一种可拆卸汽轮机纳米绝热套的制作方法

文档序号:17479017发布日期:2019-04-20 06:19阅读:164来源:国知局

本发明属于汽轮机绝热保温领域,具体涉及一种纳米绝热材料,以及由其制得的可拆卸汽轮机纳米绝热套。



背景技术:

汽轮机,又名蒸汽透平发动机,是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力蒸汽动力装置。其主要用作发电用的原动机,也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等;还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。在汽轮机使用的过程中,需要给汽轮机保温。目前,有些电厂由于汽轮机本体的保温装置结构设计不合理,保温材料选择不当,机组运行中上下缸温差大,汽缸内外壁、法兰内外壁温差大,机组严重变形,影响了机组安全运行。而且其在高温或低温下运行往往会造成大量热能或冷量的损失,如汽轮机发电机组等,在高温下运行时,往往其外壳暴露在空间,造成大量的热量损失,而如果是在冬季或北方寒冷的地方运行,其热量的损失极其可观,不仅影响到设备的能源利用率之高低,而且还会影响到设备运行的效率,使运行的成本大大增加,

目前常用的保温方法之一是在汽轮机外部用矿渣棉、玻璃棉等保温材料进行包裹,再用玻璃丝布或带状物将保温材料固定在汽轮机外壳上,最后再涂上沥青油或包扎上铁皮。该种方式在施工安装时,很难将保温材料按照合适的尺寸对汽轮机外壳进行包裹,保温材料与汽轮机外壳之间会产生空隙,容易造成热量的流失,保温效果不好;防水能力差,汽轮机外壳易被腐蚀;只能一次性使用,若遇到检修时就得完成拆除,造成资源浪费,人工成本高;安装过程繁琐、给施工人员带来不便。而且,采用铁丝网对绝热保温材料进行固定,其绝热效果差,且在包覆规程中易产生粉尘,不利于操作工人健康。

常用的保温方法之二是先在缸体上敷设例如由硅酸铝针刺毯构成的内保温层,再用石灰或水泥抹面做外保护层,由于通常需要在抹面材料上开有膨胀槽,其保温效果和外观不佳,且不便于检修。使用该方法保温,在汽轮机检修时需要将保护层和保温层完全破坏才能拆除,从而产生大量的废弃物,造成很大的浪费和环境的严重污染,同时也决定了它仅限于一次性使用,使用成本较高。

如中国专利cn201043478y公开的一种汽轮机专用保温层结构,它是在汽轮机外壳表面包覆有至少一层内保温层,所述的内保温层外包覆有一层由不锈钢板或玻璃钢制成的外保护层;所述内保温层由若干可拆式保温棉毯组成,且每一块保温棉毯至少由保温材料和连接件构成,而外保护层由不锈钢或玻璃钢制成的块状壳体拼接而成,所述的内保温层也可以采用硅酸铝棉、岩棉、玻璃棉中至少一种制成的整体保温层,保温层外用钢带或铁丝牢固捆扎连成。该专利虽然部分地解决了现有汽轮机保温时的一些技术问题,但其外保护层为不锈钢或玻璃钢制成的块状壳体安装、拆除时较为繁琐,给施工带来不便;其在施工时容易损坏,无法再次利用,造成资源浪费;在高温、水汽较多的环境中,容易变质、腐蚀,降低了安全性能。

如中国专利cn2791263y公开的一种汽轮机柔性保温衣,它由根据汽轮机外形所设计的多个保温块拼接组成,所述保温块为三层:其内衬、保护层采用耐高温复合涂层纤维布,其保温层采用耐高温保温材料,用耐高温铆钉固定在保护层上,四周用耐高温线缝制;在所述各保温块之间用可调节耐高温绳或耐高温纤维带连接。该专利虽然部分地解决了现有汽轮机保温时的一些技术问题,但是由于其固定方式采用保温层用耐高温铆钉固定在保护层上,使得保温层与汽轮机贴合不紧密,保温效果并不理想;且安装拆除时需要较为不便,容易破坏保护层或保温层,导致不可重复利用。

如中国专利cn202690147u公开的一种汽轮机保温层结构,包括至少一层包覆于汽轮机外壳表面的保温层,所述保温层外表面还包裹有一层纳米复合材料制成的外保护层,所述外保护层由多块纳米复合材料制成的保护块相互拼接而成。该专利利用多块保温块拼接构成整体保温层,相比传统方法,其与汽轮机表面的尺寸配合方面明显改善,但仍存在接缝多、安装复杂、整体强度较差、外表温度较高的问题。

如中国专利cn1888398a公开的一种汽轮机汽缸外壳保温方法及保温仓,其保温方法是:先根据汽缸外壳的表面形状及大小制作一定数量的块状保温毯,将一块块保温毯铺垫在汽轮机外壳的表面上构成至少二层保温层;所述的保温层的形成是:先在汽轮机外壳表面铺垫一层由块状保温毯拼接而成的保温层,再在其上拼接一层由相同或不同的块状保温毯构成的保温层,且在拼接上层保温层时,上一块保温毯覆盖于下层保温层中由两块保温毯之间形成的连接缝隙,上下层形成错叠形状。该文献所提供的保温仓虽然具有使用成本低,组装方便,拆装快捷,可重复使用的优点,但是,其保温毯由常规的保温材料,例如硅酸铝、岩棉或玻璃棉,加外包不锈钢丝布或耐高温硅酸铝纤维布构成,导致其整体上的保温绝热效果并不理想。

如中国专利cn204371431u公开的一种汽轮机保温套,其结构包括保温套主体,其特征是,所述的保温套主体内设有一隔温腔体,所述的隔温腔体内设有若干中空球体;所述的隔温腔体上方依次设有海绵层、泡沫层和铁皮层;所述的隔温腔体下方依次设有纤维布层、耐高温保温层和耐火涂层。该文献的保温套虽然具有结构简单,使用方便的优点,但是,总体上而言,其保温隔热性能还不够理想。

如中国专利cn204312145u公开的一种汽轮机本体可拆式保温装置,包括紧固螺母、压板条、固定螺柱、法兰螺栓、法兰螺母、中间接缝、汽缸和法兰,其特征在于:还包括抹面层、膨胀节、内层加强网、中间层加强网、硅酸铝棉、内保温层、中间保温层和外保温层;所述外保温层、中间保温层和内保温层分别从外到内依次层叠排列,所述内保温层内壁与所述汽缸和法兰接触;在所述外保温层外壁涂有所述抹面层,所述外保温层上设置有若干所述膨胀节;所述外保温层、中间保温层和内保温层之间安装有所述固定螺柱,所述固定螺柱贯穿所述外保温层、中间保温层和内保温层,并通过所述压板条和所述紧固螺母拧紧固定;在所述法兰左右两侧分别对称安装两个所述法兰螺栓,并通过所述法兰螺母拧紧来保证法兰的紧密安装,在所述法兰螺栓的外面包裹一层硅酸铝棉。该文献虽然一定程度上减小了汽轮机本体各部分温差,防止汽轮机本体产生过大热应力,进而使得汽轮机能够长期安全运行。但是,该文献的保温装置结构复杂,施工难度较大,大大地增加了生产成本;而且其保温绝热效果依然不够理想。

综上可知,现有的汽轮机绝热套或者存在使用上不便,容易损坏汽轮机外壳,影响设备正常运行的问题,尤其是对于不可拆或不能重复使用的绝热套,其往往存在设备的维修保养不方便,使用成本非常高的问题,或者虽然可拆卸,使用相对方便,但是实际的绝热保温效果仍然不够理想,从而降低其使用寿命的问题。



技术实现要素:

为此,本申请所要解决的技术问题在于如何提供一种可拆卸汽轮机纳米绝热套,所述绝热套具有很低的导热系数和优良的抗压抗弯强度,由此极大地提高了其绝热保温效果,且能有效地维持汽轮机的高效运转;并且所述绝热套便于拆卸,可重复使用,维修保养非常方便,大大较低了其使用成本,也很好地延长了其使用寿命。

为解决上述技术问题,本申请的发明人经过认真和努力的研究,发现了一种具有协同增效作用的纳米绝热材料,通过采用具有特定组成的纳米绝热材料来制备可拆卸汽轮机纳米绝热套,既可大大地降低现有的汽轮机绝热套的导热系数较高,绝热保温效果较差的问题,又能避免现有的汽轮机绝热套安装或拆卸不便,容易损坏汽轮机外壳,影响设备正常运行,使用成本过高的问题,由此很好地解决了以上技术问题。

本申请的技术方案如下:一方面,本申请公开了一种纳米绝热材料,其包含:

各组分的重量百分含量以纳米绝热材料的重重量为基准。

本申请所述的中空zro2纤维含量优选为76.5-78.5wt.%,更优选为77.2-77.8wt.%份,最优选为77.6wt.%。

本申请所述的中空zro2纤维可以通过本领域已知的方法来制备,例如先将原料锆盐与稳定剂(如硝酸钇)混合,然后溶解于乙醇水溶液中配制成前驱液,随后将模板剂(例如白茅花纤维、蚕丝、棉花、木棉等)浸渍在前驱液中,取出浸渍后的模板剂纤维,挤干、干燥、焙烧。

本申请所述的中空al2o3纳米球含量优选为11.5-14.5wt.%,更优选为12.5-14.0wt.%份,最优选为13.5wt.%。

本申请所述的中空al2o3纳米球,其粒径优选为40-130nm;更优选由按照如下比例的不同粒径的纳米颗粒构成,其中>100-130nm:>70-100nm:40-70nm=1-2:2-3:1-2(重量比),更优选>100-130nm:>70-100nm:40-70nm=1:2.5:1.5(重量比)。利用不同粒径的中空al2o3纳米球可形成更为致密的填充结构,构成由大量真空腔结合而成的真空墙,这样的结构可以有效地阻止热传导,协同中空zro2纤维等成分一起提高纳米绝热材料的绝热保温性能。

