Направлений использования

В качестве арматуры пррстранствен-но-армированных композиционных,материалов используют как стекловолокно, жесткость которого сравнительно невелика, так и высокомодульные углеродные волокна. Наибольшее распространение углеродные волокна получили при создании трехмерноар-мированных материалов типа углерод-углерод [90, 91, ПО, 111, 116, 123, 124, 125]. В настоящее время уже испытываются многомерные схемы армирования. Созданы и анализируются системы, имеющие пять и более направлений армирования. При равномерном расположении армирующих волокон по диагоналям куба (система четырех нитей) удается получить квазиизотропный материал, а изменяя соотношение арматуры в разных направлениях, можно создать материалы с заданными свойствами.

из больших диагоналей куба является одновременно и высотой тетраэдра. Боковые ребра тетраэдра совпадают с тремя ребрами куба, выходящими из одной вершины, а основанием тетраэдра является сечение куба вдоль трех диагоналей боковых граней. Ввиду симметрии структуры упругие свойства материала также обладают элементами симметрии: одно из направлений армирования является осью упругой симметрии третьего порядка. При повороте системы координат, связанной одной осью с направлением волокон, на угол 120° в плоскости основания тетраэдра все упругие свойства материала вследствие симметрии сохраняются.

Теоретически предельно допустимые значения коэффициентов армирования для некоторых типов структур приведены в табл. 1.2. Параметром т) (%) обозначена доля прямолинейных волокон, ортогональных плоскости укладки в общем объеме всей арматуры. Число направлений армирования для случая искривления волокон в плоскости условно принято равным трем (два направления в плоскости и одно ортогонально плоскости).

Как видно из анализа схем армирования только прямолинейными волокнами, отклонение направлений укладки волокон от однонаправленной и плоской схемы существенно снижает объемный коэффициент армирования материала. При трех взаимно ортогональных направлениях укладки волокон предельный коэффициент армирования [1пр снижается по сравнению со слоистой структурой на 25 %. Заметим, что для последней при любом числе направлений армирования характерно неизменное значение предельного коэффициента армирования япр = 0,785, равное коэффициенту однонаправленного материала с прямоугольной схемой укладки волокон.

При четырех направлениях армирования, из которых три создают изотропию свойств в плоскости (табл. 1.2, схема 5), цпр снижается по сравнению с коэффициентом армирования по гексагональной однонаправленной схеме 1 на 38 %. В схеме 5 вследствие косоугольной укладки волокон в плоскости при касании их с волокнами ортогонального к плоскости направления имеется больше свободных вакансий для заполнения связующим, чем в случае трех ортогональных направлений армирования (схема 4). В случае пространственного косоугольного армирования волокна укладываются по четырем направлениям (схема 6) параллельно каждой из двух ортогональных плоскостей с наклоном к третьей плоскости под углом ±а. Преимущество этой схемы состоит в эффективном

Схема армирования Число направлений армирования Укладка волокон волокон, opi НЫХ ПЛОСК01 «и, Я % 1„р

Число направлений армирования

Расчет упругих характеристик элементарного слоя содержит два этапа: определение характеристик приведенной матрицы за счет усреднения упругих свойств волокон, уложенных в направлении, перпендикулярном к плоскости слоя, со связующим; и расчет характеристик слоя исходя из упругих свойств волокон, параллельных плоскости слоя, и свойств модифицированной матрицы. Таким образом, последующий расчет деформативных характеристик слоистого материала определяется выбором направлений армирования, которые усредняются при модификации свойств матрицы или являются арматурой выделенного элементарного слоя.

ного из направлений армирования происходит путем изменения свойств матрицы по всему объему материала. Упругие характеристики слоя как дпухмерноармированного прямолинейными волокнами материала вычисляют по формулам табл. 3.2. Наложением слоев друг на друга завершается построение модели материала. Неоднородная структура пространственно-армированного материала представляется в виде пакета слоев, уложенных друг на друга, с различными свойствами (рис. 3.11). Каждый слой может содержать волокна в произвольном направлении, наличие волокон в направлении 3 учтено введением модифицированной матрицы. При таком подходе неоднородность структуры материала обусловлена только различием дефор-мативных свойств слоев. Достоверность расчета зависит от точности вычисления упругих констант отдельного слоя.

