Граничных температур

Найдем расчётные зависимости для определения основных параметров электрической модели. Из соотношения (7-74) следует, что оно устанавливает количественную связь между коэффициентами теплоотдачи и гра-яич'ными сопротивлениями в электрической модели. Действительно, при известных коэффициентах теплоотдачи «в, аг, задавшись одним из граничных сопротивлений, можно определить другое граничное сопротивление.

Электрическая модель состоит из ряда соединенных элементарных электрических ячеек, т. е. представляет собой делитель напряжения, который хорошо изучен. Полное сопротивление схемы модели (без учета граничных сопротивлений) определяется зависимостью [Л. 58]

Равенство (7-87) определяет длительность переходного процесса в электрической модели без граничных сопротивлений RF и Rs, т. е. справедливо для случая задания граничных условий ^первого рода.

Из этого соотношения при известных коэффициентах теплоотдачи иг, ав, задавшись одним из граничных сопротивлений, можно определить другое граничное сопротивление.

Расчет граничных сопротивлений и масштабов температуры и координат производится по зависимостям (8-156)— (8-161).

Для случая, когда заданы пх, пу, пг, сэ и йТ1 по зависимостям (8-186)—(8-195) определяем сопротивления ячеек rmx, rmy, rmz, а затем находим граничные сопротивления As Rs, Re, Rs.r, Rn.i, R3.i и индуктивность /оэ. По найденным параметрам изготавливается модель. Схема электрической модели показана на рис. 8-3. На этом же рисунке показана схема подключения граничных сопротивлений и электрическая ячейка.

Электрическая модель предназначена для изучения нестационарных тепловых процессов в однослойной стенке. СЭМУ состоит из электромодели, блока граничных сопротивлений, питающего устройства, блока катодных повторителей и регистрирующего устройства. Электромодель (ЭМ) выполнена в виде цепочки из RC-ячеек. Вдоль оси х цепочка имеет 20 ячеек (узловых точек). Ячейка состоит из сопротивления и конденсатора. Сопротивление переменное, позволяющее установить любое значение от 0 до 1 кОм. Конденсатор типа ЭТО постоянной емкостью в 100 мкФ. Блок граничных сопротивлений (БГС) служит для задания граничных условий и состоит из переменных сопротивлений RT и RB. Сопротивление R? позволяет устанавливать его значение от 0 до 68 кОм, а сопротивление RE — от 0 до 1,5 МОм i. Электромодель питается постоянным напряжением от блока питания электромодели (БПЭ). В качестве источника используются батареи различного

я — схема интегрирующего контура; б — схема блока граничных сопротивлений; в — схема блока питания электромодели.

Для задания граничных условий третьего рода в электромоделирующеи установке служат переменные сопротивления, установленные в отдельном блоке БГС (рис. 11-2,6). Последовательное включение двух переменных сопротивлений различной величины обеспечивает более плавную и точную установку граничного сопротивления. В случае граничных условий первого рода граничные сопротивления /?г и RE устанавливаются в нулевое положение или БГС отключается.

Конструктивно электромоделирующая установка состоит из отдельных блоков: электромодели ЭМ, блока граничных сопротивлений БГС, блока питания электромодели БПЭ и блока катодных повторителей БКП. Общий вид электромоделирующей установки показан на рис. 11-4.

После подготовки исходных данных приступают к работе на электромоделирующей установке. Рекомендуется следующий порядок работы: с помощью соединительных проводов собирается электромоделирующая установка согласно схеме, представленной на рис. 11-1; согласно подготовленным исходным данным с помощью универсального моста УМ-3 или приборов типа ТТ-3, Ц-20 и др. устанавливаются значения сопротивлений г электромодели и сопротивлений Rr и RB блока граничных сопротивлений; с помощью коммутационных проводов производится подключение интересующих исследователя (согласно масштабу координаты ki) ячеек электромодели через блок катодного повторителя к осциллографу; производится включение источника питания УИП-1, выпрямителя ВСА-6М и осциллографа; производится запись переходного электрического процесса электромодели на осциллографе путем включения тумблера процесса на блоке питания электромодели; производится расшифровка осциллограмм.