本申请所述的中空al2o3纳米球可采用本领域已知的方法来制备,例如cn108585842a中记载的制备方法。

本申请所述的纳米钛铝酸钙含量优选为3.5-5.5wt.%,更优选为4.0-5.0wt.%份,最优选为4.3wt.%。

本申请所述的纳米钛铝酸钙的粒径优选为50-120nm,更优选为70-90nm。

本申请所述的纳米钛铝酸钙可用钛铝酸钙原料经超细化处理制得,优选在超细化处理之前,先对钛铝酸钙原料进行脱除二氧化钛的除钛处理,由此可增加钛铝酸钙中具有层片状晶形的ca6物相含量。由于具有层片状晶形的ca6物相具有极低的导热系数,从而有助于降低纳米绝热材料的导热系数,相应地提高其绝热保温效果。

本申请所述的纳米zno包覆六钛酸钾晶须含量优选为2.5-5.5wt.%,更优选为3.5-5.0wt.%份,最优选为4.6wt.%。

本申请所述的纳米zno包覆六钛酸钾晶须中,纳米zno含量为1-3wt.%,以纳米zno包覆六钛酸钾晶须的重量为基准。

本申请所述的纳米zno包覆六钛酸钾晶须可通过本领域已知的方法来制备,例如采用非均相成核法对六钛酸钾晶须进行无机包覆,利用乙酸乙酯在na2zn(oh)4溶液中水解得到氢氧化物包覆晶须的前驱体,再通过煅烧得到纳米zno包覆晶须。

另一方面,本申请还公开了一种可拆卸汽轮机纳米绝热套的制备方法,包括如下步骤:

1)先将中空zro2纤维均匀切碎成0.5-1.5mm的短纤维,然后将中空zro2纤维、中空al2o3纳米球、纳米钛铝酸钙和纳米zno包覆六钛酸钾晶按照前文所述的比例混合均匀;

2)在步骤1)得到的组合物中加入适量的去离子水和任选的ph值调节剂,形成悬浮液;

3)将步骤2)所得到的悬浮液缓慢注入对应于汽轮机各部件的成型模具中,压滤成型;

4)将步骤3)所得到的成型预制件烘干至恒重;

5)将烘干后的预制件进行烧结,然后冷却至室温;

6)将步骤5)制得的成型烧结件在汽轮机表面原位拼接成汽轮机纳米绝热套。

所述步骤2)中悬浮液的固含量优选为50-75wt.%,更优选为60-65wt.%,最优选为62wt.%。

所述步骤2)中优选加入酸,如无机酸,优选盐酸、硝酸等作为ph值调节剂;悬浮液的ph值优选调节至5.5-6.5,更优选6.0。

所述步骤3)中压滤成型时的压力为0.1-0.6mpa,优选为0.2-0.4mpa,更优选0.25mpa。

所述步骤4)中的烘干温度为30-90℃,优选为50-70℃,更优选为65℃。

所述步骤4)中的烘干时间为2-10h,优选为5-7h,更优选为6h。

所述步骤4)的烘干可以在本领域内常用的烘干设备中进行,例如烘箱。

所述步骤5)中,先升温至750-950℃,优选800-900℃;保温0.5-2.5h,优选1-2h;然后升温至1200-1350℃,优选1250-1300℃;保温1.0-3.0h,优选1.5-2.5h;升温速率为6-12℃/min,优选为8-11℃/mi。

所述步骤6)中各成型烧结件可通过锁扣、卡扣或带式连接扣固定连接。

另一方面,本申请还公开了一种利用前述制备方法所制得的可拆卸汽轮机纳米绝热套。

本申请具有的有益效果是:

1、本申请通过采用具有特定组成的纳米绝热材料,发现其具有协同增效作用,与现有的汽轮机用绝热保温材料相比,由所述纳米绝热材料制成可拆卸轮机纳米绝热套具有明显更低的导热系数,因此极大地提高了其绝热保温效果。

2、本申请的可拆卸汽轮机纳米绝热套除了具有更低的导热系数之外,还具有优异的抗压强度和抗弯强度,由此使其不仅能阻止汽轮机所有部件向外界的额外的热传导损失,而且能起到避免辐射传热和保护汽轮机部件的作用,可保障汽轮机机组的安全持久运行,可拆卸汽轮机纳米绝热套能够避免由于汽轮机运动振动而产生的粉尘,保证汽轮机长期安全运行,使用方便,成本较低,具有推广应用的价值。

3、本申请的可拆卸汽轮机纳米绝热套可将制得的成型烧结件在汽轮机上就地拼接成绝热套整体,其可根据汽轮机不同的温度分区以及不同的形状来量身打造不同的成型预制件,因而具有很强的适应性,可以很好地匹配不同规格、不同尺寸大小的汽轮机。

