Обмотка коллектора термолентой: Термолента на глушитель, выпускной коллектор – плюсы, минусы, как обмотать

Термолента для выпускного коллектора – как правильно использовать?

Чем обмотать коллектор? Поиск лучшего материала

Любой физик скажет вам о том, что объем газа напрямую зависит от его температуры. То есть, чем она выше, тем больше объем. Можно сделать вывод, что нагретые до высокой температуры выхлопные газы будут покидать двигатель гораздо быстрее. 

Из-за невысокой температуры подкапотного пространства газы охлаждаются и, следовательно, выходят значительно медленнее, чем нужно. А решением всех перечисленных проблем будет термолента для глушителя, которая продается в любом городе. Она создает отличную термоизоляцию, сохраняя тепло в системе выхлопа и не давая двигателю перегреваться. Чем меньше и реже перегревается мотор, тем дольше он вам прослужит – все просто!

Современный рынок автозапчастей предлагает три разновидности лент, которые отличаются не только цветом, но и составом. Самые популярные варианты – черный и белый. Они практически идентичны по свойствам. Наиболее эффективной считается бронзовая термолента, поскольку ее теплоизоляционные свойства лучше первых двух вариантов на 30%.

Комплексная теплоизоляция коллектора: когда покупать?

Вообще, термолента всегда должна быть под рукой, поэтому советуем заказать ее прямо сейчас – даже если очевидных признаков перегрева нет. Термоизоляция является острой необходимостью, когда после тюнинга или по другим причинам стальной экран на выпускном коллекторе отсутствует. Деталь легко нагревается (можно сказать — раскаляется) до 1200 и выше градусов, а после остановки двигателя начинает быстро остывать. Как результат, образуется конденсат.

Образование конденсата особенно опасно зимой. Застывшие капли мешают нормальному выходу газа и могут стать причиной того, что двигатель начнет запускаться с перебоями.

Понять, что вам срочно нужна качественная термолента и термобинты Thermo Tec, можно по таким признакам:

• Вы заметили, как «железный конь» теряет мощность по неизвестным причинам.
• Появились проблемы с запуском мотора.
• Из выхлопной трубы валит странный дым черного цвета.
• Все чаще на приборной панели загорается лампочка, сигнализирующая о перегреве.

Как использовать термоленту правильно?

Советуем не доводить свое авто до критичного состояния, а вовремя принять меры. Обмотка выпускного коллектора осуществляется по такой схеме. Сначала нужно обезжирить поверхность и покрыть ее слоем термостойкой краски. Это позволит создать дополнительную защиту.

Когда краска подсохнет, возьмите изоляционную ленту и положите ее в воду на пару часов. Это необходимая процедура – мокрый материал гораздо лучше прилегает и растягивается. Осталось всего ничего – плотно намотать его на деталь. Рекомендуется делать 2 слоя внахлест. Следите, чтобы полоса была цельной. Это существенно повысит эффективность.

Вот и все, что мы хотели рассказать вам о недорогом, но таком важном способе защиты выпускного коллектора, как обмотка термолентой. Желаем приятных поездок – берегите себя и свое авто!

Чем обмотать выпускной коллектор? ᐉ Ответы экспертов Техничка Экспресс

Многие автовладельцы, стремясь усовершенствовать свой автомобиль и увеличить его мощность, задумываются об обмотке выпускного коллектора. Попробуем разобраться, каких результатов можно добиться с помощью такого тюнинга, и чем обмотать выпускной коллектор?

Для чего нужна обмотка?

Такое решение может использоваться с различными целями:

• Уменьшить звуки выхлопа. Эта актуально для автомобилей с оттюнингованной системой выхлопа. Достаточно допустить небольшую ошибку в расчетах, и звук выхлопа станет звенящим. После обмотки трубы звон переходит в бас или просто становится менее слышен. Лента его поглощает.
• Увеличение мощности. Как известно, двигателю приходится тратить энергию на «проталкивание» отработанных газов, которые тормозятся катализатором, резонатором, ограниченным диаметром самой трубы. К тому же, труба выпускного коллектора сравнительно холодная, из-за чего газы сжимаются. Именно этого и помогает избежать изоляция. В неостывшем состоянии газ будет быстрее проходить по выхлопной системе, что немного, но прибавит мощности.
• Снижение температура подкапотного пространства. Высокие температуры в подкапотном пространстве негативно воздействуют на многочисленные пластиковые элементы и аккумулятор, особенно в летний период. Изоляция помогает сделать температурный режим более оптимальным.

Варианты обмотки

Существует всего два варианта решения описанных выше задач:

• Изоляция термоизоляционной лентой. Термолента производится из кремнеземных нитей или других материалов на основе кремния. Она имеет ширину около 5 см.
• Нанесение керамического покрытия. Изготавливается в виде порошка, наносится методом распыления при высокой температуре. Поскольку керамике обладает низкой теплопроводностью, такое покрытие прекрасно справляется со своими задами, но по эффективности все же уступает термоленте.

Есть ли минусы у обмотки?

К сожалению, недостатки есть. Их три:

• Большой объем газов. При прежней температуре объем газов остается большим, и их масса не меняется. С одной стороны это плюс, с другой – давление идет не только в сторону глушителя, но и к выпускным клапанам, что сказывается на их долговечности.
• Коррозия металла. В ленту постепенно забивается грязь, соль, попадает влага. Все это создает благоприятные условия для образования ржавчины. Как следствие, выпускной коллектор выходит из строя раньше времени.
• Стоимость. Качественная лента и керамическое покрытие стоят не дешево.

Нюансы монтажных работ

Для обмотки лучше использовать ленту шириной 4-5 см. С такой будет проще работать. Перед началом процесса рекомендуется покрыть коллектор антикоррозийной краской, это значительно продлит срок его службы.

Далее придерживайтесь рекомендаций:

• Перед намоткой ленту лучше замочить в воде на 1-2 часа. Это сделает ее более мягкой и податливой.
• При намотке каждый последующий слой должен перекрывать предыдущий примерно наполовину.
• После обмотки каждого участка трубы термолента фиксируется с помощью металлических хомутов.
• В самом конце – сверните ленту внутрь, чтобы не было торчащих краев.

Чем толще слой обмоточного материала, тем лучше изоляция, но не забывайте, что вместе с этим увеличивается и толщина трубы. Иногда из-за плотных зазоров возникают сложности. Поэтому прежде чем окончательно фиксировать термоленту хомутами, советуем поставить коллектор на двигатель и убедиться в соответствии всех составляющих.

Обмотка своими руками

Это работу можно выполнить своими силами без помощи профессиональных автомехаников, но обойтись без помощника вам вряд ли удастся. Сложности может вызвать обмотка в местах соединений и изгибов. Еще больше трудностей вызывают разветвляющиеся трубы, потому что здесь уже нельзя сделать обмотку одним куском ленты.

А приобрести все необходимое для проведения работ вы можете в интернет-магазине «Техничка-Экспресс». В нашем каталоге представлен большой выбор комплектующих для грузовых и легковых авто.

Термолента для выпускного коллектора – хлопоты под капотом

Если вы не специалист, то, наверняка, не знаете обо всех температурных процессах под капотом. Но мы устраним эту недоработку и расскажем, зачем нужна термолента для выпускного коллектора.

Выбираем, чем обмотать выпускной коллектор – виды и функции материалов

Как известно из курса физики, объем газа прямо пропорционален температуре, то есть чем выше последняя, тем больше будет и первый параметр. Из этого следует, что нагретые выхлопные газы будут намного быстрее выходить из движка авто. Но в подкапотном пространстве воздух не нагревается выше ста градусов, в то время как температура выпускного коллектора автомобиля составляет более тысячи.

И опять-таки, вернувшись к физике и законам теплообмена, можно утверждать, что газы из-за такой низкой температуры подкапотного пространства охлаждаются, а значит, замедляется процесс их выхода. Решить же все эти проблемы сможет термолента, создав прекрасную термоизоляцию коллектора, она будет сохранять тепло в выхлопной системе и в то же время не даст перегреться двигателю от тепла, которое выделяется от выхлопа.

На автомобильном рынке представлены три основных вида таких лент, различающихся по составу и цвету. Наиболее распространенные среди автовладельцев – черная и белая термоленты. В принципе, они находятся на одном потребительском уровне и идентичны по своим свойствам. Более эффективной же считается бронзовая, ее теплоизоляционные свойства лучше, чем у предыдущих вариантов на целых 30%, и все благодаря другому составу.

Теплоизоляция выпускного коллектора – когда нужно действовать?

Конструкция выпускных коллекторов предусматривает наличие стального экрана, который также выступает в роли термоизоляции. Если же в результате тюнинга или по еще каким-либо причинам таковой отсутствует, то не обойтись без термоленты. Температура коллектора, как было сказано выше, может достигнуть целых 1600 °С, при этом после остановки движка он остывает довольно быстро. Таким образом, в нем образуется конденсат.

Это явление особенно опасно в холодное время года, так как капли будут застывать и мешать выходу выхлопных газов, что может стать причиной плохого запуска двигателя.

Понять то, что срочно необходима теплоизоляция выпускного коллектора, помогут следующие признаки. Прежде всего, ваш «железный конь» потеряет в мощности, также возможны проблемы с запуском двигателя, особенно когда авто заглохнет. Иногда даже бывают случаи, что из выхлопной трубы выходит черный дым. Кроме того, на панели приборов в салоне загорится специальная лампочка, сигнализирующая о перегреве мотора.

Термолента для выпускного коллектора – как правильно использовать?

Чтобы не доводить свой автомобиль до столь критичного состояния, необходимо заранее подумать, чем обмотать выпускной коллектор. Вариантов, в принципе, не так уж и много, необходимо просто подобрать подходящую термоленту. Они отличаются по составу, цвету, производителям и рабочей температуре, последняя может колебаться от одной до двух тысяч градусов.

Далее действуем по следующей схеме. Сначала обезжириваем поверхность коллектора и покрываем ее термостойкой краской. Таким образом, создается дополнительная защита от коррозии. После полного высыхания слоя краски берем выбранную ленту и кладем ее в воду хотя бы на 2 часа. Эта мера нужна для того, чтобы мокрая лента плотнее прилегала и лучше растягивалась. Теперь остается самое малое: наматываем термоизоляционный материал на деталь. Лучше делать два слоя внахлест, причем желательно, чтобы полоса ленты была цельной, а не кусками, это повысит ее эффективность.

Оцените статью:

Поделитесь с друзьями!

Обмотка коллекторных трубок термолентой — AvtoTachki

Вы нашли выпускные коллекторы, обмотанные прохладной термолентой? В этом случае, следуя данной инструкции, самостоятельно оснастите свой мотоцикл термоэлементами!

Обмотка выпускного коллектора

Обмотка выпускного коллектора термолентой в настоящее время является особенно популярной эстетической мерой в области индивидуальной настройки. Однако с технической точки зрения для этого есть и веские причины. Здесь мы покажем вам, как умело обернуть выхлоп. То, что сначала может показаться таким простым, не всегда так, особенно если вы хотите безупречных результатов.

Инструменты : Шестигранный ключ для винтов с внутренним шестигранником, ножницы, торцевой ключ, кусачки, кусачки для кабельных стяжек

Зачем заворачивать выпускной коллектор?

Помимо визуального эффекта, лента имеет технические преимущества. Все дело в названии: термолента действует как изолирующий слой, удерживающий тепло выхлопных газов в глушителе. С одной стороны, он защищает и без того горячий двигатель от дополнительного внешнего источника тепла. С другой стороны, это способствует удалению остатков сгорания. Наконец, он защищает водителя и его одежду от ожогов в случае непроизвольного контакта с глушителем, температура которого может достигать нескольких сотен градусов.

Обучение

Ремешки SILENT SPORT доступны от Louis в четырех цветах, что позволяет адаптировать их к концепции вашего автомобиля. Эти полосы более 10 м поставляются добровольно в большом формате, потому что необходимость менять их посередине болезненна, а результат никогда не бывает красивым.

Прежде чем начать, вот еще несколько советов: Сначала вам понадобится емкость, наполненная чистой холодной водой. Также имейте под рукой кабельные стяжки, стяжки и нержавеющую проволоку для упаковки. Конечно, вам также понадобятся инструменты для демонтажа глушителя, что значительно облегчит вашу работу. Разве вы не предпочитаете проходить по всей длине полосы между двигателем и выпускным коллектором на каждом повороте? Если вы не можете сделать иначе, конечно, можно также намотать термоленту на смонтированный глушитель.

Мастерски заворачиваем выхлоп: вот как:

01 — Замачивание ленты

Для лучшего обертывания позвольте ремешку намочиться в большом количестве воды даже на ночь, чтобы сделать его более мягким, эластичным и нескользким. Чтобы делать все хорошо, нужно знать, как найти время! Однако учтите, что лента может сильно растекаться, и на ней не останется грязи. Поэтому следует надевать перчатки и рабочую одежду. Также можно обмотать коллектор сухой лентой. Однако, когда лента намокает, она сжимается при высыхании и, таким образом, плотно прилегает к выпускному коллектору, и вы надолго останетесь довольны своей работой.

02 — Размещение маркера

Перед сборкой выпускной коллектор необходимо очистить. Любую имеющуюся ржавчину следует удалить, чтобы не допустить, чтобы выпускной коллектор продолжал оставаться незамеченным под термической полосой. Чтобы узнать, как правильно удалить ржавчину, см. Советы по удалению механической коррозии.

Перед тем, как отсоединить последний глушитель от выпускного коллектора, рекомендуется отметить карандашом, насколько трубы подходят друг к другу, чтобы позже узнать, насколько далеко можно обернуть коллектор лентой.

