Кожухотрубчатые теплообменники

Оже-электронная спектроскопия показала, что с поверхностью металла связан атом углерода группы CF2 и что мы имеем дело с химическим взаимодействием, т.е. с образованием химических связей. Разрушение такого адгезионного соединения носит когезионный характер и происходит по объему менее прочного материала. В результате на более прочной металлической поверхности постепенно формируется тонкая полимерная пленка, которую называют пленкой фрикционного переноса. Фрикционный перенос при трении без смазочного материала практически имеет место в любых условиях и режимах трения. Это приводит к образованию перенесенных пленок сложной структуры и состава. Вначале рассмотрим это явление в металлических парах трения. Для пар трения металл-металл разными исследователями предлагались различные механизмы переноса. В работах Боудена и Тейбора, например, предлагается модель изнашивания, в которой перенос материала с одной поверхности на другую рассматривается как результат среза мостиков сварки на реальном пятне фрикционного контакта. По мнению этих исследователей, перенос металла наблюдается в том случае, когда прочность адгезионной связи на поверхностях контакта твердых тел оказывается выше когезионной прочности одного из контактирующих материалов.

Прочность клеевого соединения определяется физико-механическими свойствами клеевого шва, характером его нагружения и другими факторами. Различают адгезионную и когезион-ную прочности склеивания. Первая обусловлена силами сцепления на границах раздела клея с соединяемыми элементами конструкции, вторая — силами сцепления между молекулами клея. Соответственно, разрушение шва по границе раздела клея с элементом конструкции называют адгезионным, разрушение по самому клею — коге-зионным. Описываемые ниже методы пригодны для оценки когезионной прочности, поэтому под прочностью склеивания понимается когезионная прочность.

Нами рекомендуется методика определения когезионной прочности покрытий с использованием специальной установки, предназначенной для исследования микропластичности (см. рис. 3.10).

покрытий в зависимости от режимов их нанесения и химического состава порошка. Данные о когезионной прочности покрытий из интерметаллических порошков, нанесенных струйно-плазменным способом^ приведены на рис. 6.20 в сопоставлении с их износостойкостью в абразивной среде.

шения методов оценки вязкости разрушения на основе современных дислокационных представлений о кинетике распространения трещин. Сейчас можно считать, что испытания на вязкость разрушения (статическую трещиностойкость) благодаря работам многочисленных исследователей достаточно теоретически обоснованы и апробированы. В первых публикациях по механике разрушения А. А. Гриффите показал, что противоречия между теоретическим сопротивлением разрушению и реальной трещиностойкостью может быть объяснено наличием в материалах дефектов в виде трещин. Даже в случае незначительных нагрузок концентрация напряжений у вершины трещин может достигать значений когезионной прочности. Позднее Г. Р. Ирвином было доказано, что локальные напряжения в устье трещины при статическом нагружении пропорциональны коэффициенту интенсивности напряжений .ИГ, который может быть определен по формуле

случае разрушение зависит от когезионной прочности матрицы и прочности поверхности раздела между волокном и матрицей, а также от наличия микротрещин или нарушений на поверхности раздела волокно — матрица. Во втором случае разрушение происходит путем еотслаивания».

скольжения концентрации нормальных, напряжений до уровня когезионной прочности [129]. Позже им предложена модель зарождения трещин вследствие нагромождения дислокаций в полосе скольжения, заблокированной границей зерна (незавершенный сдвиг). Под действием касательного напряжения дислокации могут слиться и образовать трещину (рис. 1.12, а).

Завершим обсуждение краткими замечаниями о механизмах водородного охрупчивания. Выше отмечались проблемы, связанные с механизмом Пфайля—Тройано—Ориани, использующим представление о когезионной прочности. Эти проблемы не означают с неизбежностью, что механизм принципиально неверен, а лишь указывают, что сейчас его форма неудовлетворительна. Большой интерес поэтому представляют попытки разработать лежащие в его основе предпосылки в другой форме [363]. Второй механизм, который обычно упоминают, связан с поверхностной энергией и был предложен Петчем и Стейблсом [364]. Ориани позже убедительно доказал [331], что эта модель просто представляет собой другую формулировку механизма когезионной прочности, считая» что процесс растрескивания может рассматриваться как обратимый.

нию наклона кривых сгв = f (AR/R0). Также следует отметить, что величина AR/R0 достаточно полно определяет значение когезионной прочности клеевого соединения. Зависимость предела прочности при разрыве от величины AR/Ro для напряженных клеевых прослоек из ПС описывается соотношением вида

Прочность клеевого соединения определяется физико-механическими свойствами клеевого шва, характером его нагружения и другими факторами. Различают адгезионную и когезионную прочности склеивания. Первая обусловлена силами сцепления на границах раздела клея с соединяемыми элементами конструкции, вторая -силами сцепления между молекулами клея. Соответственно, разрушение шва по границе раздела клея с элементом конструкции называют адгезионным, разрушение по самому клею - когезионньш. Описываемые ниже методы разработаны для оценки когезионной прочности, поэтому под прочностью склеивания понимается когези-онная прочность.

