Низкомодульных материалов

ции солей, регулирования направления и скорости химических реакций, хранения низкокипящих жидкостей;

Применение в качестве РТ паров низкокипящих жидкостей упростит установку и повысит ее энергетическую эффективность. Строительство подобных ЭУ проектируется в некоторых странах.

Зарождение и развитие паровой фазы в подавляющем большинстве реальных установок осуществляется непосредственно на поверхностях парогенерирующих элементов. В связи с этим вопрос о влиянии поверхности на кипение всегда находится в центре внимания исследователей. Уже в первых исследованиях кипения воды на различных поверхностях, поставленных Якобом и Фритцем [1], были выявлены отличия в количественных характеристиках теплоотдачи при кипении для гладких и шероховатых поверхностей. Было установлено, что с ростом шероховатости действующий температурный напор при кипении уменьшается, а следовательно, средний коэффициент теплоотдачи, определяемый как отношение удельной тепловой нагрузки к среднему температурному напору, увеличивается. В дальнейшем подобные наблюдения проводились многократно при изучении кипения различных жидкостей: для воды и органических жидкостей Зауэром [2], Корти и Фаустом [3], Гриффитсом и Уоллисом [4, 5], Е. К. Авериным [6], Д. А. Лабунцовым с сотрудниками [7], Сю и Шмидтом [8], Кулором и Радхакришнаном [9], Курихарой и Майерсом [10], Беренсоном [11], Вачаном с сотрудниками [12]; для металлов — Марто и Розеноу [13], Л. И. Гельманом и И. 3. Конном [14] и для низкокипящих жидкостей — Г. Н. Даниловой [15].

Появление паровой турбины и усовершенствование конденсаторов позволило получать необходимые мощности агрегатов при относительно небольших габаритах и весах и глубоком вакууме. Быстрое развитие паровых турбин для стационарных и судовых установок ограничило дальнейшее применение поршневых машин, в том числе и на парах низкокипящих жидкостей, что определило конец первого этапа применения неводяных паров в энергетическом машиностроении.

Неводяные рабочие тела могут быть использованы и в газотурбинных циклах. Комбинированный цикл, состоящий из газовой ступени и ступени с парами низкокипящих жидкостей приближается по величине к. п. д. к циклу Карно. В ряде стран исследуются возможности осуществления комбинированных установок, состоящих из газотурбинного агрегата и фреоновой паровой турбины или турбины на парах углекислоты.

Другим направлением в использовании бинарных циклов является применение низкокипящих жидкостей в нижней части цикла паротурбинных установок. В частности, изучаются возможности использования водо-фреонового цикла для мощных турбоагрегатов закритических параметров пара, а также для турбин насыщенного пара.

Такое представление о влиянии поверхности на кипение позволяет задавать величину шероховатости поверхностей парогенераторов в процессе проектирования, что особенно важно для генерации неводяных паров при низких давлениях, в вакууме и в некотоых других условиях. Важнейшей особенностью кипения жидких металлов и других высококипящих и низкокипящих жидкостей являются сравнительно большие размеры зародышей паровых пузырей (рис. 97). Из-за больших размеров пузырьков частота их отрыва в одном центре парообразования уменьшается, что приводит к нарушению макростабильности процесса и значительным пульсациям температур непосредственно на теплопере-дающей поверхности.

Существуют различные методы оценки модуля объемной упругости [117]. Отмечается, что большинство методов пригодно лишь при испытании низкокипящих жидкостей. Для распространения их на реальные жидкости для гидравлических систем требуются дальнейшие исследования.

В настоящее время фтор широко используется в производстве различных низкокипящих жидкостей — фреонов для холодильных установок, а также при изготовлении кислотостойких пластмасс — тефлонов. Фторидные процессы применяются не только в атомной промышленности, но и в технологии цветной металлургии и других отраслях. Основным сырьем для промышленного получения фтора служит флюорит (плавиковый шпат) (CaF2*).

В настоящее время фтор широко используется в производстве различных низкокипящих жидкостей — фреонов для холодильных установок, а также при изготовлении кислотостойких пластмасс — тефлонов. Фторидные процессы применяются не только в атомной промышленности, но и в технологии цветной металлургии и других отраслях. Основным сырьем для промышленного получения фтора служит флюорит (плавиковый шпат) (CaF2*).

В то время как для ученого-материаловеда, интересы которого направлены на улучшение материалов, основная задача состоит в детальном изучении процесса разрушения, для конструктора не меньший интерес представляют явления повреждаемости. Последний занимается созданием конструкций минимальной стоимости (чтобы выдержать конкуренцию) с заданными характеристиками за гарантированный срок службы. Использование больших коэффициентов запаса для избежания повреждений может свести на нет усилия конструкторов, если не полностью поняты условия возникновения повреждений и опасность той или иной степени поврежденности. В некоторых случаях механическая поврежденность может быть допустима, если другие свойства при этом не ухудшаются. Часто предполагается, что ограничение прогибов элементов, выполненных из относительно низкомодульных материалов, автоматически приводит к ограничению уровня напряжений, обеспечивающему отсутствие повреждений. Однако это может быть не совсем так при усталостном нагружении, особенно в условиях концентрации напряжений.

Для определения свойств низкомодульных материалов при различных скоростях нагружения очень удобен метод, применявшийся авторами работы [10], но в несколько измененном виде. Он состоит в том, что небольшой образец нагружается динамически сжимающей нагрузкой между двумя маятниками и во время удара измеряется ускорение одного из маятников. Если сжатие образца одноосное и если трение на торцах мало, то по измеренной величине ускорения можно определить как напряжение, так и деформацию в образце в зависимости от времени. Метод применим, если жесткость маятников достаточно велика по сравнению с жесткостью исследуемых материалов.

Для регистрации нестационарных картин полос в моделях из таких низкомодульных материалов, как полиуретановые каучу-ки, авторы широко пользуются камерой «Фастакс». При этом

Во всех случаях модели были изготовлены из низкомодульных материалов. Определение деформаций в приведенном здесь примере производилось методами муаровых полос и сеток.

Методика эксперимента. Модели были сделаны из низкомодульных материалов, рассмотренных в разд. 5.3. Регистрацию общих картин полос в течение всего периода удара производили камерой «Фастакс», а регистрацию картин полос непосредственно около отверстия в отдельные моменты времени после удара осуще-

В настоящем разделе рассмотрены результаты исследования, аналогичного описанному в предыдущем разделе [12]. Здесь также были использованы модели из низкомодульных материалов.

Тензометрические методы являются основным средством измерения деформаций в натурных конструкциях ВВЭР. Они также применяются при исследовании напряжений на моделях из натурных и низкомодульных материалов. Измерения в этих методах имеют дискретный характер, и норма погрешности, как правило, задается в пространстве Z,2> что соответствует заданию среднеквадратичной величины погрешности. В тензо-метрических методах возможна постановка системы измерений, когда норма погрешности может задаваться в пространстве С, но это представляет значительные технические трудности.

В связи со сложностью формирования граничных условий и назначения указанных параметров в расчетных схемах в целом ряде случаев возникает необходимость (см. гл. 2) в переходе к следующей стадии уточнения напряженно-деформированных состояний ВВЭР. Эта стадия включает в себя упругое моделирование (плоские и объемные модели из оптически активных и низкомодульных материалов) не только рассматриваемых зон концентрации напряжений (резьбы, отверстия, патрубки, наплавки, дефекты) , но и целых узлов ВВЭР (зоны главного разъема, опорные конструкции) . Для дальнейших уточнений условий механической, тепловой, гидродинамической, вибрационной нагруженное™ используются металлические модели в масштабе от 1 : 5 до 1 : 1. При этом удается устанавливать не только номинальные и местные напряжения, но и условия разрушения, а по ним назначать и уточнять запасы прочности и долговечности [10].

Метод тензометрических моделей из низкомодульных материалов. Тензометрические модели из материала с низким модулем упругости применяются для решения следующих задач: определение напряжений, усилий и перемещений в сложных конструкциях при заданных силовых нагрузках; разработка и проверка методов расчета напряжений и перемещений; сопоставление и выбор вариантов конструкций при проектировании по условиям прочности и жесткости; выбор типа нагружения и расположения точек измерений при исследовании натурных конструкций в условиях стендовых и эксплуатационных испытаний; оценка по данным натурной тензометрии напряжений в конструкции в местах, где не проводились измерения деформаций.

— экспериментальные методы фотоупругости, тензочувстви-тельных покрытий, моделирования из низкомодульных материалов, математических моделей и натурной тензометрии.

Напряженно-деформированное состояние в моделях из низкомодульных материалов создается под действием собственного веса модели. На таких моделях решаются задачи плоского напряженного состояния и плоской деформации. Условия подобия выбираются по формулам (19), (28) — (33). Если при моделировании заданной глубины заложения выработки нельзя изготовить модель необходимой высоты, то имитацию соответствующей