03 — Обертка

Всегда начинайте обертывание с бесшумной стороны, чтобы каждый виток полосы перекрывался, как черепица на крыше. Таким образом, он обеспечивает меньшую площадь поверхности для ветра, дождя или гравия и, следовательно, служит дольше. Для получения чистой и ровной поверхности на первом обороте оберните ленту под прямым углом вокруг трубки. Затем со второго круга сверните наискось.

Убедитесь, что нет зазора. Если результат вас устраивает, закрепите первые несколько витков с помощью кабельной стяжки или временной кабельной стяжки (это самый быстрый способ).

04 — Обычное обертывание

Теперь продолжайте наматывать ленту, пока не дойдете до конечной отметки. Для этого всегда держите ремешок в натянутом состоянии и следите за тем, чтобы повороты всегда были достаточно регулярными.

Самый простой способ — оставить рулон термоленты в воде и завернуть глушитель, вращая его. Таким образом, результат останется ровным и лента не запутается.

Заметка : В ваших собственных интересах, продолжайте движение движущихся частей и аккуратно обходите выемки и выпускные отверстия.

05 — Конец обертывания

Когда дойдете до конца, отрежьте оставшуюся часть полоски. Но будьте осторожны: не обрезайте слишком коротко. Сначала точно измерьте необходимую длину!

Как и первый виток, последний виток нужно намотать под прямым углом к ​​трубе, а затем закрепить кабельной стяжкой.

06 — Надеть стяжки из нержавеющей стали.

Сделайте окончательную фиксацию с помощью металлической фурнитуры. Либо с зажимом, либо с кабельной стяжкой из нержавеющей стали.

Перфекционисты могут использовать металлическую проволоку для еще более элегантной постоянной фиксации браслета. Обратите внимание, однако, что этот метод предназначен для опытных энтузиастов DIY.

07 — Крепление металлической проволокой

Крепление проволокой — дело трудоемкое, но эффект «вау» значительный и вызовет всеобщее восхищение на следующей встрече байкеров. Начать! Согласитесь, без минимума таланта и легкого стремления усложнять себе жизнь у вас не получится!

Начните с образования петли из металлической проволоки, поместите ее перпендикулярно направлению обертывания или параллельно глушителю на тканевой полосе, затем сделайте несколько витков.

Затем временную кабельную стяжку можно удалить.

Сделав несколько крутых витков, перережьте проволоку, затем пропустите конец проволоки через петлю.

Затем плоскогубцами потяните конец петли, чтобы он скрылся под витками металлической проволоки.

Затем отрежьте выступающую металлическую проволоку, предпочтительно кусачками.

08 — Повторная сборка глушителя на мотоцикле

Затем установите глушитель на мотоцикл. Для этого всегда используйте новую прокладку выхлопной системы, если прокладка была установлена ​​в нее перед разборкой.

09 — Все кончено!

Как только работа будет сделана, заводите свой велосипед и отправляйтесь в грандиозный тур. Выхлоп будет сильно дымить.

Чтобы не привлекать внимание неловким образом, мы советуем вам совершить экскурсию по сельской местности и избегать города.

Бонусные советы для настоящих энтузиастов DIY

Техника двухцветного обертывания

Придать мотоциклу особый эстетический вид — всегда отличная идея. Он будет более персонализированным и еще больше выделит вас из толпы. Техника двухцветного обертывания — хороший пример того, чего можно добиться без особых усилий. Для этого вам просто нужно обернуть две тепловые ленты разного цвета рядом друг с другом вокруг выпускного коллектора (ей). Возможно, начало немного сложнее. Вы должны быть уверены, что делаете обычные круги и работаете с большой точностью. Но оно того стоит… Дерзайте!

Проблемы лазерной намотки ленты из термопластичных композитов

Термопластичные композиты (ТПК) широко рекламировались в последние годы в связи с их высоким потенциалом увеличения производительности и снижения веса. Одной из наиболее обсуждаемых тем для увеличения производительности с помощью TPC является консолидация на месте (ISC) во время автоматического размещения волокна и ленты (AFP / ATP).

На самом деле

ISC была впервые продемонстрирована с ограниченными конструкциями, такими как трубы, и продолжает предлагать большой потенциал для емкостей под давлением и резервуаров для хранения с оберткой.Эти структуры могут быть изготовлены с использованием лазерной намотки ленты (LATW), которая состоит из машины для лазерной укладки ленты (LATP) и вращающейся оправки (рис. 1).

Головка AFP / ATP устанавливается на шестиосном роботе с ЧПУ и использует лазер для нагрева поступающей ленты и подложки для плавления термопластичного полимера. Затем ленту прижимают к подложке с помощью ролика, чтобы способствовать межслойной адгезии и консолидации.

Стратегии первого слоя

Как и любой процесс аддитивного производства, первый слой LATW — это проблема, которую необходимо решить.Для трубы, изготовленной на металлической оправке (предпочтительнее алюминий), следует учитывать извлечение оправки после намотки и применение разделительного агента.

Еще одно соображение — фиксация. Если к первому слою наматывается обруч (в отличие от спирального или осевого, рис. 2), клейкую ленту можно наклеить вручную в начале и в конце ряда, чтобы улучшить стабильность и сцепление с входящей лентой. Если требуется спиральная или осевая укладка, то следует наложить полные кольца из ленты и закрепить их на краях цилиндра, используя липкую ленту для предотвращения соскальзывания.

Рис. 2 Обмотка кольца расположена под углом примерно 90 ° к оси оправки, полярная намотка находится под углом, намного более близким к 0 ° (или в осевом направлении), а спиральная намотка находится под углом между ними. Фото: CW.

Для сосуда высокого давления типа IV (пластиковая облицовка с внешней оберткой из углеродного волокна) или при обертывании пластиковой трубы входящая лента будет сплавлена ​​с облицовкой. Это устраняет необходимость в фиксации клейкой лентой, но пластиковая подкладка и лента TPC должны иметь один и тот же базовый полимер для обеспечения надлежащего склеивания.

Могут возникнуть проблемы с нагревом пластикового вкладыша. Например, если он не может поглотить лазерный нагрев или если используется металлическая оправка, подумайте о регулировке угла лазерного излучения, чтобы полностью нагреть входящую ленту. Другими словами, вместо типичного расположения, при котором лазер распределяется между входящей лентой и подложкой (фиг. 1), наклоните лазер больше к ленте. Это позволит избежать отражения лазера, обеспечит более равномерный нагрев ленты и снизит потребление энергии.

Распределение лазерного излучения изменяется в зависимости от угла слоя или геометрии

Как описано выше, обычно во время процессов LATP и LATW лазер распределяется между входящей лентой и подложкой. Это распределение является постоянным в случаях, когда геометрия радиуса и направление укладки постоянны. Однако есть соображения. Например, во время осевой укладки на трубчатую оправку (которая была бы примерно эквивалентна плоской форме на рис.3) входящая лента будет получать на такое же излучение по сравнению с укладкой в ​​виде кольца, в то время как подложка будет получать на больше лазерной проекции на , чем при укладке в виде кольца. Обратите внимание, это незначительно в трубках большого диаметра.

При нагревании термопластическая лента расширяется и становится шире и тоньше в зависимости от температуры и скорости укладки (времени нагрева) из-за снижения вязкости полимера. В системе с замкнутым контуром управления, где температура поддерживается постоянной в зоне нагрева, при осевой укладке будет получена более широкая лента, чем при кольцевой укладке.В качестве альтернативы, в системе с постоянным контролем мощности осевой наложение будет развиваться при более низких температурах, и, таким образом, лента будет меньше расширяться. Это важно понимать и решать, потому что неравномерные изменения размеров ленты могут привести к нежелательным зазорам и перекрытиям, которые могут увеличить пустое содержимое.

При обертывании труб геометрия радиуса остается постоянной, но она изменяется при обертывании сосудов высокого давления из-за концевых куполов. При входе в эти купола или выходе из них робот замедляется, и размер лазерного пятна на подложке уменьшается.Оба действия могут вызвать резкое повышение температуры, что может привести к более тонким сечениям, другим свойствам материала или даже к повреждению полимера.

Еще одно соображение заключается в том, что по мере наращивания волоконных слоев детали во время намотки размеры наматываемого сердечника (пока оправка плюс слои) меняются. Таким образом, следует отрегулировать углы укладки, чтобы не было зазоров. Система LATP / LATW с программным обеспечением, обновляющим диаметр оправки, может быть доступна у некоторых поставщиков. В противном случае обмотку необходимо проверить вручную или с помощью встроенной системы проверки и при необходимости откорректировать.

Хотя рассмотрение вышеперечисленных соображений помогает, невозможно полностью устранить дефекты, такие как зазоры, перекрытия и колебания толщины. Следовательно, процесс намотки должен разрабатываться для достижения допустимых значений конструкции детали, а не для достижения «идеальной детали», что может привести к ненужным затратам.

Максимальное улучшение механических свойств, межслойной адгезии и кристалличности

Управление температурой является ключевым фактором для достижения адекватной межслойной адгезии, а также полной потенциальной кристалличности термопластической матрицы.Первые слои расположены близко к оправке, которая действует как теплоотвод. Это может предотвратить взаимную диффузию молекул и способствовать плохой межслойной адгезии, низкой кристалличности и более высокому содержанию пустот. Чтобы решить эту проблему, следует рассмотреть возможность уменьшения скорости укладки, повышения температуры и регулировки угла лазерного излучения, чтобы обеспечить более длительное время нагрева для обеспечения молекулярной диффузии.

Однако это не гарантирует полной кристалличности. Это связано с тем, что молекулярная диффузия — преобразование переплетений молекул после плавления во время охлаждения — является гораздо более быстрым процессом, чем кристаллизация, когда молекулы выстраиваются в упорядоченную кристаллическую структуру.Если изготавливаемая деталь тонкая (примерно менее 2 миллиметров), можно ожидать более низкой кристалличности, чем для более толстой детали, которая получает больше проходов отверждения и меньшие потери тепла на оправку. Для тонких деталей толщиной и рассмотрите более низкие скорости укладки начальных слоев.

Чтобы достичь полной кристалличности, учитывайте следующее:

• После намотки проводят отжиг (нагревание) при температуре между термопластической матрицей T _g (температура стеклования) и T _m (температура плавления).Как показывает практика, середина между двумя температурами обеспечивает наиболее быструю кинетику кристаллизации.
• Используйте нагретую оправку, которая будет способствовать кристалличности начальных слоев. Это не всегда возможно и может быть дороже. Если используется нагретая оправка , обязательно учтите, что оправка может подвергаться тепловому расширению.
• Программа проходов для закрепления — другими словами, включает проходы намотки без входящей ленты, но с лазерным лучом, полностью проецируемым на основу.В основном это делается на последних слоях, которые проходят меньшее количество проходов, но также может быть сделано на первых слоях для улучшения межслойной адгезии.

Размеры ленты — гибкость конструкции и производительность

Размеры ленты — важнейший параметр при намотке ленты. Очевидно, что получение от поставщика ленты постоянной ширины и толщины позволит получать повторяемые и однородные продукты. Однако размеры ленты также определяют гибкость конструкции. Например, при осевом наложении на трубчатую оправку ширина ленты должна быть достаточно узкой, чтобы соответствовать кривизне оправки.Чем больше диаметр оправки, тем шире можно использовать ленту. Более широкая лента означает более высокую пропускную способность, в то время как более узкая лента более удобна для дизайна, поскольку она более податлива к изменениям кривизны и ее легче направлять.

Несмотря на то, что с LATW возникает больше проблем и проблем, хорошие детали возможны, и этот метод производства будет продолжать развиваться по мере того, как композитные трубы и резервуары используются для хранения водорода и других газов.

Об авторе

Йехиэль Шахам

Йехиэль Шахам — инженер по пластмассам и полимерам с почти 12-летним опытом разработки и производства термопластов из ведущих израильских пластмассовых и оборонных компаний.В течение 2016-2020 гг. Он был ведущим инженером по термопластичным композитам (TPC) в RAFAEL, где специализировался на TP-AFP. В настоящее время он стремится продвигать TPC в израильской промышленности.

Об изменении температуры во время непрерывной намотки ленты с помощью лазера нескольких слоев C / PEEK: Эффект деформации ролика

Были изготовлены три композитных кольца, и на Рис. 7 показано полученное поперечное сечение. Видно, что верхняя поверхность была слегка изогнутой из-за нелинейного распределения силы уплотнения.Поскольку кольцо становилось толще во время наматывания, края были склонны деформироваться под действием деформируемого ролика при относительно высоких температурах. В результате получилось несколько более широкое композитное кольцо, чем ожидаемая номинальная ширина 6,35 мм. Толщина поперечного сечения в центре оказалась такой же, как ожидаемая номинальная толщина, которая составила 26 × 0,15 мм = 3,9 мм. Однако оказалось, что толщина по краям составляет приблизительно 2,9 мм. Хотя изогнутая поверхность подложки могла влиять на поглощенный лазерный тепловой поток по ширине, изменение геометрии подложки не принималось во внимание при моделировании процесса.На микрофотографии поперечного сечения кольца, показанной на фиг. 7, между слоями намотки не наблюдалось пустот или пористости. Измеренные температуры ленты и подложки представлены ниже.

Рис. 7

Поперечное сечение изготовленного кольца

Измерения температуры

Температуру поверхности подложки и ленты непрерывно измеряли тепловизионной камерой, как показано на Рис. 4a. Для иллюстрации измеренная температура как функция времени показана на рис.8 для непрерывной намотки слоев с 22 по 26. Обратите внимание, что температура подложки и ленты нанесена на график для 5-го пикселя от точки зажима в средней плоскости ширины. Потребовалось приблизительно 7,7 с , чтобы намотать один слой, как показано на рис. 8. Температура ленты увеличилась примерно на 25 ° C при намотке слоев с 22 по 26. С другой стороны, большее увеличение подложки и видимое Наблюдались температуры точки захвата, которые составляли приблизительно 100 ° C и 55 ° C соответственно.Общее повышение температуры произошло в основном из-за непрерывного нагрева системы во время нескольких обмоток. Как и ожидалось, повышение температуры точки зажима произошло между повышением температуры подложки и ленты. Было обнаружено, что температура во время наматывания первого слоя из пяти последовательных слоев (например, слоя 22 на фиг. 8) варьируется, поскольку наматывание было начато после того, как система остыла до комнатной температуры. После наматывания других слоев (например, слоев 23-26) было обнаружено, что температура подложки, ленты и точки зажима меньше по сравнению с первым слоем (например.грамм. слой 22). Пики между слоями были связаны с перекрытием поступающей ленты с уже нанесенной подложкой [15]. Тенденция изменения температуры, представленная на рис. 8, была такой же, как и при намотке слоев 2-6, 7-11, 12-16 и 17-21.

Рис. 8

Измерение с помощью тепловизора во время непрерывной намотки слоев с 22 по 26 для видимой точки зажима и в 5-м пикселе от точки зажима на поверхностях ленты и подложки. Пятый пиксель примерно расположен на 4 мм и 2.2 мм от точки зажима для подложки и ленты соответственно. Пунктирными линиями показаны значение и продолжительность усреднения температуры для соответствующего слоя

Для оценки распределения температуры подложки и ленты по слою измеренная температура во время наматывания каждого слоя была усреднена по времени. Чтобы проиллюстрировать, изменение температуры было усреднено по горизонтальным пунктирным линиям, указанным на фиг. 8 для слоев с 22 по 26, и эта процедура была применена ко всем другим слоям для трех экспериментов по намотке.Усредненные по времени распределения температуры на подложке и ленте изображены на фиг. 9a для слоев 6, 11 и 26, чтобы продемонстрировать тенденцию распределения температуры на основе распределения пикселей, представленного на фиг. 4, в направлении y . Видно, что температура ленты быстро увеличивалась вблизи точки зажима, что могло быть связано с отражением ИК-лучей от поверхности ленты. Другими словами, тепловизионная камера принимает как инфракрасные лучи, испускаемые относительно холодной поверхностью ленты, так и отраженные инфракрасные лучи, испускаемые относительно горячей поверхностью подложки вблизи точки захвата [19].Кроме того, на рис. 9 также было обнаружено, что расположение видимой точки зажима становилось ближе к стороне ленты по мере того, как субстрат становился толще. Это было связано с тем, что положение центра ролика фиксировалось станком AFP по мере увеличения радиуса подложки. Этот механизм схематически поясняется на рис. 9б с точки зрения тепловизора. Первоначальное вдавливание ролика было измерено примерно как 2 мм для однослойной подложки. Он становился больше по мере того, как новые слои наматывались поверх уже размещенных слоев, что локально изменяло положение видимой точки зажима.Следовательно, изменение видимого местоположения точки контакта необходимо учитывать для надежного анализа температуры точки контакта с помощью тепловизора. Другим следствием увеличения толщины подложки было изменение площади консолидации и приложенного давления на подложку. Приложенное давление уплотнения было качественно получено с использованием чувствительных к давлению пленок, как показано на рис. 10а для слоев 6, 11, 16, 21 и 26. Видно, что при увеличении номера слоя наблюдались более темные изображения и, следовательно, прилагаемое усилие к субстрату также увеличивалось, хотя сила уплотнения поддерживалась постоянной с помощью пневматической системы.Увеличение площади консолидации и изменение положения точки зажима схематично поясняются на рис. 10b. Площадь консолидации увеличилась с 16,8 мм для слоя 6 до 24,4 мм для слоя 26.

Рис. 9

a Пиксельное распределение температуры в направлении намотки ( y -). b Схематический вид, показывающий перемещение местоположения точки зажима по мере увеличения толщины подложки от вида x — z

Рис.10

a Распределение давления уплотнения, измеренное с помощью чувствительных к давлению пленок, помещенных между уплотняющим валком и подложкой. b Схематический вид, показывающий изменение длины области консолидации тонкой и толстой подложки и местоположения точки зажима от y — z вид

Усредненная по времени видимая температура, температура подложки и точки зажима ленты эволюция показана на рис. 11 для последовательной намотки слоев 2-6, 7-11, 12-16, 17-21 и 22-26.Температуры точки зажима ленты и подложки были извлечены из 1-го пикселя от точки зажима, как показано на рис. 4а. Столбики погрешностей показывают стандартное отклонение значений температуры, полученных при намотке трех колец, а центр столбцов погрешностей показывает соответствующую среднюю температуру. Видно, что усредненная по времени температура точки зажима подложки первых слоев, то есть слоев 2, 7, 12, 17 и 22, снижается из-за увеличения толщины подложки. С другой стороны, эти температуры для ленты были почти такими же, потому что толщина входящей ленты осталась прежней.Видно, что по мере того, как субстрат становился толще, общая видимая температура, температура в местах зажима ленты и субстрата увеличивались. Повышение температуры при последовательной намотке 5 слоев становилось больше по мере увеличения количества слоев. Например, было обнаружено, что повышение температуры подложки составило приблизительно 98 ° C во время наматывания слоев 22-26, тогда как оно было приблизительно 42 ° C для слоев 7-11. Это было связано с меньшими потерями тепла на оправку по мере увеличения толщины подложки, что привело к большему тепловому сопротивлению по всей толщине.Установлено, что повышение температуры ленты при последовательной намотке 5 слоев находится в диапазоне 40-50 ° C. Это изменение было меньше, чем изменение температуры подложки, поскольку толщина входящей ленты была постоянной во время наматывания. Максимальное и минимальное изменение температуры подложки и ленты в трех экспериментах по намотке составило 80 ° C для слоя-22 и 10 ° C для слоя-7 соответственно. Возможные причины изменений в измерениях температуры при производстве трех колец могут быть связаны с локальным изменением свойств материала препрега [44], локальным разуплотнением в нагретой области и изменяющимся коэффициентом излучения в зависимости от температуры [19], которая была постоянной в текущей конфигурации тепловизора.

Рис. 11

Изменение температуры точки зажима при последовательной намотке кольца. Измеренные температуры в точке зажима ленты и подложки относятся к 1-му пикселю от видимой точки зажима. На рис. 9 показано распределение температуры на основе пикселей и расположение видимой точки контакта для выбранных слоев

Прогнозы модели процесса

Тепловой поток и температура

Прогнозируемое распределение поглощенного теплового потока с использованием трехмерной оптической модели показано на Инжир.12a и b для намотки слоя 2 ( I = 2 мм), чтобы проиллюстрировать типичный результат оптического моделирования. Используемый размер ячеек 2 мм и общее количество лучей N ₀ = 4000 оказались достаточно точными по сравнению с более мелким размером ячеек 0,5 мм и N ₀ = 40000, как также видно. на рис. 12c и d. Видно, что длина нагретых участков составляла 21 мм и 24 мм для подложки и ленты соответственно. Для подложки был предсказан более высокий тепловой поток, чем для ленты из-за более перпендикулярного угла падения лазерных лучей при прямом попадании, что привело к большему поглощению энергии лучей в соответствии с законом Френеля [26].Величина теплового потока снижается вблизи области точки зажима как для подложки, так и для ленты, поскольку угол падения прямого удара уменьшился, как показано на рис. 3. Соответствующие нормированные распределения теплового потока по центральной линии подложки и ленты вдоль направления наматывания равны показано на рис. 12c и d. Нормализация была сделана на основе интенсивности мощности лазерного источника, которая составляла 1,3 Вт · мм ² . Полная энергия, поглощенная поверхностью подложки, складывалась из прямого попадания лазерного источника и лучей от первого и второго отражений, как показано на рис.3. Из рис. 12c и d видно, что прямое попадание в подложку и ленту составляло примерно 80% от общего теплового потока. Первое отражение покрывает расстояние 15 мм от точки зажима для подложки и ленты, составляя примерно 28% от общего теплового потока. С другой стороны, на второе отражение приходилось примерно 2% от общего теплового потока.

Рис. 12

Нормированный падающий тепловой поток с учетом анизотропного отражения от подложки ( a ) и поверхности ленты ( b ) с I = 2 мм.Усредненные значения теплового потока по ширине как функция расстояния до точки зажима для подложки ( c ) и ( d ) ленты с учетом индивидуальных энергий, поглощенных в каждом отражении

Соответствующее распределение температуры для подложки и ленты полученные из тепловой модели показаны на рис. 13a и b для текущей сетки по умолчанию (размер ячейки 1 мм и N ₀ = 4000) и более мелкой ячейки (размер ячейки 0,5 мм и N ₀ = 40000).Видно, что результаты, полученные с использованием сетки по умолчанию и более мелкой сетки, дали очень близкое распределение температуры. Результирующее распределение температуры не было однородным в направлении ширины, то есть в направлении x — из-за анизотропных отражений. Температура ленты перед точкой зажима оказалась ниже температуры подложки из-за более низкого распределения теплового потока для ленты, см. Рис. 12c и d. Это наблюдение также имело место в измеренном распределении температуры, изображенном на рис.11.

Рис.13

Прогнозируемое распределение температуры на подложке ( a ) и ( b ) поверхности ленты в области нагрева во время наматывания второго слоя

Прогнозы температуры были сделаны для всех слоев из 2 до 26 с использованием оптико-термической модели, в которой отпечаток ролика линейно увеличивался с 2 мм до 5,75 мм для сравнения с экспериментальными данными. Соответствующие результаты представлены на рис. 14а и б для точек зажима на подложке и ленте.Прогнозы подтверждают экспериментальное наблюдение, что повышение температуры подложки было больше при намотке на более толстые подложки. Например, прогнозируемое повышение температуры подложки составляло 89 ° C и 26 ° C во время наматывания слоев 22-26 и слоев 7-11 соответственно. В целом, разработанная модель процесса довольно хорошо отражала тенденцию изменения измеренной температуры для подложки с завышением прогноза до 51 ° C по мере того, как кольцо становилось толще. Согласно фиг. 14b было обнаружено, что повышение температуры ленты во время последовательной намотки ниже, чем повышение температуры подложки, что также наблюдалось при измерениях.Прогнозируемое повышение температуры ленты составляло 5 ° C при намотке слоев 7-11 и было почти постоянным при намотке слоев 22-26. Более значительное несоответствие измеренной и прогнозируемой температуры точки зажима было обнаружено для ленты в диапазоне 38-98 ° C.

Рис. 14

Прогнозируемые и измеренные температуры точки зажима для ( a ) подложки и ( b ) ленты. c Прогнозируемые и измеренные распределения температуры в направлении намотки вдоль центральной линии подложки и ленты во время наматывания 6-го слоя

Измеренные и прогнозируемые профили температуры средней линии вдоль направления намотки приведены на рис.14c во время наматывания слоя 6. Видно, что прогнозируемое распределение температуры подложки хорошо согласуется с измерениями. С другой стороны, прогнозируемое распределение ленты было ниже, чем измеренное вблизи точки зажима. Это могло быть связано с использованием относительно простой геометрии ролика и деформации, которая в действительности была более сложной, то есть деформация не является круговой. Кроме того, используемое значение коэффициента конвекции между лентой и роликом также может иметь значение для полученного несоответствия в прогнозируемой и измеренной температуре ленты вблизи точки зажима.Кроме того, в тепловой модели использовалась постоянная температура роликов T _{r o l l e r} = 50 ° C [33], однако она может увеличиваться до 300 ° С [36]. Это может значительно повлиять на теплопередачу на границе раздела лента-ролик, хотя средняя температура точки зажима не будет существенно изменена согласно [36]. Чтобы проиллюстрировать это, моделирование процесса было проведено с использованием T _{r o l l e r} = 300 ° C, и результаты показаны на рис.14a и b для температуры точки зажима подложки и ленты для каждого слоя соответственно. Видно, что общая температура ленты в точке зажима увеличилась примерно на 17 ° C по сравнению со случаем с T _{r o l l e r} = 50 ° C. . Максимальная разница 20 ° C была получена для температуры подложки во время наматывания слоя 26 с переменным вдавливанием роликов. При намотке слоев 2-11 разница температур была незначительной.Это указывает на то, что влияние температуры валика на температуру точки контакта подложки было более доминирующим для больших значений вдавливания валика.

Влияние вдавливания ролика

С помощью предложенной оптико-термической модели исследовано влияние деформации ролика на эволюцию температуры. При анализе параметров учитывались три постоянных значения вдавливания роликов I = 0, 2 и 4,5 мм. Чтобы проиллюстрировать прогнозируемое распределение температуры, результаты наматывания слоя 7 на 6-слойную подложку показаны на рис.15а и b для подложки и поверхности ленты соответственно. Схематическое описание выемки ролика представлено на рис. 16, где подложка неподвижна, а ролик вместе с лазерным источником перемещается по направлению к подложке. Этот подход к моделированию в основном такой же, как и в случае выращивания подложки с неподвижным роликом и лазерным источником (см. Рис. 10b). Температура точки зажима увеличилась примерно на 167 ° C (51%) для подложки, то есть с 325 ° C до 492 ° C, и на 35 ° C (9%) для ленты, т.е.е. от 367 ° C до 402 ° C, увеличивая I с 0 мм до 4,5 мм. Видно, что область тени, где температура падает вблизи точки зажима, уменьшилась для I = 2 мм и 4,5 мм как для ленты, так и для подложки. Следовательно, вдавливание ролика привело к смещению положения точки зажима, которое составило приблизительно 15 мм и 16 м м за счет увеличения I с 0 мм до 4,5 мм для подложки и ленты, соответственно. Кроме того, вдавливание ролика повлияло также на общую длину консолидации, как показано на рис.10. Контактная длина области консолидации для I = 2 мм и 4,5 мм составила 21 мм и 31 мм соответственно. Увеличение области нагрева подложки на 7 мм было получено при увеличении I с 0 мм до 4,5 мм. Это произошло из-за движения лазерного источника, который был подключен к центру ролика через ленточную головку, как схематически изображено на рис. 16. С учетом как точки зажима, так и движения лазера, длина нагрева уменьшилась с 27 до 19 мм на ленте. подложке и от 33 до 17 мм на поверхностях ленты путем увеличения I от 0 до 4.5 мм. Хотя длина нагретой ленты и подложки уменьшалась по мере увеличения деформации ролика, углы падения лазера вблизи точки зажима стали более перпендикулярными к поверхности ленты и подложки, что привело к более высоким температурам.

