Способ формирования молекулярного покрытия на поверхностях изделий из металлов и сплавов


 


Владельцы патента RU 2485360:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (RU)

Изобретение относится к трубопроводным системам, теплообменному оборудованию и позволяет улучшить гидродинамические и термодинамические характеристики поверхностей изделий из металлов и сплавов. Способ заключается в формировании на поверхностях структурированной пленки посредством создания эмульсии поверхностно-активных веществ (ПАВ), дозирования эмульсии в жидкую среду, при этом в качестве ПАВ используют биологически и термически не разлагаемые соединения, химически инертные по отношению к жидким средам, например пленкообразующие амины, нагревают указанную среду до температуры выше температуры плавления используемых ПАВ, очищают изделия от продуктов коррозии и отложений, помещают изделие в жидкую среду, создают электромагнитное поле посредством ввода в жидкую среду электрода, подключают электрод к одному полюсу источника тока, а изделие из металла или сплава - к другому, выдерживают температуру и электромагнитное поле до окончания процесса формирования молекулярного покрытия. Технический результат - повышение надежности, коррозионной стойкости и ресурса изделий из металлов и сплавов.

 

Изобретение относится к трубопроводным системам, теплообменному оборудованию и предназначено для предприятий-изготовителей и эксплуатирующих организаций.

Известен способ получения гидрофильной полимерной пленки и устройств для его реализации, описанный в патенте РФ № 2070211, МПК6 C08J 7/18, опубликованный 10.12.1996 г. Способ заключается в получении гидрофильных полимерных пленок путем радикальной прививочной полимеризации акрилового мономера на поверхности и последующей многостадийной обработки.

Однако указанный способ характеризуется сложностью осуществления, значительными энергетическими затратами (высокочастотная обработка, УФ-облучение, сушка воздухом, применение комплекса химических растворителей) и невозможностью реализации на крупногабаритных и эксплуатирующихся изделиях.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ уменьшения гидравлического сопротивления трубопроводных сетей для транспортировки жидких сред, обеспечивающий формирование молекулярного покрытия на поверхностях изделий из металлов и сплавов, описанный в патенте РФ №2318140, МПК F15B 1/06, опубл. 27.02.2008 г. Способ заключается в формировании на поверхностях трубопроводов и оборудования молекулярной структурированной пленки посредством ввода в жидкую среду поверхностно-активных веществ (ПАВ), до ввода ПАВ готовят эмульсию, насыщенную этими молекулами, дозируют приготовленную эмульсию в жидкую среду. При этом суммарная толщина слоев, сформированных на поверхностях оборудования трубопроводной сети, соизмерима с шероховатостью поверхности, в качестве ПАВ используют биологически и термически не разлагаемые соединения, химически инертные по отношению к транспортируемым средам.

Однако такой способ не только не улучшает теплообменные характеристики функциональных поверхностей, но и при значительных толщинах наблюдается ухудшение, при этом существует ряд проблем теплоэнергетического оборудования, для решения которых необходима интенсификация теплообменных процессов.

Техническим результатом изобретения является улучшение гидродинамических и термодинамических характеристик поверхностей изделий из металлов и сплавов.

Этот технический результат достигается тем, что известный способ формирования молекулярного покрытия на поверхностях изделий из металлов и сплавов, заключающийся в формировании на поверхностях структурированной пленки посредством создания эмульсии поверхностно-активных веществ (ПАВ), дозирования эмульсии в жидкую среду, при этом в качестве ПАВ используют биологически и термически не разлагаемые соединения, химически инертные по отношению к жидким средам, например пленкообразующие амины, отличается тем, что нагревают указанную среду до температуры выше температуры плавления используемых ПАВ, очищают изделия от продуктов коррозии и отложений, помещают изделие в жидкую среду, создают электромагнитное поле посредством ввода в жидкую среду электрода, подключают электрод к одному полюсу источника тока, а изделие из металла или сплава - к другому, выдерживают температуру и электромагнитное поле до окончания процесса формирования молекулярного покрытия.

Способ формирования молекулярного покрытия на поверхностях изделий из металлов и сплавов осуществляется следующим образом.

Поверхности изделий из металлов и сплавов очищают от отложений и продуктов коррозии. Готовят эмульсию молекул поверхностно-активных веществ (ПАВ) в жидкой среде. Помещают изделие из металла или сплавов в жидкую среду и обеспечивают перемешивание. Нагревают жидкую среду до температуры выше температуры плавления используемых ПАВ, например для пленкообразующих аминов до температуры выше 70°C. В жидкую среду помещают электрод, который соединяют с источником тока, вторым электродом является само изделие, которое также соединяют с источником тока. Молекулы ПАВ, к примеру пленкообразующих аминов, характеризуются дипольной структурой, что обеспечивает возможность управления скоростью и направлением движения молекул электромагнитным полем. Известно, что при отсутствии электромагнитного поля молекулы ПАВ сорбируются на поверхности изделий из металла или сплава положительно заряженной половиной к поверхности, а отрицательно заряженной от поверхности. При этом сформированные упорядоченные, структурированные, молекулярные, пленочные слои характеризуются гидрофобными свойствами (угол смачивания порядка 120°). В случае появления электромагнитного поля в направлении от поверхности изделия (при этом на электрод, расположенный в жидкой среде подается положительный заряд, а на изделие - отрицательный) молекулы ПАВ переориентируются и адсорбируются отрицательной половиной к поверхности, а положительно заряженной от поверхности. В этом случае сформированные упорядоченные, структурированные, молекулярные, пленочные слои характеризуются гидрофильными свойствами (угол смачивания ≤20°). После выключения электромагнитного поля молекулы ПАВ удерживаются на поверхности силами межмолекулярного взаимодействия.

