Максимальное переохлаждение

Полученное решение легко распространить на случай проектирования элементов конструкций заданной надежности по жесткости. При этом под мерой надежности понимается вероятность того, что максимальное перемещение vvmax в течение срока службы ни разу не превысит заданного. Следовательно, в этом случае для надежности можно записать

Полученное решение легко распространить на случай проектирования элементов конструкций заданной надежности по жесткости. При этом под мерой надежности принята вероятность того, что максимальное перемещение w в течение срока службы Гни разу не превысит заданного vv3afl. В этом случае для определения надежности используют уравнение (2.21).

Входными параметрами являются: структурная схема механизма; закон движения входного и выходного звеньев; максимальное перемещение выходного звена (линейное h или угловое \Ь); фазовые углы: удаления фу, дальнего стояния срд.с, возвращения (р„ и ближнего СТОЯНИЯ фо.с-

где h — максимальное перемещение толкателя; фф •— фазовый угол удаления или возвращения; ^ф — время удаления или возвращения выходного звена.

где fi — предварительное натяжение пружины; h — максимальное перемещение толкателя; /ь — перемещение толкателя, соответствующее максимальному значению силы инерции /г„тах.

Максимальное перемещение коромысла Л, мм 32 30 28 26 26 28 28 30 32 34

центрального кривошипно-ползунного механизма (внеосность с -= О, рис. 11.2, а) ход ползуна 3 (его максимальное перемещение) равен удвоенной длине кривошипа: h==2l\. Крайние положения ползуна соответствуют угловым координатам кривошипа ф = 0 и 180°.

Во внеосном кривошипно-ползунном механизме (рис. 11.1,0) ход ползуна (его максимальное перемещение) из Л/lCiCi и

Максимальное перемещение имеет нижнее сечение стержня (х = 0): umax = — '(l~l(2E). Закон изменения величины и на эпюре перемещений изображается квадратичной функцией.

Основными характеристиками кулачкового механизма являются закон движения ведомого звена, величина и закон изменения усилия, которое может воспринимать это звено, В зависимости от назначения механизма может быть задан только ход выходного звена — максимальное перемещение толкателя или угол качания коромысла. При этом не учитывается закон изменения скорости и ускорения в пределах заданных перемещений. В других случаях кроме хода выходного звена предъявляется определенное требование к закону изменения его скорости или ускорения.

Максимальное перемещение и угол поворота найдем, подставив в это выражение z ~ I,

На тип структуры шва большое влияние оказывает концентрационное переохлаждение. Это влияние можно оценить, рассматривая длину зоны переохлаждения Ь, максимальное переохлаждение АГтах и расстояние m от фронта кристаллизации

В тех случаях, когда рм<ркр, максимальное переохлаждение достигается на спинке профиля вблизи горлового сечения канала. Тогда за этой областью вблизи спинки профиля в косом срезе, а затем и за выходной кромкой появляется конденсированная фаза. Зависимости коэффициентов давления на спинке рм и выходной кромке ркр от некоторых параметров показаны на рис. 3.2. С увеличением относительного шага сопловой решетки рм уменьшается, а ркр растет. Эта тенденция сохраняется для всех решеток, однако количественные зависимости pM(t) и pvp(t) определяются формой профиля, толщиной и формой выходной кромки, а также

Исследованию влияния турбулентности на потери в решетках посвящен ряд работ, например [75]. Под углом зрения фазовых переходов эта задача впервые рассмотрена в (57]. Турбулентный перенос теплоты и массы в потоках пара, близких к состоянию насыщения, способствует фазовым переходам и снижает i максимальное переохлаждение. При высокой турбулентности мелкодисперсная влага образуется вначале в пограничных (слоях, а затем и в ядре потока.

Анализ совместного влияния перечисленных факторов на интенсивность конденсации показывает, что в реальной проточной части максимальное переохлаждение в решетках невелико и,значительно ниже, чем в одиночных соплах и отверстиях. Подчеркнем, что механизм образования жидкой фазы в решетках весьма сложен (вихревой, волновой, турбулентный и др.), однако природа появления дискретной фазы во всех рассмотренных случаях одна. Характерным признаком этого сложного процесса следует считать флуктуационность и спонтанность возникновения конденсата.