Рис. 15

Прогнозируемое распределение температуры на поверхности в направлении намотки в средней плоскости ширины во время наматывания слоя 7 от центральной линии валика для ( a ) подложки и ( b ) ленты. c Распределение температуры подложки от фактической точки зажима

Рис.16

Схематическое изображение изменения длины нагрева ленты и подложки с учетом эффекта вдавливания ролика. Пунктирная геометрия соответствует более высокому значению вдавливания ролика

. Распределение температуры подложки, показанное на рис. 15a, повторно отображается на рис. 15c, располагая точку зажима на y = 0 мм. Температура в точке зажима была ниже для более низких значений вдавливания, как объяснялось ранее, однако после приблизительно 5 мм более низкие значения вдавливания приводили к более высоким температурам, поскольку длина нагрева до этой точки была больше.Средняя температура поверхности составляла приблизительно 427 ° C для всех значений вдавливания ролика приблизительно на расстоянии 4-5 мм от точки зажима, как показано на рис. 15c. Другими словами, на среднюю температуру поверхности в диапазоне 4-5 мм от точки зажима не повлияло вдавливание ролика, и, следовательно, эффект изменения распределения подводимого теплового потока был незначительным.

Соответствующее изменение температуры точки контакта подложки при непрерывной намотке с различными значениями вдавливания роликов показано на рис.17. Видно, что температура точки зажима увеличивалась с увеличением I . Повышение температуры во время 5 последовательных намоток оказалось максимальным для I = 0 мм, поскольку не было потерь тепла на границе раздела подложка-валик, что привело к большему накоплению тепла в подложке. Прогнозируемое изменение температуры точки контакта подложки из-за изменения I оказалось примерно в диапазоне 20-30 ° C. Это было приблизительно 5 ° C для температуры точки зажима ленты.

Рис.17

Изменение температуры точки зажима носителя для различных значений вдавливания роликов ( I )

Чтобы более подробно интерпретировать влияние вдавливания роликов на температуру процесса, общая длина нагрева, общая поглощенная мощность и локальная поглощенная мощность в точке зажима были исследованы для различных значений вдавливания, как показано на рис. 18. Как упоминалось выше, общая нагретая длина ленты и подложки уменьшилась, однако локальное поглощенное тепло в точке зажима увеличилось из-за увеличение угла падения падающих лучей, а также уменьшение затененной области.Увеличение угла падения было больше для подложки, чем для ленты, из-за расположения лазерного источника, который был ориентирован больше на подложку, как показано на рис. 3. В результате общее поглощенное тепло для подложки немного увеличилось, хотя общая обогреваемая длина уменьшилась. С другой стороны, для ленты наблюдалось небольшое уменьшение общего количества поглощенного тепла, поскольку углубление ролика увеличивалось из-за большего уменьшения общей длины нагреваемого материала. Это привело к более быстрому увеличению температуры подложки, чем температура ленты, по мере того, как валик вдавливал больше.Обратите внимание, что до 1 мм вдавливания ролика эффект затенения присутствовал как для ленты, так и для подложки. Поэтапное уменьшение общей длины связано с используемым размером ячеек в тепловой модели. Более мелкая сетка приведет к более мелкому изменению общей длины по мере увеличения вдавливания ролика.

Рис.18

Влияние вдавливания ролика на температуру в точке зажима (усредненную по ширине), общую длину нагрева, общее поглощенное тепло и локальное поглощенное тепло в точке зажима (усредненное в направлении ширины) для лента ( слева ) и подложка ( справа )

Влияние вдавливания ролика на изменение температуры количественно определено в Таблице 5 для температуры подложки и точки зажима ленты во время непрерывной намотки.При приращении I от 0 до 2 мм прогнозировалось более заметное изменение температуры по сравнению с приращением от 2 до 4,5 мм. Что касается точки зажима ленты, изменение температуры было постоянным для всех слоев, поскольку толщина ленты оставалась постоянной, и для ленты имела место установившаяся температура. Однако изменение температуры подложки из-за изменения I имело тенденцию к меньшим значениям (не обязательно абсолютному значению) по мере того, как подложка становилась толще.Например, при увеличении вдавливания с 0 до 2 мм прирост температуры упал с 139,9 до 117,7 ° C (от 39,6% до 27,4%) при непрерывной намотке слоев 6 и 26 соответственно. Длина уплотнения валка была больше при больших значениях –, следовательно, последующие тепловые потери на валке также были выше, что привело к упомянутому падению разницы температур.

Таблица 5 Прогнозируемая разница температур для выбранных слоев в зависимости от изменения вдавливания валика ( I ) для точек зажима ленты и носителя

Влияние коэффициента конвекции валика носителя (

h
_r )

В разделе 1 было замечено, что увеличение толщины подложки существенно влияет на прилагаемую силу и длину консолидации на подложке.Это может привести к изменению h _r на границе раздела ролик-подложка, что напрямую влияет на теплопотери от подложки к ролику. Влияние h _r на прогнозируемую температуру подложки для каждого слоя во время непрерывной намотки показано на рис. 19. Влияние h _r на изменение температуры оказалось более доминирующим. для более толстых подложек по сравнению с более тонкими подложками, поскольку основная потеря тепла для более тонких подложек происходит на границе подложка-оправка, а не на границе подложка-валик.Например, разница температур в точке контакта подложки для слоев 21 и 26 составляла 47 ° C (9,5%) и 31 ° C (5,7%) с учетом ч _r = 100 Вт · м ^{— 2∘} C ^{— 1} и h _r = 3000 Вт · м ^{— 2∘} C ^{— 1} . Измеренные изменения температуры лучше согласовывались с прогнозами с более высокими h _r по мере того, как субстрат становился толще. Это подтверждает увеличение давления консолидации для более толстых подложек, наблюдаемое чувствительными к давлению пленками на рис.10.Более высокое давление консолидации указывает на более низкое сопротивление термического контакта на границе раздела валик-подложка, что приводит к более высоким значениям h _r .

Рис. 19

Измеренные и прогнозируемые температуры точки контакта подложки с различным коэффициентом конвекции подложки и ролика ( h _r ) во время непрерывной намотки

Эффективный автоматизированный процесс намотки ленты со склеиванием в режиме онлайн в переходных термических условиях

Термопластические композиты с высокими эксплуатационными характеристиками, изготовленные методом намотки нитями

• B.Lauke, A. Schoene, K. Friedrich
• Материаловедение
• 1993

Для производства композитных колец на основе FIT {reg_sign} -тяжек применялась обработка намотки нити. Важными этапами процесса являются предварительный нагрев жгута в инфракрасном (ИК) диапазоне… Развернуть

• 9

• Очень влиятельный

• Просмотреть 4 выдержки, справочную информацию и методы

Сохранить

Предупреждение

Анализ теплопередачи в процессе намотки термопластической нити

• P.Ши, А. Лоос
• Материаловедение
• 1999

Качество термопластичных композитов зависит от термической истории во время обработки. Поэтому важно определить распределение температуры в композите во время изготовления… Развернуть

• 14

• Просмотреть 3 выдержки, справочные материалы и методы

Сохранить

Предупреждение

Анализ онлайн Процесс консолидации при укладке ленты из термопластичного композитного материала

• F.Сонмез, Х. Хан
• Материаловедение
• 1997

Основная цель настоящего исследования — установить взаимосвязь между параметрами процесса и качеством термопластичных композитных ламинатов, изготовленных путем наложения ленты. Качество… Развернуть

• 79

• Просмотреть 1 отрывок, справочная информация

Сохранить

Предупреждение

Нагревание однонаправленных композитных препрегов на основе термопласта

• X.Ван, М. Э. Вебер, Дж. Чарриер
• Материаловедение
• 1989

Препреги на основе термопластов предлагают потенциал для более быстрого производства композитных продуктов, чем препреги на основе термореактивных материалов. Намотка или контролируемое размещение препрега на основе термопласта… Развернуть

• 4

• Просмотреть 2 выдержки, справочная информация

Сохранить

Предупреждение

Обработка термопластичных композитов в прессе и наложением ленты — экспериментально Результаты

• S.Mantell, Qiuling Wang, G. Springer
• Материаловедение
• 1992

Были проведены испытания для проверки моделей процесса производства термопластов, описанных Mantell и Springer. В ходе испытаний пластины из графита / PEEK APC-2 были изготовлены как на прессе, так и с… Развернуть

• 45

• Сильно влиятельные

• Просмотреть 8 выдержек, справочную информацию и методы

Сохранить

Alert

Моделирование теплопередачи при производстве композита из термопластических композитных лент

• S.Тумкор, Н. Туркмен, Ч. Часапис, С. Манучехри
• Материаловедение
• 2001

Резюме Процесс укладки термопластичной композитной ленты был смоделирован с точки зрения теплопередачи. Основная цель — исследовать влияние параметров процесса на качество… Развернуть

• 22

• Просмотреть 1 выдержку, справочный материал

Сохранить

Предупреждение

Консолидация термопластичных композитов из букпрег в режиме онлайн в намотке накала

• P.Wagner, J. Colton
• Материаловедение
• 1994

Было проведено исследование использования жгутов с термопластичным порошковым покрытием для намотки нитей. Подходящая технология для производства деталей с адекватной консолидацией в режиме онлайн была определена с помощью… Развернуть

• 19

• Просмотреть 1 выдержку, справочные методы

Сохранить

Предупреждение

Проблемы, связанные с технологичностью во время производства Термопластические композиты с использованием методов онлайн-консолидации

• М.Н. Гасеми Неджхад
• 1993

Уплотнение термопластичных композитов в реальном времени — относительно новая технология, которая может использоваться для производства композитных деталей сложной геометрии. Локализованное плавление / затвердевание… Развернуть

• 16

• Просмотреть 2 выдержки, справочную информацию и методы

Сохранить

Предупреждение

Прогнозирование технологических напряжений для намотки цилиндров из термопластической нити на месте

• М.Г. Нейхад, Дж. Гиллеспи, Р. Коуп
• Материаловедение
• 1992

Композиты с термопластической матрицей предлагают возможность комбинировать этапы укладки, плавления и консолидации пропитанных жгутов в непрерывный процесс, избегая этапов отверждения которые… Развернуть

• 19

• Просмотреть 2 выдержки, справочные материалы

Сохранить

Предупреждение

Демонстрация улучшения качества бонд для контроля термопластичной укладки по замкнутому циклу

• Sun , С.Mantell, K. Stelson
• 2001

При укладке термопластической ленты температура на границе раздела между верхним слоем и подложкой имеет решающее значение для достижения межслойного склеивания. На основе трехкомпонентной модели процесса, фильтр Калмана… Развернуть

• 6

• Просмотреть 2 выдержки, справочная информация

Сохранить

Предупреждение

Переходное тепловое моделирование отверждения на месте во время наматывания ленты Композитные цилиндры | Дж.Heat Transfer

Представлен полностью переходный двухмерный анализ теплопередачи для одновременной намотки ленты и отверждения на месте композитных цилиндров. Во время обработки ортотропные композиты непрерывно наматываются на изотропную оправку и одновременно отверждаются инфракрасным (ИК) нагревом. Чтобы наиболее эффективно и эффективно рассматривать непрерывное наращивание композитного материала, модель формулируется в лагранжевой системе отсчета, в которой источник нагрева вращается, а система координат и композит неподвижны.Это позволяет прогнозировать температуру композита и историю степени отверждения от первого до последнего слоя. Отдельные уравнения теплопроводности сформулированы как для оправки, так и для композитного цилиндра. Внешняя поверхность композитного цилиндра моделируется как движущаяся граница из-за накопленных слоев. Экзотермическое выделение тепла из-за химической реакции эпоксидной смолы учитывается в зависимости от температуры и степени отверждения. Численное моделирование с использованием метода конечных разностей на основе контрольного объема выполняется для обычного композита графит / эпоксидная смола (AS4 / 3501-6).Было обнаружено, что лагранжев подход более точно предсказывает температуру отверждения на месте и историю степени отверждения, чем ранее использовавшиеся квазистационарные подходы Эйлера, которые недооценивают тепловые потери. Модель и ее вычислительная реализация были проверены с использованием аналитических решений и реальных экспериментов. Во время наматывания максимальная температура верхнего слоя увеличивается с увеличением общего количества намотанных слоев, демонстрируя, что температурная предыстория данной поступающей ленты препрега изменяется со временем.Более того, при соответствующем предварительном нагреве оправки внутренние слои могут достичь очень высокой степени отверждения к концу процесса намотки, показывая, что начальная температура оправки оказывает значительное влияние на температуру композита и степень отверждения. Существенное увеличение скорости намотки практически не влияет на температурный режим композита, но может значительно снизить соответствующую степень отверждения. Развитие структурно ослабляющих остаточных напряжений является важной проблемой при выборе параметров процесса, таких как скорость намотки и мощность нагрева.Используя преимущества сильной корреляции между скоростью намотки и тепловым потоком инфракрасного излучения, можно использовать технологические окна для выбора параметров производственного процесса. Это окончательно показывает, что существуют термодинамически наложенные ограничения на то, как быстро цилиндры могут быть намотаны и отверждены излучением.

