Использования прочности

Природный газ — самое дешевое ископаемое топливо ближайших десятилетий. Программа использования природного газа на автомобильном транспорте предусматривает строительство в ряде регионов страны газонаполнительных станций, выпуск автомобилей, работающих на сжатом природном газе.

При охлаждении уходящих газов до температуры ниже точки росы и конденсации водяного пара, образующегося при сжигании газа, коэффициент использования природного газа можно довести до 95 % по отношению к высшей теплоте сгорания газа. Располагаемую теплоту уходящих газов можно утилизировать путем непосредственного контакта их с нагреваемой средой без промежуточных теплоносителей и затрат металла на создание поверхностей нагрева (контактные экономайзеры). С помощью контактных экономайзеров можно охлаждать продукты сгорания природного газа ниже их точки росы, равной примерно 330 К. При этом конденсируется водяной пар, содержащийся в продуктах сгорания в количестве 2 м3 на 1 м3 природного газа.

Экономическая эффективность использования природного газа и мазута определяется не только меньшими затратами на их добычу и транспорт, но и значительной экономией, обусловленной производственными преимуществами их использования (снижение капитальных затрат и расходов на обслуживание), а также повышением к. п. д. установок.

Еще 30 млн т мазута сжигалось на электростанциях, полностью приспособленных также для использования природного газа. Их вытеснение не требует затрат, но условием для этого является наличие не только природного газа, но и емкости газохранилищ. Дело в том, что такие электростанции в своем большинстве регулируют сезонную неравномерность потребления газа, используя его излишки летом и переходя на мазут зимой, когда резко возрастает расход газа на отопление. Согласно расчетам, для замещения указанного

Эффективные пути добычи и использования ресурсов низко-напорного газа. На основе анализа результатов проведенных исследований можно предложить некоторые рекомендации по эксплуатации газовых месторождений на различных стадиях разработки и возможным направлениям использования природного газа для энергоснабжения местных потребителей.

Описанные изменения были связаны прежде всего с возросшей потребностью в углеводородном сырье, в основном нефти, как базе моторизации экономики промышленно развитых стран. В то же время широкое вовлечение нефти в энергетический баланс стало возможным благодаря открытию богатейших ближневосточных месторождений нефти и научно-техническому прогрессу в ее морском транспорте. Расширение же использования природного газа (на данном этапе особенно заметно в Западной Европе) было в определяющей мере обеспечено научно-техническим прогрессом в средствах его добычи и транспорта.

Сферы использования природного газа в экономике США на протяжении послевоенного периода были практически неизменными — в основном он потреблялся в промышленности (главным образом химической и металлургической), а также в жилищном и коммунально-бытовом секторе (табл. 4-5). В суммарном потреблении энергетических ресурсов этим сектором на долю природного газа приходилось в 70-е гг. более 50%.

В энергетическом балансе Западной Европы природный газ стал играть ощутимую роль лишь в 70-х гг.: его доля в общем потреблении энергетических ресурсов в 1970 г. составляла 7%, в 1975 г.—14% (в Великобритании —17%, ФРГ—16%, во Франции—9%). Основной областью использования природного газа явился жилищный и коммунально-бытовой сектор, где он успешно конкурировал с дорогим углем местной добычи и в незначительной степени с бытовым жидким топливом; в результате здесь потреблялось до 2/3 вводимого в баланс природного газа. Во второй половине 70-х гг. в суммарном расходе энергетических ресурсов этим сектором на долю природного газа приходилось в Великобритании примерно 45%, в ФРГ и Франции более 15%, в то время как в 1965 г. эти величины составляли соответственно 13 и 6%. Другим достаточно крупным потребителем стала промышленность, в топливоснабжении которой природный газ частично вытеснил уголь местной добычи. Возросло его значение в общем газовом балансе западноевропейских стран: во второй половине 70-х гг. им покрывалось, например, 85% в суммарном расходе газового топлива в Великобритании, более 60% в ФРГ.

