автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Повышение эффективности теплообменных процессов при термообработке гуммировочных покрытий с использованием СВЧ-энергии

На правах рукописи

Шестаков Демид Николаевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ТЕРМООБРАБОТКЕ ГУММИРОВОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЧ-ЭНЕРГИИ

Специальность: 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидататехническихнаук

Череповец - 2004

Работа выполнена в Череповецком государственном университете

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор, Осипов Юрий Романович

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор, Русаков Павел Григорьевич

- кандидат технических наук, профессор, Запатрина Наталия Владимировна

Ведущая организация: ОАО «Северсталь»

Защита диссертации состоится «17» декабря 2004 г. в 14_ часов на заседании диссертационного совета Д 212.297.01 в Череповецком государственном университете по адресу: 162600, г. Череповец Вологодской обл., пр. Луначарского, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Череповецкого государственного университета.

Автореферат разослан «76» ноября 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Тепловая вулканизация рулонных эластомерных материалов. - наиболее ответственная и энергоемкая операция в технологическом процессе производства резинотехнических изделий, представляющая собой нестационарный тепловой процесс. В связи с этим основное внимание обычно уделяется температурным полям вулканизуемых изделий, образующимся в ходе выполнения этой операции. Технология проведения этой операции и используемое оборудование определяют конечный комплекс технически полезных свойств, приобретаемых полимерным материалом. Особое влияние на качество готовых изделий оказывает оптимизация тепловых режимов вулканизации. Среди технологических факторов интенсификации и оптимизации тепловых режимов вулканизации полимерных рулонных материалов наиболее значительную часть составляют теплотехнические. К ним относятся: повышение прецизионности теплового режима; повышение и стабилизация параметров теплоносителей, начальной температуры невулканизованного изделия; использование новых, более эффективных теплоносителей и улучшение теплообмена на оборудовании; выбор рационального способа обогрева; уменьшение тепловых потерь и превращение периодического процесса в непрерывный или поточный.

Существенно улучшить технологию производства, энергетическую эффективность и, как следствие, качество конечного продукта позволяет использование электромагнитного поля сверхвысокой частоты (СВЧ) для нагрева эластомерного рулонного материала в поточном производстве. Однако обобщающая методика расчета тепловых полей и технологических характеристик при СВЧ-обработке до сих пор не создана и не унифицирована.

Цель работы - интенсифицировать процессы, повысить производительность оборудования и улучшить качество вулканизации эластомерных материалов и гуммированных объектов, повысить степень вулканизации, химическую стойкость и прочность крепления гуммировочных покрытий путем использования предварительного нагрева изделия электромагнитным полем сверхвысокой частоты.

Научная новизна работы.

1. Предложен и реализован способ термообработки гуммировочных покрытий и длинномерных рулонных эластомерных материалов, включающий предварительный нагрев материала до температуры вулканизации и последующую вулканизацию в псевдоожиженном слое.

2. Разработана математическая модель процесса теплообмена в эластомерном материале при его нагреве и вулканизации в псевдоожиженном слое. Найдено аналитическое решение поставленной задачи теплообмена при условиях однозначности, характерных для производства гуммировочных изделий. На основе анализа этого уравнения выявлены определяющие критерии, влияющие на процесс изменения температуры в обрабатываемом материале при условии протекания эндо-и экзотермических химических реакций, установлена функциональная связь между ними.

3. Предложена математическая модель предварительного нагрева эластомерного материала электромагнитным полем сверхвысокой ;частотьг^|^о^ш^А^йи1Изации данной модели с помощью численного метода

1 ^ЛШ

распределение температур в обрабатываемом материале, которое сопоставлено с результатами проведенных экспериментальных исследований. Установлен характер взаимосвязи технологических и теплофизических параметров процесса обработки. 4. Разработана обобщающая функциональная схема аппаратов нагрева электромагнитным полем сверхвысокой частоты, упрощающая их разработку, позволяя рассчитывать составляющие агрегаты отдельно при определении параметров стыковки.

Практическая ценность.

1. Разработано устройство для непрерывного нагрева длинномерных эластомерных рулонных материалов в электромагнитном поле сверхвысокочастотного диапазона, полностью готовое для встраивания в автоматические и автоматизированные поточные линии вулканизационного и гуммировочного производства. В данном аппарате предусмотрено несколько степеней защиты от проникания электромагнитных волн во внешнюю среду, включая четвертьволновые ловушки и герметизацию рабочей зоны.

2. Предложена методика расчета технологических параметров разработанного устройства. Согласно данной методике основной расчетной характеристикой является мощность генераторов электромагнитного поля - легко управляемый параметр, что обеспечивает гибкость использования данного устройства.

3. Разработана схема модернизации автоматической поточной линии для изготовления длинномерных гуммированных полос, в которую введено устройство для непрерывного предварительного нагрева эластомерного покрытия электромагнитным полем перед вулканизацией. Модернизированная линия отличается более высокой производительностью (за счет использования предварительного нагрева) и лучшим качеством готовых изделий: повышенной степенью вулканизации, химической и адгезионной стойкостью.

4. Проведена классификация способов обеспечения безопасности оборудования, использующегося при микроволновом нагреве. Данная классификация упрощает расчет конструкции аппаратов с точки зрения изоляции электромагнитного поля в рабочей камере, позволяет выявить наиболее оптимальные способы защиты.

Реализация результатов исследований осуществлена при создании гуммированных объектов на ОАО "Аммофос", ООО "Октава-Плюс", ЗАО 'Череповецметаллургпрокатмонтаж", 0 0 0 "Химзащита", ГУП "Вологодский вагоноремонтный завод". По материалам диссертационной работы получены две приоритетные справки о выдаче патентов РФ на изобретения: «Способ термообработки синтетического рулонного материала» №2003100585; «Устройство для непрерывной вулканизации длинномерных изделий» №2003113039.

Достоверность полученных результатов и выводов, сделанных на их основе, подтверждается приведенными экспериментами, а также опытными данными других авторов.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- И, III и IV международных научных конференциях "Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах", Череповец, 1999, 2002,2004 гг.

- XIII Межвузовской военно-научной конференции, Череповец, 1999 г.

- I Всероссийской научно-технической конференции "Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве", Нижний Новгород, 1999 г.

- III, IV международных научно-технических конференциях «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства», Череповец, 2001, 2003 гг.

- Международной научно-технической конференции «Энергосбережение в теплоэнергетических системах», Вологда, 2001 г.

- Региональной научной конференции «Молодые исследователи - региону», Вологда, 2001 г.

- Общероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону», Вологда, 2003 г.

- Всероссийской науч.-прак. конф. "Экология и здоровье", Москва, 2004 г.

- Международной научно-технической конференции, посвященной 75-летниму юбилею АГТУ, Архангельск, 2004 г.

- IV международной научно-технической конференции «Повышение эффективности теплообменных процессов и систем», Вологда, 2004 г.

По теме диссертации опубликована 21 печатная работа.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 144 наименований. Объем диссертации составляет 144 с. машинописного текста, 30 рисунков, а также 8 с. приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы, показана научная новизна и практическая ценность, описано применение СВЧ-энергии в задачах теплообмена, аргументирована целесообразность исследования процесса нагрева эластомерных материалов СВЧ-полем.

Глава 1. Состояние вопроса о применении СВЧ-энергии в задачах теплотехники. Рассмотрены принципы воздействия электромагнитных волн на температурное поле различных диэлектрических материалов при разнообразных условиях, на основе работ Архангельского Ю. С, Баденкова П. Ф., Ионова В. А., Фоминой В. А., Бородина И. Ф., Брандта А. А., Гасымова А. С, Глуханова Н. П., Гольдштейна Л. Д., Зернова Н. В, Гордеева В. К., Жаботинского А. М., Отмера X., Филда Р., Зафрина Э. Я., Зусмановского А. С, Лейбина Ю. Р., Кардашева Г. А., Кауа А. М., Клингера Г., Чернушенко А. М., Курбатова П. А., Аринчина С. А., Лебедева И. В., Левина Л., Нетушила А. В., Пейна Г., Рогова И. А., Фельдштейна А. А., Харвея А. Ф.. Приведены существующие методики (Шаталова А. Л., Басса Ю. П., Колотилкина Д. И.), с помощью которых можно определить тепловое поле материала, подвергаемого СВЧ-обработке.

Анализ литературных источников позволяет сделать следующие выводы: 1. Использование энергии электромагнитных полей в задачах нагрева эластомерных материалов имеет широкие перспективы, так как позволяет значительно сократить энергозатраты при термообработке, а также качественно изменяет сам процесс нагрева: материал, как правило, интенсивней прогревается изнутри, чем на поверхности, при соответствующем распределении вектора электрической напряженности поля, что в сочетании с традиционными методами термообработки

позволяет достичь практически равномерного распределения температуры в обрабатываемом материале на момент вулканизации.

2. Теоретические аспекты нагрева СВЧ-полем не проработаны в достаточной степени. Использование существующих методик не позволяет проводить точные расчеты температурных режимов в процессе термообработки материала.

3. Принципы СВЧ-нагрева уже давно используются на практике, однако отсутствие унифицированной теоретической базы замедляет широкое внедрение данного способа термообработки в промышленности. Более детальная проработка теории СВЧ-нагрева, базирующейся на физических процессах, протекающих в материале при термообработке данным способом, позволила бы применять этот способ подвода теплоты в больших масштабах.

Исходя из вышеизложенного в работе ставятся следующие задачи:

1. Разработать математическую модель температурного поля обрабатываемого гуммировочного покрытия при нагреве электромагнитным полем сверхвысокой частоты.

2. Разработать способ вулканизации гуммировочных объектов, включающий комбинацию традиционных методов нагрева и нагрев посредством СВЧ-поля.

3. Исследовать разработанный процесс в лабораторных условиях.

4. Разработать устройство для предварительного нагрева гуммировочных покрытий СВЧ-полем перед вулканизацией.

5. Разработать методику расчета технологических параметров процесса вулканизации гуммированных объектов с использованием предварительного нагрева СВЧ-полем.

