Vol. 53 (2017), Issue 4, p. 74-77

Отверждение труб из полимерных композиционных материалов с использованием микроволнового излучения

Нефедов В.Н., Мамонтов А.В., Симонов В.П., Афанасьев В.В.

Abstract

УДК 621.365.58

Представлены теоретические и экспериментальные результаты отверждения труб из полимерных композиционных материалов с использованием в качестве источника тепла энергии электромагнитного поля сверхвысоких частот. Показаны преимущества микроволнового метода тепловой обработки труб из полимерных композиционных материалов по сравнению с традиционными методами. Приведены результаты теоретических исследований по ускоренному отверждению полимерных композиционных труб в микроволновой установке лучевого типа в непрерывном режиме. Разработана конвейерная микроволновая установка лучевого типа для полимеризации труб из композиционных материалов диаметром 300 мм, толщиной 15 мм при температуре +200°С на частоте колебаний электромагнитного поля 2450 МГц и выходной микроволновой мощностью 9,6 кВт. Микроволновая установка позволяет сократить энергетические затраты на технологический процесс ускоренного отверждения трубы из полимерного композиционного материала, увеличить производительность и улучшить условия труда обслуживающего персонала. Представлены основные выражения и результаты расчета распределения температуры по толщине трубы из полимерного композиционного материала. Длительность нагрева трубы от +20°С до +200°С, весом 54 кг составляет 15 минут. Отклонение температуры от номинального значения на внешней поверхности трубы отсутствует, а по толщине трубы не превышает 5°С. Показана перспективность использования микроволнового излучения для технологических процессов, связанных с ускоренным отверждением труб из полимерных композиционных материалов.

Ключевые слова: микроволновая технология, электродинамическая система, источник СВЧ-энергии, распределение температуры, композиционный материал.

Theoretical and experimental results of polymer composite pipes curing using the energy of electro-magnetic fields of super-high frequencies as a source of heat are presented. The advantages of the microwave method of heat treatment of pipes made of composite materials are compared with those of traditional methods. The results of theoretical studies on the accelerated curing of polymer composite pipes in a microwave type setup in a continuous mode are presented. A conveyor microwave type setup for the composite pipes polymerization with an outer diameter of 300 mm, a thickness of 15 mm at a temperature of +200°C on the electromagnetic field frequency oscillations of 2450 MHz and a power output of 9.6 kW was developed. A set allows reducing the energy consumption for the technological process of accelerated curing of pipes made of composite materials, increase productivity and improve working conditions of the staff. The essential expressions and calculation results of the temperature distribution along the thickness of a pipe made of a composite material are presented. The heating of the pipe from +20°C to +200°C, weight 54 kg, lasted for 15 minutes. The temperature deviation from the nominal value of the temperature on the outer surface of the pipe is absent, and that through the thickness of the pipe does not exceed 5°C. As a result, the research shows the prospects of using microwave radiation for techno-logical processes involving rapid curing of pipes made of composite materials. Currently work is underway to study the strength characteristics of polymer tubes, assuming that uniform heating of the tubes leads to the absence of internal stresses and other defects of the material structure of the tubes.

Keywords: microwave technology, electrodynamic system, source of microwave energy, temperature distribution, composite material.

Download full-text PDF. 2625 downloads

Menu

Vol. 53 (2017), Issue 4, p. 74-77

Отверждение труб из полимерных композиционных материалов с использованием микроволнового излучения

Abstract