Колебания температуры

ратуры закалки происходит растворение интерметаллических соединений, а после закалки получается более пересыщенный твердый раствор, а после старения — более высокая прочность. Нагрев же выше определенной температуры вызывает перегрев (рост зерна, окисление и оплавление границ зерна), что приводит к катастрофическому падению прочности и пластичности. Поэтому ясно, что при термической обработке дюралюминия важно точно соблюдать температурный режим закалки. При термической обработке дюралюминия колебания температур закалки не должны превышать ±3—4°С. Температура закалки для дюралюминия разных марок будет указана дальше.

Другими причинами образования щелей а трещая могу? быть колебания температур, влияние арматуры (неполное заполнение С'Зъьлкя вдоль армирующих прутьев) и др. Проспчиващзнсй чере, •>!•• I'OH БОЛ*

разности давлений по обе стороны стенок. Кроме того, к корпусу приложены усилия от масс как самого корпуса, так и прикрепленных к нему деталей. Колебания температур при изменении режима работы турбомашин вызывают тепловые напряжения в корпусах. Чтобы предотвратить внутренние напряжения, материал корпуса турбины распределяют по возможности равномерно. Для обеспечения требуемой прочности и жёсткости при конструировании вместо плоских стенок применяют выпуклые. Толщину стенок б приближенно определяют по формуле тонкостенных сосудов, находящихся под давлением,

В пярогенерирующих трубах при определенных условиях могут возникнуть периодические колебания расходов и давления среды.. Такие режимы называются пульсационными. При пульсационных: режимах теплоноситель может менять свое направление движения! на обратное, переходя через нулевое значение скорости среды. Периодические изменения скорости вызовут колебания температур» стенки, которые приведут к появлению трещин и разрушению трубы. В практике эксплуатации прямоточных котлов трещины на внутренних поверхностях труб, вызванные пульсациями скорости, неоднократно наблюдались.

[ Процесс кипения щелочных металлов, как показывают опыт-' ные данные, также характеризуется некоторыми особенностями. ! При низких давлениях насыщенных паров (ниже примерно 0,3 бар) обычно наблюдается неустойчивый режим кипения: парообразование происходит нерегулярно, отдельными всплесками, в промежутке между которыми жидкость перегревается. При высоких тепловых потоках перегрев жидкости около поверхности нагрева может быть значительным, достигая десятков, и сотен градусов. При вскипании перегрев быстро снижается: это вызывает интенсивные колебания температур во всей системе. Неустойчивое кипение металла часто сопровождается также звуковыми эффектами: стуком, щелчками, треском и т. д. В целом интенсивность теплообмена при неустойчи-

Процесс кипения щелочных металлов, как показывают опытные данные, также характеризуется некоторыми особенностями. При низких давлениях насыщенных паров (ниже 0,3-105 Па) обычно наблюдается неустойчивый режим кипения: парообразование происходит нерегулярно, отдельными всплесками, в промежутке между которыми жидкость перегревается. При высоких тепловых потоках перегрев жидкости около поверхности нагрева может быть значительным, достигая десятков и сотен градусов. При вскипании перегрев быстро снижается: это вызывает интенсивные колебания температур во всей системе. Неустойчивое кипение металла часто сопровождается также звуковыми эффектами: стуком, щелчками, треском и т. д. В целом интенсивность теплообмена при неустойчивом кипении оказывается несколько более высокой, чем при свободной конвекции без кипения [57].

На основе всесторонних материаловедческих исследований в настоящей книге проведен анализ влияния структурных факто-ров'на жаропрочность и трещиностойкость теплоустойчивых сталей. Рассмотрены физические процессы, протекающие в металле при восстановлении служебных свойств материалов путем применения повторной термической обработки. Показаны пути повышения точности оценки жаропрочных свойств с учетом напряженного состояния, колебания температур и напряжений, структуры и кратковременных свойств материала. В заключение

В реальных условиях работы оборудования сопротивляемость материала узлов и конструкций разрушению в результате наложения сложных, часто нерасчетных условий может резко понижаться несмотря на оптимальные запасы прочности, принятые при конструировании. В этих случаях эффективным методом диагностирования элементов энергооборудования становится диагностика состояния металла и причин его повреждения структурными методами. Влияние коррозионно-активных сред, периодические нерасчетные колебания температур и напряжения приводят к изменению кинетики и механизмов накопления повреждений. Сочетание таких факторов, как воздействие повышенных температур и коррозионно-активнои среды, или высоких температур и периодического упруго-пластического деформирования изменяет скорость и характер развития процессов разрушения, затрудняет оценку ресурса таких деталей.