4、本申请所用的主要原料---zro2纤维、al2o3纳米球、钛铝酸钙等不仅来源丰富和成本低廉,而且生产工艺简单,由此大大地降低了生产成本。

5、本申请通过引入中空zro2纤维,既保留了氧化锆材料优良的常温力学性能、耐高温、耐腐蚀性能;又通过将氧化锆纤维制成中空结构,使其绝热保温性能在实心纤维的基础上得到大幅提高。

6、本申请通过在中空zro2纤维中进一步引入中空al2o3纳米球,使得中空al2o3纳米球一定程度上起到了增强材料的作用,由此改善了中空zro2纤维的机械强度,同时中空al2o3纳米球还能有效地封闭中空zro2纤维的两端,使其中空结构成为闭气结构,由此有效地降低了纳米绝热材料的导热系数,从而大大提升了最终制得的可拆卸汽轮机纳米绝热套的绝热保温性能。

另外的优点将在下文的描述中部分地示出,并部分地可通过具体的实施方式得以了解。尤其是借助在所附权利要求书中指出的化学组合物、方法及其组合,将实现和得到下述优点。应当理解,前文的一般性描述和下文的详细描述均仅仅为示例性和阐释性的,而非限制性的。

补充定义

本申请所述的材料、化合物、组合物和组分,可用于本申请所述的方法和组合物、或可与其结合使用、或可用于实施所述方法和制备所述组合物、或作为所述方法得到的产品。应当理解,当公开这些材料的组合、子集、群组等时,虽然可能不会明确地具体提及这些化合物的每一个和集体组合以及排列,但是在本申请中具体考虑和描述了其中的每一个。例如,如果公开和讨论提取助剂组分,并且讨论该组分的多种另选的固态形式,则除非存在具体的相反指示,否则具体地考虑了可能的提及助剂组分和固态形式的每一种组合和排列。该概念适用于本申请的所有方面,包括但不限于在制备和使用所公开的组合物的方法中的步骤。因此,如果存在可以执行的多个另外的步骤,则应当理解,这些另外的步骤的每一个可通过所公开的方法的任一具体的实施方案或多个实施方案的组合而执行,并且具体考虑了每一个这样的组合,它们应被视为均已公开。

在本说明书及其之后的权利要求书中,将提及许多术语,它们应被定义为具有以下含义:

必须指出的是,除非上下文另外明确规定,否则如本说明书及所附权利要求中所用,单数形式“一”、“一个/种”和“该/所述”既可包括一个指代物,又可包括多个指代物(即两个以上,包括两个)。因此,例如,提及“所述的阻燃剂”可包括单一阻燃剂,或两种或更多种阻燃剂的混合物,等等。

“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情况会发生或不会发生,并且该描述包括其中所述事件或情况发生的情形以及不发生的情形。例如,短语“加入任选的ph值调节剂”意指ph值调节剂可以加入或不加入,并且该描述包括未加入ph值调节剂和其中加入了ph值调节剂这两种情形。

除非另外指明,否则本申请中的数值点或数值范围都应该理解为前面有“约”修饰,即其为大约的,并且因此可以包括在所述范围外的值。所述数值范围可在本申请中直接表述为从一个特定值至另一个特定值,或者表述为从“约”一个特定值至“约”另一个特定值。当表述这样的数值范围时,另一个方面包括从所述一个特定值和/或至另一个特定值。相似地,某个数值点既可直接用数字来表述,也可通过使用先行词“约”将该数值点表示为近似值。还应当理解,数值范围中每一个的端点在与另一个端点的关系中均是重要的并独立于另一个端点。

在说明书和最后的权利要求书中提及组合物或制品中特定元素或组分的重量份是指组合物或制品中该元素或组分与任何其它元素或组分之间以重量份表述的重量关系。因此,在包含2重量份组分x和5重量份组分y的组合物中,x和y以2:5的重量比存在,并且无论组合物中是否包含另外的组分均以该比率存在。

除非具体指出有相反含义,或基于上下文的语境或所属技术领域内惯用方式的暗示,否则本申请中提及的所有分数以及百分比均按重量计,且组分的重量百分比基于包含该组分的组合物或产品的总重量。

本申请中提及的“包含”、“包括”、“具有”以及类似术语并不意欲排除任何可选组分、步骤或程序的存在,而无论是否具体公开任何可选组分、步骤或程序。为了避免任何疑问,除非存在相反陈述,否则通过使用术语“包含”要求的所有方法可以包括一个或多个额外步骤、设备零件或组成部分以及/或物质。相比之下,术语“由……组成”排除未具体叙述或列举的任何组分、步骤或程序。除非另外说明,否则术语“或”是指单独以及以任何组合形式列举的成员。

此外,本申请中任何所参考的专利文献或非专利文献的内容都以其全文引用的方式并入本申请,尤其关于所属领域中公开的定义(在并未与本申请具体提供的任何定义不一致的情况下)和常识。