5. Как предотвратить преждевременное ухудшение качества магнитной ленты? • CLIR

Остальная часть этого документа отвечает на этот вопрос. Некоторые из обсуждаемых факторов более контролируемы, чем другие.Например, обычно вы можете выбрать условия хранения и уровень доступа к архивной коллекции. Однако вы не всегда можете контролировать качество ленты, марку, тип и формат ленты, на которой хранится информация.

Факторы, влияющие на срок службы ленты, которые вы можете контролировать:

• Бережное обращение с ним и его транспортировка описано в Разделе 5.1: Уход и обращение.
• Качество условий, в которых он хранится, обсуждается в Разделе 5.2: Условия и стандарты хранения.
• Количество обращений к ленте в течение срока ее службы, обсуждается в Разделе 5.1 «Уход и обращение: частый доступ».

Другими факторами, влияющими на носители, над которыми вы не можете повлиять, являются:

• Физические компоненты ленты, обсуждаемые в Разделе 2: Что может пойти не так с магнитными носителями?
• Качество покупаемой ленты; например, стандартный формат по сравнению с VHS высокого качества.
• Вариация качества производителя; например, фирменный бренд по сравнению с выгодным брендом.
• Доступность системной технологии для воспроизведения ленты в будущем. Например, в архивах до сих пор хранятся четырехъядерные видеокассеты; однако оборудование для их воспроизведения считается устаревшим, и трудно найти работающие записывающие устройства.

5.1 Уход и обращение

К магнитной ленте следует обращаться так же, как с ценной книгой или важной фотографией. В общем, обращайтесь с лентами осторожно, держите их в чистоте и руководствуйтесь здравым смыслом:

• Используйте и храните катушки и кассеты с магнитной лентой в чистом месте.
• Избегайте загрязнения лент грязью, пылью, отпечатками пальцев, продуктами питания, сигаретным дымом и золой, а также загрязняющими веществами, переносимыми по воздуху.
• Будьте осторожны, чтобы не уронить ленты или картриджи.
• Не допускайте попадания на ленту сильного солнечного света и контакта с водой.
• Не храните ленты на радиаторах отопления, подоконниках, телевизорах, электронном оборудовании или механизмах.
• Когда ленты не используются, их следует снова положить на полку для хранения и складывать встык. Они не должны лежать горизонтально (фланцы барабана параллельны столешнице) в течение длительного периода времени.

Дополнительную информацию см. В Руководстве по Ampex в Приложении. Магнитные ленты действительно требуют особого ухода и мер предосторожности при обращении. Поскольку они представляют собой магнитную форму хранения, необходимо избегать воздействия сильных магнитных полей, чтобы предотвратить потерю информации. Обычно это не проблема, если только материалы не нужно транспортировать или отправлять.

Частый доступ

Ленты, к которым часто обращаются, могут иметь сокращенный срок службы из-за износа.Срок службы носителя может определяться не количеством ошибок данных, а сроком службы корпуса носителя. В одном случае срок службы кассеты с лентой был ограничен из-за отказа дверцы кассеты, а не из-за какой-либо неисправности носителя с лентой. Сколько циклов вставки и извлечения потребуется для обработки вашего носителя? Это может ограничить срок службы кассеты.

Чем больше вы обращаетесь с лентой или кассетой, тем больше на ней остаются отпечатки пальцев и мусор. Он также находится в менее чем идеальных условиях, особенно если материалы удалены из здания, в котором они обычно хранятся.

Каждый раз, когда кассета VHS загружается в рекордер, механизм рекордера вытягивает ленту из кассеты. Этот механизм может повредить ленту, если направляющие штифты не выровнены должным образом. Мусор на механизме загрузки может поцарапать поверхность ленты. Кроме того, когда кассета удаляется из записывающего устройства, она должна правильно втягиваться в кассету, в противном случае она будет повреждена, когда дверцы кассеты закроются и кассета с лентой будет вытолкнута из записывающего устройства. Большинство из нас, вероятно, имели опыт работы с VHS-декой, которая съела кассету.

Из-за возможного повреждения ленты важно, чтобы ленты вставлялись и извлекались в тех областях ленты, которые не содержат записанной информации. Ленту НИКОГДА не следует выбрасывать во время важной записи.

Транспортировка магнитной ленты

Необходимо проявлять осторожность, чтобы не повредить коллекции лент при транспортировке. При транспортировке магнитных носителей температура не должна превышать 110 ° F (43 ° C). Сборы следует транспортировать весной или осенью при умеренных наружных температурах, если это возможно.Правильно намотанные ленточные бобины могут выдерживать большие колебания температуры и влажности без необратимых повреждений, чем плохо намотанные ленточные пакеты.

Ленты и кассеты следует отправлять в той же ориентации, в которой они хранятся, — на краю — с весом ленты, поддерживаемой ступицей катушки. Ленты, которые поставляются в плоском положении, особенно подвержены повреждениям при падении и других формах ударов. Это особенно верно для лент, температура которых сильно меняется во время транспортировки, или лент, которые плохо намотаны.

Носители следует защищать от повреждений в результате ударов, упаковывая их в материалы, поглощающие удары (специальные упаковки, пузырчатая пленка), используя специальную маркировку и перевозя их в соответствующих транспортных средствах. Ударопоглощающая упаковка часто имеет дополнительное преимущество в виде изоляции, которая помогает защитить носитель от резких перепадов температуры и влажности.

Также следует избегать воздействия сильных магнитных полей, чтобы предотвратить потерю информации. Известно, что некоторые детекторы, используемые для проверки багажа в зарубежных аэропортах, частично стирают магнитные ленты.Проход через металлоискатели и рентгеновские сканеры не представляют угрозы для записанной информации. Некоторые ручные металлоискатели могут вызвать проблемы, поскольку они используют сильные магнитные поля. См. Раздел «Рассеянный магнетизм» в «Справочнике по ампексам» в Приложении.

5.2. Условия и стандарты хранения

Хранение магнитной ленты в чистой контролируемой среде — самая важная мера предосторожности, которую вы можете предпринять для продления срока службы носителя. Высокие температуры, высокая влажность и наличие пыли и коррозионных элементов в воздухе — все это влияет на физические компоненты, составляющие магнитную ленту, и может привести к потере читаемых данных из-за снижения магнитной способности и износа переплета или основы ленты.Также следует избегать слишком низких температур. В некоторых случаях температура ниже 32 ° F (0 ° C) может фактически повредить носитель и сократить, а не продлить ожидаемый срок службы из-за риска вытекания смазки из связующего, что может привести к засорению головок. Резкие перепады температуры также нежелательны, поскольку они создают напряжения в намотанной ленте. Ленты, которые должны воспроизводиться в среде, отличной от среды хранения, должны адаптироваться к новой температуре.

Температура и относительная влажность

В течение многих лет производители лент рекомендовали хранить ленты в прохладном сухом месте.В разделе 2: «Что может пойти не так с магнитной лентой?» Причины этого утверждения обсуждались с точки зрения химического состава компонентов ленты: гидролиз связующего зависит от содержания влаги в ленте, а более низкая влажность приводит к более низкой скорости гидролиз. Кроме того, эта реакция будет протекать медленнее при более низких температурах. Последнее верно и для магнитных пигментов — они будут медленнее разлагаться при более низких температурах. Наконец, чтобы уменьшить ненужные нагрузки на намотанную ленту, которые могут привести к деформации основы, рекомендуется ограниченное изменение температуры и влажности.(См. Рисунок 6.)

Хранение при высоких температурах (> 74 ° F;> 23 ° C) увеличивает плотность упаковки ленты. Это приводит к деформации основы ленты и увеличению постоянных выпадений, поскольку намотанный мусор вдавливается в магнитный слой ленты. Многие слои ленты до и после мусора могут быть повреждены отпечатками мусора. Послойная адгезия, известная как блокировка ленты, также может возникнуть после длительного хранения при повышенных температурах.

Хранение при высокой влажности (> 70% относительной влажности) приводит к усиленному разложению связующего из-за более высокого содержания влаги в ленточной упаковке.Высокая влажность также вызовет повышенное напряжение пакета ленты, поскольку лента впитывает влагу из воздуха и расширяется, вызывая деформацию основы ленты и увеличение постоянных выпадений.

Рост грибов возможен также при высокой влажности и температуре. Формы могут жить за счет связующего полимера и добавленных компонентов. Это еще одна причина разрушения связующего при высокой влажности. Волосатые наросты по краям ленты — признак плесени. Споры, образующиеся на этом пухе, могут попасть на поверхность ленты и вызвать множество выпадений.

Изменения как температуры, так и влажности также могут вызывать проблемы с ошибочным отслеживанием при записи спирального сканирования (см. Раздел 2.4: «Проблемы формата: запись спирального сканирования в сравнении с продольным сканированием»). Подложки будут расширяться или сжиматься при изменении температуры и влажности так же, как металлы в жару или холод. Пленки подложки не полностью сбалансированы в своей реакции на эти изменения температуры и влажности. Другими словами, они по-разному растягиваются и сжимаются по длине и ширине. Это вызывает изменение угла записанных дорожек спирального сканирования.Большинство этих изменений можно исправить, вернувшись к температуре и влажности, близким к тем, при которых была записана лента. Однако нагрев также может вызвать преждевременное старение подложки в виде безвозвратной усадки и растяжения.

Рис. 6. Условия температуры и влажности и риск гидролиза На этом рисунке показано влияние влажности и температуры и показано, что 15 ± 3 ° C (59 ± 5 ° F) и максимальная относительная влажность (RH) 40% являются безопасными практическими условиями хранения. .Аналогичная диаграмма представлена ​​в ISO TR 6371-1989, который предлагает еще более строгие условия (относительная влажность не более 20%) для длительного хранения инструментальных лент. (Источник: Ampex. Печатается с разрешения.)

Колебания температуры и влажности

Как правило, температура и влажность в ленточном хранилище устанавливаются на определенные значения или уставки и редко меняются или регулируются. Это не означает, что температура и влажность в помещении неизменны.Изменения наружной температуры и влажности приведут к незначительному изменению температуры в ленточном хранилище.

Если температура на улице выше, чем заданная температура в помещении, фактическая температура в помещении будет немного выше, чем заданная. Если наружная температура ниже заданной, фактическая температура в помещении будет ниже заданной. Испытываемые колебания температуры будут больше на больших расстояниях от термостата в помещении.Та же логика применима к уровню влажности в помещении. Большие расхождения в заданном значении и фактической температуре будут наблюдаться, если одна из стен объекта является внешней стеной или если мощность обогрева / охлаждения контроллера окружающей среды меньше, чем требуется для правильного управления архивом на магнитной ленте.

Уставка в архиве на магнитной ленте может быть постоянной, но архив все равно будет испытывать некоторую степень суточных и сезонных колебаний температуры и влажности.Архивист на магнитной ленте должен знать уставки в архиве, а также изменения температуры и влажности, чтобы гарантировать, что архив соответствует рекомендуемым условиям хранения.

Перепады температуры и влажности могут вызвать проблемы с лентой. Пакеты с лентой наматываются при значительном натяжении. Это необходимо для сохранения формы пачки лент. Катушка с лентой может быть безвозвратно повреждена, если натяжение пачки ленты будет слишком большим или слишком низким. Если натяжение слишком велико, ленточная основа может растянуться.Если натяжение становится слишком низким, слои ленты могут соскользнуть друг с другом, что приведет к проскальзыванию пачки, затягиванию или вырыванию нитей при воспроизведении (см. Рисунок 7). Ослабление ленточной основы также может произойти, если натяжение ленточного пакета не поддерживается должным образом. Расслабление, растяжение и деформация основы ленты могут привести к неправильному отслеживанию видеозаписи или искажению звука на аудиокассете. Каждый раз, когда ленточный пакет нагревается или охлаждается, натяжение ленточного пакета соответственно увеличивается или уменьшается. Лучший способ уменьшить степень искажения основы ленты — хранить магнитные носители в среде, которая не сильно меняется по температуре или влажности.

Рис. 7. Примеры плохой намотки ленты На этом рисунке показаны схематические примеры выпуклых прядей, пакетного смещения и фланцевого пакета. На рисунках показано поперечное сечение ленты, проходящей через ступицу.

Пыль и мусор

Пыль, частицы дыма и обломки ленты, присутствующие в окружающей среде, могут намотаться на упаковку ленты во время воспроизведения ленты, что приведет к выпадению ленты при последующем воспроизведении. Потерянный сигнал обычно больше, чем ожидалось, исходя из размера частицы.Головки записи и чтения должны поддерживать очень тесный контакт с лентой. Частица пыли на ленте заставляет голову наезжать на частицу и терять контакт с лентой. Для получения информации о размере различных частиц мусора по сравнению с нормальным расстоянием между головкой и лентой см. Рисунок 8.

Рис. 8. Размер мусора на ленте относительно расстояния между лентой и головкой На этом рисунке показан относительный размер мусора, обычно обнаруживаемого на лентах и ​​записывающих устройствах, по отношению к расстоянию между головками ленты.Из этой диаграммы видно, что даже самые маленькие частицы в воздухе могут привести к выпадению, если мусор попадет между головкой и лентой.

Коррозионные газы

Известно, что загрязненный воздух вызывает проблемы с книгами, фотографиями и произведениями искусства. Содержащиеся в воздухе сульфиды, озон и оксиды азота могут вызвать ускоренное разрушение этих объектов. Серебряные изделия и черно-белые фотографии почернели от содержащихся в воздухе сульфидов, образующихся в результате разложения шерстяных волокон, сжигания угля и биологических выбросов.Магнитные ленты не исключение. Они тоже чувствительны к коррозионным газам в окружающей среде.

