Образующиеся кристаллы

Основным элементом конденсатора (см. рис. 1.3,6) является пористая металлическая пластина с размещенными в ней трубами для движения охладителя. Под действием перепада давлений пар поступает внутрь охлаждаемой структуры, полностью конденсируется и образующийся конденсат выдавливается из нее в отводящий коллектор.

ПАРОВОЕ ОТОПЛЕНИЕ — система отопления, в к-рой теплоносителем является водяной пар, подаваемый по трубопроводам (паропроводам) в на-греват. приборы, установл. в отапливаемых помещениях. В системах П. о. используется св-во пара при его конденсации в нагреват. приборах выделять теплоту парообразования; образующийся конденсат по конденсатопроводу возвращается в сеть централизованного теплоснабжения или в паровой котёл, находящийся в отапливаемом здании. При устройстве П. о. может быть применён и отработавший пар (напр., от паровых машин, турбин и др. оборудования).

Из курса термодинамики известно, что термический к. п. д. паровой турбины тем выше, чем ниже температура пара в конце расширения. Для получения низкой температуры в выпускном патрубке турбины, как следует из свойств водяного пара, давление должно быть ниже атмосферного, т. е. должен быть создан вакуум. Это достигается в результате конденсации отработавшего пара, охлаждаемого циркуляционной водой; образующийся конденсат откачивается насосами. При конденсации скрытая теплота парообразования отработавшего пара воспринимается циркуляционной водой, температура которой повышается.

Цистерны с мазутом поступают по подъездным железнодорожным путям 1 и мазут из них сливается в приемные лотки 2. По этим лоткам топливо самотеком поступает в ма-зутохранилища 3, которые в настоящее время, как правило, выполняют подземными, железобетонными, цилиндрическими или прямоугольными. Для обеспечения необходимой подвижности топлива в приемном устройстве предусматривается паровой разогрев мазута с помощью расположенной вдоль подъездных путей системы паропроводов, от которой гибкими стальными шлангами пар можно подать непосредственно в железнодорожные цистерны. Топливо в сливных лотках 2 обогревается паровыми трубами. В мазуто-хранилищах топливо подогревается при помощи стальных змеевиков 4, по которым проходит пар. Образующийся конденсат отводится через конденсационные горшки 7. Из ма-зутохранилища по мере надобности топливо подается насосами 9 в котельную по мазутопроводу 10. При установке поршневых насосов на напорном мазутопроводе для выравнивания пульсаций давления ставят воздушный колпак //. Мазутные насосы обычно размещают в непосредственной близости от мазутохранилищ и, как правило, на уровне дна мазутохранилища с тем, чтобы они всегда находились под

Самым распространенным и высокоэффективным является метод обезжиривания горячим жидким растворителем (рис. 2.1). Растворитель, находящийся в баке, может нагреваться до температуры кипения. В верхней части бака имеется кольцевой отсек с проходящим внутри него охлаждающим змеевиком, в котором горячий пар растворителя конденсируется в жидкость. Образующийся конденсат собирается на дне отсека, а оттуда вытекает в расположенный ниже главный резервуар с жидкостью, после чего пройденный цикл возобновляется. В крышке-бака имеется вентиляционная труба для вывода

В зависимости от марки резины или эбонита и принятого метода крепления резиновых обкладок к металлу вулканизацию осуществляют следующими способами: в вулканизационных котлах под давлением — острым паром или горячим воздухом; в гуммируемом аппарате под давлением — горячим воздухом или острым паром; в гуммируемом аппарате без давления — паром, горячей водой и/ти горячим раствором хлористого кальция. Продолжительность процесса вулканизации для каждого способа зависит от состава и толщины резиновых обкладок, формы и толщины стенок аппаратов, вида теплоносителя. В качестве теплоносителя наибольшее применение находит насыщенный пар, имеющий строго определенную температуру конденсации при данном давленищ выдерживаемую в течение всего процесса; однако образующийся конденсат частично вымывает отдельные составляющие резиновой смеси, что ухудшает физико-механические показатели и химическую стойкость покрытия. При вулканизации горячим воздухом коррозионная стойкость и срок службы гуммированного покрытия повышаются на 20—25 % по сравнению с вулканизацией насыщенным паром, что весьма важно при эксплуатации в агрессивных средах при повышенных температурах.

На поверхности теплообмена, температура которой ниже температуры насыщения, возникает конденсация пара. Если образующийся конденсат смачивает поверхность, то конденсация является пленочной', если конденсат не смачивает поверхности, конденсация оказывается капельной. На технических поверхностях при конденсации чистого водяного пара обычно наблюдается пленочная конденсация. Устойчивая капельная конденсация может быть получена путем покрытия поверхности или введения в пар некоторых веществ (олеаты, стеараты или пальмитаты меди, цинка и железа), которые делают поверхность гидрофобной (т. е. несмачиваемой) по отношению к конденсату.