具体实施方式

提出下列实施例是为了向本领域的普通技术人员提供如何制得和评价本申请所述的并受权利要求书保护的化合物、组合物、制品、装置和/或方法的完整公开内容和描述,并且旨在仅仅为示例性的,而非旨在限制发明人视为其发明的范围。已做出了努力以确保关于数字(例如量、温度等)的准确性,但是应当考虑到一些误差和偏差。除非另外指明,否则份数均为重量份,温度均以℃表示或处于环境温度下,并且压力为大气压或接近大气压。存在反应条件(例如组分浓度、所需的溶剂、溶剂混合物、温度、压力和其它反应范围)以及可用于优化通过所述方法得到的产物纯度和收率的条件的多种变型形式和组合。将只需要合理的常规实验来优化此类方法条件。

实施例1:

一种纳米绝热材料a,其包含中空zro2纤维75wt.%,中空al2o3纳米球13wt.%,纳米钛铝酸钙6wt.%,纳米zno包覆六钛酸钾晶须6wt.%,以纳米绝热材料a的总重量为基准。

其中,中空al2o3纳米球的粒径为80-120nm;纳米钛铝酸钙的粒径为50nm;所述的纳米zno包覆六钛酸钾晶须中,纳米zno含量为1wt.%,以纳米zno包覆六钛酸钾晶须的重量为基准。

利用上述纳米绝热材料a制备可拆卸汽轮机纳米绝热套a的过程如下:

首先将中空zro2纤维均匀切碎成0.5mm的短纤维,然后将其与中空al2o3纳米球、纳米钛铝酸钙和纳米zno包覆六钛酸钾晶,在混合器中按照前面所述的比例混合均匀;然后在混合器中加入去离子水,经搅拌形成固含量为50wt.%的悬浮液。

随后将所述悬浮液缓慢注入对应于汽轮机各部件的成型模具中,压滤成型,成型时的压力为0.1mpa;然后将所得到的成型预制件在30℃下烘干10小时至恒重;再将烘干后的预制件进行烧结,其中,先升温至750℃,保温2.5h,然后升温至1200℃,保温3.0h,升温速率为6℃/min,然后冷却至室温;最后,将前述制得的成型烧结件在汽轮机表面通过卡扣拼接成汽轮机纳米绝热套a。

实施例2

一种纳米绝热材料b,其包含中空zro2纤维80wt.%,中空al2o3纳米球15wt.%,纳米钛铝酸钙3wt.%,纳米zno包覆六钛酸钾晶须2wt.%,以纳米绝热材料b的总重量为基准。

其中,中空al2o3纳米球的粒径为40-80nm;纳米钛铝酸钙的粒径为120nm;所述的纳米zno包覆六钛酸钾晶须中,纳米zno含量为3wt.%,以纳米zno包覆六钛酸钾晶须的重量为基准。

利用上述纳米绝热材料b制备可拆卸汽轮机纳米绝热套b的过程如下:

首先将中空zro2纤维均匀切碎成1.5mm的短纤维,然后将其与中空al2o3纳米球、纳米钛铝酸钙和纳米zno包覆六钛酸钾晶,在混合器中按照前面所述的比例混合均匀;然后在混合器中加入去离子水以及ph值调节剂-盐酸,经搅拌形成ph值为5.5,固含量为75wt.%的悬浮液。

随后将所述悬浮液缓慢注入对应于汽轮机各部件的成型模具中,压滤成型,成型时的压力为0.6mpa;然后将所得到的成型预制件在90℃下烘干2小时至恒重;再将烘干后的预制件进行烧结,其中,先升温至950℃,保温0.5h,然后升温至1350℃,保温1.0h,升温速率为12℃/min,然后冷却至室温;最后,将前述制得的成型烧结件在汽轮机表面通过锁扣拼接成汽轮机纳米绝热套b。

实施例3

一种纳米绝热材料c,其包含中空zro2纤维76.5wt.%,中空al2o3纳米球14.5wt.%,纳米钛铝酸钙5.5wt.%,纳米zno包覆六钛酸钾晶须3.5wt.%,以纳米绝热材料c的总重量为基准。

其中,中空al2o3纳米球的粒径为40-130nm,并由如下比例的不同粒径的纳米颗粒构成,其中>100-130nm:>70-100nm:40-70nm=1:2:1(重量比);纳米钛铝酸钙的粒径为70nm;所述的纳米zno包覆六钛酸钾晶须中,纳米zno含量为1.5wt.%,以纳米zno包覆六钛酸钾晶须的重量为基准。

利用上述纳米绝热材料c制备可拆卸汽轮机纳米绝热套c的过程如下:

首先将中空zro2纤维均匀切碎成0.8mm的短纤维,然后将其与中空al2o3纳米球、纳米钛铝酸钙和纳米zno包覆六钛酸钾晶,在混合器中按照前面所述的比例混合均匀;然后在混合器中加入去离子水以及ph值调节剂-硝酸,经搅拌形成ph值为6.5,固含量为60wt.%的悬浮液。

随后将所述悬浮液缓慢注入对应于汽轮机各部件的成型模具中,压滤成型,成型时的压力为0.2mpa;然后将所得到的成型预制件在50℃下烘干7小时至恒重;再将烘干后的预制件进行烧结,其中,先升温至800℃,保温2h,然后升温至1250℃,保温2.5h,升温速率为8℃/min,然后冷却至室温;最后,将前述制得的成型烧结件在汽轮机表面通过锁扣拼接成汽轮机纳米绝热套c。

实施例4

一种纳米绝热材料d,其包含中空zro2纤维78.5wt.%,中空al2o3纳米球11.5wt.%,纳米钛铝酸钙5.0wt.%,纳米zno包覆六钛酸钾晶须5.0wt.%,以纳米绝热材料d的总重量为基准。

其中,中空al2o3纳米球的粒径为40-130nm,并由如下比例的不同粒径的纳米颗粒构成,其中>100-130nm:>70-100nm:40-70nm=1:2:2(重量比);纳米钛铝酸钙的粒径为90nm;所述的纳米zno包覆六钛酸钾晶须中,纳米zno含量为2.2wt.%,以纳米zno包覆六钛酸钾晶须的重量为基准。

利用上述纳米绝热材料d制备可拆卸汽轮机纳米绝热套d的过程如下:

首先将中空zro2纤维均匀切碎成1.2mm的短纤维,然后将其与中空al2o3纳米球、纳米钛铝酸钙和纳米zno包覆六钛酸钾晶,在混合器中按照前面所述的比例混合均匀;然后在混合器中加入去离子水以及ph值调节剂-硫酸,经搅拌形成ph值为6.2,固含量为65wt.%的悬浮液。

随后将所述悬浮液缓慢注入对应于汽轮机各部件的成型模具中,压滤成型,成型时的压力为0.4mpa;然后将所得到的成型预制件在70℃下烘干5小时至恒重;再将烘干后的预制件进行烧结,其中,先升温至900℃,保温1h,然后升温至1300℃,保温1.5h,升温速率为11℃/min,然后冷却至室温;最后,将前述制得的成型烧结件在汽轮机表面通过卡扣拼接成汽轮机纳米绝热套d。

实施例5

一种纳米绝热材料e,其包含中空zro2纤维77.2wt.%,中空al2o3纳米球14.0wt.%,纳米钛铝酸钙4.0wt.%,纳米zno包覆六钛酸钾晶须4.8wt.%,以纳米绝热材料e的总重量为基准。

其中,中空al2o3纳米球的粒径为40-130nm,并由如下比例的不同粒径的纳米颗粒构成,其中>100-130nm:>70-100nm:40-70nm=1.5:2:1.5(重量比);纳米钛铝酸钙的粒径为80nm;所述的纳米zno包覆六钛酸钾晶须中,纳米zno含量为2.8wt.%,以纳米zno包覆六钛酸钾晶须的重量为基准。

利用上述纳米绝热材料e制备可拆卸汽轮机纳米绝热套e的过程如下:

首先将中空zro2纤维均匀切碎成1.0mm的短纤维,然后将其与中空al2o3纳米球、纳米钛铝酸钙和纳米zno包覆六钛酸钾晶,在混合器中按照前面所述的比例混合均匀;然后在混合器中加入去离子水以及ph值调节剂-硫酸,经搅拌形成ph值为6.3,固含量为63wt.%的悬浮液。

随后将所述悬浮液缓慢注入对应于汽轮机各部件的成型模具中,压滤成型,成型时的压力为0.3mpa;然后将所得到的成型预制件在65℃下烘干6小时至恒重;再将烘干后的预制件进行烧结,其中,先升温至850℃,保温1.5h,然后升温至1275℃,保温2.0h,升温速率为10℃/min,然后冷却至室温;最后,将前述制得的成型烧结件在汽轮机表面通过带式连接扣拼接成汽轮机纳米绝热套e。

实施例6

一种纳米绝热材料f,其包含中空zro2纤维77.8wt.%,中空al2o3纳米球12.5wt.%,纳米钛铝酸钙5.0wt.%,纳米zno包覆六钛酸钾晶须4.7wt.%,以纳米绝热材料f的总重量为基准。

其中,中空al2o3纳米球的粒径为40-130nm,并由如下比例的不同粒径的纳米颗粒构成,其中>100-130nm:>70-100nm:40-70nm=1:2.0:1.5(重量比);纳米钛铝酸钙的粒径为85nm;所述的纳米zno包覆六钛酸钾晶须中,纳米zno含量为1.8wt.%,以纳米zno包覆六钛酸钾晶须的重量为基准。

利用上述纳米绝热材料f制备可拆卸汽轮机纳米绝热套f的过程如下:

首先将中空zro2纤维均匀切碎成1.1mm的短纤维,然后将其与中空al2o3纳米球、纳米钛铝酸钙和纳米zno包覆六钛酸钾晶,在混合器中按照前面所述的比例混合均匀;然后在混合器中加入去离子水以及ph值调节剂-盐酸,经搅拌形成ph值为6.0,固含量为62wt.%的悬浮液。

