Vývoj keramického filtračního zařízení pro elektroizolační kapaliny
Loading...
Date
Authors
Havlíková, Tereza
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Cílem této diplomové práce byla příprava makroporézních keramických filtrů na bázi mullitu a oxidu křemičitého, které by byly vhodné pro filtraci elektroizolačních kapalin v distribučních transformátorech. První část této práce tvoří literární rešerše, která se zabývá tématem elektroizolačních kapalin a jejich degradace, metodami přípravy makroporézní keramiky a jejího využití pro filtraci, včetně přehledu používaných materiálů. Experimentální část se zabývá přípravou porézních filtrů pomocí dvou vybraných metod, replikační metody a přímého pěnění. U filtrů připravených pomocí optimalizovaných parametrů bylo vyhodnoceno fázové složení, mikrostruktura a pevnost v tlaku. Filtry připravené replikační metodou byly tvořeny otevřenými propojenými póry o velikosti 150 až 350 µm, dosahovaly porozity kolem 80 % a pevnosti v tlaku až 2,4 MPa. Keramické pěny získané přímým pěněním dosahovaly porozity 68-73 % a otevřených propojených pórů menších než 100 µm. Filtry bylo nutné zvětšit na rozměry dané filtračním zařízením. Přímé pěnění se ukázalo jako nevhodné pro přípravu filtrů ve větším měřítku, nicméně filtry připravené replikační metodou byly úspěšně zvětšeny a jsou připraveny pro testování jejich filtrační schopnosti. Tyto filtry s otevřenými propojenými póry, unimodálním rozložením velikosti pórů a dostatečnou mechanickou pevností jsou potenciálními kandidáty pro použití v prvním kroku filtrace elektroizolačních kapalin a mohou tak představovat udržitelnější alternativu k v současnosti používaným papírovým filtrům.
The aim of this master’s thesis was to prepare macroporous ceramic filters based on mullite and silica, suitable for the filtration of electro-insulating liquids in distribution transformers. The first part of this thesis is a literature review, which addresses the topic of electro-insulating liquids and their degradation, processing techniques of macroporous ceramics and their use in filtration, including an overview of the materials used. The experimental part describes the preparation of porous filters using two selected methods, the replica template method and direct foaming. Filters prepared with optimised processing parameters were evaluated for phase composition, microstructure and compressive strength. Filters prepared using the replica template method consisted of open interconnected pores ranging from 150 to 350 µm, achieved a porosity of around 80 % and compressive strength up to 2.4 MPa. Ceramic foams obtained using direct foaming achieved a porosity of 68–73 % and open interconnected pores up to 100 µm. Due to the requirements of the filtration equipment, the dimensions of the filters had to be scaled up. Direct foaming was found to be unsuitable for the large-scale preparation of filters, however, filters prepared by the replica template method were successfully scaled up and are ready for the testing of their filtration capacity. These filters with open interconnected pores, unimodal pore size distribution and sufficient mechanical strength are potential candidates for use in the first stage of filtration of electro-insulating liquids, offering a more sustainable alternative to the currently used paper filters.
The aim of this master’s thesis was to prepare macroporous ceramic filters based on mullite and silica, suitable for the filtration of electro-insulating liquids in distribution transformers. The first part of this thesis is a literature review, which addresses the topic of electro-insulating liquids and their degradation, processing techniques of macroporous ceramics and their use in filtration, including an overview of the materials used. The experimental part describes the preparation of porous filters using two selected methods, the replica template method and direct foaming. Filters prepared with optimised processing parameters were evaluated for phase composition, microstructure and compressive strength. Filters prepared using the replica template method consisted of open interconnected pores ranging from 150 to 350 µm, achieved a porosity of around 80 % and compressive strength up to 2.4 MPa. Ceramic foams obtained using direct foaming achieved a porosity of 68–73 % and open interconnected pores up to 100 µm. Due to the requirements of the filtration equipment, the dimensions of the filters had to be scaled up. Direct foaming was found to be unsuitable for the large-scale preparation of filters, however, filters prepared by the replica template method were successfully scaled up and are ready for the testing of their filtration capacity. These filters with open interconnected pores, unimodal pore size distribution and sufficient mechanical strength are potential candidates for use in the first stage of filtration of electro-insulating liquids, offering a more sustainable alternative to the currently used paper filters.
Description
Citation
HAVLÍKOVÁ, T. Vývoj keramického filtračního zařízení pro elektroizolační kapaliny [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
bez specializace
Comittee
prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc. (předseda)
Ing. Zdeněk Chlup, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Vít Jan, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Libor Pantělejev, Ph.D. (místopředseda)
prof. RNDr. Karel Maca, Dr. (člen)
doc. Ing. Klára Částková, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2024-06-13
Defence
Studentka prezentovala svoji závěrečnou práci a byly přečteny posudky vedoucího a oponenta. Studentka odpověděla na 3 otázky oponenta.
Dále odpovídala na otázky členů zkušební komise:
1) Jsou nějaké rozdíly mezi použitím/účinností/efektivitou filtrů s pravidelnou a nepravidelnou strukturou? – Odpovězeno
2) Jak by mohlo být možné vyřešit problém se vznikem silně heterogenní struktury filtru, především velkých dutin? – Odpovězeno
3) Pracuje filtr použitý v závěrečné práci na mechanickém nebo chemickém principu? – Odpovězeno
4) Je obtížné připravit prekurzor použitý k výrobě filtru? Jak tato výroba probíhá? – Odpovězeno
5) Kolik vzorků bylo testováno v průběhu tlakových zkoušek? Je jich dostatečné množství ze statistického hlediska? – Odpovězeno
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení