автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Прогнозирование работоспособности пленочных электронагревателей сельскохозяйственного назначения по термомеханическим напряжениям

ж

МШИСТ ЕР СТВ'У СЕЛЬСКОГО ЮЗ-ЧПСТВА 'Л ПРОДОВОЛЪСГЕШ

ГЕСЯ7БЛИЛ1 БЕЛАРУСЬ БЕЛОРУССКИЙ ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЭЪЧСГВА

'■ На правах рукописи УДХ 631.371:621.355

КШУЛЬ ЕИГАЛЛЛ ПАВЛОВИЧ

ПРОГПОЕИРОВШЩ РАБОТ ОСПОСОЕЮСГИ ПЛЕНОЧНЫХ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕ?» 'СЕЛЬСЕСОХОЗЯИСГБЕНЕОГО НАЗНАЧЕНИЯ' ПО ТЕК.Ю'.ЗХАНИЧЕСИМ НАПРЯЖЕНИЯМ

Специальность 05.20.С2 - элэктри^ткатая сельскохозяйственного производства

Авторефер а.т'

диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Минск 1991

Работа выполнена в научно-исследопательской лаборатории .технологических ос}юв и технических средств поверхностно-распределенного олектронагреиа Белорусского института механизации сельского хозяйства / ¿¡Г.1СХ /. .

Научный руководитель -доктор технических наук,

профессор Л.С.Герасшович.

Официальные оппоненти: -доктор технически наук,

профессор И. (фдрдЕцеп; ■ -кандидат технических наук В.К.тещешео

Ведущее предприятие -НПО ""¡елживтехобелужнвание"

00

Защита состоится " 9 " дявлря_1992 г. • в! 4^час.

на заседании специалиаированного совета К 1120.34.01 по присуждению -учечоП степени кандидата технических наук в Белорусском институте механизации сельского хозяйства.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГИНСХ.

• Отзцвц на автореферат в двух екземпллрах,заверенные печатью, просим направлять ученому секретарю специализированного со сета по адресу: 220608, г. Минск-23, Ленинский проспект , 99, .ШСХ, ■

Автореферат разослан " Ю " &/¿^¿Д/ 1921 г.

■ Т "

Учений секретарь специализированного совета, /у)

кандидат -технических наук, В.П.Отс-панцов

доцент • иТуЛ'

£5!1ХЗ£ьнос;гь_тем;«

Энергосберегагетая программа нашей грани тр ''оует создания электронагревательных установок, позволяв::;;« снизить расход электроэнергии и материалоемкость.

В последние годы нлгсли широкое распространение поверхност-но-распределешпло нагреватели сопротивления, среди которых могло выделить пленочные электронагревателыи-ч элеионту ШЭН). В связи с применением ПЭ'г! в сельском хозяйстве к ним предъчя-ляятся все более кесткии требования по надежяэстн, энергоемкости и работоспособности. В настоящее время особуа актуальность приобретает исследования эксплуатационных еьопств материалов ьЭН при воздействии различных ({акторов.

Одним из путей по увеличение работоспособности 1К?Н является снижение внутренних напрятениП и температурных деформаций п процессе эксплуатации нагревателя, а в слизи с этим и необходимость теоретического и экспериментального исследования термзмехсничес-ких нагрузок многослойных ко.лоаишнных покрытиП ГОН с конкретными материалами конструкция.

Отсутствие проверенных расчетных зависимостей для определения терчоиеханичесних нг1ряжен:чй, пригодна/ для расчета ПЗН и нх влияние на характеристику старения нагрерателя, о такжа неяэученность каждого из коьшокентов его конструкции не позволяет произвести проектирование ПЭН и дать объективную опенку его работы на протяжении всего периода эксплуатация. Перспективность есэ более широкого применения пойерхностно-расирэделсннш; (плеяочных) электронагревателе!}, отмоченные еы^з обстоятельства, а также актуальность проблему пэслукил:! основанием для выполнения данной работы.

Работа выполнена з соответствия с задание»! Со ЕсесовзноЯ проблемы 0:Ы,21 ГК СМ СССР по наупа я •технике по пргя/гнг^га к з^энтивному использовашго электрической а ?епловой гкергкч в зрльсяэхозяйстЕенно). производстве.

разработка методики ускор«?нных кспитаняй ШН и )боснопание критериев опгек« работсспособносгл кя огне!»? теоретически* и пкспсриментальиих исследовчнай.

Зваачи_ксследзвания

1. Обзор к анализ факторов, влияющих ка работоспособность ШН. о

2. Разработка и исследование математической модели ШН для определения температурных полей и термомеханических напря-

тй, возникающих в нагревателе в процессе его эксплуатации.

3. Разработка методики исследования тегшофизических характеристик материалов резистивного покрытия и корпусно-изоляиион-ных слоев ШН в зависимости от температуры.

4. Экспериментальные исследования работоспособности ЛЭН при различных режимах работы.

5. Разработка и исследования методики прогнозирования работоспособности ЮН.

6. Определение экономической эффективности разработанной методики прогнозирования.

на защиту вмнэсятся следующие основные результаты работы:

I. Теоретические исследования:

а) Математическая Модель по определению температурных полей и теризиеханкчеоких напряжений в ШН в Проиэссе его експлуа тации;

б) определение критериев работоспособности электронагревателя;

• в) сравнительные теоретические и о и сп еримен тальные результаты исследований одного из составов ШН}

г) определение екейлуоташонньзе режимов низкотемпературные нагревателей с различают подлавками по условиям термэмехани-ЧЗСКИХ 11^ПрЯ2Ё!1КЛ.

■ 2. Результаты экспериментальных исследований по определению теплофкзичеокшс параметров Ьбех слоев многослойной ко не тру] Цки ШН и старения его резистивного еАоя.

М§тодг исследования. В работе используются основные призмы и методы статистической обработки опытных данк'тх, дифферен-пиальное исчисление в частных производных и ЭВМ. .

У§УН{Ш5_ноэизна_Еаботы:

1. Разработана математическая модель па определению температурных полей и термомеханических напряжений конструкции 1Ш в процессе его эксплуатации.

2. Разработан метод теоретического расчета критериев работоспособности электронагревателя по его кривой старения в зависимости от фактора времени.

3. Проведены теплофизичсские исследования по всем слоям многослойной конструкции ШН в зависимости от температуры.

Ре8лизаиия_2еэ^льтат0вл Разработанная методика по ускоренному методу определения работоспособности поверхностно-распределенных электронагревателей прошла проверку при проектировании пластин ГОН елекгропастеризанионной установки ЭЛУ-1 в СКТБ с ОЛ ЦНИШЭСХ, а также используется электротехническим отделом ЛГИ "Сельхозтехпроэкт" при проектировании нагревателей с многослойной структурой.

Основные положения н ьыводы диссертационной работы доложены и обсундены на научно-технических конференциях Белорусского института механизации сельского хозяйства (Минск, I9db-I990r.r.) и Харьковского института механизации и электрификации сельского хозяйства (Харьков, 19о8г.).

рззультатан исследосаний опубликовано V научных статей, получено авторское свидетельство.

Стру2тур5_и_объем_{)1абйты1, Диссертация состоит из введения, тяти разделов, общих выводов и предлояений, списка "использованной литературы из 96 библиографически* наиненэваний (в том числе II иностранных). Обпин объеы работы - 156 стр., Ий которых основной текстовой материал - 107 стр., 12 табака, 35 рисупков, 4 приложения на 14 сгр.

СчДЕГДАШЩ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы нсслсдовячий, дается краткая характеристика работы, ее новизны и значимости для науки и практики. Приведены цель работы и огноьньш положения, вьносимые на защиту.

В первой главе приведено ус ройство, краткая характеристика перспективных материалов и технологий изготовления пленочных электронагревателей (ДЭН). Приведены главные преи-пуцества применяемых в настоящее вр-мя в сельском хозяйство низко температурных ПЭН по «равнении с другими видами элоктронагрева. Проведен системный анализ существующих разновидностей напряжений с многослойной кзнструкпиях и композит х. На рис.1 приведена диаграмма видов напряжений, возникающих в ШН в процессе зкеплуа-таиии, определяющих работоспособность в заданшлс нагрузочных ре.киках. Обобщен обширный фактический материал советских и зару-Ое:шых ученых по проблемам теории и практики термонапряжений в покрытиях и металлах и их учета при службе покрытий.

Анализ применяемых в практике способов определения службы резнс.'ивных нагревательных элементов показал ряд существенных недостатков:

- значительные затраты труда и материалов но подготовительные работы, связанные с отбором материалов, подлекащнх испытаниям из партии образцов}

- большая продолжительность по времени процесса испытания, большой расход электроэнергии;

- обычные механические испытания, не дают достоверной картины распределения терызнапряжений в конструкции нагревателя, т.к. данные виды испытаний принадлежат к ускоренным испытаниям и требуют точного определенил коэффициента ускорения при пересчете

на реальные условия нагрукения}

- уровень напряжений в резистивных элементах определяется физико-мехачическини характеристиками каздого элемента конструкции нагревателя и уровнлии механических И термических воздействий в процессе эксплуатации.

Сфэрмулированы задачи научного исследования.

Peo Л

с, с у и з о г а- ц г, с с*арв*и>4е<:к<с 5.И;.-Г41б::к:;о -л'сянь »гп^™1;^:;:;: >' «^-.ра^урпкя полк,

кюци^ос^лг ь ¡13:; ? ггхп/^агйшм. Ни оснл-.е устикоиЛе-

!к:п о^ыл г^д? пп.-ьеч м гс;;,;оьо\г пзикг. « те.щ^штур

ну?-«; поуаз!-::'а: го л л тьлчзрлтуу у. палу нл-

прях.2.и:Л. Основой Анализа косхуаскло урзш&гне фурье, сияагздп-ц-о !«£астракз?»!зшо? ¡осграде'шгие ютюрв-г/ры с лзагпеяием ег яз гремели:

где: 'Г- гг.еил- с - гэо.&»ы:ект твг^^ратуропроводкосги. 1 !{•:*, с?аиионзр»:он телдогму рсглке '.'сапиратурк в либой точке техе Е течаннз еремеуи чо лрэг'ерневг.мт изизнынт. Взльдсг'йие этого с1/ЗТ 0 я дк-деерииааадыюе ураздсшю теплзпроьэдяогти имеет и ид;

- при наличии одтршкек; г.стоинкка теплоты:

, ,'Эги ЗЧI дЧ-\ л .„,

¿¡у2 зг2)

- оз гссх аствлс-ы:.'. ело«; итаатини при отсутствии ксточни

кг.

В с и жги с ¡¡езначигельпьал халдинами каждого из слоер кюг елейной конструкт« ЛЗНе предполагается линейный характер распределения те:чкературы в йен. При идеально« соприкосновении иезду ехоямя ¡.'а швирхйэсгн контакта гивва равенство тепловых потокеи и теетгратур, т.о.:'

+ .1 -Г. I - 5. ^ - ■»

■н

(4)

где: и Лу< - топлэ про водность £ -го и ¿+1 -го слоя элекц-нагропателк;

ti * С-u. ~ ■■ - ч ; v. ^--к л-.,.. -

~¿: - ~':!iH''Ík •?.)"< ц'.. .-Г,1 CT.O'v t 1

.co-m ... ' f.:;. ,:: ......;; ; ." v ¿.w : 'j"¡-

n? j v'--„е-.. .. ■■ r^pair::1::^ i.' / -

in ^г-'ПГ'г . r -Cj ■• •... .•: ^о'.г:;-'¡..Í1 :',;.<!

tv:'!:--:."; í^í.;;!-^ urü. 1 - с ,íru.-j:. :;> •.".>;.■•"..:* i.:: ■

ДЧ' Ú:^::..;1. V-.:; ".'iг-'.': ¡uíi; г :¡ .л- J./.:> y

тле ■\"'-'\v¡.,". : . , ; •':•"':. :

■i. h'H, ■■■•г, ч.> u-.r;" ;'Л r:"> i.:.-

¡tai.pr,,- i'-r-j' fi™.. oí.'f, .■;;-•;. ...">, Лг •• " ' .г- '

::э чред.'Шг.. "П:*: î r.-jfi-^ чг.лгг-■■ с:'':..! j'jf :;;

/f. , - — l;" -и7 г. .7., — - -■/> -

' i /, ■ •

у...

-...... -/.'..Л

где: - ;'о fí.rjnj E¿ я - Ьг-а и k-jíí^s'.;'..?:«?

