються нерівномірно, за рахунок різниці температури, створюваної безпосередньо в зоні згорання палива в топці котла, і температури димових газів, що проходять по димогарних трубах Так, температура Твн стінки корпуса газотрубного блоку в залежності від режиму роботи котла знаходиться в межах 150 - 310°С Температура стінок димогарних труб при цьому складає 130 - 280°С 3 огляду нате, що димогарні труби жорстко зв'язані з корпусом газотрубного блоку, у цих елементах котла виникають значні температурні напруги в зв'язку з різною величиною температурної деформації, якої зазнають димогарні труби і циліндрична частина корпуса газотрубного блоку Різне лінійне розширення цих елементів через різну температуру їхнього нагрівання призводить до виникнення значних температурних деформацій у місцях приєднання димогарних труб до днища корпуса, що може привести до порушення ЦІЛІСНОСТІ стиків та виходу котла з ладу Тому в частковому варіанті виконання котла для компенсації температурних деформацій вертикальний газотрубний блок встановлений таким чином, що одна частина корпуса газотрубного блоку розміщена в топці котла, а інша - виступає за межі топки на величину (І_3), що зумовлена вищевказаною залежністю При цьому частина корпуса газотрубного блоку, розміщена в топці котла нагрівається до температури Твн, що складає 150 - 310°С, як було зазначено вище, а частина корпуса вертикального газотрубного блоку, що виступає за межі топки котла, має температуру в межах 120 - 250°С Таким чином, усереднена температура стінки корпуса газотрубного блоку складає 135 - 280°С, що відповідає температурі стінок димогарних труб Ттр рівній 130 - 275°С У залежності від коефіцієнта ЛІНІЙНОГО розширення матеріалів, з яких виготовлений корпус і димогарні труби, а також від режимів роботи парового котла, виробляється розрахунок величини І_3 частини корпуса, що виступає за межі топки Таким чином, зазначена установка вертикального газотрубного блоку забезпечує зниження температурних деформацій в конструкції котла, підвищує надійність і, тим самим, збільшує термін його служби На фіг показана принципова схема парового котла Паровий котел містить циліндричний кожух 1, поверхню нагрівання, виконану у вигляді гвинтового змійовика 2, встановленого в топці 3 концентрично з кожухом 1, і сепаратор 4, з'єднаний із змійовиком 2 і постачений патрубком 5 підведення пароводяної суміші і патрубком 6 відводу води Котел має додаткову поверхню нагрівання, виконану у вигляді вертикального газотрубного блоку 7, постаченого димогарними трубами 8 Газотрубний блок 7 встановлений таким чином, що одна частина корпуса 9 газотрубного блоку 7 розміщена в топці 3 котла, а інша - виступає за межі топки З на величину І_3 стю Величина І_3 визначається наступною залежні 54300 U=L, mpamp де L 3ar - загальна довжина корпуса 9 газотрубного блоку 7, мм, Т 3 - температура стінки частини корпуса 9 газотрубного блоку 7, що виступає за межі топки З котла, °С, Т в н -температура стінки частини корпуса 9, яка розміщена в топці 3 котла, °С, Т т р - температура стінки димогарних труб 8, °С, о*, а т р - коефіцієнти ЛІНІЙНОГО розширення матеріалу корпуса 9 газотрубного блоку 7 і димогарних труб 8, ВІДПОВІДНО, 1/°С де Ьзаг - загальна довжина корпуса 9 газотрубного блоку 7, мм, Газотрубний блок 7 зв'язаний по воді патрубком 6, а по пароводяній суміші патрубком 10, із сепаратором 4 і утворює з ним додатковий контур циркуляції води Котел містить пальниковий пристрій 11 і патрубок відводу