При создании электромагнитного поля к поверхности изделия (при этом на электрод подается отрицательный заряд, а на изделие - положительный) сформированные упорядоченные, структурированные, молекулярные, пленочные слои ПАВ характеризуется сверхвысокой степенью смачиваемости (угол смачивания ≥150°).

На всем протяжении формирования упорядоченных, структурированных, молекулярных, пленочных слоев в жидкой среде поддерживается стабильная концентрация молекул ПАВ и температура.

Толщина молекулярного покрытия зависит от времени выдержки изделия в жидкой среде.

Формирование как ультрагидрофобных (угол смачивания ≥150°), так и гидрофильных покрытий (угол смачивания ≤20°) приводит к интенсификации теплообменных процессов. Механизмы влияния покрытий на теплообменные характеристики различны, в первом случае происходит интенсификация перемешивания приповерхностного слоя жидкости за счет изменения гидродинамики течения, а во втором - за счет увеличения площади контакта жидкости с поверхностью.

Использование изобретения обеспечивает улучшение гидродинамических и термодинамических характеристик поверхностей изделий из металлов и сплавов.

Способ формирования молекулярного покрытия на поверхностях изделий из металлов и сплавов, заключающийся в формировании на поверхностях структурированной пленки посредством создания эмульсии поверхностно-активных веществ (ПАВ), дозирования эмульсии в жидкую среду, при этом в качестве ПАВ используют биологически и термически не разлагаемые соединения, химически инертные по отношению к жидким средам, например, пленкообразующие амины, отличающийся тем, что нагревают указанную среду до температуры выше температуры плавления используемых ПАВ, очищают изделия от продуктов коррозии и отложений, помещают изделие в жидкую среду, создают электромагнитное поле посредством ввода в жидкую среду электрода, подключают электрод к одному полюсу источника тока, а изделие из металла или сплава - к другому, выдерживают температуру и электромагнитное поле до окончания процесса формирования молекулярного покрытия.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к трубопроводной транспортировке жидких сред. .

Изобретение относится к трубопроводному транспорту жидкости и может быть использовано при перекачке углеводородных жидкостей по трубопроводам с насосными станциями с использованием противотурбулентных присадок.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту жидкости и может быть использовано при перекачке углеводородных жидкостей по трубопроводам с насосными станциями с использованием противотурбулентных присадок.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к суспензионно-эмульсионной композиции антитурбулентной добавки, используемой в процессах перекачки водонефтяных эмульсий по промысловым трубопроводам от добывающих скважин к установкам подготовки нефти и для энергосберегающего трубопроводного транспорта технической воды.

Изобретение относится к транспорту нефти и нефтепродуктов. .

Изобретение относится к транспорту нефти и нефтепродуктов и может быть использовано для улучшения подготовки к трубопроводному транспорту высоковязких и парафинистых нефтей путем снижения их вязкости.

Изобретение относится к способам получения антитурбулентных присадок в виде суспензий и может быть использовано в трубопроводном транспорте нефти и нефтепродуктов при перекачке их в турбулентном режиме течения.

Изобретение относится к текучим средам на нефтяной основе. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для определения толщины и плотности отложений в оборудовании химических, нефтехимических предприятий, а также тепловых, геотермальных, атомных энергоустановок.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и предназначено для определения толщины отложений на внутренних поверхностях трубопроводов. .
Изобретение относится к трубопроводной транспортировке жидких сред. .

Изобретение относится к области гидродинамики турбулентных течений, а именно к способам искусственного снижения отрицательной турбулентной вязкости, и может быть использовано во всех отраслях техники, в которых используются турбулентные потоки в трубопроводах.

Изобретение относится к устройствам, снижающим гидравлическое сопротивление трубопровода при перекачивании по нему жидкостей, и может найти применение при гидротранспорте нефтей, масел, растворов, эмульсий, суспензий, воды, расплавов полимеров других ньютоновских и неньютоновских жидких сред.

Изобретение относится к транспортировке высоковязких жидкостей по трубопроводу и может быть использовано в различных отраслях промышленности для транспортировки жидкостей к потребителю, а конкретнее в нефтяной промышленности при перекачке нефти и нефтепродуктов.
Изобретение относится к теплоэнергетике, позволяет повысить экономичность, эффективность, надежность и ресурс трубопроводных систем. .

Изобретение относится к устройствам, снижающим гидравлическое сопротивление при перекачивании жидкостей по трубопроводу, и может найти применение при гидротранспорте нефти, масел, жидких продуктов нефтепереработки в химической и нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к области химии полимеров, а именно к способу получения агента, снижающего сопротивление течению, содержащего некристаллический полиальфаолефин с особо высоким молекулярным весом, и к агенту, снижающему сопротивление течению.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано в судостроении, при строительстве трубопроводов и в медицине. .

Изобретение относится к устройствам, снижающим гидравлическое сопротивление при перекачивании жидкостей по трубопроводу и может найти применение в химической, нефтехимической, фармакологической, пищевой и других отраслях промышленности, связанных с гидротранспортом вязких ньютоновских и неньютоновских жидкостей, суспензий и растворов.

Трубопровод предназначен для транспортировки текучей среды. Трубопровод (1) имеет цилиндрическую внутреннюю поверхность (2). Для оптимизации потока на внутренней поверхности (2) трубопровода (1) выполнены равномерно распределенные выемки (3) в форме шаровых сегментов, при этом расстояние (d) в осевом направлении между центрами соседних выемок (3) соответствует радиусу кривизны ±10%. Технический результат - уменьшение потерь в потоке текучей среды. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх