Described are properties of the plasma used for thermally sprayed coatings and properties of the most commonly used coating materials and also specified are the most important properties of the coatings which are critical for their applications in the industry and economy.
PL
Scharakteryzowano plazmę stosowaną do natryskiwania powłok. Dokonano ogólnej charakterystyki najczęściej stosowanych materiałów powłokowych i wyszczególniono ważniejsze właściwości powłok - decydujące o ich przydatności dla przemysłu i gospodarki. Przytoczono ważniejsze przykłady eksploatacji urządzeń pracujących z natryskanymi powłokami, zamieszczając osiągnięte efekty oddziaływania powłok na wzrost trwałości i efektywności pracy cieplnej.
The values of emissivity coefficients are given for the materials of metal and ceramic coatings. Analytical calculations have been made for the effect of the heating medium (flame) - uncoated wall and then heating medium (flame) - coated wall mutual emissivity coefficients on the values of the exchanged heat flux. Based on the measurement results for the main coating properties, coatings were selected which were the most suitable for spraying the walls of furnaces and heat exchangers, and determined the intensification of heat exchange. These coatings were used to spray the walls of a laboratory waste-heat boiler, and then measurements were taken for the values of the fluxes of heat absorbed by the cooling water flowing in the boiler tubes covered with different type coatings. The analytical calculations and the laboratory tests have been confirmed by the results of full-scale operation on the elements of metallurgical equipment.
PL
Przytoczono wartości współczynników emisyjności materiałów metalowych i ceramicznych oraz powłok. Dokonano analitycznych obliczeń wpływu współczynnika emisyjności wzajemnej: czynnik nagrzewający (płomień) - ściana bez powłok, a następnie czynnik nagrzewający (płomień) ściana z powłoką (czynnik nagrzewany) na wartości strumienia wymienianego ciepła. W oparciu o wyniki pomiarów podstawowych własności powłok wytypowano najbardziej przydatne do natryskiwania ścian pieców i wymienników warunkujące intensyfikację wymiany ciepła. Powłokami tymi natryskano ściany laboratoryjnego kotła odzysknicowego i dokonano pomiarów wartości strumienia ciepła przejmowanego przez wodę chłodzącą - przepływającą w rurach kotła pokrytych różnymi rodzajami powłok. Obliczenia analityczne i badania laboratoryjne potwierdzono wynikami eksploatacji przemysłowej w elementach urządzeń hutniczych.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Omówiono możliwości zastosowania cieplnoregulacyjnych powłok natryskiwanych plazmowo na wymiennikach ciepła. Przedstawiono rozważania teoretyczne, a także wyniki laboratoryjnych badań fizycznych własności powłok natryskiwanych plazmowo, w tym wyniki pomiarów absorpcyjności i przewodności cieplnej oraz badania laboratoryjnych wymienników ciepła z natryskiwanymi powłokami (wysokość wymienników ok. 2,5 m). Uzyskane wyniki potwierdzono podczas eksploatacji przemysłowych wymienników ciepła z natryskiwanymi plazmowo powłokami w zakładach przemysłowych.
EN
The grounds have been given for the advisability of spraying on coatings of varied values of coefficients of radiation and conducting heat absorption onto the furnace and heating device walls. The properties crucial in the coating's suitability for being sprayed onto furnace and heating device walls have been compared with the task of improving the calorific work parameters as well as the task of limiting the cooling water consumption and increasing the exploitation durability. The measurements results showing the influence of coatings of the regulated (in the spraying process) indexes Alfa, E and Delta on water and air heating as well as on the values of furnace gases temperature, which are emitted from the furnace and heat exchanger working spaces.