продуктів згорання 12 Сепаратор 4 постачений патрубком відводу пари 13 і патрубком відводу продувної води 14 У залежності від коефіцієнта ЛІНІЙНОГО розширення матеріалів, з яких виготовлений корпус і димогарні труби, а також від режимів роботи парового котла, вироблявся розрахунок величини І_3 частини корпуса 9, що виступає за межі топки З Приклад 1 При сталому режимі роботи котла температура Тз стінки частини корпуса 9 газотрубного блоку 7, що виступає за межі топки 3 котла, дорівнювала 175°С Температура Т в н стінки частини корпуса 9, розміщеної в топці 3 котла, складала 205°С Температура Т т р стінки димогарних труб 8 була 185 °С Визначали величину І_3 за умови виконання корпуса 9 і димогарних труб 8 з того самого матеріалу Ц = Цаг(Твн - Т т р / Тен - Т3) = Ц а г (205 - 185/205 -175) = 0,67Ц а г Приклад 2 При іншому режимі роботи котла Т 3 = 175°С, Твн = 205°С, Т т р = 200°С Ц = Цаг(Тен - Т т р / Тен - Т3) = І_заг(205 - 200/205 -175) = 0,17Ц а г Приклад 3 При наступному режимі роботи котла - Тз = 175°С, Твн = 235°С, Т т р = 200°С Ц = Цаг(Тен - Т т р / Тен - Т3) = І_заг(235 - 200/235 -175) = 0,58Ц а г Проведені дослідження показали, що оптима льний діапазон співвідношень між величинами І_3 і Цаг лежить у межах від 0,1 до 0,75, тобто 0,1Цаг< Ц < 0 , 7 5 Ц а г Паровий котел працює в такий спосіб Топковий газ подається в топку 3, яка розміщена в кожусі 1, через пальниковий пристрій 11 При згорянні в топці 3 газ утворює кільцевий потік, що піднімаючись знизу вгору віддає тепло як поверхні нагрівання, виконаній у вигляді гвинтового змійовика 2, так і додатковій поверхні нагрівання, виконаній у вигляді стінки частини корпуса 9, розміщеної в топці 3 котла Далі продукти згорання проходять по димогарних трубах 8, віддаючи тепло воді, що знаходиться в міжтрубному просторі вертикального газотрубного блоку 7, і відводяться через патрубок відводу продуктів згорання 12 Живильна вода подається в гвинтовий змійовик 2 і, пройшовши по ньому, надходить у сепаратор 4 через патрубок 5 у вигляді пароводяної суміші У сепараторі 4 вода відокремлюється від пари, що подається споживачу через патрубок відводу пари 13 Частина води із сепаратора 4, що складає 5 - 10% від паропродуктивності котла, направляється через патрубок 14 відводу продувної води на продувку, а її основний об'єм направляється через патрубок 6 відводу води в додатковий контур циркуляції води, що включає вертикальний газотрубний блок 7 і сепаратор 4 Вода, що надходить із сепаратора 4 з високим солевмістом, заповнює міжтрубний простір вертикального газотрубного блоку 7, де нагрівається теплом продуктів згорання, що проходять через димогарні труби 8 Пароводяна суміш, що утворилася в додатковому контурі, подається через патрубок 10 у сепаратор 4, де знову розділяється на пару і воду Вода, що відокремилася, направляється на черговий цикл нагрівання в додатковий контур циркуляції Циркулююча в додатковому контурі вода не призводить до утворення накипу на ЗОВНІШНІЙ поверхні димогарних труб 8 і на внутрішніх стінках вертикального газотрубного блоку 7, внаслідок великої кратності циркуляції Це дозволяє підвищити надійність і економічність котла, що заявляється Пропонована конструкція парового котла дозволяє експлуатувати його на воді з високим солевмістом і, тим самим, зменшити об'єм продувки і забезпечити економію живильної води на 40 50% 54300 Відб/д пари 4 Продувна бодо Продукти згорання Фіг. ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Steam boiler