Волокна одного из направлений армирования касаются всех трех волокон остальных направлений. Переход к неплотной упаковке в случае равномерной плотности распределения волокон каждого направления не представляет труда и не рассматривается. Коэффициент армирования материала с неплотной упаковкой легко рассчитать через известное его значение для плотной упаковки с учетом шага между волокнами по формуле (1.1). Геоме-

Схему плотной упаковки волокон одного из направлений армирования, в частности волокон четвертого семей-

Существенный вклад в народнохозяйственную эффективность энергетики вносит и экспорт энергетических ресурсов. ЭК — самый крупный источник валютных поступлений. Доля топлива и энергии в экспорте до последнего времени постоянно росла и в 1985 г. составила около 53%, или 38 млрд руб. [14]. Доходы от продажи энергоресурсов позволяют импортировать те виды оборудования и материалов, которые способствуют ликвидации узких мест в экономике, ускоренному развитию как самого ЭК, так и других отраслей народного хозяйства. Эффективность экспорта топлива и энергии зависит от конкретных условий развития народного хозяйства и ЭК, от направлений использования валютных поступлений, от степени важности и дефицитности импортируемой продукции. Самое общее представление о величине предельного эффекта от экспорта топлива дают оценочные расчеты на межотраслевой динамической модели для условий относительно низких темпов развития экономики и дефицита некоторых видов оборудования и материалов, а также предположение о том, что экспорт осуществляется за счет дополнительной добычи природного газа, а импорт устраняет узкие места в ЭК и сопряженных отраслях (табл. 2.1).

Системы дальнего теплоснабжения с ВТГР. Среди большого числа возможных направлений использования тепла ВТГР перспективны энерготехнологические процессы, основанные на паровой конверсии метана. На рис. 6.13 показана принципиальная схема передачи и использования тепла ВТГР в химически связанном виде применительно к крупному промышленному узлу. В этой схеме продукты конверсия метана используются для производства аммиака, метанола, прямого восстановления железа, получения стали и проката.

Из сказанного ясно, что для выбора оптимальной структуры ЭК страны и ее регионов, рациональных направлений использования разных видов топлива, определения предельно допустимых выбросов вредных веществ с дымовыми газами топливосжигающих установок необходим количественный учет воздействия отходов технологических процессов на природную среду. Одним из первых практических шагов в этом направлении может быть оценка и ранжирование топлива с точки зрения его физико-химических свойств, влияющих на образование вредных продуктов при сжигании.

При рассмотрении вопроса об обеспеченности перспективного потребления нефти ее запасами необходимо также учитывать, что ситуация в значительной мере зависит от направлений использования нефти в предстоящее 20-летие. Здесь важно, пойдет ли дальнейшее развитие энергетического баланса капиталистических стран (в основном речь идет о Западной Европе и Японии) по пути сохранения достаточно широкого использования нефти во всех областях экономики или будет ориентировано на переход к ее узкоспециализированному использованию в качестве моторного топлива и сырья для нефтехимии (см. главу 6).

Формирование перспективных энергетических балансов США и стран Западной Европы будет зависеть в основном от решения трех вопросов: 1) масштабов и направлений использования жидкого топлива, 2) активности вовлечения в баланс ядерного горючего, 3) успехов в энергосберегающей политике.

2. Расходовать нефть в основном только на те цели, где использование продуктов ее переработки носит монопольный характер; это относится к использованию нефтепродуктов, как моторного топлива и нефтехимического сырья. Такая перестройка направлений использования нефти потребует больших усилий,

Одним из основных направлений использования электроэнергии в промышленности является электрификация технологических процессов производства.

При определении расчетной экономии народнохозяйственных затрат экономическая эффективность использования ВЭР определяется только исходя из замыкающих затрат на топливо. Расчеты экономической эффективности кладутся в основу выбора рациональных направлений использования ВЭР.

Выбор рациональных направлений использования горючих ВЭР осуществляется с учетом тех же принципиальных положений — централизации производства, укрупнения мощностей агрегатов, комбинирования производства тепла и электроэнергии и т. п.— которые берутся в основу выбора направлений использования первичного топлива, с полным учетом основной специфики горючих ВЭР — весьма ограниченной их транспортабельности. Во всех вариантах необходимо предусматривать максимально возможное использование горючих ВЭР.

Тепловая нагрузка предприятий основной химии также складывается из различных направлений использования тепловой энергии в технологических процессах производства химических продуктов, на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и т. п. Например, на суперфосфатных заводах пар расходуется на подогрев серной кислоты до 70°С и пульпы в смесителе. Основной расход пара связан с упариванием фосфорной кислоты в процессе производства суперфосфата. 30

Разработка и использование этих норм возможны на стадии текущего планирования при определении рациональных направлений использования БЭР в рамках оптимизации топливно-энергетических балансов крупных промышленных предприятий и промышленных узлов. Для перспективного планирования, которое всегда носит вероятностный характер, так как в процессе осуществления всякого перспективного плана неизбежны отклонения, целесообразно разрабатывать только удельные показатели выхода и возможного использования горючих, а также возможной выработки за счет использования тепловых БЭР. Разработка укрупненных нормативных показателей планирования использования БЭР состоит из следующих этапов: