1. The use of water atomisation for the production of fritsTadej Lešer, Ivan Anžel, Andreja Goršek, 2015, izvirni znanstveni članek Opis: The production of powder materials from melts is usually done by atomisation. In our research two different frits were successfully produced using water atomisation technique. An overall assessment of the powders showed that the sizes of particles and their morphologies are determined mainly by the chemical compositions of the frits and atomisation parameters. The sizes of the particles depend on the viscosities of the frits, which is governed by the melt superheating during the experimental trials, orifice diameter and interactions between droplets and particles during additional stages after primary atomisation, which were controlled by water pressure. The morphologies of the particles depend on the relationships between the times of solidification and sphereoidisation and on the interactions between the particles.
Ključne besede: water atomisation, microstructure, spheroidisation, frits
Objavljeno v DKUM: 03.07.2017; Ogledov: 2365; Prenosov: 116
 Celotno besedilo (260,23 KB)
Gradivo ima več datotek! Več... |
2. Analiza uporabe emajla kot zaščite za betonsko jekloIgor Lenkič, 2016, diplomsko delo Opis: Diplomsko delo temelji na proučitvi smiselnosti uporabe emajla kot alternative obstoječim metodam protikorozijske zaščite betonskega jekla. Na podlagi znanstvenih objav smo najprej določili oksidne sestave frit, nato pa k vsaki friti na eksperimentalen način določili pripadajoče optimalne pogoje žganja (čas, temperatura). Ob upoštevanju teh pogojev smo pripravili dve seriji emajliranih vzorcev betonskega jekla: prvi sklop raziskave je obsegal vzorce namenjene ugotavljanju mehanskih lastnosti emajliranega jekla, drugi sklop pa analizi protikorozijskih lastnosti emajlov.
Ugotovitve mehanskih lastnosti emajliranega betonskega jekla, ki smo jih izvedli na natezni napravi kažejo, da so emajli sposobni slediti raztezanju jekla do dosežene meje plastičnosti. Na točki, kjer se betonsko jeklo začne plastično preoblikovati, se ves emajl zdrobi v prah in s površine odpade v celoti. Rezultati so pokazali, da ima temperatura žganja odločilen vpliv na znižanje natezne trdnosti emajliranih jekel. Izguba natezne trdnosti, ki nastopi zaradi toplotne obdelave jekla med postopkom emajliranja, lahko v nekaterih primerih doseže tudi 15 %, medtem ko je vpliv žganja na znižanje meje plastičnosti mogoče oceniti na največ 7 %.
Protikorozijske lastnosti emajlov smo analizirali z uporabo elektrokemijskih metod kot so kronopotenciometrija, polarizacijska upornost, elektrokemijska impedančna spektroskopija in ciklična polarizacija. Z meritvami polarizacijske upornosti smo pri nekaterih fritah dosegli tudi do 50–kratno povečanje polarizacijske upornosti. Rezultati ciklične polarizacije kažejo, da smo pripravili frito, ki je nosilec repasivizacijskih lastnosti. Slednja ugotovitev je presenetljiva, saj inertni sloji običajno ne omogočajo repasivizacije.
Ključne besede: betonsko jeklo, protikorozijska zaščita, armiran beton, emajl, frite
Objavljeno v DKUM: 14.10.2016; Ogledov: 1273; Prenosov: 127
Celotno besedilo (4,33 MB) |
3. Atomizacija fritTadej Lešer, 2015, doktorska disertacija Opis: Frite so steklaste snovi in so glavna surovina za nastanek emajlov in keramičnih prevlek. Nastanejo s taljenjem v talilnih pečeh, čemur sledi hitra ohladitev taline in tvorba grobega granulata. Za nanos na ustrezno površino se venomer meljejo, večinoma v velikih bobnastih mlinih, kar je časovno dolgotrajno in energetsko neugodno. Na drugi strani tehnologija vodne atomizacije, ki se v svetu večinoma uporablja za proizvodnjo kovinskih prahov, omogoča torbo prahov direktno ob ohlajanju taline. Enostavnost procesa in njegova velika prilagodljivost sta nas privedli, da smo se odločili raziskati možnost uporabe te tehnologije za tvorbo prašnatih frit.
Študija je temeljila na raziskavi dveh kompozicijsko različnih frit, frite A in B, ki smo ju primerjali s fritami enakih vhodnih sestav, proizvedenih po klasičnem postopku izdelave. Primerjali smo kemijske in fizikalne lastnosti atomiziranih in ne-atomiziranih (klasično taljenih) prahov frit, kakor tudi emajlov, nastalih iz njih. Prahove smo s pomočjo modernih preiskovalnih metod, kot so: rentgenska fluorescenčna spektrometrija, rastrska elektronska mikroskopija, diferencialna dinamična kalorimetrija s termogravimetrično analizo, dilatometrija itd., podrobno okarakterizirali in ovrednotili. Emajlom smo ocenili njihovo površino, veznost, barvno usklajenost in kislinsko odpornost. Rezultati študije so pokazali, da obstaja velika možnost za uporabo te tehnologije za tvorbo prašnatih frit.
