В рассматриваемом примере содержание MgO было уменьшено, а содержание CaO соответственно увеличено на 1 вес. %. Такое замещение вызовет повышение расчетной температуры на 5 оС. Следовательно, для приведения температуры к заданному составу необходимо увеличить рассчитанную выше температуру на 5 оС.
Таким образом, температура, при которой вязкость стекла заданного состава будет равна пяти, составит 941,8 + 5 = 946,8 » 947 оС.
1.5 Определение вязкости стекломассы
методом вращающегося цилиндра
(вискозиметр Маргулеса — Воларовича)
Данный метод и прибор для определения вязкости по этому методу разработаны Г. Маргулесом и позднее усовершенствованы , , и др.
Устройство прибора. На рис. 76 приведена принципиальная схема вискозиметра Маргулеса—Воларовича, применяемого для определения вязкости стекломассы при высоких температурах (900° С и выше). Основной частью прибора является электрическая печь сопротивления, которая смонтирована в цилиндрическом кожухе / диаметром 300 мм и высотой 420 мм, В кожух вставлен шамотный тигель 2, в который в свою очередь вставлены цилиндры: внутренний 3 и жаровой 4. Свободное пространство между шамотным тиглем и средним цилиндром, а также между железным кожухом и тиглем заполнено шамотной крошкой. Внутренний цилиндр изготовляют из огнеупорной массы, состоящей из смеси 60% корунда и 40% огнеупорной глины.
На внутренней поверхности этого цилиндра имеется трехходовая винтовая нарезка для закладки в нее соответственно трех ветвей платиновой спирали с целью наилучшего распределения температур как по вертикали, так и по горизонтали нагреваемого пространства печи, а также для увеличения ее мощности и удлинения срока службы платиновой обмотки.
Керамические цилиндры и платиновый тигель 5, заполняемый исследуемой стекломассой, неподвижно установлены на огнеупорную подставку 6. Платиновый тигель в нижней части внешней боковой поверхности имеет три симметрично раположенных шипа. Тигель на подставке закрепля
ют так, чтобы его шипы плотно входили в пазы, сделанные в подставке. Для обогревания платинового тигля в жаровую полость цилиндра и снизу в подставку закладывают платиновую спираль 7. Внутренний тигель сверху накрывают круглой керамической крышкой 8 с отверстием, расположенным в ее центре. На внутренней стороне этой же крышки устроены пазы, в которые закладывают платиновую проволочную спираль для более равномерного нагрева. Жаровой цилиндр сверху также закрывают крышкой 9>состоящей из двух половин с отверстием в середине.
Кожух вискозиметра имеет металлическую крышку 10 толщиной 3 мм с отверстием в середине диаметром 140 мм. В это отверстие вставляют вторую металлическую крышку //, полость которой заполнена пеношамотом. На крышке вискозиметра установлен водяной медный холодильник 12. Над холодильником на подставках закреплено кольцо с внутренней нарезкой, в него ввинчивают наиболее ответственную деталь вискозиметра — корпус 13. Через центр внутренней части корпуса проходит стальная ось 14, вращающаяся в двух шариковых подшипниках. Для охлаждения этих подшипников на внешней крышке вискозиметра установлен дополнительный холодильник 15. Верхний конец оси соединен со шкивом 16, имеющим вид катушки. На этот шкив в различных направлениях наматывают две шелковые нити 17 длиной по 8—10 м каждая. Свободный конец каждой из нитей перебрасывают через блок 18, к которому подвешивают груз 19. Величину грузов подбирают с таким расчетом, чтобы скорость вращения центральной оси вискозиметра не превышала 25—30 об/мин.
В нижнюю часть жароупорной стальной оси вставляют платиновый стержень 20 диаметром 4—5 мм, к которому присоединяют платиновый цилиндрик 21, имеющий диаметр 10 мм и высоту 15 мм. Этот цилиндрик расположен в платиновом тигле 5.
Центрировку оси вискозиметра осуществляют тремя горизонтальными винтами 22, установленными под углом 120° по отношению друг к другу. Постоянство температуры в верхней и нижней частях платинового тигля контролируют двумя платина-платинородиевыми термопарами 23 по гальванометру. Найденная величина вязкости может быть достоверной только в том случае, если температура стекломассы будет постоянной по всему ее объему. Вязкость расплава измеряют тогда, когда колебания температуры между нижней и верхней частями тигля не превышают ±3°.