Исследования качества конденсата из продуктов сгорания природного газа, проведенные М. Б. Равичем, Л. И. Друски-ным в МИНГ им. Губкина и Г. М. Климовым в Горьковском инженерно-строительном институте, показали достаточно высокие качества его. Будучи лишен взвешенных веществ, карбонатной жесткости, имея сухой остаток менее 5 мг/л, конденсат является почти бессолевой водой, превосходит в этом смысле воду, умягченную в водоподготовительных установках промышленных котельных, и после дегазации вполне может быть использован для питания котлов низкого давления [102]. Но при этом следует отметить, что образующийся конденсат имеет явно выраженную кислотную реакцию (его pH~3,5-f-4,0), если нет встроенного декарбонизатора, как например в КТАНах, в которых можно ожидать интенсивную коррозию. В агрегатах АЭМ-0,6, имеющих декарбонизатор, рН будет, по-видимому, не менее 5,0—6,0. В этих условиях коррозионная активность I контура будет ниже, чем в КТАНах, но все же может быть заметной. Поэтому необходимо предусматривать мероприятия по нейтрализации образующегося в I контуре конденсата либо меры по антикоррозионной защите корпуса и всех элементов установки, омываемых этой водой, вплоть до изготовления их из коррозионно стойких сталей и других материалов.

На поверхности теплообмена, температура которой ниже температуры насыщения возникав/ конденсация пара. Если образующийся конденсат смачивает по-

Приведенные выше закономерности справедливы только тогда, когда весь образующийся конденсат направляется на впрыск. В конструкциях с переливом часть конденсата возвращается в барабан и выработка конденсата в общем случае больше, чем расход его на впрыск.

В подогреватель высокого давления 11 пар подводится из первого нерегулируемого отбора турбины. Образующийся конденсат подается через кояденсациониый горшок 12 непосредственно в .напорный трубопровод основного конденсата турбины (с помощью смесителя 14 на фиг. 81) за счет наличия перепада давления. Для обеспечения нормальной работы подогревателя при пониженных нагрузках турбины, когда снижается давление ^нерегулируемого отбора, предусматривается второй 'комдегаеацио'неый горшок 13, устанавливаемый на несколько более высоком уровне по сравнению с первым, который предназначается для слква конденсата греющего пара либо в вакуумный расширительный бачок 5, либо непосредственно в конденсатор. В случае аварийного переполнения парового пространства подогревателя высокого давления приходит в действие импульсный механизм, который производит отключение подогревателя от системы питательной воды.

В первом случае распад начинается при температуре вблизи точки / (для сплава /). Кристаллы ip-фазы образуются преимущественно на границах зерен, так как работа образования центра кристаллизации на границе зерна меньше, чем внутри зерна. Критический размер зародыша должен быть относительно большим, так как переохлаждение мало. Дальнейшее охлаждение должно привести к выделению новых кристаллов и к росту выделившихся. Образующиеся кристаллы ip-фа-зы не имеют определенной ориентации относительно исходной «-фазы, а внешняя форма их приближается к сфероиду, так как эта форма обладает минимумом свободной энергии. Кристаллы растут постепенно, атомы преодолевают энергетический барьер и на границе раздела а- и р-фаз один за другим встраиваются в решетку выделяющейся фазы.

возникла разность свободных энергий между исходной и образующейся, новой, модификациями. В твердом металле в отличие от жидкого возможно достижение очень больших степеней переохлаждения. Полиморфное превращение по своему механизму кристаллизационный процесс и осуществляется путем образования зародышей и последующего их роста. Образование зародышей идет с соблюдением принципа структурного и размерного соответствия. Рост зерен новой фазы, например, а (при охлаждении) происходит путем неупорядоченных, взаимно не связанных переходов отдельных атомов (группы атомов) через межфазную pVa границу. В результате граница зерен a-фазы передвигается в сторону ис-ходных р-зерен, «поедая» их. Такой рост новой фазы может иметь место только при высоких температурах 1. Зародыши новой модификации наиболее часто возникают на границах зерна исходных кристаллитов или в зонах с повышенным уровнем свободной энергии. Вновь образующиеся кристаллы закономерно ориентированы по отношению к кристаллам исходной модификации. и h.e

Рассмотрим процесс полиморфного превращения сплава У. При температуре /3 (точка т^ р-твердый раствор в условиях равновесия становится неустойчивым, и в его кристаллах возникают зародыши а-твердого раствора 1, состав которого соответствует точке пг. Развитие превращения р -»- а возможно только при дальнейшем охлаждении сплава. Образующиеся кристаллы а-твердого раствора при понижении температуры изменяют свой состав по линии ab, а кристаллы р-твердого раствора — по линии ас. Так, при температуре /4 в равновесии находятся а-твердый раствор состава точки п2 и кристаллы р состава та.