Глава 2. Математическое моделирование теплообмена в обрабатываемом материале при вулканизации длинномерного рулонного эластомерного материала. Решается задача определения температурного поля движущегося рулонного эластомерного материала в ходе его вулканизации при конвективном способе нагрева. В этом случае теплообмен опишется дифференциальными уравнениями в безразмерном виде:

Входящие в (1), (2) безразмерные комплексы соотношений:

определяются из

©.= Тн -х= -;КХ =

а

тс-т„

5

;Кг2= °02

(¡К252

;Кг3

= 03

5. у' а(Тс-Тн)' а(Тс-Т„)

Введенный критерий трансляционного теплопереноса К характеризует соотношение тепловых потоков за счет теплопроводности в поперечном направлении (по сси х) и за счет тепловой трансляции (по оси z). Под тепловой трансляцией в данном случае понимается перенос теплоты совместно с массой за счет непрерывного движения ленты.

Введенные критерии эндо- и экзотермических реакций Кг2 и Кг3 характеризуют соотношение способности материала поглощать или выделять

теплоту за счет химических реакций по отношению к способности этого материла подводить (отводить) теплоту в поперечном направлении за счет теплопроводности. Аналитическое решение (1), (2) имеет вид:

¿(1+(о„(^Жг, +0оэ(ОК1Кг3)/ц;;) ■ А„со5(11„Х)ехр(-ц2пК12), (3)

Из (3) получаем выражение для расчета плотности теплового потока:

Ч,(Х, Ъ) = - Х(Т^~Т") [о02(ОК1Кг2 + Ооз(1)К1Кгз] + ЧГс-Тн) • 25 5

' £^„(1 + [оо2(')К1Кгг+0Оз(1)К1Кгз1/ц^) • Ап$т(м^)ехр(-ц2„К12).(4)

л=1

Практический интерес представляет значение теплового потока на поверхности ленты. Из (4) получим соотношение:

Кч, = -'¿[МОКлКгг + а0з(ОКЖг3]+

h¿(í+(®o2(¡)KtKr2 + aOJ(i)KtKr3)/n2)c„exp(-^KtZ),

(5)

П=1

где

С„ = 2Ц„51ПЦЛИп + зт^соБНп); Кя, = 5я,(1, г)Д.(Т0-Тн).

Безразмерный критерий динамики изменения теплового потока (Кф, определяемый по (5), характеризует отношение реального теплового потока на поверхности ленты в произвольной точке технологической линии к начальному стационарному тепловому потоку на входе в участок нагрева.

Проинтегрировав (3) и разделив на среднюю толщину ленты, получим расчетную зависимость для вычисления средней температуры по толщине изделия:

0=1 + '/з[ФО2(0 + Ф03(1)](1 + З/ВО - ¿(1 + [фи(/) + Фи(0]/^)' В„ехр(-ц2пК0,

где

В „=-

2Bi

-; ФиО) = CTo2(i)K-tKr2; Ф03(0 - c03(i)KtKr3; Kf = KtZ.

^(Bi2+B¡ + nJ

Из рассмотрения расчетных зависимостей (3) - (5) следует, что температура обрабатываемого материала при предварительном подогреве гуммировочных листовых заготовок определяется критериями Kt, Кгг, Кгз, Bi, Kf, причем изменение температуры как по толщине ленты, так и вдоль технологической оси с критериями Kt, Kr2, Кгз связано зависимостью, близкой к линейной. Влияние же критериев Bi и Kf на температуру материала более сложное.

Далее рассматривается случай, когда внутренние источники теплоты, вызванные химическими реакциями, проходящими в вулканизуемом материале, нелинейно изменяются во времени. Аналитическое решение задачи примет вид: 0¡(X, Kf) = 1 - (Kp/Kdi) • [1 - cos Щ X/(cos Щ - 1/Bi Щ sin Щ )]•

• exp(-KdjKf) -

1 —

Кр,

A„cos(|i„X)exp(-n2„Kf). (6)

Входящие в (6) безразмерные величины определяются из соотношений:

Кр,

= стог(От2

; кр3 =

з(|)т3

.; К<12 = 0О2(1)к2/К1; Кс1з = о03(1)к3/К1.

а(Тс -Тн) а(Тс-Тн) Плотность теплового потока в данном случае определяется из выражения: П|(У 7) = Х(Тс - Тн)Кр,С05л/Ц-еХр(-Ка,КГ,) + Х(ТС-ТН) .

КР1_1Ап51п(ц11Х)ехр(-ц211К0.

Из (7) получим расчетную зависимость для определения теплового потока на поверхности обрабатываемого материала:

КЧ1 =

Кр1со5-у/к^~ехр(-Кс11К^)

1 —

Кр,

Л

С„ехр(-112пК0.

Полученные соотношения были проверены исследованием динамики изменения температуры в ходе вулканизации в эластомерном покрытии из резины марок 2566,1976,1814 толщиной 1,5, 3,4,5, 9 мм. Пример расчета показан на рис. 1 и 2 (начальная температура материала - 293, теплоносителя - 428 К).

Рис. 1. Температурное поле в

0.8

0,6

0,4

0,2

г 4

11

/

обрабатываемом материале с учетом нелинейных источников (стоков) теплоты:

1 - 0 = 0,6; 2 - 0 = 0,7; 3 - © = 0,8; 4 - 0 = 0,9

0 4 8 12 16 КГ

На рис. 1 представлено распределение температуры в материале ^=10) с поправкой на нелинейность источников (стоков) теплоты. Расчетные зависимости показывают, что при действии убывающих по амплитуде во времени источников (стоков) теплоты процесс прогрева замедляется. Это объясняется тем, что мощность эндотермических реакций меньше, чем экзотермических, соответственно их влияние на весь процесс в целом незначительно. При этом в ходе эндотермических реакций интенсивность тепловыделения уменьшается со временем, а нагрев материала осуществляется за счет внешнего теплоносителя. Данный процесс характеризуется малой интенсивностью, так как градиент температур незначителен. Этот вывод подтверждает и зависимость средней температуры по толщине материала от критерия Ю, представленная на рис. 2.

п , т. о 4 8 12 16в .И"

Рнс. 2. Динамика изменения средней температуры в обрабатываемом материале с

учетом нелинейных источников (стоков) теплоты: 1 - В1 = 10; 2 - В1 = 12; 3 - В1 = 14; 4 - В| = 16

По результатам вычислений можно сделать вывод о том, что вулканизация эластомерного материала проходит при неравномерном распределении температур по толщине в случае конвективного и конвективно-кондуктивного характера теплообмена. Одним из способов интенсификации процесса и выравнивания температурного поля является применение предварительного нагрева СВЧ-полем.

Глава 3. Использование СВЧ-поля для нагрева эластомерных покрытий. Нагрев диэлектрических материалов электромагнитным полем основывается на принципе электродинамического воздействия электрической составляющей поля на полярные молекулы вещества. Таким образом, температура в обрабатываемом изделии распределяется согласно распределению электрического поля: так как поле имеет волновую природу (напряженность изменяется по синусоидальному закону), то при определенной конфигурации напряженности электрического поля можно добиться интенсивного прогрева внутренних слоев изделия. Преобразование энергии электромагнитного поля в тепловую описывается следующим выражением:

Рпогл= 2жг"-Е2

В работе предложена математическая модель процесса нагрева эластомерного рулонного материала в электромагнитном поле:

/ л

ЭТ а2т

— -а—т- +

5т Эх

2 я

(В)

ср

£1М,0;«1М = 0;Т<Х,0) = ТН. (9)

Эх Эх

Уравнение (8) с условиями (9) ввиду сложностей с получением аналитического решения решено численным методом конечных разностей. Для обобщения результатов вычислений полученные расчетные данные представлены в безразмерной форме с помощью преобразований:

Ро= ££; 51

Ке(Х)

= Ч(Х)5г

Для проверки расчетных данных был проведен ряд экспериментов. Предварительный нагрев эластомерных заготовок марки 2566 производили в СВЧ-печи (рис. 3). В качестве заготовок использовались пластины эластомерного материала размером 70><140 мм с толщиной 1,5; 3; 6 и 9 мм. Вначале производился замер времени нагрева при определенной мощности излучения до начала химических реакций. При этом изучалось распределение температур по образцу, выявлялось сечение, максимальная температура в котором была в центре образца. Затем образцы этого же материала заданной толщины обрабатывались на данной мощности в течение времени, составляющего Уз И % от времени, требующегося для начала химических реакций при данных условиях. После обработки образцы сразу же разрезались в исследуемом сечении, и производился замер распределения температур по толщине сечения. Также замерялась температура поверхности материала.

Рис. 3. Экспериментальная установка для исследования предварительного СВЧ-нагрева: 1 - генератор СВЧ-поля (магнетрон); 2 - волновод; 3 -излучатель; 4 - обрабатываемый образец; 5 - камера обработки; 6 - вытяжной вентилятор; 7 - газоанализатор ФЛ 5501М

Перед каждым опытом установка "прогревалась" в течение одной минуты на рабочей мощности с целью насытить анодные кольца магнетрона электронами, в качестве "демпфера" использовался резервуар с водой. Для обобщения результатов исследования и удобства сверки экспериментальных и расчетных данных все измеренные параметры приводились к безразмерному виду.

Результаты расчета температурных полей, экспериментальные данные и их сопоставление представлены на рис. 4 и 5. На рис. 4 приведены рассчитанная и экспериментально полученная зависимости температуры от времени нагрева на разной толщине образца.

Сравнение полученных результатов с расчетными характеристиками дает ошибку в пределах 5%. Темп прогрева реального изделия несколько ниже, чем при расчетах. Это объясняется небольшими теплопотерями при измерении температуры образца контактным способом и снижением эмиссии электронов в анодные кольщ магнетрона при загрузке исследуемого материала в установку, в результате чего генератору требуется некоторое время, чтобы выйти на заданную мощность.

Сравнение рассчитанных и экспериментально замеренных распределений температуры по толщине обрабатываемого материала, в разных промежутках времени, прошедших с начала обработки, представлено на рис. 5.

Верификация расчетных и измеренных показателей дает ошибку в пределах 10%. Измеряемые температуры несколько ниже, чем расчетные, как и на рис. 3. Это объясняется теми же причинами. В целом после проведенных исследований можно сделать вывод, что созданная математическая модель работает адекватно.

Представленная на рис. 4 графическая интерпретация расчетной зависимости температуры от времени нагрева, выявляет линейное изменение температуры во время обработки материала по слоям изделия. Это объясняется тем, что функция внутренних источников (критерий Ке) не зависит от времени, а только от пространственной координаты. Показанное на рис. 5 распределение температуры по толщине материала наглядно демонстрирует волновой характер нагрева. При этом внутренние слои обрабатываемого изделия нагреваются интенсивней внешних. Это позволит достичь наиболее равномерного распределения температуры в ходе последующей вулканизации традиционными методами.

С целью изучения влияния предварительного нагрева заготовок электромагнитным полем на качество готового изделия образцы, нагретые до температуры начала химических реакций, подвергались окончательной вулканизации с горячим креплением к металлу и без металла на установке с псевдоожиженным слоем инертного зернистого теплоносителя (стеклянные шарики диаметром 5 - 15 мм с плотностью 2800 кг/м3). Анализ качественных характеристик полученных гуммированных объектов и эластомерных покрытий проводилися путем определения степени их вулканизации, прочности крепления и стойкости к набуханию в агрессивных средах. Примеры таких замеров представлены на рис. 6-8.

Рис. 6. Кинетика присоединения серы в эластомерном материале из эбонита 1752:

сплошная толстая линия - вулканизация в псевдоожиженном слое с предварительным СВЧ-нагревом; сплошная тонкая - с предварительным конвективным нагревом; штрихи - без

О 5 10 15 20 25

Рис. 8. Кинетические кривые набухания покрытий из эбонита 1752 (НК+СКБ) в азотной кислоте после вулканизации в псевдоожиженном слое с предварительным СВЧ-нагревом (толстые сплошные линии), с предварительным конвективным нагревом (тонкие сплошные) и без предварительного нагрева (штрихи); температура теплоносителя 418 К, толщина стали 3 мм, толщина покрытия -1,5 мм; Проведенные опыты показали, что при термообработке эластомерных покрытий в инертном зернистом теплоносителе с применением предварительного СВЧ-нагрева создаются наиболее благоприятные условия для передачи теплоты от вулканизующей среды к погруженному в нее изделию. Установлено, что применение предварительного СВЧ-нагрева эластомерного покрытия без металлической основы способствует достижению более высоких степеней вулканизации, лучшему креплению покрытия к металлу при последующем гуммировании, более высокой химической стойкости готового изделия по отношению к агрессивным средам, что объясняется изменениями в структуре покрытия, не происходящими при обычных условиях вулканизации.

Для точного расчета процесса нагрева СВЧ-полем эластомерного материала важно знать действительное значение фактора диэлектрических потерь обрабатываемого материала. В данной главе представлена разработанная методика экспериментального определения значения фактора диэлектрических потерь. Вычисление фактического значения производится по формуле:

Наиболее точные значения данный способ позволяет получить при нагреве изделия, заполняющего волновод, конец которого "изолирован" СВЧ-отражающим материалом, например, алюминием. Для плотного заполнения волновода материал можно размельчить либо подогнать по форме к волноводу.

Глава 4. Использование методики нагрева эластомерного материала в СВЧ-поле для промышленного применения . Разработана обшая функциональная схема СВЧ-аппарата. Исходя из анализа схемы можно определить основные элементы СВЧ-нагревательных аппаратов: генератор электромагнитного поля, проводник СВЧ-энергии, камера термообработки, система управления и система охлаждения.

Проведена классификация способов обеспечения безопасности при работе с СВЧ-аппаратами. Выявлены следующие группы способов: полное поглощение излученной энергии в обрабатываемом материале, основанное на габаритах камеры; "герметизация" рабочей камеры; четвертьволновые ловушки; отводящие стержни.

На основе выполненных исследований разработано устройство,

Рис. 9. Устройство для нагрева рулонного эластомерного материала в промышленном производстве:

1 - камера термообработки; 2-генератор СВЧ-энергии; 3 -циркуляционный вентилятор системы охлаждения; 4 -волновод; 5 - температурные датчики; 6 - распределительный регулятор; 7 - четвертьволновые ловушки

Устройство представляет собой рабочую камеру, соединенную посредством трубопроводов с системой охлаждения, а с помощью волновода - с источником СВЧ-поля. Волновод соединяется с камерой посредине между входом и выходом материала. Рядом с входом и выходом в верхней стенке камеры выполнены четвертьволновые ловушки, непосредственно на входе и выходе изделия установлены валки, сделанные из СВЧ-поглощающего материала. Проникновение электромагнитных волн за пределы рабочего пространства предотвращается за счет размеров (длины) камеры, с помощью использования четвертьволновых ловушек и герметизирующих валков. На входе и выходе материала имеются температурные датчики, отслеживающие температуру материала до и после обработки. Термодатчики установлены также на валках. Все данные с них поступают в систему управления (СУ), которая следит за выполнением технологии: важно чтобы валки не перегревались, так как это может исказить температурное поле изделия. Судя по температуре материала до и после обработки, система управления может скорректировать режим обогрева.

Система управления реализуется на электронных микросхемах. Возможно также использование ЭВМ. Главная задача системы управления - выработка управляющих воздействий для генератора СВЧ-поля, циркуляционного вентилятора и распределительного устройства (регулятора) системы охлаждения. Возможна передача всех технологических параметров на ЭВМ оператора.

предлагаемое к промышленной реализации (рис. 9).

В качестве источника электромагнитного поля рекомендуется использовать магнетронный генератор. Генераторный блок соединяется посредством прямоугольного волновода с рабочей камерой.

Система охлаждения представляет собой систему трубопроводов, циркуляционный вентилятор, перемещающий холодный воздух по трубопроводам, и регулятор, распределяющий холодный воздух между трубопроводами. Вентилятор может работать как в постоянном (с различной скоростью вращения), так и в импульсном режиме. Для реализации рекомендуется электродвигатель постоянного тока, хотя не исключается использование и двигателей переменного тока, что значительно усложнит электропривод (систему управления двигателем). Распределительный регулятор легко реализуется в виде заслонки с механическим приводом в виде электродвигателя постоянного тока.

Предложенное устройство ориентировано на предварительный нагрев длинномерного эластомерного рулонного материала перед вулканизацией, но не исключает вулканизацию в самом аппарате. Данное устройство легко встраивается в поточные линии, в результате чего производится быстрая модернизация производства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана математическая модель теплообмена в обрабатываемом материале при нагреве гуммировочных листовых заготовок. Найдено аналитическое решение дифференциального уравнения теплообмена при условиях однозначности, характерных для производства гуммировочных изделий. На основе анализа этого уравнения выявлены определяющие критерии, влияющие на изменение температуры в обрабатываемом материале при условии протекания эндо- и экзотермических химических реакций.

2. Установлено, что температура обрабатываемого материала в процессе его предварительного подогрева находится в экспоненциальной зависимости от критерия КГ, в обратнопропорциональной зависимости от критерия Био и в прямопропорциональной зависимости от трансляционного критерия Ю;, являющегося характеристикой переноса теплоты в поперечном направлении по отношению к переносу тепла трансляцией (совместно с массой материала).

3. Установлено, что с началом протекания эндотермических, а затем экзотермических химических реакций значительное влияние на температурное поле в обрабатываемом материале оказывают критерии Кг2 и Кг3, характеризующие способность материала компенсировать тепловые стоки или источники теплоты. Установлено, что значительный градиент температур имеет место лишь в начальный период обработки гуммировочных изделий (при значении критерия КГ < 0,25). Затем распределение температуры значительно выравнивается. При КГ > 0,15 температурные изменения достигают срединной плоскости ленты. Найдена регрессионная зависимость, устанавливающая функциональную связь основных критериев теплообмена с температурой обрабатываемого материала, которая является исходным соотношением при разработке инженерной методики расчета промышленной установки.

4. Разработана математическая модель нагрева эластомерного материала электромагнитным полем сверхвысокой частоты. На основе реализации данной модели с помощью численного метода конечных разностей получено распределение

температур в обрабатываемом материале, которое сопоставлено с результатами проведенных экспериментальных исследований. Установлен характер взаимосвязи технологических и теплофизических параметров процесса обработки.

5. На основе анализа конструкции рассмотренных существующих аппаратов СВЧ-нагрева разработано устройство для непрерывного нагрева длинномерных эластомерных рулонных материалов в электромагнитном поле сверхвысокочастотного диапазона. Разработанное устройство полностью готово для встраивания в автоматические и автоматизированные поточные линии вулканизационного и гуммировочного производства. В данном аппарате предусмотрено несколько степеней защиты от проникания электромагнитных волн во внешнюю среду, включая четвертьволновые ловушки и герметизацию рабочей зоны. Устройство адаптировано для безэхового типа нагрева, хотя с небольшими изменениями может использоваться и в резонаторном режиме.

6. Разработана методика расчета технологических параметров предложенного устройства. Согласно данной методике габаритные размеры (длина) аппарата не являются существенным расчетным параметром, влияющим на процесс нагрева, и должны выбираться исходя из косвенных факторов, как то: требования безопасности, технологические параметры поточной линии и другие. При этом основной расчетной характеристикой становится мощность генераторов электромагнитного поля - легко управляемый параметр, что обеспечивает гибкость использования данного устройства. Скорость движения материала не имеет принципиального значения и задается согласно такту работы оборудования, включенного в технологическую линию с разработанным устройством.

7. Разработана схема модернизации автоматической поточной линии для изготовления длинномерных гуммированных полос. В поточную линию введено устройство для непрерывного предварительного нагрева эластомерного покрытия электромагнитным полем перед вулканизацией. Модернизированная линия отличается более высокой производительностью (за счет использования предварительного нагрева) и лучшим качеством готовых изделий.

8. Разработана обобщающая функциональная схема аппаратов нагрева электромагнитным полем сверхвысокой частоты. Данная схема упрощает проектирование подобных аппаратов, выделяя отдельные агрегаты, которые могут рассчитываться отдельно при определении параметров стыковки.

9. Разработана классификация способов обеспечения безопасности оборудования, использующегося при микроволновом нагреве. Данная классификация упрощает расчет конструкции аппаратов с точки зрения изоляции электромагнитного поля от внешней среды в рабочей камере, позволяет выявить оптимальные способы защиты.

