Интенсификации конвективного

Задача снижения периода службы при неизменной долговечности сводится ко всемерной интенсификации использования машин.

закладывать в машины предпосылки интенсификации использования в эксплуатации путем повышения их универсальности и надежности;

ЭКОНОМИЧНОСТЬ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАШИН

В 1960 г. было подсчитано, что металлообрабатывающая промышленность США, располагающая примерно таким же станочным парком, как и наша страна, ежегодно теряла более 1 млрд. долл. из-за использования станков на неэкономичных режимах [16]. Поэтому вопросы экономичной интенсификации использования станков и для нашей страны имеют особое значение. Конструктор заранее предопределяет экономический уровень интенсивности использования параметров машин.

10. ЗОНЫ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ И ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАШИН

Под термином «интенсивность использования машины» обычно понимают абсолютное повышение технических параметров ее эксплуатации (или режимов технологического способа обработки предмета труда — изделия). По аналогии с ним переносят это понятие на явление интенсификации использования машины в сферу экономической ее оценки, что не совсем правомерно.

Технология имеет весьма существенное значение для повышения интенсификации использования машин. Не всякое повышение интенсивности использования машины будет означать повышение ее интенсификации. Если с увеличением интенсивности режимов обработки предметов труда происходит возрастание совокупных затрат живого и овеществленного труда на единицу продукции, то интенсификация использования машины снижается, что с экономической точки зрения нежелательно. На одном и том же стайке могут применяться различные по величине параметры режимов технологии и соответственно различный уровень интенсификации его использования. При одной и той же технологии могут быть различные методы обработки, которые отличаются и по характеру обработки, и по величине ее режимов (например, скоростное и силовое резание металлов) и, соответственно им, по уровню интенсификации станка. Поэтому и технологам, и конструкторам необходимо правильно понимать роль и место технологии в достижении положительных экономических результатов.

Известно, что за 30-летний период технический уровень наших токарно-винторезных станков претерпел существенные изменения по сравнению с исходной базой — станками модели ТН: значительно повышены их предельные технические характеристики (мощность станков возросла в 4,54 раза; число оборотов •—в 4,45 раза и т. д.); увеличился удельный вес их оснащенности твердосплавным режущим инструментом более чем в 30 раз и, естественно, многократно возросла стоимость их производства, так как значительно усложнилась конструкция станка, а производительность станков увеличилась менее чем в два раза [29]. Очень скромные экономические результаты. Главная причина в том, что проектанты, не зная расположения экономической зоны интенсификации использования рабочих машин (станков), стремились овладеть зоной более высоких режимов интенсивности, которая была экономически нецелесообразна и в производственной практике не использовалась, становясь дальним резервом интенсификации. Резервы потенциальной интенсификации использования будущих рабочих машин должны иметь четкие экономические границы, определяемые с учетом экономических интересов конкретного, хотя бы типового предприятия определенной отрасли материального производства, что вполне реально в условиях планового социалистического производства.

Очень актуальна задача, поставленная партией перед наукой и производством, умело сочетать достижения научно-технического прогресса с преимуществами социалистической системы хозяйства. Оптимизация интенсификации использования машин на современном этапе коммунистического строительства требует всесторонних связей технических и общественных наук, которые в состоянии выявить сложный комплекс факторов и условий, определяющих высокий технический и социально-экономический уровень техники как активного элемента материально-технической базы коммунизма. У любого станка известны точные границы технически допустимых (минимальных и максимальных) величин параметров его воздействия на заготовку. Но производство устраивает не принцип «лишь бы обработать», а принцип «обработать дешевле и скорее». Чем меньше издержки производства по каждой технологической операции, тем экономичнее работа завода-изготовителя. Изменение режимов обработки детали (заготовки) на станочных операциях всегда обусловливает изменение затрат живого и овеществленного труда, приходящегося на технологическую операцию, функциональная зависимость которых на плоскости имеет форму кривой экстремального вида. Отсюда следует, что режимы обработки, отличающиеся по интенсивности, определяют и разный уровень затрат труда на производство единицы продукции (технологической операции) в определенных технологически допустимых пределах, и минимальную величину этих затрат, которая соответствует оптимальному режиму интенсивности для данной операции.

Поэтому зону скоростей резания [ vf, vq ] можно считать зоной экономически целесообразной интенсификации использования металлорежущего станка. Известны количественные взаимосвязи параметров интенсивных режимов резания с величинами

Конструктор должен знать, что значительно сложнее обстоит дело с освоением следующей зоны [v3, vq], являющейся ближай-щим потенциальным резервом интенсификации использования новых моделей металлорежущего оборудования в зоне скоростей наибольшей выработки (наибольшей станкоотдачи), которая может быть реализована за счет перемещения экстремума наименьших совокупных затрат живого и овеществленного труда. Снижая абсолютные величины времени смены инструмента Тсм, затрат на инструмент, и его эксплуатацию за период стойкости Г, повышая режущие возможности инструмента, перемещают всю зону [vc, vq], в том числе зону [v3, vq], в область более высоких скоростей резания и понижают абсолютную величину совокупных затрат живого и овеществленного труда, приходящихся на единицу продукции. Так достигается реализация резервов повышения интенсификации использования станка в зоне [vg, vq] за счет лучшей организации обслуживания рабочего места станочника, повышения его технической оснащенности, удобства и простоты управления станком.

В (Л. 5-48] показывается, что относительное увеличение теплоотдачи за счет интенсификации конвективного: теплообмена дополнительной скоростью более эффективно для турбулентного режима, чем для ламинарного.