При определенном сочетании динамических (массовый расход pw), тепловых (удельный тепловой поток q, степень недогретости на входе А/г) и физических параметров вынужденного двухфазного потока теплоносителя, а также геометрических (внутренний диаметр dBH, шероховатость, длина, конфигурация поперечного сечения и др.) и физических (теплопроводность, теплоемкость стенки) характеристик канала в последнем могут возникнуть колебания расхода и соответственно колебания температур потока и стенок канала, смещение границ двухфазного участка, а при резонансных явлениях — и перетоки вещества из одного канала в другой.

передач эвольвентного зацепления позволили разработать рецептуру новых редукторных масел с высокими противоизносными и противозадирными свойствами. Новые масла успешно применяются в тяжелонагруженных зубчатых передачах машин и могут быть использованы в условиях резкого колебания температур внешней среды. В зависимости от состава эти масла обеспечивают нормальную работу зубчатых передач при температуре свыше 100° С, а также могут успешно применяться при температурах окружающего воздуха от —18 до —60° С. Ниже описываются результаты синтеза нового масла для смазки зубчатых передач редукторов тепловоза модели ТГ-102 в условиях резких перепадов температур окружающего воздуха.

— Колебания температур 12 — 698

Колебания температуры, особенно попеременные нагрев и охлаждение, увеличивают скорость окисления металлов, например железа и сталей, так как в защитной окисной пленке вследствие возникновения в ней термических напряжений образуются трещины и она может отслаиваться от металла.

Как указывалось выше, колебания температуры при нагреве или эксплуатации металлов при высоких температурах, особенно переменные нагрев и охлаждение, увеличивают скорость окисления металлов, например железа и сталей, так как в защитной окисной пленке вследствие возникновения в ней термических напряжений образуются трещины и она может отслаиваться от металла, т. е. нарушается сохранность защитной пленки в связи с низкой ее термостойкостью. В ряде случаев термостойкость может быть повышена за счет внутреннего окисления сплава, способствующего врастанию образующейся окалины в металл.

Колебания температуры, особенно попеременные нагрев и охлаждение, увеличивают скорость окисления хедеаа и сталей, так как в защитной окисной пленке вследствие возникновения в ней термических напряжений образуется трещины, она ыохет отслаиваться от металла и, таким образом, плохо выполнять ващитннв функции.

Смазочные масла по сравнению с консистентными смазками, имеют следующие преимущества: меньший коэффициент трения и большую стабильность свойств; способны проникать в узкие зазоры, обеспечивают лучший отвод теплоты и удаление продуктов износа; допускают смену смазки без разборки опор. Однако жидкие смазки требуют более сложных уплотнений и регулярного наблюдения за подачей. Консистентные смазки хорошо выдерживают высокие давления и колебания температуры, лучше предохраняют опоры от коррозии.