10. Результаты диссертационной работы переданы для внедрения на ОАО "Аммофос", ООО "Октава-Плюс", ЗАО ,Череповецметаллургпрокатмонтаж-2", 000 "Химзащита", ГУП "Вологодский вагоноремонтный завод"

11. По материалам диссертационной работы получены две приоритетные справки о выдаче патентов РФ на изобретения: «Способ термообработки синтетического рулонного материала» №2003100585 от 03.01.2003; «Устройство для непрерывной вулканизации длинномерных изделий» №2003113039 от 05.05.2003.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Т], T - текущие температуры; Тн, Тк, Тс - начальная, конечная температуры материала и температура теплоносителя; х, г - текущие координаты; т - время; 5 -половина толщины пластины; д; - плотность теплового потока; 9 - безразмерная температура; X, Ъ - безразмерные координаты; а, X, с, р - коэффициент температуропроводности, коэффициент теплопроводности, удельная массовая теплоемкость и плотность материала; V - скорость движения материала; Стог = <1>

- функции внутренних источников (стоков) теплоты, вызванных химическими реакциями; т2, т3 - максимальные мощности внутренних источников (стоков) теплоты; Рпогл - поглощаемая мощность; V, Хв -частота собственных колебаний и длина электромагнитной волны; Ео, Е, Ед -максимальная напряженность электрического поля волны, текущая напряженность, действующее значение напряженности; Е" - фактор диэлектрических потерь материала; д - мощность внутренних источников теплоты, инициированных СВЧ-полем; 1обр - время обработки материала в СВЧ-аппарате; В1 - критерий Био; Ео -число Фурье (безразмерное время); Ке(Х) - критерий электромагнитного теплоподвода (аналог критерия Коссовича, изменяющегося по координате) ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОПУЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Осипов, С. Ю. Влияние условий теплопередачи на качество гуммировочных покрытий в период их послевулканизационного охлаждения / Ю. Р. Осипов, Д. Н. Шестаков // Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах: Материалы II международной науч. конф. - Череповец: ЧГУ. 1999. С. 186-187.

2. Осипов, Ю. Р. Использование предварительного СВЧ-нагрева в производстве гуммированных объектов / Д. Н. Шестаков // Там же. С. 188-189.

3. Осипов, С. Ю. Исследование влияния условий теплопередачи на степень вулканизации гуммировочных покрытий с использованием ЭВМ / Ю. Р. Осипов, Д. Н. Шестаков // I Всероссийская науч.-техн. конф. "Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве". - Нижний Новгород: НГТУ, 1999. - С.8-9.

4. Осипов Ю. Р., Шестаков Д. Н., Осипов С. Ю. Расчет температурного поля при предварительном СВЧ-нагреве гуммированных объектов // XIII Межвузовская воен.-науч. конф.: Тезисы докладов и сообщений. Часть II. - Череповец: ЧВИИРЭ, 1999. - С.190-191.

5. Осипов, Ю. Р. Разработка профаммного комплекса по автоматической корректировке режимов термообработки гуммированных изделий / Д. Н. Шестаков // Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства. Материалы II международной науч.-техн. конф. Череповец: ЧГУ. 2001. - С. 87-89.

6. Осипов, С. Ю. Повышение эффективности теплообменных процессов в производстве гуммированных объектов / Ю. Р. Осипов, Д. Н. Шестаков // Энергосбережение в теплоэнергетических системах. Материалы международной науч.-техн. конф. - Вологда: ВГТУ, 2001.-С. 142-145.

7. Осипов, Ю. Р. Использование вынужденной конвекции для интенсификации послевулканизационного охлаждения гуммировочных покрытий / С. Ю. Осипов, Д. Н. Шестаков // Там же. С. 159-162.

8. Осипов, Ю. Р. Основные особенности построения САПР тепловых режимов и теплообменной аппаратуры для термообработки рулонных материалов с полимерным покрытием / С. Ю. Осипов, Д. Н. Шестаков // Там же. С. 234-236.

.9. Осипов, Ю. Р. Моделирование вулканизации рулонных материалов с полимерным покрытием в конвективных аппаратах / В. В. Чебыкин, Д. Н. Шестаков, С. Ю. Осипов //

Материалы областной науч.-прак. конф. "Наука производству. Новые технологии". - Вологда: Росинформресурс. Вол. ЦНТИ. - С. 19-26.

10. Осипов, С. Ю Методы решения оптимизационных задач при проектировании гуммировочных изделий / Д. Н. Шестаков, Ю. Р. Осипов // Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах. Материалы международной науч.-техн. конф. - Череповец: ЧГУ, 2002. - С. 124-126

11. Осипов, Ю. Р. Моделирование теплового состояния конвейерной ленты для транспортирования гуммировочного покрытия/Д. Н. Шестаков // Там же. С. 172-175.

12. Шестаков, Д. Н. Математическое моделирование нагрева гуммировочных листовых заготовок / Ю. Р. Осипов // Вестник ЧГУ. - Череповец: ЧГУ, 2002. - С. 36-38

13. Осипов, Ю. Р., Моделирование вулканизации гуммировочного покрытия с использованием микроволновой энергии / Д. Н. Шестаков // Материалы общероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону». - Вологда: ВГТУ, 2003. - С. 33-35.

14. Осипов, Ю. Р. Направления сокращения энергозатрат в гуммировочном производстве / Д. Н. Шестаков // Там же. С. 52-55.

15. Шестаков, Д. Н. Методика расчета тепловых потоков при предварительном подогреве гуммированных листовых заготовок // Материалы IV межвуз. конф. молодых ученых. -Череповец: ЧГУ, 2003.-С. 202-203.

16. Шестаков, Д. Н. Об использовании предварительного СВЧ-нагрева при термообработке гуммировочных покрытий / Ю. Р. Осипов, С. Ю. Осипов // Там же. С. 203-204.

17. Осипов, Ю. Р. Определение степени вулканизации эластомерного покрытия на стадии охлаждения / Д. Н. Шестаков, С. Ю. Осипов // Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства: Материалы IV международной науч-техн. конф. - Череповец: ЧГУ, 2003.-С. 309-311.

18. Осипов, Ю. Р. Методика расчета распределения мощности внутренних источников теплоты в гуммировочных покрытиях при термической обработке электромагнитным полем сверхвысокой частоты / Д. Н. Шестаков, С. Ю. Осипов // Там же. С. 311-313.

19. Осипов, С. Ю. Основные этапы выбора оптимальных тепловых режимов вулканизации гуммировочных покрытий / В. В. Павлов, Т. А. Рожина, Д. Н. Шестаков // Материалы всероссийской науч.-прак. конф. "Экология и здоровье". - М.: ВИМИ, 2004. - С. 187-190.

20. Осипов, Ю. Р. Вопросы безопасности при СВЧ-термообработке / Д. Н. Шестаков // Материалы международной науч-техн. конф. «Современная наука и образование в решении проблем экономики Европейского Севера». - Архангельск: АГТУ, 2004. - С. 406-409.

21. Осипов, Ю. Р. Нестационарная теплопроводность в многослойном резинометаллическом изделии в период послевулканизационного охлаждения и вулканизации / Д. Н. Шестаков, Т. А. Рожина // Материалы IV международной науч.-техн. конф. «Повышение эффективности теплообменных процессов и систем». - Вологда: ВГТУ, 2004. - С. 126-132.

^238 89

Подписано к печати Заказ №_. Объем 1,4 уч.-изд. л. Тираж 75 экз.

Отпечатано в РИО Череповецкого государственного университета 162600, г. Череповец, пр. Луначарского, 5

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА О ПРИМЕНЕНИИ СВЧ-ЭНЕРГИИ В ЗАДАЧАХ ТЕПЛОТЕХНИКИ.

1.1. Общие сведения о передаче энергии посредством электромагнитных волн.

1.2. Отражение и преломление плоской волны при падении на обрабатываемый эластомерный материал.

1.2.1. Перпендикулярное падение волны на границу раздела сред.

1.2.2. Наклонное падение волны на границу раздела сред.

1.3. Преобразование энергии электромагнитного поля в тепловую. Свойства поглощающих материалов.

1.4. Генераторы электромагнитного поля сверхвысокой частоты.

1.5. Математическое описание процесса нагрева полимерных материалов в электромагнитном поле сверхвысокой частоты.

1.6. Выводы по главе и постановка задачи исследования.

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА

В ОБРАБАТЫВАЕМОМ МАТЕРИАЛЕ ПРИ ВУЛКАНИЗАЦИИ ДЛИННОМЕРНОГО РУЛОННОГО ЭЛАСТОМЕРНОГО МАТЕРИАЛА.

2.1. Математическая модель процесса обработки эластомерного ленточного материала.

2.1.1. Постановка задачи в дифференциальном виде.

2.1.2. Аналитическое решение задачи о температурном поле.

2.1.3. Расчет тепловых потоков.

2.2. Соотношение тепловых и технологических характеристик при производстве гуммировочных листовых заготовок.

2.2.1. Основные расчетные зависимости.

2.2.2. Факторы, влияющие на теплообмен.

2.3. Влияние теплового эффекта протекающих химических реакций на динамику нагрева изделия.

2.3.1. Расчет температурного поля изделия с учетом влияния эндо- и экзотермических химических реакций.

2.3.2. Расчет тепловых потоков с учетом влияния тепловых эффектов протекающих химических реакций.

2.3.3. Влияние тепловых и технологических параметров на динамику изменения температуры листовых гуммировочных заготовок.

2.4. Особенности теплообмена при обработке цилиндрических эластомерных заготовок.

2.4.1. Математическая модель.

2.4.2. Соотношение тепловых и технологических характеристик при производстве эластомерных цилиндрических заготовок.

2.4.3. Тепловой эффект химических реакций.

2.5 Выводы по главе.

3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВЧ-ПОЛЯ ДЛЯ НАГРЕВА ЭЛАСТОМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ.

3.1. Математическое описание воздействия СВЧ-излучения на резиновые смеси.

3.2. Экспериментальное исследование методики предварительного СВЧ-нагрева эластомерного покрытия перед вулканизацией.

3.2.1. Описание экспериментальной установки и методики проведения исследования.

3.2.2. Результаты экспериментального исследования нагрева эластомерного покрытия электромагнитным полем.

3.3. Исследование влияния предварительного нагрева эластомерного покрытия СВЧ-полем перед вулканизацией на качество готового изделия.

3.4. Методика экспериментального определения значения фактора диэлектрических потерь обрабатываемого материала.