Известно, что воздействие очень низких уровней агрессивных газов, характерных для городских офисных помещений, вызывает коррозию лент с частицами неизолированного металла (MP) и металлическими испарениями (ME). Как правило, эти ленты содержатся в кассетах, и было показано, что оболочки кассет являются эффективной защитой от загрязняющих веществ в окружающей среде. Эта проблема коррозии ограничивается лентами MP и ME на основе металлов и не является существенным фактором износа оксидных лент (оксид железа, диоксид хрома, феррит бария).

Если известно, что ленточный архив содержит магнитные ленты на основе MP или ME, и ленточный архив расположен в среде, характеризующейся высоким уровнем загрязнителей (например, в центре Лос-Анджелеса), могут потребоваться некоторые меры предосторожности, чтобы гарантировать, что уровень хлор и сульфиды в архиве находятся на достаточно низком уровне. Для систем кондиционирования воздуха могут потребоваться специальные фильтры для удаления загрязняющих веществ, если архив находится в городской среде.

Рекомендации по хранению

Действующие отраслевые стандарты рекомендуют хранить материалы при температуре 65–70 ° F (18–21 ° C) и относительной влажности (RH) 40–50% (Таблица 1).К сожалению, эти рекомендации частично основаны на том, что лучше всего подходит для записи и воспроизведения, а также на том, что исторически доказало свою пригодность для хранения пленки и бумаги. Возможно, это не самые лучшие условия для длительного хранения магнитных носителей. Комитеты по стандартам начинают рассматривать условия хранения, характерные для магнитной ленты, и признают, что магнитные ленты выигрывают от хранения при более низких температурах и влажности, чем рекомендовалось в прошлом.

Таблица 1.Текущие рекомендации по хранению на магнитной ленте Примечание: это общие рекомендации, которые были сделаны в 1980-х годах. Комитеты по стандартам начинают осознавать преимущества более низкой влажности и температуры для длительного хранения магнитной ленты. Вышеуказанные условия могут быть неоптимальными для сохранения магнитной ленты так долго, как это физически возможно.

Комитеты по стандартам

AES, ANSI, NARA и SMPTE начинают признавать, что у организаций разные потребности и требования к системам хранения.В некоторых случаях информация старше пяти лет считается устаревшей. В других случаях информация должна храниться бессрочно. Оптимальные условия хранения для каждого из этих требований различаются (Таблица 2). В случае кратковременной информации условия хранения могут быть такими же, как комнатные или близкие к комнатным условиям объекта, в котором размещена коллекция лент. Никаких специальных складских помещений не потребуется, если предположить, что температура будет оставаться в пределах 68–76 ° F (20–24 ° C) круглый год, а влажность никогда не превышает 55% относительной влажности.Для неограниченного хранения информации потребуются специальные хранилища, чтобы максимально продлить срок службы носителя. Ни один носитель не существует вечно, поэтому в конечном итоге потребуется транскрипция информации со старых, ухудшающихся носителей на новые носители; однако условия хранения можно оптимизировать, чтобы сохранить текущую копию информации на носителе как можно дольше.

Информация, хранящаяся при комнатных условиях, была бы легко доступна и воспроизводима. С другой стороны, информация, хранящаяся в условиях глубокого архива, потребует определенного периода времени, чтобы адаптироваться к условиям объекта, в котором информация будет воспроизводиться.Таким образом, рекомендации по условиям хранения обычно называются доступным хранилищем и архивом или сохранением, хранилищем.

Таблица 2. Основные характеристики доступа и архивного хранения информации на магнитной ленте представляет собой общий обзор условий, предлагаемых в проектах рекомендаций по хранению SMPTE, ANSI, AES и другими.

Условия хранения

Access рекомендуются для тех материалов, которые требуют немедленного доступа для воспроизведения, а также для информации, срок службы которой составляет десять лет или меньше. Условия хранения в Access близки к температурным и влажностным условиям воспроизводящего устройства — обычно к комнатным условиям.Единое, универсальное условие хранения, рекомендованное для магнитной ленты в 1980-х и начале 1990-х годов, в целом соответствует категории хранилищ доступа.

Для материалов, которые необходимо сохранить как можно дольше, рекомендуются архивные условия хранения. Условия специально разработаны для снижения скорости износа носителя за счет снижения температуры и влажности носителя. Температура и влажность также строго контролируются, чтобы уменьшить деформацию ленточного пакета в результате теплового и гигроскопического расширения / сжатия.

Поддержание архива с контролируемой температурой / влажностью обычно связано с большими затратами. Однако, как упоминалось в другом месте в этом отчете, качество ухода за магнитной лентой должно быть соизмеримо с воспринимаемой ценностью информации, содержащейся на ленте. Если информация, хранящаяся на магнитной ленте, имеет большую ценность и должна храниться на неопределенный срок, это может оправдать затраты на приобретение и обслуживание рекомендованного архивного объекта. Дополнительную информацию см. В разделе 4.1 «Стоимость ленты и срок ее службы».

Извлечение магнитных лент из архивного хранилища

Ленты нельзя сразу вынуть из архивного хранилища и воспроизвести на диктофоне. Перед воспроизведением необходимо дать пленкам время для уравновешивания с температурой и влажностью окружающей среды записывающего устройства. Это позволяет выравнивать напряжения в пакете, а формы дорожек (спиральное сканирование) возвращаться к нормальным. В случае хранения при очень низких температурах может потребоваться сначала поместить ленты в промежуточную среду хранения, чтобы предотвратить конденсацию влаги на лентах и ​​снизить нагрузки на упаковку лент, которые могут возникнуть из-за быстрых изменений температуры.

В общем, ширина ленты определяет, насколько быстро она придет в состояние равновесия. Ленте, которая в два раза шире, потребуется в четыре раза больше времени для стабилизации в новой среде. В таблице 3 указано количество времени, в течение которого ленты должны прийти в равновесие после значительных изменений температуры и / или влажности («Распространение тепла и влаги в упаковках с магнитными лентами», IEEE Transactions on Magnetics, 30 (2), март 1994: 237).

Таблица 3.Время акклиматизации магнитных носителей, удаленных из архивного хранилища
Ленте, которая хранится при температуре или влажности, значительно ниже, чем в условиях окружающей среды в помещении, перед воспроизведением необходимо дать возможность акклиматизироваться.

5.3 Обновление лент

Для продления срока службы лент может требоваться периодическое обновление. Это нестандартный термин в торговле магнитофонной записью, который может относиться к перетяжке или повторной записи ленты, в зависимости от сообщества пользователей ленты.Чтобы избежать путаницы, термины «перенастройка» и «повторная запись» предпочтительнее обновлять.

Повторное натяжение обычно рекомендуется в тех случаях, когда длительное напряжение пакета ленты может вызвать повреждение ленты. Некоторые производители рекомендуют разматывать и перематывать ленты через равные промежутки времени (часто три года), чтобы перераспределить напряжение ленты и предотвратить проскальзывание, затягивание и деформацию основы ленты. Например, повторное натяжение часто рекомендовалось для катушек с лентой большого диаметра, таких как старые двенадцатидюймовые квадруплексные катушки с видеокассетами, чтобы можно было снять напряжение ленты около ступицы катушки.Некоторые сообщества пользователей ленты называют процесс повторного натяжения ленты тренировкой.

Для перезаписи требуется, чтобы данные периодически считывались и записывались на одну и ту же ленту, чтобы обновить магнитный сигнал и предотвратить потерю данных. Перезапись использовалась в основном с некоторыми старыми компьютерными лентами с девятью дорожками, которые использовались в 1960-х и 1970-х годах, которые можно было распечатать.

Транскрипция, копирование одной ленты на другую, также называется обновлением. Транскрипция — предпочтительный термин для этого процесса.В лентах, приобретаемых сегодня, обычно используются катушки с лентой небольшого диаметра и магнитные пигменты с высокой коэрцитивной силой, поэтому они часто не требуют повторного натяжения или повторной записи на периодической основе. В некоторых конкретных случаях производители ленты могут по-прежнему рекомендовать периодическое повторное натяжение ленты (например, см. Руководство по Ampex в Приложении). Лучше всего проконсультироваться с производителем, чтобы определить, требуется ли повторное натяжение ленты.

Наконец, не следует путать обновление с восстановлением.Освежение — это процедура профилактического обслуживания. Восстановление относится к восстановлению поврежденной или деградированной ленты для обеспечения возможности воспроизведения. Восстановление — это процедура ремонта или восстановления повреждений.

Сравнительные исследования тепловых характеристик пластин с конической крученой лентой с наножидкостями SiO2 и TiO2

В этой статье представлено сравнительное исследование тепловых характеристик пластин с конической крученой лентой в ламинарном потоке наножидкостей через трубку с постоянным тепловым потоком. Три конфигурации ленты, а именно: скрученная лента с квадрантной обрезкой (QCT), параболическая скрученная лента с половинной резкой (PCT) и треугольная скрученная лента (VCT) с коэффициентом скручивания = 2.93 и глубиной реза = 0,5 см использовались с 1% и 2% объемной концентрацией наножидкостей SiO ₂ / вода и TiO ₂ / вода. Для сравнения использовалась типичная лента скрутки с коэффициентом скручивания = 2,93. Результаты показывают, что теплопередача была улучшена за счет увеличения числа Рейнольдса и концентрации наночастиц в наножидкости. Результаты также показали, что использование скрученной ленты значительно увеличило коэффициент теплопередачи, а максимальное улучшение теплопередачи было достигнуто за счет наличия вставки из скрученной ленты треугольной формы с 2% -ной объемной концентрацией наножидкости SiO ₂ .В исследованном диапазоне максимальный коэффициент тепловых характеристик 5,13 был обнаружен при одновременном использовании наножидкости SiO ₂ при 2% объемной концентрации VCT при числе Рейнольдса 220. Кроме того, были получены новые эмпирические корреляции для числа Нуссельта, коэффициента трения и коэффициент тепловых характеристик разработан и сообщен.

1. Введение

Метод улучшения теплопередачи играет существенную роль для режима ламинарного потока из-за недостаточного коэффициента теплопередачи в гладких трубах.Методы увеличения теплоотдачи можно разделить на активные и пассивные [1, 2]. Активные методы требуют внешнего источника энергии, такого как электрическое поле, поверхностная вибрация или соударение струи. Принимая во внимание, что пассивные методы требуют добавок к жидкости, модификации поверхности или устройств завихрения / вихревого потока для улучшения теплопередачи. Устройства с вихревым потоком включают катушку из проволоки, спиральную катушку из проволоки и вставки из скрученной ленты. Так, в литературе сообщалось о большом количестве опубликованных статей, связанных с экспериментальным и численным исследованием конвективного теплообмена с использованием скрученных ленточных вкладышей и воды в качестве испытательной жидкости [3–13].Ограничение теплофизических свойств и низкая теплопроводность воды привели к созданию новой инновационной жидкости, которая может улучшить теплопередачу. Небольшое количество наночастиц было диспергировано в базовой жидкости для улучшения ее теплопроводности. Полученная жидкость из суспендированных наночастиц в базовую жидкость была названа наножидкостью. Впервые наножидкости использовали Чой и Истман [14] в 1995 году в Аргоннской национальной лаборатории, США. Впоследствии несколько типов наночастиц были использованы для приготовления наножидкостей, включая металлы, такие как золото (Au), медь (Cu) и серебро (Ag), а также оксиды металлов, такие как TiO ₂ , Fe ₃ O ₄ , Al ₂ O ₃ и CuO [15–21].Из-за их значительно более низкой стоимости оксиды металлов предпочтительнее для улучшения теплопередачи по сравнению с металлами. Комбинация между скрученными ленточными вставками и наножидкостями одновременно использовалась для увеличения теплопередачи, большей, чем любой другой метод, работающий по отдельности. Патипакка и Сивашанмугам [22] предложили моделирование CFD для характеристик ламинарной теплопередачи с использованием наножидкостей Al ₂ O ₃ / вода в однородной теплопроводной трубке, снабженной спиральными вставками из скрученной ленты.Для моделирования одновременно использовалась лента скручивания с коэффициентами скручивания 2,93, 3,91 и 4,89 с тремя различными объемными концентрациями 0,5%, 1% и 1,5% Al ₂ O ₃ / вода. Максимальное улучшение теплопередачи 31,29% было получено при использовании спиральной вставки с коэффициентом закручивания 2,93 вместе с наножидкостью 1,5% при числе Рейнольдса 2039. Вонгчари и Эйамса-ард [23] исследовали теплопередачу, трение и трение. и тепловые характеристики наножидкостей CuO / вода в круглой трубе, снабженной чередующимися осями, и типичные скрученные ленты экспериментально.Для исследования использовались три различные объемные концентрации 0,3%, 0,5% и 0,7% CuO / вода со скрученными лентами при постоянном коэффициенте скручивания. Их результаты показали, что максимальный коэффициент тепловых характеристик 5,53 был получен при числе Рейнольдса 1990 г. при одновременном использовании 0,7% наножидкости CuO / вода с поперечно скрученной лентой. Суреш и др. [24] провели сравнительное исследование тепловых характеристик винтовых ленточных вставок с объемной концентрацией 0,1% Al ₂ O ₃ / вода и наножидкости CuO / вода в ламинарном потоке через прямой круглый канал при постоянной границе теплового потока. состояние.Для исследования использовались винтовые ленточные вставки с коэффициентами скручивания = 1,78, 2,44 и 3. Экспериментальные результаты показывают, что винтовые ленточные вставки со спиральными винтами обеспечивают лучший коэффициент тепловых характеристик при использовании с наножидкостью CuO / вода, чем с наножидкостью Al ₂ O ₃ / вода. Салман и др. [25] сообщили о численном исследовании улучшения теплопередачи наножидкости CuO / вода в трубке с постоянным тепловым потоком, снабженной классическими и односторонними параболическими вставками из скрученной ленты с использованием FLUENT версии 6.3.26. Для моделирования одновременно использовались скрученные ленты с разным коэффициентом скручивания (= 2,93, 3,91 и 4,89) и разной глубиной реза (= 0,5, 1 и 1,5 см) с наножидкостью CuO с объемной концентрацией 2% и 4%. Их результаты показали, что параболическая крученая лента с коэффициентом скручивания и глубиной реза с 4% наножидкости CuO обеспечивает увеличение числа Нуссельта примерно на 10% по сравнению с классической скрученной лентой при тех же условиях. Салман и др. [26] сообщили о применении математической модели улучшения теплопередачи и характеристик коэффициента трения воды в трубке с постоянным тепловым потоком, снабженной односторонними эллиптическими вставками из скрученной ленты с коэффициентами скручивания (, 3.91 и 4.89) и различной глубины резания (0,8 и 1,4 см) при ламинарном потоке с использованием FLUENT версии 6.3.26. В результате выяснилось, что увеличение скорости теплопередачи и коэффициента трения, вызванное эллиптическими вставками из скрученной ленты, увеличивается с увеличением числа Рейнольдса и уменьшается с увеличением коэффициента скручивания. Кроме того, результаты показывают, что скрученная лента эллиптической формы с коэффициентом крутки и глубиной реза см обеспечивает более высокую скорость теплопередачи при значительном увеличении коэффициента трения. Салман и др.[27] также изучали теплопередачу воды в равномерно нагретой круглой трубе, снабженной вставками из скрученной ленты с разрезом на один боковой квадрант, в ламинарном потоке с использованием FLUENT версии 6.3.26. Для моделирования использовалась классическая и квадрантная скрученная лента с коэффициентом скручивания (3,91 и 4,89) и различной глубиной реза (= 0,5, 1 и 1,5 см). Результаты показывают, что скрученная лента, разрезанная на квадрант, с коэффициентом скручивания () и глубиной реза (см), представляет собой максимальную скорость теплопередачи при значительном увеличении коэффициента трения.Упомянутые выше привлекательные характеристики треугольной, эллиптической и квадрантной крученой ленты с коэффициентом крутки побудили настоящие исследования объединить эффекты новой вставки трубки с ламинарным потоком наножидкостей. Для настоящего исследования было выполнено экспериментальное сравнительное исследование тепловых характеристик альтернативных конических вставок из скрученной ленты с наножидкостями SiO ₂ / вода и TiO ₂ / вода в трубке с однородным тепловым потоком. Для сравнения были также проведены испытания с использованием наножидкости с типичной скрученной лентой и без нее.

2. Технические характеристики вставок из витой ленты

Геометрическая конфигурация типичных и конических вставок из витой ленты показана на рисунках 1, 2, 3 и 4. Алюминиевые полосы толщиной 0,8 мм, шириной 24,5 мм и шириной 1800 мм. мм длины равномерно наматываются на указанное расстояние 75 мм для достижения желаемой степени скручивания (). Коэффициент крутки «» был определен как отношение длины одной полной крутки (360 °) к ширине ленты. Перед скручиванием на полосах прорисовываются конические вырезанные формы на указанном расстоянии.После этого на скрученной ленте на основе этих форм разреза делают разрезы для получения желаемых конфигураций.

3. Свойства наножидкости

Наночастицы диоксида кремния и оксида титана, поставленные US Research Nanomaterials Inc., со свойствами, показанными в таблице 1, были использованы для приготовления наножидкости наножидкости. Размер частиц и химический состав наночастиц проверяли перед приготовлением образцов наножидкости.Сканирующая электронная микроскопия с полевой эмиссией (FESEM) использовалась для визуализации размера, формы и агломерации частиц. Результаты FESEM показывают, что наночастицы имеют приблизительно сферическую форму с диаметром около 20 нм. Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDX) использовалась для элементного анализа или химической характеристики. EDX-спектр наночастиц показан на рисунках 5 и 6. Наножидкости с желаемыми объемными концентрациями 1% и 2% были приготовлены путем диспергирования определенных количеств наночастиц SiO ₂ и TiO ₂ в деионизированной воде.Образцы перемешивали в течение 1 часа и, наконец, переносили в ультразвуковую ванну (NEY-280H) на 1 час, чтобы разрушить любые потенциальные кластеры наночастиц и достичь требуемых гомогенных суспензий. Теплофизические свойства наножидкостей для желаемой объемной концентрации были измерены при 25 ° C с использованием портативного плотномера (тип DA-130N), ротационного вискозиметра POLYVISC и источника TPS 2500S с переходной плоскостью горячего диска. Свойства воды и наножидкостей показаны в таблице 2.

1,0211

5 ₀

4. Экспериментальная установка

Экспериментальная установка состоит из секции тестирования, как показано на рисунке. , бак охлажденной воды с охлаждающим устройством, циркуляционным насосом и системой трубопроводов. И успокаивающая, и испытательная части изготовлены из прямой трубы из нержавеющей стали с размерами 2000 и 1800 мм длиной соответственно 25.Внутренний диаметр 4 мм и внешний диаметр 33,33 мм. Успокаивающая секция используется для устранения эффекта входа. Наружная поверхность испытательного участка припаяна пятнадцатью защитными гильзами из нержавеющей стали с внутренним диаметром 6,36 мм, толщиной 1 мм и длиной 120 мм, которые устанавливаются на испытательном участке в осевых положениях, как показано на рисунке 8. Испытательный участок Трубка намотана керамическими шариками, покрытыми электрическим нихромовым нагревательным проводом SWG сопротивлением 18 Ом. Поверх электрической обмотки используются два слоя асбестового троса и изоляция из стекловаты для минимизации потерь тепла.Клеммы нихромового провода подключаются к регулируемому трансформатору Volteq 3 KVA с однофазным входом 220 В переменного тока, 50 Гц и выходным напряжением, которое можно регулировать от 0 до 150 В переменного тока. Количество тепла, необходимое в испытательной секции, может быть достигнуто путем изменения выходного напряжения. Пятнадцать откалиброванных датчиков температуры типа RTD PT 100 с точностью 0,75% помещаются в защитные гильзы для измерения температуры наружных стенок. Два датчика температуры типа RTD PT 100 вставляются рядом с центром трубы для измерения общей температуры жидкости на входе и выходе из испытательной секции.Падение давления на испытательной секции измеряется с помощью цифрового онлайн-преобразователя дифференциального давления DMP3051, а скорость воды и наножидкостей измеряется портативным ультразвуковым расходомером TDS-100H. Горячая жидкость после прохождения через нагретую испытательную секцию протекает через охлажденную воду для охлаждения, и желаемая температура регулируется регулятором температуры. Центробежный насос напором 30 м с перепускными клапанами используется для регулирования расхода через испытательный участок. Детали экспериментальной установки и рабочих условий приведены в таблице 3.

5.Сокращение данных

Измеренные данные использовались для расчета числа Нуссельта, коэффициента трения и коэффициента тепловых характеристик в режиме ламинарного потока для числа Рейнольдса в диапазоне от 200 до 1500.

Скорость теплопередачи, полученная от горячей жидкости в испытании Сечение труб может быть выражено как Скорость теплопередачи в терминах среднего конвективного коэффициента теплопередачи может быть выражена как Тепловой поток становится где — средняя объемная температура потока.

Затем средняя температура поверхности внутренней стенки () испытательного участка рассчитывается по 15 точкам температуры поверхности, расположенным между входом и выходом испытательного участка, с использованием следующего уравнения: где — местная температура внутренней стенки, которая может быть вычисляется из установившегося одномерного уравнения теплопроводности в цилиндрической координате [28] Решение этого уравнения с граничным условием постоянного теплового потока на стенке принимает вид, где представляют локальные температуры внешней стенки, измеренные датчиками температуры типа RTD PT 100, диаметры внутренней трубы, — теплопроводность стенки испытательного участка, а — длина испытательного участка.

Среднее число Нуссельта (Nu) можно оценить по следующему уравнению: Средний коэффициент теплопередачи можно определить по формуле (7): Перепад давления, измеренный на испытательном участке, был использован для расчета коэффициента трения с использованием следующего уравнения: Анализ оценки производительности для ламинарного потока при той же мощности накачки дается следующей корреляцией, предложенной Usui et al. [29]: где и — соответственно число Нуссельта и коэффициент трения трубки с повышающим фактором (наножидкость и / или скрученная лента), а и — соответственно число Нуссельта и коэффициент трения гладкой трубки.

Стандартный анализ неопределенности проводился для каждого измерения с использованием метода Клайна-МакКлинтока [30]. Максимальные погрешности для числа Рейнольдса, числа Нуссельта и коэффициента трения были рассчитаны и составили 6,1%, 8,48% и 2,4% соответственно.

6. Результаты и обсуждение

6.1. Проверка экспериментальной установки

Для оценки надежности настоящей экспериментальной установки результаты экспериментов с чистой водой в простой трубке без скрученной ленты в условиях ламинарного потока были подтверждены уравнением Шаха [31] и уравнением Хагена-Пуазейля [28].Результаты показали разумное согласие с местным числом Нуссельта и коэффициентом трения, как показано на рисунках 9 и 10: результаты числа Нуссельта для гладкой трубы с типичной скрученной лентой () также были подтверждены с помощью уравнения Манглика и Бергла [3]. Как показано на рисунке 11, полученные данные хорошо согласуются с имеющейся корреляцией. Для доказательства настоящей типичной скрученной ленты, число Нуссельта трубки, снабженной настоящими типичными скрученными лентами, было сравнено с экспериментальными данными для ленты с правой и левой спиральной скрученной лентой [32], как показано на рисунках 12 и 13.По-видимому, обычная скрученная лента обеспечивала дополнительное улучшение теплопередачи с меньшим коэффициентом поверхностного трения.

6.2. Влияние объемной концентрации наночастиц в простой трубке

Были проведены эксперименты по изучению улучшения теплопередачи в простой трубке с ламинарным потоком деионизированной воды и наножидкостей SiO ₂ и TiO ₂ с объемной концентрацией 1% и 2%. Полученные результаты для числа Нуссельта и коэффициента трения представлены на рисунках 14 и 15.Из рисунка 14 видно, что число Нуссельта увеличивается с увеличением концентрации наночастиц и числа Рейнольдса. Это означает, что присутствие наночастиц увеличивает скорость обмена энергией в жидкости со штрафом для напряжения сдвига стенки из-за броуновского движения [33]; увеличение числа Рейнольдса увеличивает случайные движения жидкости и, следовательно, увеличивает тепловую дисперсию потока. Очевидно, наножидкость SiO ₂ с объемной концентрацией 2% дает наивысшее число Нуссельта, за ней следуют TiO ₂ и вода, соответственно.С другой стороны, на рисунке 15 показано небольшое увеличение значения коэффициента трения с увеличением концентрации наночастиц. Это означает, что присутствие объемной доли наночастиц увеличивает вязкость наножидкости с увеличением напряжения сдвига на стенке. Экспериментальные результаты были использованы для получения следующих корреляций числа Нуссельта и трения для воды (), наножидкостей SiO ₂ и TiO ₂ (%). Предсказанные значения этих корреляций показывают разумное согласие с экспериментальными результатами, как показано на рисунках 16 и 17.

Для наножидкости SiO ₂ ,

Для наножидкости TiO ₂ ,

6.3. Влияние объемной концентрации наночастиц с помощью Twist Tape

Вариации числа Нуссельта и коэффициента трения в зависимости от числа Рейнольдса для ламинарного потока деионизованной воды, SiO ₂ и TiO ₂ наножидкостей с объемной концентрацией 1% и 2% в трубке, снабженной стандартным скрученная лента показана на рисунках 18 и 19.Очевидно, рисунок 18 показывает, что совместное использование наножидкости и скрученной ленты дает дополнительное увеличение коэффициента теплопередачи, чем наножидкость или скрученная лента по отдельности. Одновременное использование наножидкости с крученой лентой увеличивает теплопроводность и вязкость рабочей жидкости, а также увеличивает путь закрученного потока. Таким образом, достигается большее перемешивание жидкости и более высокий коэффициент теплопередачи. В конечном итоге наножидкость SiO ₂ с объемной концентрацией 2% с типичной скрученной лентой предлагала более высокое число Нуссельта по сравнению с другими.Как показано на рисунке 19, коэффициент трения уменьшается с увеличением числа Рейнольдса для воды и различных объемных долей наночастиц. По результатам экспериментов были получены следующие корреляции числа Нуссельта и коэффициента трения. Корреляции действительны для ламинарного потока,% объемной концентрации (для воды) наножидкости SiO ₂ и TiO ₂ , а также для типичной ленты скручивания с коэффициентом скручивания. Прогнозируемые данные хорошо согласуются с экспериментальными данными в пределах% для числа Нуссельта и% коэффициента трения, как показано на рисунках 20 и 21:

6.4. Влияние конфигурации скрученной ленты

Влияние конической (квадрантной, параболической половинной и треугольной) скрученной ленты с коэффициентом скручивания и глубиной реза см с 2% объемной концентрацией наножидкости SiO ₂ на число Нуссельта и коэффициент трения показаны на рисунках 22 и 23. Как видно из рисунка 22, скрутка с коническим разрезом имеет более высокое число Нуссельта, чем типичная скрученная лента. Это можно объяснить тем фактом, что скрученная лента с коническим разрезом создает вихревой поток с эффективным перемешиванием жидкости рядом с их альтернативными прорезями, в то время как обычная скрученная лента вызывает только вихревой поток.Результаты также показывают, что скрученная лента с треугольным разрезом обеспечивает более высокое число Нуссельта по сравнению с другими. Это означает, что вихри за альтернативными кромками среза треугольной крученой ленты обеспечивают превосходное эффективное перемешивание жидкости, что приводит к дальнейшему улучшению теплопередачи. Из рисунка 23 видно, что коэффициент трения уменьшается с увеличением числа Рейнольдса, а треугольная скрученная лента (VCT) дает более высокий коэффициент трения по сравнению со всеми другими числами Рейнольдса.Это означает, что влияние альтернативных разрезов вдоль края скрученной ленты треугольной формы способствует дополнительному напряжению сдвига стенки из-за перемешивания потоков между текучими средами на скрученной ленте и стенке трубы. Кроме того, экспериментальные данные для скрученных лент конической формы с водой () и наножидкостями (%) были использованы для получения следующих корреляций для числа Нуссельта и коэффициента трения с разумным согласованием, как показано на рисунках 24 и 25.