Рассмотрены вопросы центробежной интенсификации теплообмена применительно к каналам ядерных реакторов, описаны эксперименты по интенсификации конвективного -теплообмена, теплообмена при поверхностном кипении с недогревом; при объемном кипении. Предложены пути оптимизации конструкций интенсификаторов, создающих вращение потока.

Определенные особенности имеет расчет трения и теплообмена на шероховатой поверхности. Шероховатость поверхности может ускорить переход к турбулентному режиму течения и привести к увеличению поверхностного трения и интенсификации конвективного теплообмена. В переходной области теплообмен также усиливается. При анализе трения, введя так называемую песочную шероховатость, удалось исключить из рассмотрения форму элементов шероховатости. Отношение высоты эквивалентной песочной шероховатости к толщине ламинарного подслоя является параметром, характеризующим степень ее влияния на величину трения. Если высота шероховатости меньше толщины подслоя, она не влияет на трение. В этом случае поверхность считается гладкой. Когда высота шероховатости значительно превышает толщину ламинарного подслоя, определяющим становится сопротивление формы шероховатости: при этом стперестает зависеть от числа Re и определяется только высотой шероховатости. В промежуточной области ст зависит как от высоты шероховатости h, так и от Re. С увеличением местного числа Маха влияние шероховатости на трение уменьшается.

Ермолин В. К., Применение закрученного потока для интенсификации конвективного теплообмена в условиях внутренней задачи — «Известия АН СССР», ОТН «Энергетика и Автоматика», № 1, 1960.

Общими мероприятиями по интенсификации теплообмена в подогревателях или охладителях являются следующие. При высоких температурах греющих газов (более 1000° С) выполнение первого участка как радиационного из стальных легированных цилиндров с большим диаметром и двусторонним обтеканием газами. Этот участок теплообменника хорошо использует лучистую теплоту и обеспечивает долговечность установленных за ним конвективных поверхностей. Основным методам интенсификации конвективного теплообмена являются уменьшение диаметра трубок и каналов (рис. 8-2) и повышение скорости потоков. При этом надо не [забывать, что по овоей структуре коэффициент таплопередачи не может быть больше, чем самый малый из коэффициентов таплоотда"-чи а или Л/5, его составляющих, а .всегда меньше наименьшего из них. Поэтому следует заботиться ;в .первую очередь об увеличении теплообмена на поверхности, где коэффициент теплоотдачи меньше. В емкостных подогревателях для (вязких жидкостей должны быть установлены хорошо работающие мешалки или ввод жидкости должен быть сделан скоростным, табулирующим всю массу.

Вентилятор следует размещать там, где продукты горения имеют наиболее низкую температуру. Часть продуктов горения указанным вентилятором выбрасывается непосредственно в дымовую трубу, а другая часть — в виде возврата в камеру смешения с раскаленными продуктами горения из топки. Гидродинамика всей системы может быть обеспечена работой указанного вентилятора, в частности, при помощи возврата, нагнетаемого в камеру смешения, можно эжектировать газы из топки. Схема на рис. 118, а показывает движение тазов в печи с периодическим технологическим процессом, схема на рис. 118, б — движение газов в печи с непрерывным технологическим процессом (движение газов и материала противоточное). Организация движения газов в конвективной печи с внешней рециркуляцией, создаваемой с помощью вентилятора (обычно центробежного) является наиболее эффективным решением вопроса и предоставляет широкие возможности для интенсификации конвективного теплообмена.

В связи со значительным ростом потребления жидкого и газообразного топлива в энергетических целях актуальной становится задача создания высокоэкономичных и высокофорсированных специализированных газомазутных котлоагрегатов большой мощности. Проблема топочного устройства, являющаяся важнейшей составной частью этой задачи, может быть успешно решена при переходе к новым методам сжигания топлива и новым принципам конструктивного оформления топочных камер, обеспечивающим полное или почти полное сжигание топлива в минимальных объемах при форсиров-ках сечения порядка 20-Ю6 ккал/м2-ч и тепловых напряжениях объема (3-^5) • 106 ккал/м3-ч, недостижимых при факельном методе сжигания. Форсированные топочные устройства, имеющие активную аэродинамическую структуру потока, позволяющую создать наиболее благоприятные условия для развития и скорейшего завершения всех стадий процесса горения топлива, дают возможность существенно снизить металлоемкость и габариты котлоагрегата за счет уменьшения размеров топочной камеры и рациональной компоновки радиационных и конвективных поверхностей нагрева при некоторой интенсификации конвективного теплообмена. Одновременно с этим может быть упрощена схема регулирования топочного процесса, обеспечена независимость работы теплообменной части котлоагрегата от вида топлива (газ, мазут) и успешно решена одна из самых сложных проблем при сжигании высокосернистых мазутов — проблема низкотемпературной коррозии.

§11. НЕКОТОРЫЕ МЕТОДЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА В ИСПАРИТЕЛЯХ МОРСКОЙ ВОДЫ

В настоящее время известны и частично используются следующие способы интенсификации конвективного теплообмена в теплообменниках судовых испарительных установок:

В некоторых случаях применяют методы интенсификации конвективного теплообмена при кипении на вращающейся поверхности нагрева. Конструктивно вращающиеся поверхности нагрева можно выполнять в виде дисков с вращающимся каналом (образованным полотном диска и экраном) и в виде цилиндров.

§ 11. Некоторые методы интенсификации конвективного теплообмена в испарителях морской воды ......... 141