Особенность баланса газа в странах Западной Европы — исторически сложившаяся значительная доля искусственных газов — наложила свой отпечаток на развитие материальных (трубопроводных) связей в газоснабжающих системах этих стран. В целом для региона характерно наличие подсистем транспорта газа, отличающихся большой протяженностью, плотностью и разветвлениостыо, но в значительной степени неоднородных, оснащенных техникой разнообразного типа и различной степени технического совершенства. Все это в сочетании с использованием в трубопроводах различных давлений, а также применением значительно отличающихся по составу и теплотворной способности газов затрудняет создание единой газоснабжающей системы. Однако с началом активного использования природного газа и сооружением магистральных газопроводов эти препятствия постепенно устраняются. Протяженность магистральных газопроводов в конце 70-х гг. составляла в ФРГ

товые сооружения и др.). В современных условиях из-за отсутствия возможностей использования природного газа крупные газовые месторождения в ряде развивающихся стран просто не разрабатываются, а уровень использования добываемого природного газа очень низкий и составляет в странах Ближнего и Среднего Востока 22—25%, в Африке — 18—20%, в Латинской Америке — 50—52% (по сравнению с почти 90% в США и За-падной Европе).

Следовательно, современная атомная энергетика «стоит на пороге» более эффективного использования природного урана, хотя проблема эта во всех деталях пока еще не решена. В США и до сих пор некоторые ученые высказываются против строительства АЭС. Так, профессор биохимии Калифорнийского университета Дж. Найландс в 1976 г. писал: «Строительство атомных энергетических реакторов должно быть приостановлено, так как, по существу, они представляют собой пример трудноуправляемой технологии. Что же касается атомной энергии, то мы уже имеем ее — источник расположен на безопасном расстоянии в 93 млн. миль — на Солнце» х. К сожалению, Дж. Найландс не говорит о том, что использование солнечной энергии пока что связано с большими техническими и экономическими трудностями.

геометрических размеров) практически встречается, когда сечения .детали заданы технологическим процессом (например, литые корпусный детали). Это также случай нерасчетных деталей с неопределенными напряжениями. Второй и' третий случай имеют место при замене материала детали другим с одновременным изменением ее сечений (расчетные детали, в которых напряжения и деформации определяются достаточно точно и назначаются с расчетом максимального использования прочности и жесткости материала). Четвертый случай — это случай, когда масса конструкции задана ее функциональным назначением и условиями эксплуатации. __:________—-.------:

Коэффициент использования прочности JCB=0-iATB — характеристика степени приближения циклической прочности к статической.

изменения долговечности 14 использования прочности 15 масштаба 14, 27 сопротивления росту трещины 15, 37 циклической перегрузки 15

Метод намотки предполагает применение непрерывного армирующего наполнителя с целью наиболее эффективного использования прочности стекловолокна. Стеклоровницу пропускают через ванну со связующим, а затем наматывают на оправку определенной формы. Можно также использовать предварительно пропитанную и высушенную ровницу. Намотку непрерывного стекловолокна осуществляют на специальных токарных станках, где обеспечивается определенная ориентация волокна, необходимая для достижения максимальной прочности в требуемом направлении. После намотки определенного числа слоев проводят отверждение намотанной на оправку заготовки при комнатной температуре или в печи.