Пуасоо«;а « опш'з.-сеи'л ; С,- - д-.^ормаикр. / с-зя; О) - nwriut¡ cíi" юэ!^*:;;п!сн? ра<я:»рси1:»! i - го -- TWÜ.3«

р-лтура, кл s^opi"1 ¡'агГ-i -i.3 «'tjä.

Найден:.* "¡rj - yct^í?. 'Tjri'ÖHt ка ¡: ^ад/уг

::p.-nn2H:í длч üj; :rv Ü.IH.

основе » Í';' г-йг.р.чйэте*

•лгор1г:м ¡(Süpf-"-¡r.:il ü lic-H r:p.jr^-.ил'л кч 3:\i.

Шиауачо, uro пил г-гечгто {¡."Ч 'П-'.;;; .uihts«;! г;;,' иикр?-

тзк и Гт.та, !Ьсж".?,

пределы njcrtH W4 cTßfij.a np ; сасг:--и длд «CÍÜ^'Í И

e"ri!-r.:íM-?"hrt «nvp.Tr-:! по у »году Antt •

В третьей главе обоснованы методики экспериментальных исследований:

- изготовления испытуемых образцов на основе материалов конструкции ЮКсс целью проведения исследований их удельной теплопроводности и коэффициента термического расширения в зависимости ог рста температуры;

- по проведении теплофизических исследовг шй испытуемых образиои-составных компонентов в структуре многослойной конструкции 1Ш;

- образцов ШН на старение рези"Тивной пленки низкотемпературного электронагревателя в зависишсти от времени эксплуатации

В задачу теплофизическнх испытаний входило исследование коэффициентов термического расширения и удельной теплопроводности испытуемых образцов в зависишсти от роста температуры с излью использования донных параызтров в расчетах терномеханических напряжений и температурных полей в ГОН. Модельные составы исследуемых образцов представляют собой основные компоненты-материалы, используемые в структуре многоолойной конструкции ПЭН. Измерения удельной еплопроводности проводилась на приборе ИТ-Д-400, а коэффициента термического распирения на автоматическом кварцевом дилатометре ДКВ 5А. По результатам исследований построены графики и найдены параметры эмпирических формул зависимости Л и ТЬЛР от температуры методом наименьших квадратов, приведенные в табл.1.

Таблица I

Параметры эмпирических формул зависишсти коэффициента теплопроводности (Л ) и ТКЛР от температуры основных компокентой-натериалов, используемых в многослойной конструкции ЮН

Цатериал 1ВН Л-т),Вт/М°С (/X

Титановая пленка 0,о94+1,237.10-^ 81,38+1,21'10-14

Стекло СЭ-105 0#832+1,011-Ю-5£ 65,6+1,М.Ю-1 t

Стекло боросчли- ч т

катное ЭСГ-21 1,12+1,274-.10"^< 79,9+1,48'Ю"-1 I

Стекло боросили- о т

катное ЭСП-П7 1,1Ь6+1,28Ь'10~,,4 61,5+1,61'Ю-1 Ь

Сталь 08КП 65,1-4,65'Ю ~2 4 96,74+0,188 {

где! t - температура, °С

Относительная погрешность полученных экспериментальных данных составляет: 10 % при измерения Л и 35 - при измерении ТКЛР при доверительной вероятности 0,55 в диапазоне температур 20...400°С.,' ~ .

Целью исследований образцов ПЭН на старение являлось выявление зависимости изменения сопротивления ого резистивной пленки за определенный п> иод времени эксплуатации. Для проведения эксплуатационно исследований был разработан испытательный стенд. Температура на поверхности испытательного элемента измерялась хромель-коиелевой термопарой в комплекте с вторичным прибором - милливольтметром. Сопротивление электронагревательной пленки на. стенде измерялось мостом постоянного тока Ю-61. В качество индикатора использовался гальванометр ГШ. Старение электронагревательного элемента определялось отношением прира-иения его сопротивления через определенное время эксплуатации к первоначальному значению сопротивления, измеренному до начала Испытаний по форщле:

с ^ ~

где: - старение резистивного покрытия ПЭН, отн.ед.

ДТИДН- текущее и начальное значения сопротивления резистизного покрытия, Ом.

В четвертой главе приставлены практические предпосылки использования результатов работы.

При определении критериев работоспособности ГОН пользовались понятиями старения и износа материалов.

Показано, что при эксплуатации ШН на него действует комплексное сочетание различных видов внергии.

