Введение
Глава I. Научные и практические проблемы получения металлокерамических фильтрующих материалов 11
1.1 Классификация пористых проницаемых материалов и их анализ 11
1.1.1 Гибкие проницаемые фильтровальные перегородки 11
1.1.2 Негибкие проницаемые фильтровальные перегородки 16
1.2 Металлокерамические фильтры. Свойства пористых порошковых материалов. Методы регенерации твердых фильтровальных перегородок .19
1.3 СВС-технологии для получения фильтрующих материалов 27
1.3.1 Классические методы волны твердопламенного горения 27
1.3.2 Теоретические и экспериментальные исследования СВС 30
1.3.2.1 Основные направления исследования 30
1.3.2.2 Обзор методов экспериментальной диагностики СВС 33
1.3.2.3 Компьютерное моделирование режимов горения 35
1.3.2.4 Исследование структуры исходных порошков и волны горения 36
1.3.3 Методы исследования температуры в процессах СВС 37
1.3.3.1 Контактные методы 37
1.3.3.2 Оптические методы 39
1.3.3.3 Оптическая пирометрия процессов СВС 41
1.3.4 СВС-спекание 44
1.3.5 СВС-металлургия 47
1.4 Оборудование для получения фильтрующих материалов СВС-технологией 48
1.5 Цели и задачи исследования 51
Глава II. Характеристика исходных материалов. Методология работы и методы исследований 52
2.1. Геометрико-морфологические характеристики порошков исходных компонентов, химический состав, фазовый состав 52
2.1.1 Дисперсность порошков 53
2.1.2 Формы частиц исходных порошков 55
2.1.3 Степень уплотнения 56
2.1.4 Однородность шихты 56
2.2. Основные закономерности СВС (горение, плавление, металлокерамика, поры) 57
2.3. Структурообразование в процессе СВС-материалов 63
2.3.1 Определение гранулометрического состава 64
2.3.2 Микроскопический анализ 65
2.4. Методика определения удельного гидравлического сопротивления ПМКМ 68
2.5. Методики определения эффективности очистки жидкостей от взвесей СВС-фильтрами 73
2.6. Методика для определения коэффициента проницаемости 74
2.7. Методика исследования высокотемпературного поведения ПМКМ 76
2.8. Методика расчета выбросов твердых частиц в газовых средах при использовании металлокерамических материалов 77
2.9. Структурно-методологическая схема получения НИМ 79
Глава III. Исследование влияния химического состава исходных компонентов на свойства пористых материалов при СВ-синтезе 80
3.1. Тройная система F2O3-AI2O3-AI как основа для получения НИМ 87
3.2 Влияние добавок оксида хрома на свойства НИМ, полученных в системе оксида железа-алюминий 90
3.3. Повышение прочности пористых материалов в системе оксиды железа-оксид алюминия с добавками ферросилиция 100
3.4. Пористые проницаемые материалы в системе оксиды железа - оксиды кремния-алюминий 109
Глава IV. Исследование фильтрационных свойств пористых проницаемых материалов 114
4.1. Модель непрерывного процесса фильтрования полидисперсной суспензии цилиндрической поверхностью с учетом проникновения частиц дисперсной фазы в фильтрат 114
4.2. Оценка действующих напряжений в пористых цилиндрических фильтрах 127
4.3. Учет механических напряжений тепловой природы 136
4.4. Моделирование процесса фильтрования отработавших газов дизелей ППМ 139
4.5. Противодавления, создаваемые пористыми проницаемыми фильтрами твердых частиц на выпуске дизеля 143
4.6. Температурные состояния пористых СВС-фильтров 147
4.7. Исследование эксплуатационных свойств СВС-фильтров 149
4.7.1 программа и методика проведения экспериментальных исследований 149
4.7.2. Определение удельного гидравлического сопротивления после проведения различных способов регенерации 150
4.7.3. Окспериментальная установка для испытаний блочных СВС-фильтров отработавших газов 151
4.7.4. Оценка эффективности снижения шума выпуска и искрогашения в СВС-фильтрах 154
4.7.5. Оценка фильтрующих свойств СВС-фильтров отработавших газов...156
Глава V. Технология получения пористых проницаемых материалов 161
5.1. Подготовка исходных материалов из отходов машиностроения 161
5.1.1. Измельчение (конусные инерционные дробилки) 161
5.1.2 Рассев порошков 169
5.1.3 Ситовой метод анализа порошков 173
5.2 Подготовка шихты 174
5.2.1. Подбор и дозировка соотношений окалины стали, А1 и А1203 174
5.2.2. Смешивание порошков 176
5.3. Основы технологии формирования и спекания 178
5.3.1. Формование 178
5.3.2. Инициирование реакции 180
5.3.3. Контроль температуры и скорости фронта горения 180
5.3.4. Охлаждение формы и изделия 181
5.3.5. Первичный контроль 181
Глава VI. Реализация разработок в промышленности 183
6.1 Фильтры для очистки смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) 183
6.1.1 Результаты экспериментов и их анализ удельного гидравлического сопротивления 183
6.1.2 Анализ результатов исследования высокотемпературного поведения фильтров 184
6.1.3 Анализ результатов определения эффективности очистки технических жидкостей от взвесей 186
6.1.4 Результаты экспериментальных исследований различных способов регенерации фильтрующей поверхности 197
6.1.4.1. Результаты экспериментов при регенерации фильтра обратной промывкой 198
6.1.4.2. Результаты экспериментов при регенерации фильтра термической обработкой 201
6.2 Фильтры для очистки отработавших газов дизелей от твердых частиц.203
6.2.1 Распределение твердых частиц в составе отработавших газов дизелей в зависимости от нагрузки дизеля 204
6.2.2 Влияние пористости и толщины стенок и количества СВС-фильтров на качество очистки 208
6.2.3 Определение уровней выбросов твердых частиц с отработавшими газами 213
6.2.4 Оценка реализации раздельной очистки отработавших газов 219
6.2.5 Оценка эффективности снижения шума выпуска.. 225
6.2.6 Оценка эффективности искро- и пламягашения СВС-фильтрами.. 226
6.3 СВС-фильтры для тонкой очистки моторного масла 230
6.4 СВС-аэраторы 232
6.4.1.Принципы аэрации с использованием пористых проницаемых материалов 232
6.4.2. Конструкция оснастки фильтросного элемента аэратора 234
6.4.2. Конструкция оснастки фильтросного элемента аэратора 235
6.4.4. Расчеты параметров аэрационной системы на основе фильтросных элементов, обоснование количества фильтросных элементов 236
6.4.5 Рекомендации по размещению фильтросных элементов 238
6.4.6 Оценка эжектирующего эффекта потока воздушных пузырей, исходящих из фильтросного элемента 239
6.5. Восстановление чистых металлов из отходов машиностроения 242
Общие выводы 246
Список литературы 249
Приложение 274
