freakpp059

116

nie dzieli się powierzchni naftalenowych w celu pomiaru quasi-lokalnych współczynników wymiany masy). Waga pojedynczego modelu jest bowiem ograniczona zakresem pomiarowym wagi, stosowanej do jego ważenia (najczęściej 200 lub 100 g). Natomiast zmniejszenie liczby modeli, wchodzących w skład sekcji pomiarowej, pozwala na skrócenie czasu przygotowania pomiarów oraz czasu montażu i demontażu sekcji pomiarowej. Szkielety modeli są to konstrukcje cienkościenne, formujące przestrzeń, którą wypełnia naftalen oraz zapewniające ustalenie i mocowanie modelu do sekcji pomiarowej. Elementy szkieletu uniemożliwiają, bez dodatkowych działań, sublimację naftalenu ze wszystkich powierzchni poza powierzchnią, która modeluje powierzchnię wymian)' ciepła. Szkielety modeli zawierają ponadto otwory zalewowe i odpowietrzające, które są zaślepiane po odlaniu. Powierzchnie szkieletu, stykające się z naftalenem, powinny być chropowate lub porysowane w celu zwiększenia przyczepności krzepnącego naftalenu do szkieletu. W przypadku wykonywania eksperymentu, w którym jest realizowany pomiar rozkładu współczynnika wymiany masy, wykorzystanie szkieletów jest niezbędne, ponieważ na nich właśnie są zlokalizowane punkty odniesienia. Forma odlewnicza może być wówczas bardzo prosta.

Modele naftalenowe mogą być również wykonywane bez szkieletów [15]. Wówczas jednak forma odlewnicza musi być dokładniejsza i bardziej skomplikowana, trudniejszy jest również montaż i ustalanie modeli w sekcji pomiarowej (powierzchniami ustalającymi są powierzchnie naftalenu). Występuje niepożądana sublimacja na powierzchniach bocznych modelu, zniekształcająca pomiar, lub też konieczność dodatkowych operacji przy ich zabezpieczaniu przed subli-macjąoraz możliwość pomiaru tylko średnich i quasi-lokalnych ubytków naftalenu. W związku z tym obecnie, oprócz specjalnych przypadków, tego typu modele nie sąjuż używane.

Do odlewania modeli stosuje się tylko czysty naftalen. Podczas odlewania jest uzyskiwana, przy zachowaniu właściwych warunków, szklista powierzchnia naftalenu o jakości analogicznej do jakości powierzchni formy odlewniczej. Stąd też elementy formy kształtujące powierzchnię modelującą, wykonywane najczęściej z brązu lub aluminium, są polerowane. Gładka powierzchnia formy pozwala na łatwe oddzielenie modelu od formy, bez uszkodzeń jego powierzchni. Gdy jednak na powierzchni modelu mają występować jakieś elementy (nie jest to powierzchnia płaska), jest konieczne stosowanie dodatkowych środków w celu zapewnienia właściwej jakości powierzchni oraz zapobieżenia odrywaniu elementów powierzchni naftalenu od modelu. Jednym z nich może być pokrycie powierzchni formy cienką folią aluminiową, która po odlaniu i oddzieleniu formy od modelu jest zdejmowana z powierzchni naftalenu.

Ponieważ grubość naftalenu na modelach jest przeważnie niewielka (najczęściej poniżej 3 mm), jest konieczne zachowanie pewnych reguł postępowania w celu uzyskania dobrego modelu podczas odlewania. Naftalen jest rozgrzewany tylko nieznacznie powyżej temperatury topnienia (80,28°C [11]). Do takiej samej temperatury jest rozgrzewana również forma wraz z przymocowanym do niej szkieletem. Następnie naftalen jest wlewany do formy, która w trakcie krzepnięcia chłodzi się od strony powierzchni naftalenu, modelującej powierzchnię wymiany ciepła, a ogrzewa od strony otworu zalewowego i otworów odpowietrzających (patrz par. 6.5.1). Rozgrzewanie formy oraz umieszczanie otworów odpowietrzających w miejscach modelu najbardziej odległych od otworu zalewowego ma na celu uniknięcie niedolewów. Natomiast utrzymywanie zalewanego naftalenu w takiej temperaturze ma na celu uniemożliwienie powstawania pęcherzyków, zawierających naftalen w stanie gazowym, w krzepnącym naftalenie. Chłodzenie i grzanie formy przyczynia się do uzyskania kierunkowego krzepnięcia, umożliwiającego uzyskanie najlepszej jakości odlewu, w rejonie powierzchni modelującej, oraz do zachowania nadlewu w stanie płynnym aż do końca krzepnięcia (w celu odgazowania odlewu i uniknięcia niedolewów). Ścisłe przestrzeganie podanych zasad ma szczególne znaczenie, gdy powierzchnia modelująca nie jest powierzchnią płaską.

W zależności od warunków odlewania naftalen może być przezroczysty, mlecznobiały bądź półprzezroczysty na całej powierzchni modelu lub na jej fragmentach. Przyczyną mlecznego zabarwienia jest występowanie w naftalenie pęcherzyków, powstałych w czasie krzepnięcia. Oznacza ono gorszą jakość modelu, szczególnie gdy strefa z pęcherzykami występuje blisko powierzchni modelującej. Przezroczysta barwa naftalenu znamionuje największą twardość powierzchni modelu. Ponadto zabezpiecza przed wydostaniem się obszaru zawierającego pęcherzyki na powierzchnię modelu w trakcie sublimacji, co powodowałoby zmianę warunków sublimacji i powierzchni sublimacji.

Modele odlewane wymagają czasem wykończającej obróbki mechanicznej, mającej na celu uzyskanie jakichś szczegółów powierzchni, dopasowanie do siebie modeli lub uzyskanie bardzo cienkiej warstwy naftalenu. Natomiast modele otrzymywane techniką oblewania szkieletu są wykonywane z naddatkiem, w związku z czym zawsze wymagają obróbki mechanicznej. Naftalen bardzo dobrze poddaje się obróbce mechanicznej, z tym że jakość powierzchni po obróbce jest gorsza niż po odlaniu. Powierzchnia jest mniej gładka i pokryta pyłem naftalenowym, który należy usunąć np. poprzez pozostawienie modelu na powietrzu, dopóki pył nie wysublimuje. Podczas ekspozycji bowiem mogłoby nastąpić jego wydmuchanie, a powierzchnia sublimacji byłaby większa niż geometryczna powierzchnia modelu. Ze względu na kruchość naftalenu mogącą powodować nieoczekiwane ubytki naftalenu podczas obróbki mechanicznej musi być ona realizowana ostrożnie.

Po wykonaniu modele są pakowane indywidualnie w woreczki oraz zamykane w szczelnym pojemniku uniemożliwiającym ich sublimację. W pojemniku tym są przechowywane przez cały czas, z wyjątkiem etapów: ważenia, mierzenia profilu powierzchni, montażu i demontażu sekcji pomiarowej oraz testu.