СТЕКЛОПЛАСТИК ОРИЕНТИРОВАННЫЙ (СВАМ, АГ-4с) — пластмасса, армированная параллельно расположенными волокнами, нитями или жгутами. С. о.— конструкционный и электроизоляционный материал, специфич. особенности к-рого определяются способом его получения, переработки и св-вами исходных компонентов (стеклянных волокон и полимерных связующих). Для С. о. характерны: сочетание высокой прочности и малого уд. веса; ярко выраженная анизотропия физико-механич. св-в, позволяющая усиливать материал конструкции в заданном направлении в соответствии с распределением напряжений в деталях; стойкость к агрессивным средам; незагнивае-мость; немагнитность и высокие диэлект-рич. св-ва; малая теплопроводность. Повышенные физико-механич. св-ва обусловливаются возможностью эффективного использования прочности тонких стеклянных волокон в С. о. Это достигается строгой ориентацией и натяжением волокон в полимерном связующем; отсутствием переплетений, вызывающих дополнит, напряжения и уменьшение прочности, особенно при сжатии; частичным или полным исключением текстильной переработки, снижающей прочность самих волокон; применением полимерных связующих, обеспечивающих совместную работу системы волокон вплоть до момента разрушения. В С. о. можно использовать стеклянные волокна диаметром свыше 10—12 мк (к-рые вследствие малой гибкости не могут применяться в произ-ве стеклотканей). Для получения С. о. применяются гл. обр. стеклянные волокна алюмоборосиликатного, реже кальциевонатриевого и др. составов. Оптимальное содержание стекла в С. о. 78—85% (по весу). Выбор связующих определяется требованиями к прочности, жесткости, термо- и влагостойкости, диэлек-трич. св-вам и др., а также технологич. и экономич. соображениями. От упругих и неупругих хар-к связующих, их когезион-ной прочности и адгезии к стеклу, смачиваемости, обусловливающей равномерное распределение пленок на поверхности волокон, зависит степень использования прочности волокон и св-ва материала. Широкое применение в С. о. находят композиции

электропечи, покрываются связующим в момент их получения и укладываются параллельными (или ориентированными под небольшим углом друг к другу) витками на вращающийся барабан или специальное приемное устройство. Намотанная структура (стеклопшон) снимается в виде листов или лент и после сушки перерабатывается в изделия. Полное исключение всех текстильных операций, образование защитной пленки полимерного связующего на свежей неповрежденной поверхности волокон создают предпосылки для максимального использования прочности волокон. Для производства АГ-4с используются крученые стеклонити двух сложений (применяемые при изготовлении стеклотканей) или жгуты из 10 сложений. Параллельно ориентируемые нити покрываются связующим и образуют непрерывную ленту, к-рая после сушки готова к переработке. Неполимеризованные листы или ленты с однонаправленной структурой формуются в материал с заданным соотношением продольных и поперечных слоев, т. е. с заданной анизотропией физико-ме-ханич. св-в. Переработка в изделия осуществляется прессованием при соответствующих темп-ре и давлении, вакуумным формованием, а также методом намотки с последующим отверждением в автоклавах или полимеризационных камерах. Режимы переработки и технологич. оборудование определяются типом связующего и характером изделия. Метод получения СВАМ используется для упрочнения цилиндрич. оболочек в радиальном направлении, минуя стадию изготовления стеклошпона, в этом случае весь технологич. процесс сводится к двум операциям — намотке волокон с натяжением на вращающийся цилиндр с одновременным нанесением связующего и последующей полимеризации (для смол холодного отверждения — к одной операции).

• Первый случай (замена материала детали другим без изменения ее геометрических размеров) практически встречается, когда сечения детали заданы технологическим процессом (например, литые корпусные детали). Это также случай нерасчетных деталей с неопределенными напряжениями. Второй и третий случай имеют место при замене материала детали другим с одновременным изменением ее сечений, (расчетные детали, в которых напряжения и деформации определяются достаточно точно и назначаются с расчетом максимального использования прочности и жесткости материала). Четвертый случай — это случай, когда масса конструкции задана ее функциональным назначением и условиями эксплуатации.

3. С точки зрения использования прочности армированных стеклопластиков жесткое формование резьб (метод накатки) не является оптимальным.

При проектировании ажурных башен в целях полного использования прочности материала Шухов задался целью отыскать схему решетки по функциям восприятия усилий, поскольку направляющие гиперболоидной конструкции работают на одноосные напряжения при почти одинаковой величине напряжения материала во всех ее точках.

наличию в приводе эластичного элемента (ремня, каната). Большее значение имеет величина коэффициента трения, от которого зависит наименьшее значение угла охвата и размеры передачи, а в уже существующей передаче — возможность полного использования прочности ремня.

Зависимость (5.1.65) дает возможность оценить степень использования прочности связующего при заданном ст0 или определить