3.5 Выводы по главе.

4 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДИКИ НАГРЕВА ЭЛАСТОМЕРНОГО МАТЕРИАЛА В СВЧ-ПОЛЕ

ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРИМЕНЕНИЯ.

4.1 Обеспечение безопасности при использовании аппаратов, генерирующих СВЧ-энергию.

4.2 Устройство для непрерывного СВЧ-нагрева длинномерных шприцованных профилей.

4.3 Устройство периодического действия для нагрева массивных шин СВЧ-полем.

4.4 Разработка устройства для непрерывного нагрева эластомерного рулонного материала электромагнитным полем сверхвысокой частоты.

4.5 Расчет технологических параметров разработанного устройства.

4.6 Выводы по главе.

Вулканизация - сложный технологический процесс, при котором каучук трансформируется в резину [32, 37, 38, 61]. При этом повышаются такие качества готового изделия, как [18, 62, 109, 123, 119, 144]: прочность, твердость, эластичность, тепло- и морозостойкость, снижается степень набухания в органических растворителях [66, 96, 134]. Все эти полезные изменения обусловлены соединением макромолекул каучука в так называемую вулканизационную сетку. Вулканизационная сетка образуется поперечными химическими связями между молекулярными цепями каучука. Эти связи создаются за счет специальных вулканизующих агентов. В их качестве выступают такие химические вещества, как: сера, органические пероксиды, синтетические смолы и прочие [2, 3, 45, 112]. Немалую роль играют также ускорители вулканизации (органические сульфиды, меркаптаны и другие) и активаторы вулканизации (оксиды цинка и магния и другие) [45, 53, 71, 91].

На первый взгляд, вулканизация - исключительно химический процесс. Однако, если принять во внимание условия, при которых обычно протекают вулканизационные реакции [78, 87, 127], то можно выявить ряд различных процессов, не являющихся исключительно вулканизационными, но играющих важную роль и оказывающих значительное влияние на изготовление и качество готового изделия. Как правило, эти процессы имеют тепловую природу, хотя в некоторых случаях вулканизацию проводят с помощью ионизирующей радиации [97, 132], а иногда вулканизационные процессы протекают в нормальных условиях [25, 121]. Неконтролируемая "самовулканизация" обычно является технологически "вредным" процессом - это так называемая подвулканизация или скорчинг. В результате скорчинга поперечные химические связи между молекулярными цепочками образуются неравномерно, хаотично, что существенно ухудшает характеристики конечного изделия после полной переработки, а иногда делает дальнейшую обработку невозможной. Радиационная вулканизация -достаточно экзотический способ получения резиновых изделий, применяющийся для изготовления резины с высокой химической и термической стойкостью.

Наибольшее распространение получила вулканизация, протекающая под действием повышенной температуры. Тепловые процессы хорошо изучены и относительно легко поддаются контролю и корректировке [17, 48, 69,81,85].

С помощью теплопроводности изделия вулканизуют в специальных прессах или посредством барабанов [16, 135]. При конвективном нагреве теплоносителем выступают горячие газы (воздух, пар), обычно циркулирующие в замкнутой системе: нагревательный аппарат -вулканизационная камера - нагревательный аппарат [20, 74, 101]. Псевдоожиженный слой или инертный зернистый теплоноситель [30, 31, 97, 100] - это динамическая смесь взвешенных частиц твердого материала и ожижающего агента - газа или жидкости. Твердые частицы в псевдоожиженном (кипящем) слое постоянно перемешиваются. Преимущества применения псевдоожиженного слоя - повышение коэффициента теплоотдачи и равномерное распределение температур в слое. Кроме того, целесообразно использование инертного зернистого теплоносителя в непрерывном поточном производстве, так как замена отработанного теплоносителя может производиться без остановки технологического процесса.

Особенностью волнового подвода энергии является перенос энергии посредством колебаний без переноса среды [14, 103, 131]. Нагрев осуществляется за счет поглощения колебательной энергии в обрабатываемом изделии и преобразования ее в тепловую. С целью термической обработки твердых тел используют два вида волнового переноса энергии - механические колебания и электромагнетизм [7, 34, 36].

Скорость распространения электромагнитных колебаний на несколько порядков выше скорости распространения механических колебаний, кроме того, энергия, переносимая волной, прямо пропорциональна частоте колебаний, которая у электромагнитных волн несравнимо выше, чем у механических. Все это обуславливает преимущество использования электромагнитных волн для теплового нагрева перед механическими (акустическими). Наиболее эффективна термическая обработка электромагнитными волнами частот от сотен мегагерц до десятков гигагерц. Это так называемый диапазон сверхвысоких частот (СВЧ) или микроволновой диапазон.

Можно выделить следующие преимущества термической обработки материалов электромагнитным полем СВЧ-диапазона: природа микроволнового нагрева подразумевает непосредственное воздействие на молекулы вещества; обрабатываемый материал прогревается более равномерно, чем при обработке "классическими" методами; высокий темп прогрева; высокая эффективность использования электроэнергии: при использовании СВЧ-нагрева представляется возможным сократить энергозатраты до 60%; источники СВЧ-излучения (для нагрева наиболее часто используют магнетроны) позволяют создавать поля значительной мощности при небольших габаритах установки.

Таким образом, предпосылок к внедрению установок микроволнового нагрева немало, но есть и некоторые факторы, препятствующие широкому использованию СВЧ-поля: отсутствие однозначной методики расчета тепловых режимов при СВЧ-нагреве; широкое внедрение и глубокая автоматизация производств, основанных на "классических" способах нагрева (относится к странам с высокоразвитой экономикой); отсутствие средств на расчет, разработку и внедрение новых технологий, в том числе и микроволнового нагрева (наше государство); ограниченность выбора частот электромагнитного поля при СВЧ-обработке (433, 915, 2450, 22000 МГц), обусловленная широким использованием электромагнитных волн данного диапазона в области радиосвязи.

Исторически СВЧ-диапазон электромагнитных колебаний используется преимущественно для передачи информации по открытым радиоканалам, поэтому научная и техническая база по исследованию микроволн в основном направлена на изучение их свойств при распространении в атмосфере. Техника генерирования, передачи и приема электромагнитных волн сверхвысокой частоты существует с начала сороковых годов 20-го столетия, но разрабатывалась она для военных целей, главным образом для радиолокации. Широкое распространение СВЧ-нагрев получил в быту. Преимущества термической обработки СВЧ-полем может оценить любой обладатель микроволновой печи. В промышленных процессах СВЧ-нагрев применяется довольно ограничено. Большинство работ, в которых отражено применение СВЧ-нагрева в различных технологических процессах, стало появляться с начала 1970-х годов. До этого времени техника генерирования СВЧ-поля не была доступна большинству исследователей, работающих в области термической обработки диэлектрических материалов. Когда электронная промышленность приступила к серийному выпуску бытовых микроволновых печей, они сразу стали использоваться в научных разработках прикладного характера. Большинство работ по исследованию СВЧ-нагрева демонстрирует большую эффективность его применения, однако носит описательный характер. Целесообразность применения СВЧ-энергии доказана прямым экспериментальным апробированием в различных технологических процессах всевозможных отраслей экономики [24,51,60, 93, 110, 111, 125].

Электромагнитные поля микроволнового диапазона также используются и при вулканизации (предварительном нагреве) резинотехнических смесей в шинном производстве [6, 12, 13]. При вулканизации резиновых, а особенно гуммировочных, изделий целесообразно использовать СВЧ-энергию именно в ходе предварительного нагрева перед вулканизацией. Эффективность предварительной довулканизационной термической обработки и ее влияние на качество готового изделия показана в теоретических расчетах [80, 99], а также опытным путем. Предварительный СВЧ-нагрев тем более эффективен, что он при определенных условиях позволяет увеличивать температуру в центре изделия [4, 59, 129], в чем и состоит кардинальное отличие от традиционных методов термообработки каучуковых заготовок. Последующая вулканизация "классическими" способами путем нагрева изделия от внешних поверхностей к центру позволяет достичь наиболее равномерного распределения температуры в объеме обрабатываемого материала на момент начала химических реакций, что обуславливает повышение качества готового продукта.

Цель диссертационной работы - интенсифицировать процессы, повысить производительность оборудования и улучшить качество вулканизации эластомерных материалов и гуммированных объектов путем использования нагрева изделия электромагнитным полем сверхвысокой частоты.

Научная новизна работы:

1. Разработана математическая модель теплообмена в эластомерном материале при нагреве гуммировочных листовых заготовок. Найдено аналитическое решение дифференциального уравнения теплообмена при условиях однозначности, характерных для производства гуммировочных изделий. На основе анализа этого уравнения выявлены определяющие критерии, влияющие на процесс изменения температуры в обрабатываемом материале при условии протекания эндо- и экзотермических химических реакций, установлена функциональная связь между ними.

2. Разработана математическая модель нагрева эластомерного материала электромагнитным полем сверхвысокой частоты. На основе реализации данной модели с помощью численного метода конечных разностей получено распределение температур в обрабатываемом материале, которое сопоставлено с результатами проведенных экспериментальных исследований. Установлен характер взаимосвязи технологических и теплофизических параметров процесса обработки.

3. Разработана обобщающая функциональная схема аппаратов нагрева электромагнитным полем сверхвысокой частоты. Данная схема упрощает разработку подобных аппаратов, абстрагируя отдельные агрегаты, которые могут разрабатываться и рассчитываться отдельно при определении параметров стыковки.

Практическая ценность работы:

1. Разработано устройство для непрерывного нагрева длинномерных эластомерных рулонных материалов в электромагнитном поле сверхвысокочастотного диапазона. Разработанное устройство полностью готово для встраивания в автоматические и автоматизированные поточные линии вулканизационного и гуммировочного производства. В данном аппарате предусмотрено несколько степеней защиты от проникания электромагнитных волн во внешнюю среду, включая четвертьволновые ловушки и герметизацию рабочей зоны.

2. Разработана методика расчета технологических параметров предложенного устройства. Согласно данной методике основной расчетной характеристикой является мощность генераторов электромагнитного поля - легко управляемый параметр, что обеспечивает гибкость использования данного устройства.