Opisano mechanizm procesów korozyjnych zachodzących na ścianach ogrzewalnych kotłów zarówno w zakresie niskich temperatur tj. w strefie paleniskowej, jak i w zakresie średnich temperatur tj. na powierzchniach podgrzewaczy pary. W dalszej części pracy dokonano analizy procesów korozji wżerowej zachodzącej w obecności tlenków: azotu, siarki i chloru, które rozpuszczają się w kondensującej parze wodnej na metalowych ścianach urządzeń cieplnych pod warstwą wymurówki. Przeprowadzono badania własności plazmowo natryskiwanych powłok ceramicznych i cermetalowych odznaczających się zdolnością do wytwarzania szczelnej, nieprzemakalnej dla czynników korozyjnych bariery. Dokonano pomiarów m.in. porowatości oraz zdolności ograniczania wysokotemperaturowej korozji stalowego podłoża. W oparciu o uzyskane wyniki dokonano oceny przydatności powłok do ograniczania procesów korozji metalowych ścian urządzeń cieplnych. Przytoczono wyniki przemysłowych eksploatacji elementów pracujących z ochronnymi powłokami.
EN
Corrosion mechanism taking place on boiler walls in low temperatures i.e. in flame zone, as well as in the average temperature zone i.e. on the overheat steam device, has been described. Then the analysis of chemical corrosion in presence of NOx, SO2, SO3 and Cl which dissolve in condensating steam on metal walls of thermal devices was performed. Ceramic and cermet plasma-sprayed coatings were tested on porosity and capacity of high-temperature corrosion reduction. Estimation of usefulness for thermal devices walls spraying is presented together with the industrial exploitation results.
W pracy opisano uproszczone modele erozyjnego zużycia czystych metali i powierzchni metalowych pokrytych tlenkami z uwzględnieniem podwyższonych temperatur. W części badawczej przedstawiono stanowisko badawcze i opisano metodykę pomiarów. Dokonano analizy wyników badań zużycia erozyjnego powłok katalizujących procesy dopalania CO i redukcji NOx, wytworzonych z mieszanin tlenków miedzi i chromu. Ustalono, iż odporność erozyjna powłok wzrasta z podwyższeniem udziału Cr2O3 w mieszaninie.
EN
In this paper simplified models of high-temperature erosive wear of pure metals and metals covered with oxides are presented. The analysis of experimental results of corrosive wear of coatings made of copper and chromium oxide mixtures which catalyse combustion process of CO and reduction of NOx is described. It was stated that the erosive resistance grows with increasing amount of Cr2O3 in the mixture.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This work describes the grounds given for the advisability of applying insulating coatings for reducing the overheating of both cooled and non-cooled furnace and thermal equipment elements operated at high temperatures, including those operating periodically, and for spraying onto the walls of reactors in which auto-thermal processes are conducted. Parameters are described, which are decisive to heat conduction through solid materials and coatings, with emphasis being placed on heat movement through coating pores. The results of the measurements taken of the thermal conductivity of ceramic and cermet coatings are reported, and based on the main physical coating properties determined (in the previous studies), evaluations have been made in terms of their usefulness for making thermal insulation on the elements of furnaces and thermal equipment operated at high ternperatures. The results obtained from determining coating properties and thermal balances made on laboratory stands have been confirmed by the resuIts of full-scale operation of the equipment elements operating with sprayed coatings.
PL
Uzasadniono celowość stosowania powłok izolacyjnych do ograniczania przegrzewania się chłodzonych i nie chłodzonych elementów konstrukcyjnych pieców i urządzeń cieplnych eksploatowanych w wysokich temperaturach - w tym pracujących okresowo - oraz do natryskiwania ścian reaktorów, w których realizowane są procesy autotermiczne. Opisano parametry decydujące o przewodzeniu ciepła przez materiały monolityczne oraz powłoki, uwzględniając w szczególności ruch ciepła przez pory powłoki. Przytoczono wyniki pomiarów przewodności cieplnej powłok ceramicznych oraz cermetalowych i w oparciu o wyznaczone (we wcześniejszych badaniach) podstawowe własności fizyczne powłok dokonano oceny ich przydatności do wytwarzania barier termicznych na elementach pieców i urządzeń cieplnych eksploatowanych w wysokich temperaturach. Uzyskane wyniki oznaczeń własności powłok i wykonanych bilansów cieplnych na stanowiskach laboratoryjnych potwierdzono wynikami eksploatacji przemysłowej elementów urządzeń pracujących z natryskanymi powłokami.
W artykule przedstawiono metodę numerycznego określania produktów spalania paliw na podstawie ich składu chemicznego. Do obliczeń użyto najnowszej wersji profesjonalnego oprogramowania amerykańskiej firmy Reaction Design, a mianowicie programu CHEMKIN-PRO. Dla zadanych warunków początkowych i brzegowych dokonano obliczeń numerycznych mających na celu oszacowanie składu atmosfery gazowej podczas pożaru w zamkniętym, wentylowanym pomieszczeniu, wypełnionym palnym materiałem o znanym składzie elementarnym. Podano przykład wykorzystania tej metody do określenia składu spalin ciekłego paliwa węglowodorowego zawierającego domieszki tlenu, siarki i azotu. Pokazano, że na podstawie uzyskanych wyników, a w szczególności skład chemiczny obejmujący ponad sto związków można prognozować skutki ekologiczne dla środowiska i zdrowia człowieka. Otrzymane wyniki obliczeń jednoznacznie wskazują, że na skutek pożaru benzyny w zamkniętym pomieszczeniu uwalniane są niepożądane z ekologicznego punktu widzenia zanieczyszczenia. Wytwarza się bowiem niezmiernie niebezpieczna mieszanka gazów, w większości palnych (H2, CO i węglowodory), co grozi niebezpieczeństwem wybuchu w momencie osiągnięcia przez te gazy granicy wybuchowości. Uzyskane przez autorów wyniki obliczeń numerycznych, mimo ograniczonej ilości danych opisujących analizowany proces, mogą stanowić podstawę rozważań na temat mechanizmów formowania różnych związków chemicznych, a zwłaszcza tych, których wysoka koncentracja może stanowić zagrożenie dla życia i zdrowia ludzi biorących udział w akcjach ratunkowych.
EN
In the article the numerical method of determination of fuels combustion products on the basis on their chemical composition was presented. In the calculations the latest version of the professional software, namely CHEMKIN-PRO created by the American company Reaction Design, was used. For the selected initial and boundary conditions the numerical calculations were made in order to estimate the composition of gas atmosphere in a fire in an enclosed, ventilated room, filled with a combustible material of known elemental composition. The examples of this method use was shown in order to determine the composition of liquid hydrocarbon fuel containing admixtures of oxygen, sulphur and nitrogen. It was found that, based on the resulting calculation, in particular chemical composition including over a hundred of compounds, the ecological effects for natural environment and human being health can be predicted. The results of calculations clearly indicate that as an effect of gasoline fire in a confined space the pollutants that are undesirable from an environmental point of view of are released. An extremely dangerous mixture of gases, mostly combustible (H2, CO and hydrocarbons) is produced, which pose a danger of explosion when these gases reach the explosive limit. The results of numerical calculations obtained by the authors, despite the limited amount of data describing the analyzed process may constitute a basis of reflection on the mechanisms of formation of different chemical compounds, especially those which high concentration may endanger the lives and health of human beings taking part in rescue operations.
Important types of environmental noxiousness connected with carbon monoxide and toxic gases emission are characterized in this paper. Presented methods allow to reduce pollutants emission in the afterburning processes, especially catalytic afterburning. Results concern the catalytic effect of plasma sprayed ceramic coatings on burning surfaces and ceramic blocks. The catalytic afterburning processes are realized in tube furnaces, water heaters and in a model chamber with ceramic blocks sprayed with catalytic coatings placed in combustion gas ducts. Results confirm the purposefulness of plasma sprayed catalytic coatings application for afterburning processes.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.