Velikost in morfologija prahov sta bili odvisni predvsem od kemijske sestave frit in atomizacijskih parametrov. Atomizirani prahovi so v primerjavi z ne-atomiziranimi izkazovali popolnoma drugačno morfologijo, pri čemer je bolj viskozna frita (frita A) tvorila bolj nepravilne delce, manj viskozna (frita B) pa sferične. Klasično taljeni friti sta obe izkazovali morfologijo tipično za nastanek prahov s procesom mletja, vidni so bili značilno odrezani robovi in ploskve. Z razvitjem enačbe za izračun časa strjevanja (tstr) in z upoštevanjem izračuna časa sferoidizacije (tsfr) smo pridobili model, ki opisuje obliko delcev posameznih velikosti, ob spremembi procesnih parametrov ter lastnosti frit. Izračunana časovna razmerja (R(tstr/tsfr)) so uspešno potrdila nastalo morfologijo atomiziranih frit. Opazili smo tudi izredno močno interakcijo med delci ter med delci in razprševalnim sredstvom (vodo), ki je imela velik vpliv na končno morfologijo. Delci so se pri interakciji poškodovali, deformirali in preoblikovali, kar je pri fritah v primerjavi s kovinskimi sistemi zaradi njihove krhkosti še bolj zaznano.
Velikostna porazdelitev delcev je bila odvisna od viskoznosti frit oziroma od stopnje pregretja taline, pri čemer smo za frite dognali, da potrebujejo za uspešno atomizacijo, zaradi svoje velike viskoznosti, višjo temperaturo pregretja (okoli 300–400 °C), kakor kovine in zlitine. Bolj fine porazdelitve so se med drugim tvorile ob višjem tlaku razprševalnega sredstva ter manjši izlivni odprtini vmesne posode (tundisha). Tako atomizirani, kot ne-atomizirani prahovi so imeli podobne lastnosti, pri čemer so atomizirane frite, zaradi višje hitrosti ohlajanja dosežene pri atomizaciji, imele višjo temperaturo steklastega prehoda (Tg) kakor tudi ostale transformacijske temperature (temperatura sintranja, zmehčanja itd.).
Emajli atomiziranih frit so imeli podobne kemijske, mehanske in optične lastnosti, kar potrjuje ustreznost uporabljene tehnologije atomizacije. Izračun ekonomske upravičenosti procesa je pokazal, da bi se nam ob predvidenih stroških in prihodkih, ki se vsekakor lahko spremenijo (nižja nakupna cena naprave, boljša optimizacija porabljene energije itd.) in znatno zmanjšajo čas vračanja naložbe, investicija v vodno atomizacijo za proizvodnjo prahov frit povrnila v okoli 35,5 letih.
Ključne besede: frite, emajli, vodna atomizacija, mikrostroktura, mletje
Objavljeno v DKUM: 30.01.2015; Ogledov: 2190; Prenosov: 312
Celotno besedilo (54,16 MB) |
4. PRIMERJALNA ANALIZA OBRATOVANJA KEMIJSKEGA IN ENCIMSKEGA REAKTORJA Z NASUTJEMTadej Lešer, 2009, diplomsko delo Opis: Za uspešno načrtovanje reaktorjev je potrebno poznati enačbo proizvodnosti želene reakcije, kot tudi odvisnost različnih spremenljivk na njeno obnašanje. Študije kinetike reakcij izvajamo v laboratororijskem merilu, katerih rezultate kasneje uporabimo pri dimenzioniranju reaktorja, kot tudi povečavo (scale—up) na večje sisteme. Velikokrat obstaja več reaktorskih sistemov za dosego enakega produkta, zato hočemo izmed njih najti tistega, ki nam daje najboljše rezultate oz. največjo proizvodnost. Da pa lahko ugotovimo, kateri izmed njih je najboljši, naredimo med njimi primerjavo t.i. primerjalno analizo.
V okviru diplomskega dela smo študirali reakcijo hidrolize saharoze v kemijskem in biokemijskem reaktorju z nasutjem. Pri kemijskem reaktorju smo uporabili dve velikosti delcev katalizatorja, ki sta znašali, d = 860 µm in d = 303 µm. Osrednji cilj je bil določitev primernejšega sistema za omenjeno reakcijo, kot tudi opredelitev ustreznih kinetičnih parametrov, kot so aktivacijska energija, red reakcije, faktor učunkovitosti, itd. ter na koncu zapisati ustrezno enačbo proizvodnosti. To smo dosegli s preučevanjem poteka reakcije pri različnih pogojih obratovanja, tako, da smo spreminjali obratovalno temperaturo ter napajalni volumski pretok skozi reaktor. Ugotovili smo, da je reakcija hidrolize saharoze preko kemijskega katalizatorja, reakcija prvega reda, ki ima dokaj visoko aktivacijsko energijo (Ea = (67—74) kJ/mol). Proizvodnost reakcije je odvisna od velikosti delcev katalizatorja in je pri manjših delcih večja, kar smo dokazali tudi s izračunom faktorja učinkovitosti. Biokemijski katalizator je pokazal dobro ujemanje z Michaelis—Mentenovo kinetiko, medtem ko sta znašali vrednosti aktivacijske energije, Ea = 19,5 kJ/mol in Michaelis—Mentenove konstante KM = 2,1 mmol/L.
V primerjavi med kemijskim in biokemijskim reaktorjem smo ugotovili, da ima kemijski katalizator z velikostjo delcev, d = 303 µm najboljše stopnje presnov, medtem ko je presnova encima, pri njegovi optimalni temperaturi ( = 55 °C) in najboljšem uporabljenem pretoku (qv = 6 mL/min), za 25 % manjša. Kemijski katalizator ima tudi stalilnejše obratovanje, nižjo ceno na uporabljeno enoto ter daljšo življensko dobo. Zato smo za dano reakcijo predlagali uporabo kemijskega katalizatorja.
Ključne besede: reaktor z nasutjem, saharoza, enačba proizvodnosti, katalizator, kinetika reakcije
Objavljeno v DKUM: 22.12.2009; Ogledov: 3235; Prenosov: 260
Celotno besedilo (793,92 KB) |