3. Разработана схема модернизации автоматической поточной линии для изготовления длинномерных гуммированных полос. В поточную линию введено устройство для непрерывного предварительного нагрева эластомерного покрытия электромагнитным полем перед вулканизацией. Модернизированная линия отличается более высокой производительностью за счет использования предварительного нагрева и лучшим качеством готовых изделий.

4. Разработана классификация способов обеспечения безопасности оборудования, использующегося при микроволновом нагреве. Данная классификация упрощает расчет конструкции аппаратов с точки зрения изоляции электромагнитного поля от внешней среды в рабочей камере, позволяет выявить наиболее оптимальные способы защиты.

Практическая реализация:

Практическая реализация результатов исследований осуществлена при создании гуммированных объектов на ОАО "Аммофос", ООО "Октава-Плюс", ЗАО "Череповецметаллургпрокатмонтаж", ООО "Химзащита", ГУП "Вологодский вагоноремонтный завод". По материалам диссертационной работы получены две приоритетные справки о выдаче патентов РФ на изобретение: «Способ термообработки синтетического рулонного материала» №2003100585; «Устройство для непрерывной вулканизации длинномерных изделий» №2003113039.

Достоверность приведенных результатов и выводов, сделанных на их основе, подтверждается приведенными экспериментами, а также опытными данными других авторов.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных и научно-технических конференциях:

• И, III и IV международные научные конференции "Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах", Череповец в 1999, 2002, 2004 гг.

• III, IV международные научно-технические конференции «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства», Череповец, в 2001, 2003 гг.

• Международная научно-техническая конференция «Энергосбережение в теплоэнергетических системах», Вологда в 2001 г.

• XIII Межвузовская военно-научная конференция, Череповец в 1999 г.

• Региональная научная конференция «Молодые исследователи - региону», Вологда в 2001 г.

• I Всероссийская научно-техническая конференция "Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве", Н. Новгород в 1999 г.

• Общероссийская научно-техническая конференция «Вузовская наука - региону», Вологда в 2003 г.

• Юбилейная научно-техническая конференция «75 лет АГТУ», Архангельск в 2004 г.

• IV международная научно-техническая конференция «Повышение эффективности теплообменных процессов и систем», Вологда в 2004 г.

По теме диссертации опубликовано 21 печатных работ.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА О ПРИМЕНЕНИИ СВЧ-ЭНЕРГИИ В ЗАДАЧАХ ТЕПЛОТЕХНИКИ

4.6. Выводы по главе

1. На основе анализа конструкции рассмотренных существующих аппаратов СВЧ-нагрева разработано устройство для непрерывного нагрева длинномерных эластомерных рулонных материалов в электромагнитном поле сверхвысокочастотного диапазона. Разработанное устройство полностью готово для встраивания в автоматические и автоматизированные поточные линии вулканизационного и гуммировочного производства. В данном аппарате предусмотрено несколько степеней защиты от проникания электромагнитных волн во внешнюю среду, включая четвертьволновые ловушки и герметизацию рабочей зоны. Устройство адаптировано для безэхового типа нагрева, хотя с небольшими изменениями может использоваться и в резонаторном режиме.

2. Разработана методика расчета технологических параметров предложенного устройства. Согласно данной методике габаритные размеры (длина) аппарата не являются существенным расчетным параметром, влияющим на процесс нагрева, и должны выбираться исходя из косвенных факторов, как то: требования безопасности, технологические параметры поточной линии и другие. При этом основной расчетной характеристикой становится мощность генераторов электромагнитного поля - легко управляемый параметр, что обеспечивает гибкость использования данного устройства. Скорость движения материала не имеет принципиального значения и задается согласно такту работы оборудования, включенного в технологическую линию с разработанным устройством.

3. Разработана схема модернизации автоматической поточной линии для изготовления длинномерных гуммированных полос. В поточную линию введено устройство для непрерывного предварительного нагрева эластомерного покрытия электромагнитным полем перед вулканизацией. Модернизированная линия отличается более высокой производительностью за счет использования предварительного нагрева и лучшим качеством готовых изделий.

4. Разработана обобщающая функциональная схема аппаратов нагрева электромагнитным полем сверхвысокой частоты. Данная схема упрощает разработку таких аппаратов, абстрагируя отдельные агрегаты, которые могут разрабатываться и рассчитываться отдельно при определении параметров стыковки.

5. Разработана классификация способов обеспечения безопасности оборудования, использующегося при микроволновом нагреве. Данная классификация упрощает расчет конструкции аппаратов с точки зрения изоляции электромагнитного поля от внешней среды в рабочей камере, позволяет выявить наиболее оптимальные способы защиты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана математическая модель теплообмена в обрабатываемом материале при нагреве гуммировочных листовых заготовок. Найдено аналитическое решение дифференциального уравнения теплообмена при условиях однозначности, характерных для производства гуммировочных изделий. На основе анализа этого уравнения выявлены определяющие критерии, влияющие на процесс изменения температуры в обрабатываемом материале при условии протекания эндо- и экзотермических химических реакций.

2. Установлено, что температура обрабатываемого материала в процессе его предварительного подогрева находится в экспоненциальной зависимости от критерия КГ (некоторый аналог критерия Фурье), в обратнопропорциональной зависимости от критерия Био и в прямопропорциональной зависимости от трансляционного критерия К1;, являющегося характеристикой переноса теплоты в поперечном направлении по отношению к переносу тепла трансляцией (совместно с массой материала).

3. Установлено, что с началом протекания эндотермических, а затем экзотермических химических реакций значительное влияние на температурное поле в обрабатываемом материале оказывают критерии Кг2 и Кгз, характеризующие способность материала компенсировать тепловые стоки или источники теплоты. Установлено, что значительный градиент температур имеет место лишь в начальный период обработки гуммировочных изделий (при значении критерия КГ < 0,25). Затем распределение температуры значительно выравнивается. При КГ > 0,15 температурные изменения достигают срединной плоскости ленты. Найдена регрессионная зависимость, устанавливающая функциональную связь основных критериев теплообмена с температурой обрабатываемого материала, которая является исходным соотношением при разработке инженерной методики расчета промышленной установки.

4. Разработана математическая модель нагрева эластомерного материала электромагнитным полем сверхвысокой частоты. На основе реализации данной модели с помощью численного метода конечных разностей получено распределение температур в обрабатываемом материале, которое сопоставлено с результатами проведенных экспериментальных исследований. Установлен характер взаимосвязи технологических и теплофизических параметров процесса обработки.

5. На основе анализа конструкции рассмотренных существующих аппаратов СВЧ-нагрева разработано устройство для непрерывного нагрева длинномерных эластомерных рулонных материалов в электромагнитном поле сверхвысокочастотного диапазона. Разработанное устройство полностью готово для встраивания в автоматические и автоматизированные поточные линии вулканизационного и гуммировочного производства. В данном аппарате предусмотрено несколько степеней защиты от проникания электромагнитных волн во внешнюю среду, включая четвертьволновые ловушки и герметизацию рабочей зоны. Устройство адаптировано для безэхового типа нагрева, хотя с небольшими изменениями может использоваться и в резонаторном режиме.

6. Разработана методика расчета технологических параметров предложенного устройства. Согласно данной методике габаритные размеры (длина) аппарата не являются существенным расчетным параметром, влияющим на процесс нагрева, и должны выбираться исходя из косвенных факторов, таких как: требования безопасности, технологические параметры поточной линии и другие. При этом основной расчетной характеристикой становится мощность генераторов электромагнитного поля - легко управляемый параметр, что обеспечивает гибкость использования данного устройства. Скорость движения материала не имеет принципиального значения и задается согласно такту работы оборудования, включенного в технологическую линию с разработанным устройством.

7. Разработана схема модернизации автоматической поточной линии для изготовления длинномерных гуммированных полос. В поточную линию введено устройство для непрерывного предварительного нагрева эластомерного покрытия электромагнитным полем перед вулканизацией. Модернизированная линия отличается более высокой производительностью за счет использования предварительного нагрева и лучшим качеством готовых изделий.

8. Разработана обобщающая функциональная схема аппаратов нагрева электромагнитным полем сверхвысокой частоты. Данная схема упрощает разработку таких аппаратов, абстрагируя отдельные агрегаты, которые могут разрабатываться и рассчитываться отдельно при определении параметров стыковки.

9. Разработана классификация способов обеспечения безопасности оборудования, использующегося при микроволновом нагреве. Данная классификация упрощает расчет конструкции аппаратов с точки зрения изоляции электромагнитного поля от внешней среды в рабочей камере, позволяет выявить наиболее оптимальные способы защиты.

1. Автоматизированное проектирование устройств СВЧ / Под ред. В.В.Никольского. - М.: Радио и связь, 1982. 272 с.

2. Алексеева И. К., Сахновский Н. Л., Шварц А. Г. Современные принципы построения рецептуры шинных резин. Тем. обзор. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1983. 73 с.

3. Аносов А. В., Агаркова С. П., Храмцова Н. П. Интенсификация процесса вулканизации в вулканизационных котлах // Производство шин, РТИи АТИ. 1983. №5. С. 9-11.

4. Архангельский Ю.С. СВЧ электротермия. Саратов: Сар. ГТУ, 1998. 408с.

5. Архангельский Ю.С., Девяткин И.И. Сверхвысокочастотные нагревательные установки для интенсификации технологических процессов. Саратов: Сар. ГТУ, 1983. 140 с.

6. Бардзокас Д.Я., Зобнин А.И., Партон В.З., Шаталов А.Л. Анализ локальных явлений при нагреве композиционного материала в высокочастотном электромагнитном поле // ПМТФ, 1997, т.38, №1, с. 143150.

7. Бартенев Г. М, Зуев Ю. С. Прочность и разрушение высокоэластичных материалов. М.: Химия, 1964. 387 с.

8. Бартенев Г. М. Прочность и механизм разрушения полимеров. М.: Химия, 1984. 280 с.

9. Бартенев Г. М. Структура и релаксационные свойства полимеров. М.: Химия, 1979. 228 с.

10. Басин В. Б. Адгезионная прочность. М.: Химия. 1982. 208 с.

11. Басс Ю. П., Фомина В. А. Использование микроволновой энергии при вулканизации резиновых изделий. Тематич. обзор. Производство шин. — М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1981. 56 с.

12. Басс Ю.П. и др. Диэлектрический нагрев в резиновой промышленности. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1974. 48 с.