Для скрученной ленты треугольной резки,

Для параболической скрученной ленты половинной резки,

Для скрученной ленты квадрантной резки,

6.5. Тепловые характеристики скрученных лент

Анализ характеристик типичных и конических вставок из скрученных лент в ламинарном потоке наножидкости SiO ₂ был выполнен путем оценки коэффициента тепловых характеристик для условий постоянной мощности накачки. Коэффициент тепловых характеристик при постоянной мощности накачки определяется как отношение коэффициента конвективной теплопередачи трубки с турбулизатором или методом повышения к коэффициенту теплопередачи гладкой трубки. Для анализа характеристик используется следующий коэффициент тепловых характеристик ламинарного устройства, предложенный в [29]: где,, и — числа Нуссельта и коэффициенты трения для конфигурации воздуховода со вставками и без них, соответственно.

На рисунке 26 показано изменение коэффициента тепловых характеристик в зависимости от числа Рейнольдса для 2% -ной объемной концентрации наножидкости SiO ₂ . Было обнаружено, что значения коэффициента тепловых характеристик для всех значений Рейнольдса превышают единицу как для типичных, так и для конических вставок из скрученной ленты. Это указывает на то, что вставки из скрученной ленты возможны с точки зрения экономии энергии в режиме ламинарного потока. Очевидно, что коэффициент тепловых характеристик треугольной скрученной ленты при постоянном числе Рейнольдса выше, чем у других скрученных лент.Это происходит из-за более сильной турбулентности / завихрения потока, создаваемого альтернативными разрезами вдоль кромочной ленты для скручивания. Было обнаружено, что коэффициент тепловых характеристик уменьшается с увеличением числа Рейнольдса. Это происходит из-за увеличения потерь давления при увеличении числа Рейнольдса.

Результаты экспериментов показали, что коэффициент тепловых характеристик составляет около 5,13–4,16 для VCT, 4,98–4,08 для PCT, 4,88–4,05 для QCT и 4,83–4,01 для TT при использовании с 2% наножидкости SiO ₂ .При этом коэффициент тепловых характеристик должен быть в районе 4,75–3,96 для ТТ с водой. Следовательно, вставка VCT показывает лучшие тепловые характеристики при использовании с наножидкостью SiO ₂ , чем другие скрученные ленты. Экспериментальные результаты используются для получения следующих корреляций коэффициента тепловых характеристик с использованием метода наименьших квадратов регрессионного анализа. Эти соотношения действительны для ламинарного потока () воды и 2% -ной объемной концентрации SiO ₂ для типичных и конических скрученных лент.Сравнение значений коэффициента тепловых характеристик, полученных из экспериментальных данных, и значений, предсказанных на основе вышеуказанных корреляций, показано на рисунке 27. Как показано, предсказанные данные хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Для скрученной ленты VCT,

Для скрученной ленты PCT,

Для скрученной ленты QCT,

Для скрученной ленты TT с наножидкостью SiO,

Для скрученной ленты TT с деионизированной водой,

7. Выводы

Теплопередача, трение и тепловые характеристики наножидкостей SiO ₂ и TiO ₂ с двумя концентрациями 1% и 2% по объему в круглой трубе, снабженной типичной скрученной лентой конической формы в ламинарном режиме, были определены. экспериментально исследован.Основные выводы из этого экспериментального исследования заключаются в следующем. (7.1) Наножидкости SiO ₂ и TiO ₂ с различной объемной концентрацией в гладкой трубке дают хорошее улучшение числа Нуссельта по сравнению с деионизированной водой. Более высокое увеличение числа Нуссельта достигается с помощью наножидкостей SiO ₂ с объемной концентрацией 2%. (7.2) В аналогичных условиях введение типичной скрученной ленты вызывает очень значительное улучшение конвективной теплопередачи в ламинарном потоке; однако дальнейшее улучшение наблюдается при одновременном использовании наножидкости со скрученной лентой по сравнению с использованием только скрученной ленты или наножидкости.(7.3) Использование наножидкости с скрученной лентой с коническим разрезом обеспечивает значительно более высокое число Нуссельта, чем наножидкость с типичной скрученной лентой для всех исследованных чисел Рейнольдса. Скрученная лента с треугольным разрезом обеспечивает более высокую скорость теплопередачи, чем типичная скрученная лента и другие конфигурации с коническим разрезом. (7.4) В исследованном диапазоне (= 220–1500) максимальный коэффициент тепловых характеристик 5,13 обнаружен при одновременном использовании лента треугольной скрутки с наножидкостью SiO ₂ с объемной концентрацией 2% при числе Рейнольдса 220.(7.5) Разработаны эмпирические корреляции для числа Нуссельта, коэффициента трения и коэффициента тепловых характеристик для скрученных лент с типичным и коническим вырезом, которые соответствуют экспериментальным данным для воды и наножидкостей.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить Национальный университет Малайзии и Министерство высшего образования за финансовую поддержку (FRGS / 1/2013 / TK07 / UKM / 01/1 и DPP-2013-114) для выполнения этой работы. изучение.

Типичные отказы и способы их предотвращения

Электродвигатели служат важнейшим компонентом любого объекта. Однако электродвигатели могут быть подвержены любому количеству проблем, которые приводят к сбоям и сбоям электродвигателя. Неудачи нарушают бизнес-операции, снижают производительность и отрицательно сказываются на прибылях компании.

Тем не менее, мониторинг состояния электродвигателей обычно не является приоритетом для большинства организаций. Реактивное и профилактическое обслуживание всегда будет неотъемлемой частью вашей работы.Однако важно перейти к программам профилактического обслуживания. Преимущества обнаружения, идентификации и оценки неисправностей электродвигателя заключаются в меньшем количестве отказов электродвигателя и меньшем количестве непредвиденных простоев.

Чтобы обеспечить бесперебойную работу, внедрение программ профилактического обслуживания ведет к будущему прогнозирующего и предписывающего обслуживания. Чтобы достичь этого, вы должны понять основные причины двигательных сбоев. Очень важно определить наилучший способ действий в случае сбоя.В рамках программы регулярного технического обслуживания инструменты диагностики и обслуживания нового поколения, включающие в себя подключенные инструменты, датчики и программное обеспечение, предлагают лучший способ контролировать состояние электродвигателя.

Синий электродвигатель. Предоставлено: Getty Images.

Что вызывает выход из строя обмотки электродвигателя?

Что вызывает отказ электродвигателей? Неблагоприятные условия эксплуатации — электрические, механические или экологические — могут значительно сократить срок службы электродвигателя. Управление электромеханики (EASA) приводит множество причин отказов обмоток электродвигателей, в том числе:

• Электрические неисправности нарушают подачу питания на двигатель.Сюда входят отказы однофазной обмотки (соединение звездой или треугольником), вызванные размыканием из-за перегоревшего предохранителя, открытого контактора, обрыва линии питания или плохого соединения.
• Нарушения изоляции обычно вызываются загрязнениями, истиранием, вибрацией или скачком напряжения. Включая обмотку, которая закорочена между фазами или между витками, имеет закороченную катушку, заземлена на краю прорези или в прорези или имеет закороченное соединение.
• Термическое повреждение изоляции в одной фазе обмотки статора.Проблемы с изоляцией могут быть результатом неравномерного напряжения между фазами из-за несбалансированной нагрузки на источнике питания, плохого соединения на клеммах двигателя или контакта с высоким сопротивлением. Также может наблюдаться термическое повреждение всех фаз обмотки статора, как правило, из-за требований к нагрузке, превышающих номинальные параметры двигателя, или из-за очень высоких токов в обмотке статора из-за заблокированного ротора. Это также может произойти в результате частых запусков или реверсирования.
• Люфт и выход из строя подшипников.Другая распространенная неисправность возникает из-за механического трения, которое может быть результатом ослабления вала двигателя и / или подшипников двигателя. Наиболее частыми механическими неисправностями являются дисбаланс вала, неплотность, несоосность и подшипники. Часто эти механические неисправности связаны: дисбаланс, неплотность или несоосность вала, если не исправить, вызовут повышенные нагрузки на подшипники, что приводит к быстрому износу подшипников.

Техническое обслуживание, диагностика и предотвращение отказов электродвигателя

Промышленность 4.0 и дополненная реальность для отраслевой концепции. Рука держит планшет с приложением для обслуживания A / R на экране, чтобы определить ремонт деталей машины с холодильным контейнером на заводском фоне. Предоставлено: Adobe Stock.

Процентная ставка и преимущества надежности и технического обслуживания по состоянию известны на протяжении десятилетий. Лишь недавно они объединились, чтобы сделать методы прогнозного контроля, портативный мониторинг состояния, дистанционное управление и мониторинг, а также компьютеризированную систему управления техническим обслуживанием (CMMS) SaaS доступными и рентабельными.Эти инструменты обслуживания и обеспечения надежности нового поколения поддерживают создание, сбор и консолидацию данных от датчиков, инструментов и существующих систем. Они также расширяют возможности удаленного мониторинга с помощью подключенных устройств, включая настольный компьютер, планшет или смартфон.

Преимущества этих программных средств обслуживания включают:

• Облачная CMMS обеспечивает гибкий и простой в использовании метод управления активами, управления рабочими процессами и отчетности.
• Подключенные инструменты и датчики предлагают всем ключевым заинтересованным сторонам доступ к нужным им данным. Руководители предприятий, стремящиеся поддерживать время безотказной работы двигателей, инженеры, которые полагаются на точные данные для мониторинга состояния оборудования, и менеджеры по техническому обслуживанию, пытающиеся опережать отказы двигателей, могут получить доступ к данным.
• Инструменты интеграции данных и мобильности объединяют сторонние системы для подключения отделов технического обслуживания объектов к операционным показателям. Сочетание интеграции данных, управления и мобильного доступа дает обслуживающему и операционному персоналу возможность перекрестно ссылаться на информацию об автоматизации процессов с данными технического обслуживания и инвентарными записями.

Использование этих инструментов и технологий может дать важную информацию о состоянии электродвигателей. После выявления и понимания основных причин выполнение процедур профилактического обслуживания посредством диагностических испытаний — лучший способ помочь в устранении неисправностей обмоток электродвигателя.

Диагностика проблем

Для диагностики проблемы в каждой категории есть три шага, которые помогут быстро и эффективно управлять рабочим процессом ремонта:

• Шаг 1: Выполните анализ видов отказов и последствий, чтобы диагностировать основную причину проблемы и проверить машину на предмет проблем с серьезностью неисправности и рекомендациями по ремонту.Тестеры вибрации должны использоваться для механических неисправностей, а анализаторы двигателей — для электрических неисправностей.

Перед возвратом машины в эксплуатацию произведите быструю проверку, чтобы убедиться, что ремонт завершен.

Если вы подозреваете, что проблема связана с обмоткой электродвигателя, существует три категории измерений, помогающих определить вероятный источник отказов: электрические, механические и термические.

Чтобы получить полную картину, оцените вероятные режимы отказа и сопоставьте правильные технологии обслуживания с наиболее вероятным режимом отказа.Программное обеспечение для обслуживания и устройства для сбора данных, которые интегрируются со сторонними поставщиками решений, идеально подходят для этого.

Как проверить проблемы с электродвигателем

Осциллограф и датчик качества электроэнергии могут помочь в поиске неисправностей в приводе. Наши инструменты также могут проверять выходную мощность привода и распределение мощности, выявляя потери энергии и повышая эффективность. Эти инструменты могут оценивать электронные гармоники, искажения и исследования нагрузки.

Тестер двигателя и изоляции обеспечивает безопасную работу, продлевает срок службы электрических систем и двигателей.Это устройство проверяет скорость, крутящий момент, мощность и КПД двигателя, а также проверяет ухудшение изоляции двигателя.

Тепловые проблемы в электродвигателях

Инфракрасные тепловизоры — лучшая технология для обнаружения горячих точек в распределительных устройствах и контроллерах двигателей, для процесса проверки и механических средств. Тепловизоры проверяют неисправные соединения, перегретые подшипники и уровни в баке.

Механические проблемы электродвигателя

Инструменты для вибрации и центровки — лучшая технология для диагностики механических неисправностей вращающихся машин.Они могут проверить правильность центровки валов, дисбалансы, ослабление, несоосность и подшипники.

Владельцы, операторы и менеджеры заводов могут получить выгоду как от интегрированных данных, так и от управления техническим обслуживанием в единой системе. Команды технического обслуживания могут с минимальными затратами внедрить эту технологическую платформу для легкого удовлетворения своих потребностей. Используя имеющийся у вас персонал и при необходимости масштабируя, вы можете внедрить без дорогостоящей модернизации и крупных вложений в ИТ-инфраструктуру.

Использование этих инструментов предлагает предприятиям максимальную гибкость и мощность для управления исправностью обмоток электродвигателей.Поддерживайте все активы вашей организации в рабочем состоянии без простоев.

Fluke Reliability поможет вам найти наилучшие решения проблем вашего электродвигателя. Свяжитесь с нами, чтобы поговорить со специалистом.

.