33/28 BADANIA MODELOWE CERAMICZNYCH FILTRÓW PIANKOWYCH. PIECH Krystyna ST ACHAŃCZYK Jerzy Instytut Odlewnictwa Kraków, ul.

Transkrypt

1 33/28 Soidifikation or Metais and Aoys, No. 33, 1997 Krzcrmięcic Metai i Stopów, Nr 33, 1997 PAN- Oddział Katowice PL ISSN 020! BADANIA MODELOWE CERAMICZNYCH FILTRÓW PIANKOWYCH PIECH Krystyna ST ACHAŃCZYK Jerzy Instytut Odewnictwa Kraków, u. Zakopiańska 73 Streszczenie Wiadome jest, że obecność wtrąceń niemetaicznych w odewach w znaczący sposób wpływa na ich jakość. Zanieczyszczenia te można prawie całkowicie wyeiminować przez zastosowanie ceramicznych fitrów piankowych. Fitracja metau jest od dawna stosowana, ecz w procesie tym największą popuarność zdobyły fitry piankowe jako najbardziej efektywne. Na prawidłowość i skuteczność działania fitra piankowego wpływają iczne czynniki, które muszą być brane pod uwagę przez użytkownika, a w szczegóności dobór odpowiedniego fitra. Przepływ ciekłego metau przez ceramiczny fitr piankowy, można zastąpić w badaniach modeowych wodą. W referacie przedstawiono doświadczane stanowisko do badań modeowych. Uzyskane wyniki oporu hydrauicznego w zaeżności od parametrów stosowane w badaniach fitra, mogą być przeniesione na układ rzeczywisty.

2 Wprowadzenie Występowanie wtrąceń niemetaicznych jest jedną z najbardziej powszechnych wad w odewach. Aby być konkurencyjnym na rynku, coraz więcej uwagi naeży poświęcić sposobom zapobiegającym produkcji odewów bez wad. Wysiłki zapobiegania wewnętrznym wtrąceniom w odewach, poegające na odpowiednio prowadzonym procesie metaurgicznym i uepszaniu technoogii odewniczych, są tyko częściowo efektywne. Dopiero zastosowanie fitrów ceramicznych, zarówno do przygotowania stopów jak i wykonywania odewów, pozwaa na prawie całkowite usunięcie wtrąceń niemetaicznych. Przez wszystkie te Jata rozwojowi ceramicznych fitrów piankowych towarzyszyło poznawanie ich zaet i korzyści jakie daje stosowanie procesu fitracji w produkcji odewów. Ae stosowanie fitrów ceramicznych powoduje też pewne niedogodności, które wiążą się z doborem właściwego gatunku i rozmiarów, ze sposobem montowania, a również ze znajomością procesu fitracji. Nieznajomość tych probemów może spowodować, że fitr nie będzie spełniał swojego zadania ub też nadmiernie hamował przepływ metau, a nawet może nastąpić jego bokada. Poniższy referat ma na ceu przedstawienie wpływu rótnych parametrów ceramicznego fitra piankowego na proces przepływu metau przez fitr oraz hamowania prędkości przepływu medium przez fitr. 2. Badania modeowe oporu hydrauicznego ceramicznych fitrów piankowych Transport wtrąceń w ciekłym metau zaeży od wieu czynników, a przede wszystkim od prędkości przepływu strumienia i temperatury metau, wiekości i gęstości cząstek, średnicy porów i zawiłości kształtu porów fitra. Ustaony, wymuszony przepływ czynników przez fitry ceramiczne charakteryzuje iczba Reynods'a jako kryterium podobieństwa hydrauicznego i iczba Euer'ajako zmienna zaeżna: Eu = f(re) () Da przepływu cieczy przez fitr ceramiczny, iczbę oporu hydrauicznego definiuje się jako ioraz spadku ciśnienia statycznego na fitrze (opór przepływu) i

3 209 ciśnienia dynamicznego, okreśonego za pomocą średniej prędkości przepływu czynnika: ~=~=2Eu w2p 2 (2) gdzie: ~p -opór przepływu w p - średnia prędkość przepływu czynnika -gęstość ~ - iczba oporu hydrauicznego Eu - iczba podobieństwa Euera Wartość iczb oporu hydrauicznego wyznacza s1ę na stanowisku doświadczanym, na podstawie badań modeowych, to jest pomiaru ciągu warto ś ci ~p, w, p (oporu przepł)'wu czynnika, prędkości przepływu i gęstości czynnika). Liczba oporu hydrauicznego ~ daje możność porównania różnych rodzajów fitrów, a także przeniesienie wyników badań do układu rzeczywistego w zakresie iczb podobieństwa w jakim prowadzono badania modeowe. Ponieważ przepływ czynnika modeującego odbywa się do otoczenia, spadek ci śnienia na fitrze (opór przepływu) jest równy wartości ciśnienia manometrycznego: [hpa] (3) gdzie; Pm - ciśnienie manometryczne Pb - ciśnienie barometryczne Czynnikiem modeującym przepływ jest woda. Średnią prędkość przepływu wody obicza się z zaeżności : M w = - F p [m/s] (4 ) gdzie: M -strumień przepływu wody, kg/s p -gęstość wody, kg/m 3 F - powierzchnia przepływu, m 2

4 210 Liczba Reynods'a (kryterium podobieństwa hydrauicznego) obicza s ię z zaeżności : Re= wdp T] (5) gdzie: w - prędkość pr.repywu d - średnica hydrauiczna T] - epkość dynamiczna Schemat stanowiska do badań modeowych przedstawiono na rysunku 1. Rys. Schemat stanowiska do badań modeowych: -korpus staowy, 2- obudowa, 3 -ramki dystansowe, 4- fitr, 5- uszczeka gumowa, 6 - przesłona, 7 - U-rurka, 8 - przepływomierz, 9 - termometr. W modeu wodnym przez badany fitr piankowy tłoczono wodę. Strumień przepływu wody mierzono naczyniem miarowym i stoperem. Ciśnienie statyczne wody przed badanym fitrem (opór hydrauiczny) mierzono U-rurką wypełnioną rtęcią.

5 ~ 211 Temperaturę wody mierzono termometrem rtęciowym. Lepkość dynamiczną wody odczytywano z wykresu. Dodatkowo mierzono ciśnienie barometryczne. Da wszystkich badanych fitrów powierzchnia przepływu wody (wony przekrój przesłony) była stała i wynosiła 10" 4 m 2 Badania modeowe przeprowadzono na fitrach 10, 15 i 20 p.p.i. o grubościach mm. Przykładowo niektóre dane podano na rys.2 i w tabicy. 6 >.V' o bo s () 3 5 tu... "' E e o p. o ro {; () J 4 V,' ',' III V V / / ~ 7 ~ /L-- ~ --- ~ ~ --.- ' / ' / ppi, _ '.. _ 15ppi ł- -!Oppi o O grubość fitra [mm] Rys. 2. Zmiany oporu hydrauicznego w zaeżności od rodzaju i wymiarów fitra.

6 212 Tabica Liczby oporu hydrauicznego da różnych gatunków fitrów piankowych. Grubość fitra [mm] Opór hydrauiczny~ da fitrów 10 ppi 15 ppi 20 ppi Wnioski Uzyskane wyniki pomiarów wskazują, że: opór hydrauiczny fitrów wszystkich gatunków wzrasta wraz ze zwiększeniem grubości, przy czym znacznie woniej wzrastajuż od około 30 mm; opór hydrauiczny fitrów 15 ppi jest mniejszy niż da fitrów O ppi; zdecydowanie największe opory są na fitrach 20 ppi. ich Literatura: [] Piech K.: Wybrane zagadnienia procesu fitracji przy stosowaniu ceramicznych fitrów piankowych. Konferencja "Odewnictwo, materiałoznawstwo, jakość". Kraków, styczeń [2) Piech K., Stachańczyk J: Badania modeowe zmian natężenia przepływu w zaeżności od parametrów fitra i rodzaju fitrowanego tworzywa metaowego. Opracowanie Instytutu Odewnictwa. Praca nie pubikowana.