* Область граничных температур лежит примерно в интервале 60—80 °С. Это не противоречит полученным ранее данным Ацелло и Грина [64а], что нержавеющая сталь 18-8 подвергается КРН при комнатной температуре в сильнокислом растворе, содержащем 5М H2SO4 + 0,5M NaCl. С большой долей уверенности можно утверждать, что разрушение в последнем случае происходит по другому механизму. По нашему мнению, в сильных кислотах водородное растрескивание напряженных сталей 18-8 может протекать вдоль плоскостей скольжения, где имеет место превращение у-фазы в а-фазу. Именно а-фаза стали 18-8 (с объемно-центрированной кубической решеткой) подвержена водородному растрескиванию. Нержавеющая сталь с 25 % Сг и 20 % Ni (марки 310) не претерпевает заметных фазовых превращений при холодной обработке и относительно стойка к водородному растрескиванию, но не стойка к КРН в кипящем растворе MgCl2. См. [64Ь]. — Примеч. авт.

Тн, Гв, T(zj) - температуры соответственно наружная, внутренняя и текущая в слое футеровки в интервале граничных температур 7} - Tj+1 , °С, где / - номер слоя, j - номер границы слоя (нумерация слоев и границ слоев начинается с внутренней поверхности футеровки); Т, Тх - температуры кожуха и холодильников (средние); ХнДи - коэффициенты соответственно теплоотдачи от поверхности кожуха и тепловосприятия для внутренней поверхности футеровки, Вт/(м2-К);

Наряду с уравнением (2-29) для расчета граничных температур применяются и графические методы. ,

Значение 100 % может быть достигнуто лишь при условии Т^ — О, однако, как известно, абсолютный нуль температуры недостижим. Любая реальная тепловая машина всегда имеет КПД ниже КПД цикла Карно для тех же граничных температур.

Стационарное поле температур в полусфере с фиксированными границами и фиксированными значениями граничных температур

Как правило, значения граничных температур сред задаются по данным тепловых расчетов проточных частей, а значения коэффициентов теплоотдачи а от пара к различным поверхностям ротора и корпуса - по критериальным зависимостям, полученным на специальных теплофизических моделях [113-118]. Достоинства такого подхода к заданию граничных условий определяются возможностью выполнения на моделях тщательных и детальных теплофизических измерений в широком диапазоне определяющих критериев и параметров. Однако наряду с достоинствами имеется и существенный недостаток, связанный с трудностями моделирования аэродинамических и тепловых процессов, масштабным эффектом, диапазоном рабочих параметров среды и т.д. Поэтому большое распространение получили работы по определению коэффициентов теплоотдачи путем решения обратных задач теплопроводности: имея данные о фактическом температурном состоянии объекта, в данном случае ротора или корпуса турбины, расчетным путем отыскиваются те граничные условия, которые адекватно определяют это температурное состояние.

граничных температур в пределах одного шага по времени. Это

Выше было отмечено, что при сериальных испытаниях образцов разных типоразмеров с целью определения граничных температур вязко-хрупкого перехода значения Т j и Т 2 получаются различными. Это объясняется тем, что в момент страгивания трещины НДС в зоне вершины концентратора у разных типов образцов оказывается также различным и это предопределяет различие результатов. Поскольку в реальной конструкции одновременно могут иметь место концентраторы

и дефекты разных типов, при их расположении в узлах с различным НДС, то из всего многообразия значений граничных температур вязко-хрупкого перехода наибольший интерес, по-видимому, представляет консервативная оценка, соответствующая максимально возможному значению коэффициента жесткости напряженного состояния j = О] / а, = 2,6 ... 3,0 [121, 16], которое реализуется при растяжении плоского элемента с поверхностной трещиной.

Таким образом, на примере результатов сериальных испытаний образцов (рис. 11.3.4) можно видеть, что использование максимально жесткой схемы НДС в зоне вершины поверхностной трещины не только обеспечивает корректное определение значений К1с , но и позволяет получить консервативную оценку значений граничных температур Т.' 2 иГ^,

135. Куркин С.А., Лавряков Ю.Ю., Гуменшаймер И.И. Консервативная оценка граничных температур Ткр j, и Ткр 2 вязко-хрупкого перехода и корректное определение критических значений КИН в интервале Ткр }— Ткр 2 на примере низкоуглеродистой стали 15ГБ // Заводская лаборатория. 1992. № 6. С. 37-41.

1) граничные условия для полей температур и концентраций подобны (в частности, неизменные значения граничных температур и концентраций);