Назва патенту російською

Паровой котел

МПК / Мітки

МПК: F22B 21/00

Мітки: котел, паровій

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/4-54300-parovijj-kotel.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Паровий котел</a>

Подібні патенти

Котел паровий

Номер патенту: 69398

Опубліковано: 15.09.2004

Автор: Кателевський Микола Прокопович

МПК: F22B 9/00

Мітки: котел, паровій

Формула / Реферат:

1.Котел паровий, який містить пристрій для нагрівання котлової води гарячими газами, що складається з вертикального циліндричного корпусу з патрубками підведення і відведення котлової води в/із замкненого простору, утвореного між поверхнею корпусу і полуменевою камерою та з'єднаною з нею теплообмінною поверхнею, виконаною із набору розміщених на одній осі пустотілих дисків, сполучених між собою патрубками, діаметри яких зменшуються від...

Котел вертикально-циліндричний паровий

Номер патенту: 60340

Опубліковано: 15.10.2003

Автор: Войтович Володимир Кіндратович

МПК: F24H 1/08

Мітки: паровій, котел, вертикально-циліндричний

Формула / Реферат:

1. Котел вертикально-циліндричний паровий , який складається з двох концентричних циліндрів, вставлених один в одний, а в просторі між ними розміщена водяна сорочка, яка у верхній частині видозмінена у парозбірник, у внутрішньому циліндрі розташовано топку з конвективною поверхнею, виконаною з декількох пучків труб, зовнішній циліндр використано як корпус котла, який відрізняється тим, що конвективну поверхню котла винесено за межі топки і...

Паровий котел

Номер патенту: 65132

Опубліковано: 15.03.2004

Автори: Котляр Олександр Васильович, Кулаєнко Юрій Степанович, Муштай Іван Степанович

МПК: F22B 7/00

Мітки: котел, паровій

Формула / Реферат:

1. Паровий котел, який має концентрично розташовані обичайки, перекриті з торців днищами з утворенням кільцевої порожнини і кип’ятильні труби, розміщені в циліндричному газоході, утвореному внутрішньою обичайкою і топку у ній, який відрізняється тим, що топка обладнана інжекційним багатофакельним низькополум’яним газовим пальником.2. Паровий котел за п. 1, який відрізняється тим, що частина кип’ятильних труб виконана зігнутими, які...

Паровий котел сп-30

Номер патенту: 541

Опубліковано: 15.09.2000

Автори: Погребний Микола Іванович, Савчук Костянтин Миколайович

МПК: F22B 21/00

Мітки: котел, сп-30, паровій

Формула / Реферат:

Паровий котел, що має верхній і нижній барабани, з розміщеними в них кип'ятильним пучком та конвективним пароперегрівником, топкову камеру, що розділена перегородкою на камеру допалювання і топку, в якій розміщена екранна поверхня нагріву з чотирма колекторами, який відрізняється тим, що в нього введені сепараційний пристрій, піврадіаційний пароперегрівник, закріплений на задніх екранних трубах топкової камери, при цьому бокові екранні...

Паровий котел

Номер патенту: 15445

Опубліковано: 30.06.1997

Автор: Воінов Олександр Петрович

МПК: F22B 37/00

Мітки: паровій, котел

Формула / Реферат:

Паровой котел, содержащий концентрически установленные кругоцилиндрические газоплотные трубные обечайки, барабан и соединяющие их трубы, отличающийся тем, что образованный внутренней обечайкой двуцветный радиационный топочный экран установлен на радиальном расстоянии с нижним пределом 0,3м от наружного экрана, образованного наружной трубной обечайкой.

Попередній патент: Спосіб дефоліації і композиція для дефоліації сільськогосподарських рослин

Наступний патент: Таблетковий препарат на основі ранітидину

Випадковий патент: Відцентровий розкидний пневмосепаруючий пристрій зерносепаратора

В верх сторінки

Паровий котел

Формула / Реферат

Текст

Додаткова інформація

МПК / Мітки

Код посилання

Про сайт

Архіви

Контакти