Старение пленочных электронагревателей определялось по формуле, предложенной д.т.н. прг. Рессорам Герасиювкчец Л.С.:

«« % о '' где: Т0 - постоянная времени;

критерий, алределлпдий локальную иехангчгзкуа нагрузку} ¡1 - критерий, опраделя»зий актавкроЕэнпкЛ объеа процесса старепил;

бт- теркомехаинчоское напржешю в резистлзпок с-бц~. механическое нагря&мне, при уе;.о** • ¿л:пе-

тельной механической ««грузки} - -геку-чсо ьрл«?; Т - теудвратура реаксгаьиого олемекта пленочного »««од^лк&грь-г-ателя.

Дня осуществления пропиаирэпишя с.ар^и^я ШН ка оскоае приведение? га ураькенкп (о) решалась задача по ощодехенкэ ко»ф-фшн '¡¡'лоь> 7Г0, и & . Д>чя ото го ураишше Ш) •

па тре,.: точим оксперкмеитальиой харантерлсткч.ч (лч^еапг годке-чиьнога шкригчя ЮН.

Шяучолы следуьздз запк^лс-м для расчота $ , К^ и 'Г 0 { \cnSt-ZbS,}.

[бп-бг,^]

^ Гл. с. - Тг А,с.1ГА'- -/Т

АН:_______*

___„_______•

[б* -бг, Ц ЬЫ]Щ)) ' •

т>=— £

Результаты рас^-ма показали, что значения ковффшм&нтав ь уравнении'(8) .равны: б » ~ 0,241С£>4;

¿V 0,170Ь14-Ю~2 X 0 « 0,2619&7'1ч10

Реа.-изаиик численных значений критериев работоспособности также возможна при рааон-ш задачи.шцыкизаюк! уравнения (8) на ЭЬМ г.утеы решения линейных ураанени;: мзтодои Гоэепброка или иакс-коройаего спуска (приближения).

Приведена крогроума расчета на 3й, поэдоляоздя !!.а стадии г.роектирозянпл проследить изменение термаупругкх нипр^-.знк.Ч и температурит полз:"!, происходящие в многослойной инструкции 1Ш и условиях неиболез полного прибличечия к о:<сгеуз??Л'«знч:.':« ргкимэм рабзти. Продета глеи расчет гачек 1-.*мнэЛ оценки ошаСок расчетных сначений старения. Анализ результатов показал, Ч'л нэ-за естественного ряссечния д.эннюс по старении, получении:: при изпнтакли на дл1-лельк..£ работоспособность, погрешность определения расчетного гчаченлл старения ПЗН состаз л/тег ~ 16%.

Для исследования допустимых р<Ж№Ой работы ГС-Н при про-дельнкх тер^омеханичегких Напряжениях 2 различных сельскохозг?ст-зсиних средах был проведен факторный эксперимент на Э24. При проведении расчетов бклл взят» нес основные разновидности рс-з:;ст:!2-нюс пленок низкотемпературного нагревателя - титакоьая и тктено-никедевая. 3 качестье подложки использовали: хромистую нержавеющую сталь, углеродистую сталь, титан и алвм;.ний. Размера псследув-к« образцов 300х9':с1,5 мм. Ди&пасэн расчетных нагрузок г;о удельной мощности разнотипной пленка 0,2{ 0,(36 и 1,5 Вт/см"". 3 1абд.2 даны удельные параметры и показатели »ЗН элемента с различными подложками, приведены допустимее удельные мощности ПЭН по условиям термомеханичесних напряжений, рассчитанные с учетом предельных прочностных характеристик функциональных элементов ПЗН. Анализ результатов'этих расчетов позволяет сделать, следующие общие выходы и дать рекомендации при выборе*составляющих конструкций ПЗН в различных обрабатываема средах:

- аляминиегая подлома со средним коэффициентом термического расширения приблизительно з 2 раза превыаасзая средний яоэффй-циент термического расширения резистисной пле!!к:1 имеет наиболее минимальную допустимую удельную мочуюсть ЮН по условиям терш-иехснических напряжений;

- при разработке ПЭН нозбхс /ля отрешиться к разновеса средних коэ^шиентоз '.термического расанрзнил между розистишгай пленкой нагревателя и подлоккой, стараясь на изменять их соотношения в пределах ± 10 %\

Таблтза 2

Удельные гараиетры к показатели ГОН - элемента с различными пэддовхаы!

Функпиэналь- Сп.коэф&яь Ввд подложки Ср.коэеои. Допустимая удельная мощность ГОН по условиям теркэиехакк-кый элемент териич.рас- • термич:рас- ческкх напрякзний, Вт/см*- Е нагрезаемъа средах с различ-}г.и/---------- --------------------------------------------------нкми коэффициентами теплоотдачи.

1Ш(резистив- пнрения ре ная пленка) зист.пленки

¿=20...

_200°С оС-107, 1/° С

ширения подложки

/ -ЭП ВОЗДУХ при воздух при

г -си...¿си и естеств.кон- вкмуаденкой 1' т /ог векши

СО...100) Вт

■об- Ю7,1У°С

м2.к

конвекции (12...300),

Вт

водз при есте- Юда при вынук-ственной кон- ден.конвекции Т300...2000)

векеии СЮО..ЛООО)

.Вт___

К

Тиган* ' Ш-ЗД. ^ • СЭ-105-ЗЙ,

94,6 •

хромистая

негжвзедая

сталь

108,5

1,36...1,08 1,34...0,74 1.08...0,46

Вт

0,74...0,44

гднна-йсг/Ь/ углеродистая сталь 114,6 2,60.. .1,80 2,58. ..1,20 1,60.. .0,93 1,20.. .0,90

титан 79,3 0,7Ь.. .0,65 0,72. ..0,52 0,65.. .0,37 0,52.. .0,35

алюминий 235,7 0,65.. .0,61 0,63. ..0,47 0,61.. .0,33 . 0,47.„ .0,30

Титанз- И2 л никель глика-10%) хромистая нержавещая сталь углеродистая сталь 108.5 114.6 0,93.. 1,80.. .0,75 .1,40 0,90. 1,78. ..0,72 ..0,90 0,75.. 1.40.. .0,43 .с, 7; 0,72.. 0,96.. .0,39 .0,65

титан . 79,3 0,63.. .0,56 0,62. ..0,48 0,56.. 0 ' "> ■ и, ик. 0,48.. .0,30

алвиинмй 235,7 0,57.. .0,52 0,56. ..0,43 0,52.. .0,28 0,43.. .0,26

'хА.С. .V 863564

- наиболее максимальный диапазон по удельной мощности ГОН принадлежит титановой и Титанэ-никелевой пленкам с подлодкой из углеродисто!! стали и составляет 2,60...0,90 Вт/см*" к

1,80...О,Ь6 Вт/см*" соответственно.

Таким образом, зная коэффициент теплоотдачи обрабатываемой среды можно при разработке ГОН задавать такие режимы допустимых удельных мощностей резистивной пленки нагревателя, при которых не будут возникать предельные теркоулругие наг.ряке-кия и технический отказ, и тем самим управлять технологическим процессом не давая ему уходить за установленный урозень.

В пятой главе приводится технико-экономическая оценка двух вариантов испытаний образцов. Первый из них предусматривает рассмотрение статистических исследований образцов, согласно ГОСТ 27.410-67, включающих в себя методы контроля показателей надежности и. планы контрольных испытаний на каде-к-ность. Второй вариант - предложенная «методика ускоренных испытаний образцов 113' Экономический эффект от применения предлагаемой методики испытаний определяется путем сравнения с ранее известной и опредатяется следующими показателя«!!!

' - ускорением сроков испытаний а б...8 раз, по сравнении с методикой статистических испытаний образцов согласно ГОСТ 27.410-67;

- экономическая эффективность от использования предложенной методики при заданных режимах работы составит 1ВЪ5 руб.

еиводи К РЕКОМЕНДАЦИЯ

1. Обзор основных Факторов, влияющих на работоспособность ГОН, позволил выявить что определяющими из них являются факторы, обусловленные тердамехакическими напряжениями, возникающими в конструктивных слоях ГОН.

2. Проведенные исследования термомеханических напряжений, возникающих э конструктивных слоях ГШ показывает, что эти напряжения имеют следующие особенности*

- неоднородный характер распределения напряжений по Толщкпо

слоев пластины, т.е. напряжения в конструктивных слоях ГОН могут быть как .растягивающими, так и сжимающими, в зависимости от сочетания их'КТР, коэффициента теплопрэводнлстк и условий теплообмена на них;

■ г- наличие наибольшей концентрации термомеханических напряжений вблизи границ раздела сопряженных слоев ГОН.