Образующиеся кристаллы циркулируют с раствором до тех пор, пока ско-

При полиморфном превращении кристаллы (зерна) новой полиморфной формы растут в результате неупорядоченных, взаимно связанных переходов атомов через границу фаз. Отрываясь от решетки исходной фазы (например, Р), атомы по одиночке или группами присоединяются к решетке новой фазы (а), и, как следствие этого, граница зерна а-модификации передвигается в сторону зерна Р-модификации, «поедая» исходную фазу. Зародыши новой модификации наиболее часто возникают на границах зерен исходных кристаллитов. Вновь образующиеся кристаллы закономерно ориентированы по отношению к кристаллам исходной модификации.

При температурах ниже линии ас ^-твердый раствор в условиях равновесия становится неустойчивым и в его кристаллах возникают зародыши а-твердого раствора. Развитие превращения Р -*¦ а возможно только при дальнейшем охлаждении сплава. Образующиеся кристаллы сс-твердого раствора при понижении температуры изменяют свой состав по линии аЬ, а кристаллы р-твердого раствора — по линии ас.

Теперь рассмотрим кривые нагрева и охлаждения сплавов, в которых при охлаждении из жидкого состояния выделяется твердый раствор переменного состава. Диаграмма равновесия таких сплавов показана на рис. 65, а. Если сплав состава х охлаждать медленно без переохлаждения из жидкого состояния, он начнет затвердевать при температуре, соответствующей точке х, лежащей на кривой ликвидуса; первые образующиеся кристаллы будут иметь состав у. Затвердевание происходит

Перечисленные условия дают возможность фиксировать термические остановки в области температур до 1100° с точностью до ±0,3°. Как будет показано в главе 13, эта степень точности обычно больше точности, с которой можно определять состав расплава в момент затвердевания. Конечно, самая высокая ' точность получается только при отсутствии переохлаждения. Когда имеется заметное переохлаждение, то необходимо продолжить определение термической остановки. В этом случае первую кривую, полученную с переохлаждением, можно использовать для приблизительного суждения о положении точки затвердевания сплава. Затем опыт повторяют в условиях, которые обеспечивают более энергичное перемешивание металла и уменьшение скорости охлаждения до 0,5 град/мин. Если это не устраняет переохлаждения, должен быть применен метод модификации расплава. Для этого в верхней части тигля должны быть предусмотрены отверстия, через которые опускаются небольшие крупинки твердого сплава; твердые частички опускаются, когда температура будет выше ожидаемой точки ликвидуса на 1—2°. Введенные частицы служат зародышами, у поверхности которых начинается кристаллизация. В зависимости от того, будет ли температура сплава выше или ниже точки ликвидуса, образующиеся кристаллы твердой фазы могут растворяться или продолжать расти.

Теперь рассмотрим кривые нагрева и охлаждения сплавов, в которых при охлаждении из жидкого состояния выделяется твердый раствор переменного состава. Диаграмма равновесия таких сплавов показана на рис. 65, а. Если сплав состава х охлаждать медленно без переохлаждения из жидкого состояния, он начнет затвердевать при температуре, соответствующей точке х, лежащей на кривой ликвидуса; первые образующиеся кристаллы будут иметь состав у. Затвердевание происходит

Перечисленные условия дают возможность фиксировать термические остановки в области температур до 1100° с точностью до ±0,3°. Как будет показано в главе 13, эта степень точности обычно больше точности, с которой можно определять состав расплава в момент затвердевания. Конечно, самая высокая ' точность получается только при отсутствии переохлаждения. Когда имеется заметное переохлаждение, то необходимо продолжить определение термической остановки. В этом случае первую кривую, полученную с переохлаждением, можно использовать для приблизительного суждения о положении точки затвердевания сплава. Затем опыт повторяют в условиях, которые обеспечивают более энергичное перемешивание металла и уменьшение скорости охлаждения до 0,5 град/мин. Если это не устраняет переохлаждения, должен быть применен метод модификации расплава. Для этого в верхней части тигля должны быть предусмотрены отверстия, через которые опускаются небольшие крупинки твердого сплава; твердые частички опускаются, когда температура будет выше ожидаемой точки ликвидуса на 1—2°. Введенные частицы служат зародышами, у поверхности которых начинается кристаллизация. В зависимости от того, будет ли температура сплава выше или ниже точки ликвидуса, образующиеся кристаллы твердой фазы могут растворяться или продолжать расти.

шва. Образующиеся кристаллы с наибольшей скоростью растут в направлении, противоположном отводу теплоты, т.е. перпендикулярно к стенкам формы. Скорость затвердевания, т.е. перехода из жидкой в твердую фазу, зависит от скорости роста кристаллов, определяемой скоростью охлаждения, и от числа центров кристаллизации. От этого зависит и характер образующейся структуры: при небольшом числе центров кристаллизации рост их не ограничивается, получаются кристаллы большого размера древовидной формы -дендриты (рис. 1.4). Если процесс кристаллизации происходит из многих центров, то ветви дендритов при росте ограничивают друг друга и искажаются. Кристаллы неправильной формы называются зернами или кристаллитами. Комплекс кристаллитов образует поликристаллическую структуру (рис. 1.5).