Tendencia de desenvolvemento de equipos térmicos de alta temperatura compostos avanzados

O chamado material composto refírese a un novo sistema de materiais multifásico preparado por dous ou máis materiais compoñentes que utilizan unha determinada tecnoloxía de proceso, e o seu rendemento completo é mellor que os respectivos materiais compoñentes. O material composto avanzado refírese ao material composto composto por reforzo de alto rendemento, como fibra de carbono, aramong e outros polímeros resistentes á calor de alto rendemento, incluíndo base metálica, base cerámica e base de carbono (grafito) e material composto funcional. Cada material compoñente do material composto xoga un papel sinérxico no rendemento. En comparación cos materiais tradicionais, ten unha alta resistencia específica, peso lixeiro, alto módulo específico e boa resistencia á fatiga. E bo rendemento de amortiguamento de vibracións e moitas outras vantaxes, amplamente utilizados na industria de defensa nacional, aeroespacial, fabricación de automóbiles e outros campos.

Co desenvolvemento de campos de alta tecnoloxía, especialmente co desenvolvemento de tecnoloxías avanzadas de equipos aeroespaciais, como mísiles de ultra-alta velocidade, grandes vehículos de lanzamento, cápsulas espaciais, cazas supersónicos e novas xeracións de avións grandes, e coa mellora da capacidade da xente. conciencia sobre a conservación dos recursos e a protección ambiental, os requisitos de materiais compostos avanzados están aumentando gradualmente. Polo tanto, os equipos térmicos de alta temperatura de materiais compostos avanzados son cada vez máis esixentes. Como a chamada "xeración de materiais, xeración de equipos", o historial de desenvolvemento de materiais compostos avanzados mostra que a aparición dunha xeración de novos materiais apoia a investigación e desenvolvemento dunha xeración de novos equipos e o desenvolvemento dunha xeración. de novos equipos leva a aplicación dunha xeración de novos materiais.

O proceso de preparación de materiais compostos avanzados resistentes a altas temperaturas tamén se introduce constantemente, pero non importa o tipo de proceso de preparación, hai que usar equipos térmicos. No proceso de preparación de fibra de carbono, materiais compostos de carbono/carbono e a maioría dos materiais compostos de matriz cerámica, hai un proceso de materias primas inorgánicas ou cerámicas, e este proceso debe completarse con equipos térmicos especiais para evitar a oxidación dos compoñentes non óxidos. como fibra de carbono, matriz de carbono, materias primas orgánicas a altas temperaturas. Para os compostos de matriz metálica, os procesos de tratamento térmico como o recocido ao baleiro, o enfriamento e a cementación son a miúdo necesarios no proceso de preparación, e estes procesos tamén requiren equipos térmicos especiais para completar. É só que a estrutura, o principio e a función dos equipos térmicos utilizados en diferentes procesos son diferentes. Por exemplo, o forno Muffle usado para disparar materiais compostos SiO2f/SiO2 e compoñentes preparados polo proceso Sol-gel é relativamente sinxelo en estrutura, principio e función; Por exemplo, o forno CVI usado na preparación de materiais e compoñentes compostos Cf/SiC polo proceso CVI ten unha estrutura, principio e función moito máis complexos. Non obstante, se estes equipos térmicos son sinxelos ou non, o seu nivel de rendemento adoita determinar o nivel de rendemento dos materiais e compoñentes preparados, que é a chamada "xeración de equipos, xeración de materiais".

Co fin de apoiar o desenvolvemento da tecnoloxía de equipos en aeroespacial avanzado e noutros campos, ao mesmo tempo, para axudar a aforrar recursos e a protección ambiental, o rendemento dos materiais compostos avanzados segue avanzando, o proceso de preparación correspondente mellorouse continuamente. , que tamén levou ao progreso da tecnoloxía de equipos térmicos compostos avanzados, e cara a unha dirección a gran escala, integrada, automatizada, intelixente e verde.

Co desenvolvemento continuo da industria aeroespacial e a crecente demanda de peso lixeiro, fiabilidade e confort, espérase que combine múltiples compoñentes nun todo e reduza o número de compoñentes, o que fai que o tamaño dos compoñentes aeroespaciais sexa cada vez máis grande e a gran escala dos equipos térmicos faise cada vez máis necesaria. Por exemplo, o tamaño da aparencia dun compoñente composto avanzado dun vehículo aeroespacial é de 3000 * 3000 * 4000 mm e o tamaño da carcasa do equipo térmico correspondente é de 6000 * 6000 * 10000 mm.