3. В результате экспериментальных исследований теплофизи-ческих характерлстик образцов материалов конструктивных слоев ШН аыявлено, что зависимости изменения их КТР и коэффициента теплопроводности от температуры могут быть апроксимкрованы

. линейной зависимостью, причем в диапазоне температур до 400°С КТР и коэффициенты теплопроводности для всех материалов возрастают с увеличением температуры, за исключением коэффициента теплопроводности для материала корпуса ШН, значение которого убывает.

4. Разработанная математическая модель и алгоритм расчета работоспособности ЮН позволяет проводить расчет распределения температуры по толцине его слоев, а также старения с погрешностью, не превышающей + 1Ь%. .

5. Анализ результатов расчета работоспособности ПЭН по условию максимально допустимых термомеханических напряжений, возникающих в его конструктивных слоях при различных материалах корпуса и резистианого слоя показывает, что!

- при увеличении коэффициента теплоотдачи прослеживается тенденция к снижению допустимых электрических нагрузок ШН в связи с увеличением термомеханических напряжений;

'..',- при разработке ГкШ необходимо стремиться к убыванию КТР материалов его конструктивных слоев от корпуса к резистиьноиу сдою. ...

6. Разработнная на основе теоретических и экспериментальных исследований инженерная,методика расчета оснорчых эксплуатационных режимов ШН по допустимой удельной мощности его резистивного слоя.прошла проверку при создании электропастеризаиионной установки ЭНУ-1, при этом.прогнозируемый срок, службы ее ШН составил 7...8 тыс.часов.

7. Установлено, что предложенная методика для определения работоспособности ШН отличается значительно меньшими затратами в экономическом плане и позволяет: .

- уменьшить продолжительность испытаний в 6...8 раз; ■

- сократить расход электроэнергии н- проведение испытаний в 40 раз, при этом экономическая эффективность от" использования предложенной методики прогнозирования работоспособности ГШ при'заданных режимах работы конкретной установки составит' 1655 руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Герасимович Л.С., Шипуль В.П. Прогнозирование работоспособности пленочных электронагревателей//Ь!еханиэаиия и электрификация сельского хозяйства, выпуск 28: Сб.науч.тр.ЩИИДОСХ.-Мн.,1985*с.94-96. ■'

2. Шипуль В.П. Методика исследования работоспособности пленочных электронагревателей методом ускоренных испытаний// Низкотемпературное поверхностно-распределенные электронагреватели в сельском хозяйстве, выпуск 124: Сб.науч.тр.БСХА.-Горки, 1985.-с.72-80. .

3. Марченкоэ Е.И., Шипуль В.П. Исследования теплоемкости стального материала подложки пленочного электронагревателя// Электрификация процессов сельскохозяйственного производства: Сб.Науч.тр.БСХЛ.-Горки, 1987.-с.49-54. .

4. A.C. )? 1274663 (СССР) Устройство для пастеризации жидких пищевых продуктов /Герасимович Л.С., Хомич А.Л., Ковалев В.А'., Шипуль В.П., Зеленченок Ы.Д. -Опубл.07.12.86 Бюл. » 46. -Зс.

5. Марченков В.Й., Шипуль В.Я. Исследование теплового расширения некоторых составных .элементов пленочных электронагревателей// Пути экономии и интенсивного использования электрической и тепловой энергии в сельском хозяйстве: Сб.науч.тр.БСХА.-Горки, 1937.-е.26-36.

6. Марченков Е.И., Шипуль В.П. К влиянию териэмвханическнх напряжений в резистивнои покрытии на работоспособность пленочных электронагревателей// Цути экономии и интенсивного испоЛьзо-

еания электрической и тепловой энергии ч сельскок хозяйстве: Сб.науч.тр.БСХА.-Горки, 19а7-с.26-41.

7. Марченков. Е.И., Шипуль В,П. К исследована .»¿мператур-ной зависимости теплоемкости стальной гадлокки пленочного ¡электронагревателя ЦЭН//Механизаш;я и электрификация сельского хозяйства. -Ц.ч.: Урадкай,' 19136, Бил.31.-с.71-76.