прочностных свойств материала этих зон (табл. 2). Характерным для многих литых материалов является то, что мелкокристаллическая поверхностная зона обладает по сравнению с внутренней более высокими механическими свойствами. Количество и размер зерен в каждой зоне определяются степенью переохлаждения, а также, как это показано в работе [23], условиями теплоотвода. Максимальное переохлаждение, большое количество центров кристаллизации ведут к массовому возникновению зародышей кристаллов, которые не успевают да и не могут развиваться из-за их тесного размещения. В такой структуре плотность межзерновых прослоек и укладки зерен весьма высокая, поперечный размер поверхностной зоны в зависимости от размеров (толщины) отливок может составлять 0,4—1,0 мм.

В этих условиях зона Вильсона оказывается в различных точках направляющего аппарата, рабочего колеса или в зазорах между ними. В зависимости от ее положения могут сильно отличаться максимальное переохлаждение, а также число и размеры капель в конце процесса расширения. Не исключена возможность появления нескольких зон Вильсона.

спонтанной конденсации вверх по потоку и сравнительно малому возрастанию модального размера капли. Так, при увеличении б (I) в 30 с лишним раз (см. кривые 4 и 5 или 6 и 7) максимальное переохлаждение пара уменьшается на 3—5° С, а модальный радиус капель возрастает ~ в 10 раз. На этом же рисунке приведены для сравнения и результаты опытов [8, 10]. Как видно, расчеты с использованием формулы (18) достаточно хорошо согласуются с опытными данными.

Для ориентировочных расчетов можно воспользоваться экспериментальным графиком. Обработка многочисленных опытных данных, полученных на соплах разной геометрии и при различных параметрах пара, показала (см. рис. 2-2), что максимальное переохлаждение пара ДГМ в существенной мере зависит от времени расширения переохлажденного пара (от состояния насыщения до скачка конденсации т) и от градиента давления в месте возникновения скачка

В том случае, если срабатываемый ступенью теплоперепад недостаточен для возникновения спонтанной конденсации, выделение влаги в турбинной ступени возможно в зазоре между сопловой и рабочей решетками, на поверхностях и в кромочных следах рабочих лопаток. В работах [Л. 111, 182] на основании допущения о слабой конденсации пара на поверхностях лопаток (порядка 1—2%! диаграммной влажности) предполагается, что основное выделение влаги происходит в ядре потока, в той части турбины, где будет достигнуто необходимое максимальное переохлаждение пара. Процессы движения переохлажденного пара, возникновение спонтанной конденсации и дальнейший рост капелек влаги рассчитываются при этих предпосылках точно так же, как и в соплах Лаваля, т. е. с использованием системы уравнений (2-15) — (2-20). По данным расчета максимальное переохлаждение может достигать величины ДГМ^ ~25—35°С, а размер капелек влаги г» (1-т-5) • 10~8 м. Увеличение таких капелек при дальнейшем их движении в проточной части турбины

Так как градиенты давлений в этих режимах приблизительно одинаковы, то можно предположить, что максимальное переохлаждение для режима 5 также должно равняться 34,5 °С. Следовательно, в турбинной ступени и сопле должна произойти конденсация такого количества пара, которое повысило бы температуру пара на 9 °С.

В точке Г теплоотвод наибольший, значит, в жидком металле вблизи этой точки возникнет максимальное переохлаждение и, соответственно, кристаллит здесь будет расти с максимальной скоростью. Таким образом, скорость роста кристаллита по мере перемещения его вершины по фронту затвердевания возрастает от нуля до максимального значения. Но изменение этой скорости происходит немонотонно. Дело в том, что при затвердевании выделяется скрытая теплота кристаллизации, которая раньше была затрачена на разрыв связей между частицами твердого металла при его плавлении. Эта теплота уменьшает переохлаждение и наступает момент, когда рост кристаллита практически прекращается. Затем переохлаждение вновь увеличивается - кристаллит вновь начинает расти, ускоряясь.

Прямые измерения изменения температуры при затвердевании показали, что максимальное переохлаждение достигается в поверхностных слоях, примыкающих к подложке. В работе [431] для получения больших переохлаждений расплава Ре^МцоРнВб ег° охлаждали путем сбрасывания капель в специальной шахте или путем их размещения в жидком флюсе. Это позволило достигнуть температуры переохлаждения 320 К.