多孔陶瓷膜過濾技術(shù)是世界公認的高效去除高溫氣體中顆粒物的最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)。多孔陶瓷是該技術(shù)實現(xiàn)氣固分離的核心部件,是高溫過濾裝置能否長期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。碳化硅多孔陶瓷材料被認為是高溫?zé)煔膺^濾中最有前途的材料之一。然而,材料在使用時會受到溫度較低的反向脈沖清灰氣流的頻繁熱沖擊,在材料中產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。在熱-力耦合作用下,材料的機械性能會出現(xiàn)衰減,嚴重時會影響高溫?zé)煔鈨艋b置的正常運行。為此,本文選取典型的碳化硅多孔陶瓷材料,分別從實驗和數(shù)值模擬兩個方面對其損毀進行研究。采用熱沖擊實驗研究了氧化物結(jié)合碳化硅多孔陶瓷材料的抗熱沖擊性能,結(jié)合三點彎曲法和單邊切口梁法,考察了溫差、熱震次數(shù)、冷卻介質(zhì)等對碳化硅多孔陶瓷材料的剩余抗折強度及斷裂韌性的影響。發(fā)現(xiàn)氧化物結(jié)合碳化硅多孔陶瓷具有多孔陶瓷典型的熱震溫差-強度特性,抗折強度均隨溫差的增大而降低。在熱沖擊次數(shù)較少時材料強度呈現(xiàn)由快速到緩慢的降低趨勢。并且研究了熱沖擊換熱過程中影響材料抗熱沖擊性能的因素,發(fā)現(xiàn)表面換熱系數(shù)較小的材料展現(xiàn)出較好的抗熱沖擊性能。實驗證實了預(yù)制一定的裂紋可以增強材料的斷裂韌性。采用實驗數(shù)據(jù)擬合得到熱應(yīng)力-溫差關(guān)系公式,...

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 高溫過濾用多孔陶瓷的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 多孔陶瓷的應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.2.2 多孔陶瓷熱震損毀的研究現(xiàn)狀
    1.3 高溫過濾用多孔陶瓷的性質(zhì)特點
    1.4 本文的研究意義及研究內(nèi)容
        1.4.1 研究意義
        1.4.2 主要研究內(nèi)容
第2章 實驗內(nèi)容與方法
    2.1 實驗材料及儀器設(shè)備
    2.2 分析與表征
        2.2.1 孔隙率及體積密度測試
        2.2.2 孔徑分布測試
        2.2.3 物相分析
        2.2.4 微觀形貌測試
        2.2.5 熱膨脹性能測試
        2.2.6 抗彎強度測試
        2.2.7 斷裂韌性
        2.2.8 實驗數(shù)據(jù)可靠性處理
第3章 碳化硅多孔陶瓷的熱沖擊行為實驗研究
    3.1 引言
    3.2 多孔碳化硅的熱沖擊實驗
    3.3 碳化硅陶瓷的熱沖擊斷裂性能研究
        3.3.1 常溫性能
        3.3.2 高溫力學(xué)性能
        3.3.3 熱沖擊溫差及冷卻介質(zhì)對殘余抗彎強度的影響
        3.3.4 熱沖擊溫差對斷裂韌性的影響
        3.3.5 裂紋對斷裂韌性的影響
        3.3.6 熱應(yīng)力擬合方程的建立及試驗驗證
    3.4 碳化硅陶瓷的熱疲勞性能研究
        3.4.1 空冷熱疲勞
        3.4.2 水冷熱疲勞
    3.5 本章小結(jié)
第4章 陶瓷膜過濾器內(nèi)流場及熱致?lián)p毀機理模擬分析
    4.1 引言
    4.2 數(shù)值計算的主要模型
        4.2.1 流體動力學(xué)基本方程
        4.2.2 氣相流動模型
        4.2.3 多孔介質(zhì)模型
    4.3 多孔陶瓷過濾裝置二維模擬及分析
        4.3.1 模型建立
        4.3.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)及邊界條件
        4.3.3 模擬結(jié)果
    4.4 多孔陶瓷過濾裝置三維模擬
        4.4.1 模型建立
        4.4.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)及邊界條件
        4.4.3 模擬結(jié)果及分析
        4.4.4 損毀分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 下一步展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3981271