13. Батенин В.М., Климовский И.И., Лысов Г.В., Троицкий В.Н. СВЧ генераторы плазмы. М.: Энергоатомиздат, 1988. 224 с.

14. Беликова С. В., Польсман Г. С., Трофимович Д. П. и др. Влияние наполнителей в составе адгезивов на основе политрихлорбутадиена на формирование адгезионного соединения резины с металлом в процессе вулканизации // Каучук и резина, 1985, № 10. С. 11-14.

15. Беляев В. А., Рождественский О. И., Занемонец Н. А. и др. Теплофизические и вулканизационные характеристики резиновых смесей и их использование в расчетах режимов вулканизации. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1972. 81 с.

16. Беляев Н. М., Рядно А. А. Методы нестационарной теплопроводности. М.: Высшая школа, 1978. 328 с.

17. Берлин А. А., Басин В. Е. Основы адгезии полимеров. М.: Химия, 1974. 391 с.

18. Бешелев С. Д., Гурвич Ф. Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. М.: Статистика, 1980. 263 с.

19. Бирюков И. В. Технология гуммирования химической аппаратуры. М.: Химия, 1967. 200 с.

20. Блинов А. А. Измерение электрофизических параметров саженаполненных резин в СВЧ диапазоне // Каучук и резина. 1975. № 3. С. 15-18.

21. Богатков Л. Г., Булатов А. С., Глобин Н. К. и др. Гуммированиехимической аппаратуры. М.: Химия, 1977. 208 с.

22. Болотов В. В., Новичков Ю. Н. Механика многослойных конструкций. М.: Машиностроение, 1980. 375 с.

23. Бородин И.Ф., Шарков Г.А., Горин А.Д. Применение СВЧ-энергии в сельском хозяйстве. М.: ВНИИТЭИагропром, 1987. 55 с.

24. Вакула В. Л., Притыкин Л. М. Физическая химия адгезии полимеров. М.: Химия, 1984. 222 с.

25. Вершкайн Р. Р., Чайская Л. П. Стойкость резин к средам нефтяного происхождения. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1978. 48 с.

26. Взятышев В.Ф. Диэлектрические волноводы. М.: Сов. радио, 1970. 240с.

27. Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория волн. М.: Наука, 1990. 432 с.

28. Воробьева Г. Я. Химическая стойкость полимерных материалов. М.: Химия, 1981.295 с.

29. Галле А. Р., Конгаров Г. С., Рождественский О. И. Расчет температуры на поверхности и в центре шприцованных резиновых изделий при вулканизации в псевдоожиженном слое // Каучук и резина. 1970. № 2. С. 2325.

30. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1981. 812 с.

31. Глаголев В. А., Ильин Н. С., Шпетный О. А. Эффективность промышленных методов крепления резины к металлу при вулканизации // Производство шин, РТИ и АТИ. 1969. №3. С. 12-15.

32. Глуханов Н.П. Физические основы высокочастотного нагрева. 4-е изд.,перераб. и доп. Л.: Машиностроение, 1979. 64 с.

33. Головашин А. Н., Минаев В. С., Просветова О. Н. Оборудование для непрерывной вулканизации длинномерных резиновых изделий. Обзорная информация. Сер. ХМ-2. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1982.

34. Гольдштейн Л. Д., Зернов Н. В. Электромагнитные поля и волны. М.: Советское радио, 1971. 662 с.

35. Гоник А. А. Пути борьбы с коррозией при термических методах добычи нефти. М.: ВНИИОЭНГ, 1984. 64 с.

36. Гофман В. Вулканизация и вулканизующие агенты. М.: Химия, 1971. 228 с.

37. Грожан Е. М. Резины и эбонит в антикоррозионной технике. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1976. 56 с.

38. Гухман А. А. Применение теории подобия к исследованию процессов тепло- и массообмена. 2-е изд. М.: Высшая школа, 1973. 328 с.

39. Гуль В. Е., Кулезнов В. И. Структура и механические свойства полимеров. М.: Высшая школа, 1972. 320 с.

40. Гуревич X. Г. Применение обобщенной функции желательности для оценки свойств и оптимизации рецептуры резин // Каучук и резина. 1974. №11. С. 18—20.

41. Гуснин С. Ю., Омеямнов Г. А., Резников Г. В., Сироткин В. С. Минимизация в инженерных расчетах на ЭВМ. М.: Машиностроение, 1981. 120 с.

42. Данилов О.Л., Леончик Б.И. Экономия энергии при тепловой сушке. М.: Энергоатомиздат, 1986. 134 с.

43. Догадкин Б. А., Донцов А. А., Шершнев В. А. Химия эластомеров. М.: Химия, 1981.374 с.

44. Донцов А. А. Процессы структурирования эластомеров. М.: Химия, 1978. 287с.

45. Дубинин В.З., Беляева Н.К. СВЧ устройства для термообработки протяженных диэлектрических изделий. М.: ЦНИИ "Электроника", 1980. 42с.

46. Дульнев Г. Н., Заричняк Ю. П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Д.: Энергоатомиздат, 1974. 264 с.

47. Жаботинский A.M., Отмер X., Филд Р. и др. Колебания и бегущие волны в хаотических системах. М.: Мир, 1988. 720 с.

48. Жеребков С. К. Крепление резины к металлам. М.: Химия, 1966. 347 с.

49. Заруцкий М.М. Обеззараживание почвы микроволнами //Защита растений. 1981, №1. С. 60.

50. Земцов А. И., Сухарева JI. А., Зубов П. И. Исследование влияния густоты пространственной сетки на свойства уретановых эластомеров // Каучук и резина. 1975, № 4. С. 14-16.

51. Зуев Ю. С. Разрушение полимеров под действием агрессивных сред. М.: Химия, 1972. 229 с.

52. Зуев Ю. С. Разрушение эластомеров в условиях, характерных для эксплуатации. М.: Химия, 1980. 288 с.

53. Зуев Ю. С., Грожан Е. М., Львова Г. Н. Действие органических кислот на резины // Каучук и резина. 1968. № 7. С. 24-27.

54. Зуев Ю. С., Комоликова А. П., Смыслова Р. А., Хотимский М. Н. Сопротивление разрушению эластичных материалов, привулканизованных к жесткой подложке // Каучук и резина. 1985. № 5. С. 14-17.

55. Зусмановский А.С., Лейбин Ю.В. Расчет и конструирование прямоугольных резонаторных камер для устройств СВЧ нагрева диэлектриков // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ, 1968, №8. С. 72 -80.

56. Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача. М.: Энергия. 1975. 486 с.

57. Кардашев Г.А., Шаталов A.JL, Салосин A.B. Интенсификация сушки дисперсных материалов в электромагнитном поле СВЧ // Тезисы докладов второй научно-технической конференции: Применение СВЧ энергии в народном хозяйстве, Саратов, 1977. С. 147 -152.

58. Кардашов Д. А., Петрова А. П. Полимерные клеи. М.: Химия, 1983. 256с.

59. Колядина Н. Г., Ковачева 3. А., Иоссель Г. Ф. Стойкость резин к фреонам и аммиаку. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1980. 56 с.

60. Конструкции СВЧ устройств и экранов: Учеб. пособие для вузов /А.М.Чернушенко, Н.Е.Меланченко и др.; Под ред. А.М.Чернушенко. М.: Радио и связь, 1983. 400 с.

61. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1974. 832 с.

62. Кошелев Ф. Ф., Корнев А. Е., Буканов А. М. Общая технология резины. М.: Химия, 1978. С. 39-40.

63. Кравцов В. Г., Шиленко А. П., Зайцева Н. И. Современное состояние и тенденции развития устройств для нанесения клея на изделия в резинотехнической промышленности. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1979. 44 с.

64. Кравцов С.Ф. Определение температурного поля пластины конечных размеров с источниками тепла // Изв. вузов. Энергетика, 1973, № 10. С. 113118.

65. Кравцова В. Е., Петренко А. В., Козлов А. А. и др. Направления работ по противокоррозионной защите в химической промышленности. Обзорная информация. М.: НИИТЭХИМ. 1983. 56 с.

66. Краснощекова Н. А. Влияние условий вулканизации на прочностные свойства резин из бутилкаучука // Каучук и резина. 1973. № 2. С. 18-19.

67. Кроль В. А., Гречановский В. А., Динер Е. 3., Бойкова И. Н. Взаимосвязь между свойствами наполненных резин и строением сетки ненаполненных вулканизаторов на основе линейных бутадиенов // Каучук и резина. 1973. №8. С. 3 5.

68. Кузьминский А. С., Кавун С. М., Кирпичев В. П. Физико-химические основы получения, переработки и применения эластомеров. М.: Химия, 1976. 368 с.

69. Кулезнев В. Н. Смеси полимеров. М.: Химия, 1980. 304 с.

70. Курбатов П.А., Аринчин С.А. Численный расчет электромагнитных полей. М.: Энергоатомиздат, 1984. 168 с.

71. Лавендел Э. Э. Расчет резинотехнических изделий. М.: Машиностроение, 1976. 232 с.

72. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. М.: Высшая школа, 1970. 439 с.

73. Левин Л. Теория волноводов. Методы решения волноводных задач: Пер. с англ./Под ред. В.И.Вольмана. М.: Радио и связь, 1981. 312 с.

74. Лепетов В. А., Юрцев Л. Н. Расчеты и конструирование резиновых изделий. Л.: Химия, 1977. 407с.

75. Липатов Ю. С. Физическая химия наполненных полимеров. 2-е изд. М.: Химия, 1977. 304 с.

76. Лукомская А. И. Механические свойства резинокордных систем. М.: Химия, 1981. 278 с.

77. Лукомская А. И., Баденков П. Ф., Кеперша Л. М. Расчеты и прогнозирование режимов вулканизации резиновых изделий. М.: Химия, 1978. 280 с.

78. Лукомская А. И., Баденков П. Ф., Кеперша Л. М. Тепловые основы вулканизации резиновых изделий. М.: Химия, 1972. 359 с.

79. Лукомская А. И., Евстратов В. Ф. Основы прогнозирования механического поведения каучуков и резин. М.: Химия, 1975. 360 с.

80. Лукомская А. И., Пороцкий В. Г. Автоматическое управление технологическими процессами в резиновой промышленности. М.: Химия, 1984. 160 с.

81. Лукомская А. И., Сапрыкин В. И., Милкова Е. М., Ионов В. А. Оценка кинетики неизотермической вулканизации. Тематич. обзор. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1985. 66 с.

82. Лыков А. В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. 599 с.

83. Лыков A.B. Тепломассообмен: Справочник. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергия, 1978. 480 с.

84. Малышев А. И., Помогайбо А. С. Анализ резин. М.: Химия, 1977. 232 с.

85. Мании В. Н., Громов А. Н. Физико-химическая стойкость полимерных материалов в условиях эксплуатации. Л.: Химия, 1980. 248 с.

86. Михайлова А. А., Игнатьев Р. А. Противокоррозионная защита сельскохозяйственной техники: Справочник. М.: Россельхозиздат, 1981. 256с.

87. Моисеев Ю. В., Зайков Г. Е. Химическая стойкость полимеров в агрессивных средах. М.: Химия, 1979. 288 с.

88. Народицкая Е. Н., Фартунин В. И., Юницкий И. Н., Киреев В. В. Структура и свойства вулканизатов на основе низкомолекулярного полистиролсилоксанового каучука // Каучук и резина. 1985. № 9. С. 38-39.

89. Немков B.C., Полеводов B.C. Математическое моделирование на ЭВМ устройств высокочастотного нагрева. Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение. 1980. 64 с.

90. Новиков В.А., Фрегер Ю.Л. Исследование СВЧ-сушки белково-витаминной пасты // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1984, №11. С. 43.

91. Новиченок Л. Н., Шульман 3. П. Теплофизические свойства полимеров. Минск: Наука и техника, 1971. 117 с.

92. Ойков Г., Младенов И. В., Михайлов М. Расчетный метод определения теплофизических характеристик вулканизатов из НК, наполненных каолином // Каучук и резина. 1975, № 1. С. 31-33.

93. Осипов Ю. Р. О стойкости эластомерных обкладок гуммированных изделий после различных способов термообработки // Изв. вузов. Химия и химическая технология. 1983, №3. С. 360-363.

94. Осипов Ю. Р. Термообработка и работоспособность покрытий гуммированных объектов. М.: Машиностроение. 1995. 232 с.

95. Осипов Ю. Р., Мещеряков С. В. О качественной оценке режимов термообработки гуммировочных защитных покрытий. М., 1983.15 с. Деп. в ЦИНТИхимнефтемаш.26.06.83, № Ю08.

96. Осипов Ю. Р., Огородов Л. И. Исследование работоспособности композиционных эластомерных материалов // Работоспособность строительных материалов в условиях воздействия различных эксплуатационных факторов. Казань: КХТИ им. С. М. Кирова, 1984. С. 1618.

97. Осипов Ю. Р., Швецов А. Н., Аваев А. А. К вопросу о расчете температурного поля гуммированных изделий. М., 1981. 12 с. Деп. в ЦИНТИхимнефтемаш 15.10.81, №766.

98. Панфилов Б. И., Бойко Л. Н., Букалов В. П., Поташова Г. Н. Расчет кинетики неизотермической вулканизации в изотермических условиях //

99. Каучук и резина. 1986. № 1. С. 30-32.

100. Пейн Г. Физика колебаний и волн: Пер. с англ. Колоколова A.A. / Под ред. Г.В.Скроцкого. М.: Мир, 1979. 389 с.

101. Пестов С. С., Шершнев В. А., Габибуллаев И. Д., Руднева М. Н. Некоторые особенности определения параметров вулканизационной сетки // Каучук и резина. 1985. №7. С. 27-28.

102. Пехович А. И., Жидких В. М. Расчеты теплового режима твердых тел. Л.: Энергия, 1968. 304 с.

103. Попов В. М. Теплообмен через соединение на клеях. М.: Энергия, 1974. 304 с.

104. Потураев В. Н., Дырда В. И., Круш И. И. Прикладная механика резины. Киев: Наукова думка, 1975. 215 с.

105. Потураев В. Н., Дырда В. Н. Резиновые детали машин. М.: Машиностроение, 1977. 216 с.

106. Резина конструкционный материал современного машиностроения / Под ред. П. Ф. Баденкова, В. Ф. Ефстратова, М. М. Резниковского. М.: Химия, 1967. С. 9-31.

107. Рогов И. А. Электрофизические методы обработки пищевых продуктов. М.: Агропромиздат. 1988. 272 с.

108. Сванадзе М.М., Пруидзе В.Н., Шаталов A.JI. Определение режимных параметров процесса фиксации чайного листа в электромагнитном поле СВЧ. Субтропические культуры, № 3, 1988. С. 66 71.

109. Солдатов В. Ф., Донцов А. А., Догадкин Б. А. Структура и свойства вулканнйатов из бутадиенметилстирольного каучука с метакрилатом магния // Каучук и резина. 1973. № 3. С. 18-20.

110. Справочник по диафрагмированным волноводам. 2-е изд., перераб. и доп. / O.A. Вальднер, Н.П. Собенин, Б.В.Зверев, И.С. Щедрин. М.: Атомиздат. 1977. 376 с.

111. Справочник по клеям / Под ред. Г. В. Мовсисяна. Л.: Химия, 1980. 304с.

112. Степанов Ю. А. О стойкости вулканизатов к высококонцентрированным кислотам // Каучук и резина. 1969. № 10. С. 796799.

113. Темкин А. Г. Обратные методы теплопроводности. М.: Энергия, 1973. 464 с.

114. Тихонов А. Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1972. 736 с.

115. Толмачева М. Н., Каменский А. Н., Раевский В. Г., Гуль В.Е. Электроннофрактографическое исследование поверхностей разрушения наполненных смесей бутадиенстирольного сополимера СКС-85 // Механика полимеров. 1970. № 3. С. 437-444.

116. Точилова Т. Г., Лукомская А. И., Ионов В. А. Теплофизические характеристики резинометаллических систем. М.: ЦНИИТЭнефтехим. 1984. 52 с.

117. Трахгмаг Г. И. Защита от коррозии оборудования, применяемого при интенсификации нефтедобычи за рубежом. М.: ВНИИОЭНГ. 1984. 53 с.

118. Уральский М. Л., Горелик Р. А., Буканов А. М. Классификация и методы идентификации дефектных гетерогенных образований в резиновых смесях и резинах // Каучук и резина. 1975. № 4. С. 49-51.

119. Федюкин Д. Л., Зайцева В. Д., Емельянова Л. В. и др. Ускоренный неразрушающий метод контроля резиновых смесей // Каучук и резина. 1970. № 5.С. 43.

120. Федюкин Д. Л., Зайцева В. Д., Захарченко Н. В. и др. Использование метода интроскопии для оценки гомогенности резиновых смесей при прогреве // Каучук и резина. 1972. № 11. С. 51-53.

121. Фельдштейн А.Л. Справочник по элементам волноводной техники. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Советское радио, 1976. 650 с.

122. Филлипов Р.JI. Применение СВЧ-энергии для вытопки воска из воскосодержащего материала // Электронная обработка материалов. 1984, №4. С. 77-79.

123. Фокин М. Н., Емельянов Ю. В. Защитные покрытия в химической промышленности. М.: Химия. 1981. 304 с.

124. Френкель Р. Ш., Панченко В. И. Резины для работы в полярных и неполярных средах. Тем. обзор. М.: ЦНИИТЭнефтехим. 1984. 64 с.

125. Фурман Л. А., Шмелев И. К., Бограчев А. М. и др. Экономические аспекты борьбы с коррозией металлов. Обзорная информация. М.: НИИТЭХИМ, 1976. 58 с.

126. Шаталов А. Л. Об эффективности применения энергии электромагнитного поля для нагрева диэлектрических и полупроводниковых тел // Труды МГУИЭ. М.: МГУИЭ. 1998. Т. 2. С. 140147.

127. Шаталов А. Л., Ардашев А. И. Чулков В. П. Основы расчета конвейерной СВЧ сушилки // Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. М.: МИХМ. 1983. С. 99-103.

128. Шварц А. Г. Оптимизация, контроль и управление качеством резин. Обзор. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1976. 77 с.

129. Шитов В. С., Пушкарев Ю. Н. Антикоррозионные эбонитовые покрытия. Тем. обзор. М.: ЦНИИТЭнефтехим. 1983. 68 с.

130. Шитов В. С., Рязанова М. Н., Лабутин А. Л. Антикоррозионные жидкие эбонитовые составы. Л.: ДНТП. 1983. 13 с.

131. Шлыков Ю. IL, Ганин Е. А., Царевосий С. Н. Контактное термическое сопротивление. М.: Энергия, 1977. 328 с.

132. Шутилин Ю. Ф. Температурные переходы в эластомерах. Обзор. М.: ЦНИИТЭнефтехим. 1984. 66 с.

133. Янке Е., Эмде Ф., Лёш Ф. Специальные функции. М.: Наука. 1977. 342с.

134. Ярцев В. П. Влияние основы на физико-химические константы эластомерного клея, определяющего его сопротивление механическому разрушению // Изв. вузов. Химия и хим. технол. 1987, № 8. С. 79-82.

135. Fisher Е. W. Studies of Structure and Dynamics of Solid Polymers by Elastic and Inelastic Neutron Scattering // Pure Appl. Chem., 1978. Vol. 50. P. 13191341.

136. Fowkes W.R., Callin R. S., Tantawi S. G., Wright E. L. Redused field TE(01) X-Band Traveling Wave Window, SLAC-PUB-6777, Mar. 1995.

137. Loyons Donald W., Hatcher John D., Sunderland J. Edward. Drying of a porous mediumwith internal heat generation. "Int. Heat and Mass Transfer", 1972, v.15, №5,897-905.

138. Mizuno H., Otake Y. A New RF Power Distribution System For X-Band Linac, Equivalent to RF Pulse Compression Scheme of Factor 2., Proceeding of the 1994 International Linac Conference, Tsukuba, Japan, August 1994.

139. Otake Y., Tokumoto S. and Mizuno H. Design and High-power Test of a ТЕ 11-mode X-band RF Window with Taper Transitions, KEK Preprint 95-30, May 1995.

140. Pagano N. J. Influence of Shear Coupling in Cylindrical Bending of Anisotropic Laminates//Journ. Сотр. Materials. 1970. Vol. 4, Nr 3. P. 330-343.