O tamaño do compoñente de fabricación de equipos térmicos tradicionais é limitado e o compoñente depende do empalme, a súa estabilidade é pobre e non pode ser mellor produción en masa. Os equipos térmicos a gran escala poden producir compoñentes grandes, o que ofrece a posibilidade de satisfacer as necesidades da industria aeroespacial. Ao mesmo tempo, despois de equipos térmicos a gran escala, pódense fabricar máis compoñentes nunha soa produción, o que pode mellorar a eficiencia da produción e reducir os custos.

No proceso de investigación e desenvolvemento a gran escala de equipos térmicos, a optimización do campo de temperatura do equipo e do campo de fluxo a través da simulación é unha importante tendencia de desenvolvemento, e tamén é un medio técnico importante para axustar e optimizar o coeficiente de expansión térmica dos equipos relacionados. compoñentes, resolver o problema de aumentar a cantidade absoluta de expansión térmica e a falla de expansión dos elementos de calefacción a altas temperaturas.

Outra tendencia no desenvolvemento de equipos térmicos é a integración, é dicir, os equipos térmicos de diferentes procesos de materiais relacionados están integrados nun/conxunto de equipos. A integración pode reducir o proceso de quecemento e arrefriamento de cada proceso, reducir o consumo de enerxía, mellorar a eficiencia da produción e mesmo realizar a transformación da produción intermitente a unha produción continua e mellorar o rendemento do produto. Por exemplo, a preparación de fibra de carbono inclúe xeralmente a pre-oxidación, a carbonización a baixa temperatura, a carbonización a alta temperatura, a grafitización e outros procesos de tratamento térmico. No proceso tradicional, os equipos térmicos destes procesos son independentes entre si, polo que todo o proceso é intermitente, obviamente, cada proceso ten un proceso de quecemento e arrefriamento, e tamén hai un proceso de transferencia entre os procesos. Se o equipo térmico destes procesos se combina orgánicamente e se integra nun/conxunto de equipos térmicos para formar equipos de produción continua, non só mellora a eficiencia da produción, senón que tamén aforra moito a enerxía térmica consumida e desperdiciada polo equipo térmico orixinal de cada proceso. debido ao quecemento e arrefriamento. Non só iso, a produción continua integrada, pero tamén eliminar eficazmente o efecto adverso do aire durante o proceso de transferencia entre os procesos de proceso tradicionais sobre a calidade da fibra, mellorar a calidade da fibra.

A función do produto divídese en módulos, cada módulo está deseñado por separado e mellórase a universalidade do módulo, pero a conexión entre os módulos é sinxela e eficiente. Isto reduce o ciclo de deseño do produto, mellora a eficiencia do desenvolvemento do produto e mellora a eficiencia da revisión e mantemento durante o uso dos equipos, reducindo os custos de revisión e mantemento do usuario. A dificultade do desenvolvemento integrado de equipos térmicos é que cada proceso non se afecta entre si. As materias primas sen reaccionar ou os produtos incompletos do proceso anterior non poden afectar o proceso do seguinte proceso, ou os produtos do proceso non poden ser devoltos ao proceso anterior. Ao mesmo tempo, se se protexen atmosferas diferentes entre cada proceso, non se poden producir mesturas e outros efectos entre atmosferas diferentes.

Os equipos térmicos adoptan un sistema de control automático, no proceso de produción, a temperatura, a atmosfera, a presión e outros parámetros son controlados automaticamente polo equipo, reducindo a operación manual e a desviación ou o mal funcionamento provocados polo home, mellorando a precisión do proceso de produción. Ademais, en comparación co transporte manual de materiais con equipos térmicos tradicionais, o pesado automático de materiais, a alimentación, a descarga e o transporte automático de materiais entre cada proceso reducen a influencia dos factores humanos na calidade do produto e melloran a estabilidade da calidade. Ao mesmo tempo, a redución da operación manual conduce a reducir os riscos de seguridade na produción. Ademais, co desenvolvemento da industria de novos materiais e a aplicación de varios novos procesos, os requisitos para os operadores son cada vez máis altos. A mellora da automatización dos equipos e a simplificación do funcionamento dos equipos poden reducir os requisitos técnicos, os requisitos de xestión e os ciclos de formación do persoal no proceso de produción e reducir os custos laborais.

Sobre a base da automatización, é necesario seguir desenvolvendo na dirección da intelixencia. A tecnoloxía intelixente dos equipos térmicos debe incluír: autoconciencia (tecnoloxía de detección avanzada, Internet das cousas), análise e toma de decisións intelixentes (computación en nube, control intelixente), autoaprendizaxe e autoadaptación (predición, diagnóstico e optimización).

Para os equipos térmicos intelixentes, en primeiro lugar, debe ter función de autodetección, é dicir, a través da tecnoloxía de detección avanzada, detección precisa en liña en tempo real de varios parámetros relevantes no propio equipo e proceso avanzado de preparación de material composto, e incluso incluíndo o propiedades relevantes dos materiais e compoñentes preparados. E a inspección dos datos percibidos transmítese ao procesador intelixente de datos do equipo ou ao centro de procesamento de datos do fabricante do equipo. A continuación, o procesador intelixente de datos ou o centro de procesamento de datos do fabricante do equipo analiza estes datos mediante a computación na nube e envía automaticamente instrucións de axuste ás axencias de equipos pertinentes segundo os resultados da análise pertinentes, e as axencias pertinentes conseguen o axuste dos parámetros segundo as instrucións. Finalmente, os equipos intelixentes deben ter capacidade de autoaprendizaxe e adaptación, é dicir, os equipos térmicos intelixentes poden basearse nos parámetros de rendemento iniciais e finais dos materiais ou compoñentes que se van procesar, podendo basearse na predicción, diagnóstico e optimización de grandes datos de forma automática. proporcionar equipos razoables e parámetros de proceso, tratamento térmico de materiais e compoñentes.

Ademais, a intelixencia dos equipos térmicos tamén debería incluír a información dos equipos. É dicir, é necesario dixitalizar e mesmo visualizar a información do equipo, conectar o equipo á rede, establecer a Internet das cousas e almacenar os datos recollidos no centro de datos do equipo para mellorar a análise intelixente e a toma de decisións e a autoestima. capacidade de aprendizaxe e adaptación e nivel dos equipos térmicos intelixentes.

O desenvolvemento integral de equipos térmicos non só debe prestar atención ao rendemento dos equipos e contribuír á mellora do rendemento e da eficiencia da produción de materiais e compoñentes, senón que tamén debe maximizar a práctica de "alta eficiencia, baixo consumo de enerxía, baixa emisión, cero". emisión "concepto de fabricación de produtos verdes baixo a tendencia de desenvolvemento actual de defender con forza a fabricación industrial e esforzarse por optimizar e mellorar o deseño e o proceso de fabricación de equipos. Ao cumprir os requisitos do proceso de preparación de materiais e compoñentes, é necesario mellorar o máximo posible a eficiencia de utilización da enerxía e reducir o dano e a contaminación do corpo humano e do medio ambiente causados ​​polo gas residual xerado durante o proceso de preparación do material.

Por exemplo, no proceso de deseño e fabricación de equipos térmicos, Hunan Dingli Technology Co., Ltd. optimizou a estrutura do forno, a forma e a distribución do elemento de calefacción mediante deseño e simulación asistidos por ordenador, o que mellorou o aforro enerxético e a equiparación da temperatura. o equipo. Ao mesmo tempo, a través do cálculo e deseño da transferencia de calor, adóptase a nova estrutura de revestimento illante térmico para reducir a disipación de calor e o almacenamento de calor do revestimento, mellorar a uniformidade da temperatura do forno e reducir a temperatura superficial do forno. parede exterior da carcasa do forno do equipo por 20 ℃. Ademais, mediante o uso de revestimento de radiación infravermella e outros novos materiais de aforro enerxético, e ao mesmo tempo, o uso de ladrillos lixeiros, fibra refractaria, revestimento composto reducen a radiación térmica da parede exterior da capa do forno, reducen a calor. perda, acurtar o tempo de quecemento. O material do revestimento está feito de placas de fibra cerámica de illamento térmico e refractario lixeiro. En comparación co revestimento tradicional de estrutura de ladrillo, a perda de calor e a perda de almacenamento de calor redúcense moito. Os produtos de fibra son lixeiros e pequenos en capacidade de calor específica, o que pode reducir o espesor da capa de illamento en preto de 1/3, polo que o peso total redúcese nun 30%. Ademais, o revestimento do forno do equipo adopta toda a estrutura da fibra, o material non aparecerá no proceso de tratamento térmico do fenómeno de flutuación da temperatura do forno, aforro de enerxía preto do 30% que a estrutura do forno tradicional, optimiza a tecnoloxía de tratamento de gases de cola, mellorar a eficiencia térmica, reducir a emisión de gases de escape. Finalmente, segundo a composición do gas de cola producido no proceso, deséñase o dispositivo de tratamento de gases de cola correspondente e as substancias nocivas contidas nel trátanse á súa vez para realizar a emisión inofensiva do gas de cola.

"Se queres facer un bo traballo, primeiro debes afiar as túas ferramentas", o desenvolvemento da tecnoloxía de fabricación de equipos converteuse nun factor clave na promoción e transformación da nova industria de materiais de China. Acelerar o desenvolvemento da tecnoloxía de fabricación de equipos térmicos relacionados con materiais compostos avanzados é de gran importancia para promover o progreso tecnolóxico da industria de materiais compostos e realizar a transformación de "Made in China" a "Creado en China".