Измерение вязкости. Навеску стекла 75—80 г помещают в платиновый тигель, который устанавливают на подставке в обогреваемое пространство печи. После этого внутренний и средний цилиндры, а также печь закрывают крышка-
ми. Далее ввинчивают вращающуюся ось, причем нижний конец оси с закрепленным на ней платиновым цилиндром погружают на необходимую глубину в стекломассу, находящуюся в тигле, после этого печь нагревают до температуры опыта. Постоянство температуры расплава является гЛавным условием, обеспечивающим надежность результатов измерения, поэтому перед каждым измерением необходимо выдерживать расплав около 20 мин при заданной температуре и перемешивать его, вращая ось вискозиметра. Вязкость стекломассы измеряют обычно в направлении от высших температур к низшим через заданный постоянный интервал, чаще всего через 100 или 50° С.
Концы двух шелковых нитей перебрасывают через блоки и подвешивают к ним соответствующие грузики. После этой операции через холодильники пропускают водопроводную воду. Под действием грузов нить начинает разматываться, вращая центральную ось. По секундомеру определяют время, затраченное на 10 оборотов оси, и затем подсчитывают число оборотов в минуту. Вязкость определяют по следующей формуле: относительная вязкость
где Р— вес груза, приводящего во вращательное движение ось прибора в г; Р0 — величина трения в подшипниках в Г; п — число оборотов оси вискозиметра в минуту; К — постоянная для данного прибора, или коэффициент для перехода от относительных к абсолютным значениям вязкости.
Зная постоянную прибора /С, можно определить вязкость исследуемого расплава в пуазах. Константу прибораКопределяют по методу моделирования с использованием для этого модельных или стандартных жидкостей с точно известной вязкостью.
Опыт повторяют не менее 3 раз, причем в каждом отдельном случае используют разный по весу груз, поэтому число оборотов оси вискозиметра в минуту будет различным. Так как вязкость стекломассы при одной и той же температуре должна быть одинаковой, то отношение веса груза К числу оборотов во всех трех параллельных опытах должно быть также одинаковым. Незначительная разница между отдельными параллельными определениями вязкости при заданной постоянной температуре свидетельствует о том, что вискозиметр работает нормально. При измерении вязкости на приборе необходимо принимать во внимание величину трения в подшипниках,' которую определяют графическим методом. Известно, чтомежду грузом Р, приводящим во вращательное движение ось вискозиметра, и числом ее оборотов п существует прямолинейная зависимость. Для построения графика по оси абсцисс в заданном масштабе откладывают значения числа оборотов в минуту, а по оси ординат — веса грузов. Получается прямая, отсекающая на оси ординат отрезок Р0, численно равный величине трения в подшипниках. Эту величину вводят в расчетные формулы для определения относительной и абсолютной вязкости расплава.
Результаты измерений записывают по следующей форме
Вопросы и задания по теме «Вязкость стекол»
1. Назовите, чем обусловлена вязкость любой среды?
2. Проанализируйте рис. 2.2 и ответьте на вопросы:
· Что является основным параметром, определяющим вязкость?
· В каком интервале вязкости идет выработка стекла?
3. Как изменяет величину вязкости введение в состав стекла тугоплавких оксидов Al2O3, SiO2, ZrO2?
4. По рисунку 2.2 определите, какие процессы протекают в вязкостно-температурном интервале варки.
5. Проанализируйте по рис.2.1 кривые температурной вязкости длинного и короткого стекол. Опишите зависимость тангенса вязкости от температуры.
6. С помощью рис. 2.1 рассчитайте интервал D Т и сравните его для длинного и короткого стекла.
8. Установите соответствие между температурным интервалом формования стекла и составом, если в состав стекла (1) добавили Na2O путем замены SiO2 и получили состав (2).
9. Что является мерой «длины стекла»?
10. Какое влияние оказывает содержание щелочных металлов на вязкость и длину стекла? Назовите причины данного влияния.
1. Рассчитайте степень связности состава 1 (Na2O×3SiO2) и состава 2 (2Na2O×SiO2) и сравните их вязкость в расплавленном состоянии.
2. Рассчитать температуру, соответствующую вязкости, логарифм которой равен 9 (lg h = 9). Дано стекло следующего состава (в масс. %): SiO2 – 73; Al2O3 – 4; MgO – 5; CaO – 4; Na2O – 14.
МОДУЛЬ 2. ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ СТЕКОЛ.
В результате изучения модуля «Химическая стойкость стекол», вы будете владеть такими понятиями, как электропроводность и электрическая прочность стекла, уметь рассчитывать данные показатели и определять факторы влияния на электрические свойства. Также ознакомитесь с видеоматериалом, который наглядно демонстрирует применение диэлектрических свойств стекла на производстве.
Условные обозначения:
П – общие потери в весе, г
g— потеря в весе навески испытуемого материала в г;
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