равном наполнении, имеют более высокие показатели пластичности, чем композиции на основе каучуков СКН-26, СКН-40М и наирита СР-50. Интенсивное снижение пластичности композиций, особенно у резиновых смесей на основе полярных каучуков, вероятно, связано с взаимодействием наполнителя с полярной эластомерной матрицей. Композиции с наполнением выше 600 (масс.ч) на основе наирита СР-50 получить не удалось, из-за их высокой жесткости и низкой когезионной прочности. Композиции с наполнением более 700 (масс.ч) на основе каучуков СКИ-З, СКМС-ЗОРП, СКН-26 и СКН-40М имеют малую когезионную прочность, поэтому определить их пластичность не представляется возможным.

Оже-электронная спектроскопия показала, что с поверхностью металла связан атом углерода группы СРз и что мы имеем дело с химическим взаимодействием, т.е. с образованием химических связей. Разрушение такого адгезионного соединения носит когезионный характер и происходит по объему менее прочного материала, В результате на более прочной металлической поверхности постепенно формируется тонкая полимерная пленка, которую называют пленкой фрикционного переноса. Фрикционный перенос при трении без смазочного материала практически имеет место в любых условиях и режимах трения. Это приводит к образованию перенесенных пленок сложной структуры и состава. Вначале рассмотрим это явление в металлических парах трения. Для пар трения металл—металл разными исследователями предлагались различные механизмы переноса. В работах Боудена и Тейбора, например, предлагается модель изнашивания, в которой перенос материала с одной поверхности на другую рассматривается как результат среза мостиков сварки на реальном пятне фрикционного контакта. По мнению этих исследователей, перенос металла наблюдается в том случае, когда прочность адгезионной связи на поверхностях контакта твердых тел оказывается выше когезионной прочности одного из контактирующих материалов.

Большинство теплообменников с жидкометаллическими теплоносителями представляют собой кожухотрубчатые теплообменники с продольным смыванием. Горячий и холодный теплоносители движутся противотоком. Вблизи входа и выхода могут быть значительные участки со смешанным обтеканием (переход от поперечного к продольному обтеканию).

7. Стабилизация .теплоотдачи в продольно-обтекаемых пучках . . 184 Б. Кожухотрубчатые теплообменники.......... 187

Успешно применяется метод агрегатирования в химическом машиностроении. Унифицированные узлы и детали позволяют комплектовать из них до 90% химической аппаратуры. Из 8—12 нормализованных элементов можно собрать емкостные аппараты до 700 типоразмеров объемом 0,2—1000 м3. Из труб трех стандартизованных диаметров и решеток восьми диаметров можно получить кожухотрубчатые теплообменники более 800 типоразмеров с поверхностью теплообмена 5—500 л2.

Кожухотрубчатые теплообменники типа ТН и ТК (рис. 2.8) изготовляют горизонтальными и вертикальными из углеродистой стали. Теплообменники типа ТН применяют для нагрева и охлаждения жидких и газообразных сред с температурами от —30 до + 350°С на условное давление от 0,6 до 6,4 МПа.

Кожухотрубчатые теплообменники типа ТН, ТК и ТП, изготовленные из углеродистой стали и предназначенные для взрывоопасной или токсичной среды, в зависимости от температуры должны допускаться в работу на пониженное давление (табл. 2.16).

Кожухотрубчатые теплообменники с наружным диаметром кожуха 159—426 мм изготовляют из стандартных труб. Параметры таких теплообменников приведены в табл. 2.17. Кожухи теплообменников диаметром свыше 400 мм изготовляют сварными из листового проката углеродистой или нержавеющей стали. Основные параметры теплообменников сварной конструкции (ГОСТ 15121-79, 15122-79) приведены в табл. 2.18, а размеры— в табл. 2.19 и 2.20.

Кожухотрубчатые теплообменники типа ТН и ТК могут быть собраны в блоки, состоящие из нескольких горизонтальных аппа-

Кожухотрубчатые теплообменники с плавающей головкой (рис. 2.10) применяют для нагрева или охлаждения жидких и газообразных сред в пределах рабочих температур от —30 до +450°С и условного давления 1,6—6,4 МПа в трубном или межтрубном пространстве. Основные параметры вертикальных и горизонтальных теплообменников приведены в табл. 2.22.

Кожухотрубчатые теплообменники. Поверхность нагрева одного хода кожухотрубчатого теплообменника, м2

4.1.1. Кожухотрубчатые теплообменники (В.А. Бул-

4.1.1. КОЖУХОТРУБЧАТЫЕ ТЕПЛООБМЕННИКИ