随后将所述悬浮液缓慢注入对应于汽轮机各部件的成型模具中,压滤成型,成型时的压力为0.25mpa;然后将所得到的成型预制件在65℃下烘干6小时至恒重;再将烘干后的预制件进行烧结,其中,先升温至850℃,保温1.5h,然后升温至1275℃,保温2.0h,升温速率为10℃/min,然后冷却至室温;最后,将前述制得的成型烧结件在汽轮机表面通过锁扣拼接成汽轮机纳米绝热套f。

实施例7

一种纳米绝热材料g,其包含中空zro2纤维77.6wt.%,中空al2o3纳米球13.5wt.%,纳米钛铝酸钙4.3wt.%,纳米zno包覆六钛酸钾晶须4.6wt.%,以纳米绝热材料g的总重量为基准。

其中,中空al2o3纳米球的粒径为40-130nm,并由如下比例的不同粒径的纳米颗粒构成,其中>100-130nm:>70-100nm:40-70nm=1:2.5:1.5(重量比);纳米钛铝酸钙的粒径为85nm;所述的纳米zno包覆六钛酸钾晶须中,纳米zno含量为1.8wt.%,以纳米zno包覆六钛酸钾晶须的重量为基准。

利用上述纳米绝热材料g制备可拆卸汽轮机纳米绝热套g的过程与实施例6的制备过程基本相同,区别仅在于所用的纳米绝热材料不同。

实施例8

一种纳米绝热材料h,其组成与纳米绝热材料g基本相同,区别仅在于:构成中空al2o3纳米球的纳米颗粒的粒径分布为,>100-130nm:>70-100nm:40-70nm=1:2.5:1.0(重量比)。

利用上述纳米绝热材料h制备可拆卸汽轮机纳米绝热套h的过程与实施例6的制备过程基本相同,区别仅在于所用的纳米绝热材料不同。

实施例9

直接利用实施例7所述的纳米绝热材料g来制备可拆卸汽轮机纳米绝热套i,其制备过程与实施例4的制备过程基本相同,区别仅在于所用的纳米绝热材料不同。

对比例1

一种纳米绝热材料j,其包含中空zro2纤维77.6wt.%,中空al2o3纳米球33.4wt.%,以纳米绝热材料j的总重量为基准。

其中,中空al2o3纳米球的粒径为40-130nm,并由如下比例的不同粒径的纳米颗粒构成,其中>100-130nm:>70-100nm:40-70nm=1:2.5:1.5(重量比)。

利用上述纳米绝热材料j制备可拆卸汽轮机纳米绝热套j的过程与实施例6的制备过程基本相同,区别仅在于所用的纳米绝热材料不同。

对比例2

一种纳米绝热材料k,其由中空zro2纤维构成。

利用上述纳米绝热材料k制备可拆卸汽轮机纳米绝热套k的过程与实施例6的制备过程基本相同,区别仅在于所用的纳米绝热材料不同。

对比例3

一种纳米绝热材料l,其包含中空zro2纤维77.6wt.%,中空al2o3纳米球13.5wt.%,纳米钛铝酸钙8.9wt.%,以纳米绝热材料l的总重量为基准。

其中,中空al2o3纳米球的粒径为40-130nm,并由如下比例的不同粒径的纳米颗粒构成,其中>100-130nm:>70-100nm:40-70nm=1:2.5:1.5(重量比);纳米钛铝酸钙的粒径为85nm。

利用上述纳米绝热材料l制备可拆卸汽轮机纳米绝热套l的过程与实施例6的制备过程基本相同,区别仅在于所用的纳米绝热材料不同。

对比例4

一种纳米绝热材料m,其包含中空zro2纤维77.6wt.%,中空al2o3纳米球13.5wt.%,纳米zno包覆六钛酸钾晶须8.9wt.%,以纳米绝热材料m的总重量为基准。

其中,中空al2o3纳米球的粒径为40-130nm,并由如下比例的不同粒径的纳米颗粒构成,其中>100-130nm:>70-100nm:40-70nm=1:2.5:1.5(重量比);所述的纳米zno包覆六钛酸钾晶须中,纳米zno含量为1.8wt.%,以纳米zno包覆六钛酸钾晶须的重量为基准。

利用上述纳米绝热材料m制备可拆卸汽轮机纳米绝热套m的过程与实施例6的制备过程基本相同,区别仅在于所用的纳米绝热材料不同。

对比例5

一种纳米绝热材料n,其包含中空zro2纤维77.6wt.%,纳米钛铝酸钙4.3wt.%,纳米zno包覆六钛酸钾晶须18.1wt.%,以纳米绝热材料n的总重量为基准。

其中,纳米钛铝酸钙的粒径为85nm;所述的纳米zno包覆六钛酸钾晶须中,纳米zno含量为1.8wt.%,以纳米zno包覆六钛酸钾晶须的重量为基准。

利用上述纳米绝热材料n制备可拆卸汽轮机纳米绝热套n的过程与实施例6的制备过程基本相同,区别仅在于所用的纳米绝热材料不同。

对比例6

一种纳米绝热材料o,其包含中空zro2纤维77.6wt.%,纳米钛铝酸钙17.8wt.%,纳米zno包覆六钛酸钾晶须4.6wt.%,以纳米绝热材料o的总重量为基准。

其中,纳米钛铝酸钙的粒径为85nm;所述的纳米zno包覆六钛酸钾晶须中,纳米zno含量为1.8wt.%,以纳米zno包覆六钛酸钾晶须的重量为基准。

利用上述纳米绝热材料o制备可拆卸汽轮机纳米绝热套o的过程与实施例6的制备过程基本相同,区别仅在于所用的纳米绝热材料不同。

对比例7

一种纳米绝热材料p,其组成与实施例7的纳米绝热材料g基本相同,区别仅在于:其包含中空zro2纤维74.0wt.%,中空al2o3纳米球17.1wt.%。

利用上述纳米绝热材料p制备可拆卸汽轮机纳米绝热套p的过程与实施例6的制备过程基本相同,区别仅在于所用的纳米绝热材料不同。

对比例8

一种纳米绝热材料q,其组成与实施例7的纳米绝热材料g基本相同,区别仅在于:其包含中空zro2纤维81.0wt.%,中空al2o3纳米球10.1wt.%。

利用上述纳米绝热材料q制备可拆卸汽轮机纳米绝热套q的过程与实施例6的制备过程基本相同,区别仅在于所用的纳米绝热材料不同。

对比例9

一种纳米绝热材料r,其组成与实施例7的纳米绝热材料g基本相同,区别仅在于:其包含纳米钛铝酸钙2.8wt.%,纳米zno包覆六钛酸钾晶须6.1wt.%,。

利用上述纳米绝热材料r制备可拆卸汽轮机纳米绝热套r的过程与实施例6的制备过程基本相同,区别仅在于所用的纳米绝热材料不同。

对比例10

一种纳米绝热材料s,其组成与实施例7的纳米绝热材料g基本相同,区别仅在于:其包含纳米钛铝酸钙2.2wt.%,纳米zno包覆六钛酸钾晶须6.7wt.%,。

利用上述纳米绝热材料s制备可拆卸汽轮机纳米绝热套s的过程与实施例6的制备过程基本相同,区别仅在于所用的纳米绝热材料不同。

性能测试及测试结果

分别对实施例1-89、对比例1-10的纳米绝热材料所制备的可拆卸汽轮机纳米绝热套a-s的性能,如抗压强度、抗弯曲度和导热系数进行测试,测试结果如表1所示。

表1-性能测试数据

从表1的测试结果来看,只有采用本申请特定组成(即组分和含量配比)的纳米绝热材料才能获得抗压强度和抗弯强度高、导热系数低的可拆卸汽轮机纳米绝热套,所述可拆卸汽轮机纳米绝热套绝热保温性能优良、使用寿命长、拆卸方便、可多次重复使用,由此大大降低了汽轮机纳米绝热套的生产成本和使用成本,以及应用所述汽轮机纳米绝热套进行绝热保温时产生的能耗;并且通过使汽轮机安全有效地维持较高的运行效率,而显著地延长了汽轮机的使用寿命。

其中,尤其是将实施例7与对比例1-6的测试结果对比,可以看出,本申请通过对纳米绝热材料的组成和含量配比的摸索和改进,尤其是采用将特定的组分与含量配比相结合而形成具有特定组成的纳米绝热材料,使得包括抗压强度、抗弯强度、导热系数在内的各项性能均获得了出乎预料的提高,由此也进一步地表明本申请的纳米绝热材料的各组分之间产生了协同作用,无论是单一使用同样重量份的中空zro2纤维,或是仅用中空zro2纤维与中空al2o3纳米球两者的组合,或是中空zro2纤维、中空al2o3纳米球,与纳米钛铝酸钙或纳米zno包覆六钛酸钾晶须三者的组合均无法产生类似的技术效果。

而将实施例与对比例7-10相比,可表明只有采用本申请特定含量配比的纳米绝热材料才能获得前述性能的综合改进,而任一组分的含量不在本申请所限定的范围内,均会导致性能出现明显的变劣。

将实施例7与实施例8和9相比,可表明在采用本申请特定组成的纳米绝热材料的情形下,本申请还对中空al2o3纳米球的粒径分布,以及利用所述纳米绝热材料制备可拆卸汽轮机纳米绝热套的工艺条件进行了有益的探索,进而发现如果采用本申请所述的特定粒径分布的中空al2o3纳米球,以及特定的工艺条件,可以使得前述性能出现进一步的、出乎预料的改进。

在本申请全文中,引用了各种出版物。这些出版物的公开内容全文据此以引用方式并入本申请中,以便更全面地描述本申请所述的化合物、组合物和方法。

可对本申请所述的化合物、组合物和方法做出各种修改和改变。考虑到说明书和本申请所公开的化合物、组合物和方法的实践,本申请所述的化合物、组合物和方法的其它方面将显而易见。说明书和实例旨在被视为示例性的。

显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

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