Исследованы условия осаждения нитрида алюминия из газовой фазы, содержащей1 пар моноаммиаката хлорида алюминия. Обнаружено, что в интервале температур молибденовой подложки 1400—1600К покрытие имеет слоистую структуру. При более низких температурах эффективность пиролиза исходного продукта моноаммиаката недостаточна, а при более высоких исчезает слоистость покрытия. Установлена связь состава покрытия с температурой его осаждения, в частности, в слоистых покрытиях найден избыток алюминия. Термодинамический анализ системы A1-N-H-C1 показал, что вблизи нижнего температурного пределв пиролиза исходного продукта, помимо основной реакции A1C13NH3 = A1N+3HC1, могут идти побочные реакции, в частности, 2(А1С1зНН3) = 2A1+N2+6HC1. В зависимости от колебаний температуры подложки, вклад побочных реакций может усиливаться или ослабляться. Высказано предположение, что в таких условиях небольшие колебания температуры подложки могут быть связаны с изменением степени черноты поверхности подножки и покрытия при неизменной мощности нагревателя. Осаждение керамического покрытия увеличивает степень черноты молибденовой подножки и излуча-тельную способность ее поверхности, а\ стало быть температура поверхности снижается. Это приводит к уменьшению полноты прохождения основной реакции и к усилению вклада побочной реакции, ответственной за появление в осадке свободного алюминия. Это, в свою очередь, снижает излучотельную способность поверхности покрытия, температура которой соответственно возрастает. При этом вклад побочных реакций уменьшается, а выход основной реакции увеличивается, пока снова не образуется слой с высокой излучательной способностью и не начнется новый цикл. Таким образом, в определенна*.-температурном интервале процесс осаждения нитрида алюминия косит автоколебательный характер. В% результате в покрытии появляется самообразующаяся слоистая структура с различным содержанием и слоях свободного алюминия. При более высоких температурах вклад побочных реакций резко уменьшается, выход основного продукта пт. релиза нитрида алюминия возрастает, тем самым устраняется причина термопульсаций, и слоистая структура в покрытии не возникает,

шой разностейности склонна к образованию трещин при резких колебаниях температуры. Листовой материал довольно хорошо переносит колебания температуры.

Большие колебания температуры при разных коэффициентах линейного расширения материалов зубчатых колес (а3) и корпуса (ак) приводят к изменению величины бокового зазора между зубьями колес. Величина этого изменения (мм) при заданных температурах колес /3 и корпуса tK и межосевом расстоянии а = — rz + ri определяется по формуле

где Я „• —термическое сопротивление слоев ограждения; STj = 0,51 j/Xcpp —коэффициент теплоусвоения материалов этих слоев, представляющий отношение амплитуды колебания теплового потока, проходящего через внутреннюю поверхность ограждения, к амплитуде колебания температуры на этой поверхности; А. — коэффициент теплопроводности; ср — теплоемкость и р — плотность материала слоя.

Измерение амплитуд колебания температуры осуществляется с ошибкой, меньшей или равной 0,5%, а погрешностью измерения с» можно пренебречь. Тогда погрешность определения отношения APd/Pd примерно равна 1,5%, а общая погрешность определения коэффициента температуропрозодности для рассматриваемых 136

ранее и определяет собой интервал желаемого колебания температуры жидкости в сборном баке (обычно этот интервал составляет 0,1—0,2° С). При нагревании столбик ртути поднимается i; замыкает контакты термометра. Этот импульс передается реле, которое размыкает цепь электрического нагревателя, и нагреватель выключается. Если температура жидкости понизилась, то столбик ртути опускается и рлзмыкает контакты термометра.

Инфракрасные приборы, основанные на поглощении инфракрасных лучей, получили широкое применение в различных отраслях промышленности для определения концентрации окиси углерода (СО), двуокиси углерода (СО2), аммиака (МН3) и других газов [16]. Это объясняется тем, что в инфракрасной области спектра газы имеют весьма интенсивные и отличительные друг от Друга, по положению в спектре, полосы поглощения. Инфракрасные лучи поглощают все газы, молекулы которых состоят не менее чем из двух различных атомов. Этим определяется широкий круг пробных веществ, которые можно использовать в процессе контроля герметичности изделий (закись азота, пары фреона, аммиак и др.). В зависимости от принципа действия луче-приемника инфракрасные "устройства делятся на несколько групп. На рис. 7 схематично показан оптико-акустический лучеприемпик 1, в котором находится газ, способный поглощать инфракрасные лучи. Окно 2 этого луче-приемника выполнено из материала, пропускающего инфракрасное излучение. Через это окно поступает поток инфракрасного излучения от источника 3, прерываемый с определенной частотой обтюратором 4, приводимым в действие синхронным двигателем 5. Вследствие этого газ будет периодически нагреваться за счет поглощения энергии и в замкнутом объеме луче-приемника возникнут периодические колебания температуры, вызывающие колебания давления газа, которые преобразуются конденсаторным микрофоном 6 в электрический выходной сигнал.