Протекают одновременно

и химическая активность, тем быстрее в нем протекают химические реакции и физические процессы растворения окислов, сульфидов и т. п. Однако для надежного закрытия металла шва шлак не должен быть чрезмерно жидким, это особенно важно при-сварко на вертикальной плоскости и в потолочном положении. Для таких шлаков важно, чтобы переход из жидкого в твердое состояние совершался как можно быстрее.

В топливных печах химической промышленности, применяемых при производстве тех или иных продуктов, часто протекают химические процессы, сопровождающиеся выделением или поглощением теплоты. Так, промышленный способ производства фосфора основан на реакции восстановления природного фосфорита углеродом в присутствии двуокиси кремния, протекающей при высоких температурах в печах (1600- 1800 К),

Источником теплоты является топливо, используемое в настоящее время во все возрастающих количествах. При горении органического топлива протекают химические реакции соединения горючих элементов топлива (углерода С, водорода Н и серы S) с окислителем — главным образом кислородом воздуха. Реакции горения протекают с выделением тепла при образовании более стойких соединений — СОг, 5О? и Н2О. Эти реакции связаны с изменением электронных оболочек атомов и не касаются ядер, так как при химических реакциях ядра реагирующих атомов остаются нетронутыми и целиком переходят в молекулы новых соединений. В 1954 г., после пуска в СССР первой в мире промышленной атомной электростанции мощностью 5 Мет, наступил век промышленного использования ядерного топлива, т.е. тепла, выделяющегося при реакциях распада атомных ядер некоторых изотопов тяжелых элементов U235, U238 и Ри239. Вследствие ограниченности ресурсов топлива в Европейской части СССР, а также в районах, удаленных от месторождений органического топлива, в СССР строят мощные атомные электрические станции, и тем не менее основным источником тепла остается органическое топливо, о котором ниже приведены краткие сведения. В качестве топлива используют различные сложные органические соединения в твердом, жидком и газообразном состоянии. В табл. 16-1 приведена общепринятая классификация топлива по его происхождению и агрегатному состоянию.

Под инженерными сооружениями подразумеваются промышленные и общественные здания, мосты, тоннели, телебашни, антенны, резервуары и т. д. Содержание понятия машина в последнее время очень расширилось. Сейчас часто под этим понятием подразумевают всякое устройство, которое служит для осуществления какого-либо процесса. В недавнем прошлом подразумевалось, что этот процесс обязательно связан с механическим движением. Однако в наше время существуют машины и совсем иного рода, например вычислительные машины, машины химического производства, атомные реакторы и т. д. В этих устройствах совершаются электронные процессы, протекают химические реакции или происходит перенос теплоты, а механическое движение или отсутствует, или имеет второстепенное значение. Для такого рода устройств, по-видимому, больше подходит термин «аппараты».

Известно большое количество реагирующих систем, в которых в диапазоне температур, представляющем интерес для ядерной энергетики [298], протекают химические реакции, сопровождающиеся изменением числа молей. Наиболее изученной из этих систем в настоящее время является диссоциирующая четырехокись азота [29, 417]. Физико-химические свойства N2O4 позволяют осуществить как газовые, так и конденсационные циклы [296—298,416].

К химическим ррт-2 такого вида относятся более оригинальные устройства. Это тепловые двигатели, в которых, как обычно, происходит подвод теплоты от какого-либо внешнего источника при высокой температуре (например, путем сжигания топлива). Казалось бы, тут ррт-2 ни при чем и принцип Карно не нарушается. Однако это не так. Изобретатели утверждают, что, используя специальное рабочее тело, в котором протекают химические реакции, можно получить работу большую, чем это позволяет принцип Карно. А это значит, что добавочная работа получается уже вопреки второму закону. Поэтому двигатель подобного вида, хотя внешне был бы вполне респектабельным, представлял бы собой ррт-2, выдавая «незаконную» дополнительную работу.

протекают химические реакции между расплавленным металлом и газами окружающей его атмосферы. Происходит уменьшение в металле шва таких элементов, как углерод, кремний, марганец и других, влияющих на прочностные характеристики металла. Одновременно металл шва насыщается кислородом, азотом, которые неблагоприятно влияют на механические свойства стали и на ряд других свойств металлов, что и подтверждается графиками, показанными на рис. 8.

ное движение не связано с горением, т. е. с наличием источников выделения энергии, изменяющих концентрационные, скоростные и температурные поля потока. Еще меньше сведений имеется о том, как протекают химические реакции в турбулентном факеле пламени при переменных температурах и концентрациях.

вективной диффузии), уравнение движения и уравнение неразрывности. Последние два уравнения имеют тот же вид, что и для химически однородной жидкости. Если в потоке протекают химические реакции, к этой системе уравнений необходимо добавить уравнение химической кинетики, описывающее скорость образования соответствующих компонентов смеси. Кроме того, должны быть заданы уравнения, описывающие зависимость физических свойств смеси от температуры, давления и концентрации. Для решения конкретных задач тепло- и массообмена должны быть также сформулированы начальные и граничные условия. В результате решения той или иной задачи могут быть найдены поля температуры, концентрации и скорости, а затем вычислены потоки тепла и вещества в любой точке системы, в том числе на ее границах. Плотность потока массы данного компонента движущейся смеси на границе ее раздела с другой средой или фазой (т. е. на границе газ — жидкость, газ — твердое тело или жидкость — твердое тело) при отсутствии на границе химических реакций определяется по соотношению

Для получения композитов с оптимальными свойствами межфазное взаимодействие должно быть ограниченно, поскольку интенсивное взаимодействие приводит к ухудшению механических свойств композиционного материала. При высоких температурах на поверхности волокон композита протекают химические реакции. Если химическая реакция затрагивает тонкий слой, то это даже упрочняет связь волокна с матрицей, но если слой утолщается, то продукты реакции могут сильно ослабить эту связь, кроме того, волокно может разрушиться. Актуальная научно-техническая задача - изучение реакций на межфазных границах. Химическое взаимодействие может происходить как при изготовлении композитов, так и при их высокотемпературной эксплуатации.

Способы изготовления композитов с металлической матрицей весьма разнообразны. Трудности связаны с высокими температурами, при которых происходит пропитка арматуры металлическим расплавом. При высоких температурах протекают химические реакции на поверхности армирующих элементов. Если химическая реакция затрагивает тонкий граничный слой, то это упрочняет связь армирующего элемента с матрицей, но если слой утолщается, то продутсгы реакции могут сильно ослабить связь и даже вызвать разрушение. Отсюда следует актуальная научная физико-химическая проблема изучения реакции на межфазных границах.

Обычно кавитационное и эрозионное воздействия протекают одновременно и усиливают друг друга. В ряде случаев это кави-тационно-эрозионное разрушение возрастает в результате одновременного протекания коррозионных процессов.

В первом случае коррозионные процессы получили название коррозии металлов с водородной деполяризацией, во втором — коррозии металлов с кислородной деполяризацией. Иногда оба катодных деполяризующих процесса протекают одновременно и параллельно, например при коррозии железа в разбавленных растворах серной или соляной кислоты в присутствии растворен-

Кристаллизация не происходит мгновенно по всему объему, а развивается постепенно. Она объединяет два элементарных процесса: возникновение центров кристаллизации (зародышей) и рост кристаллов из центров кристаллизации. Эти процессы протекают одновременно.

Прочность такого жидкотвердого агрегата близка к нулю, т. е. сопротивление деформированию практически отсутствует. Начиная с некоторой температуры, названной температурой верхней границы интервала хрупкости (Гв.г), металл переходит в стадию твердожидкого состояния, характеризующегося таким увеличением количества твердой фазы, при котором возможность жидкости перетекать между затвердевшими зернами резко уменьшается. При деформировании происходит заклинивание зерен и дальнейший процесс становится возможным только в случае пластической деформации самих зерен либо смещения их друг относительно друга. Обычно оба эти процесса протекают одновременно. Деформация такого двухфазного агрегата при условии сохранения сплошности в направлении действия сил Р возможна только при смятии отдельных точек контакта зерен (рис. 12.40,6, /—2, 3—7 и т. д.), поворота прилегающих зерен и их деформации. В ранней стадии такого деформирования

Поверхностный износ. При любых условиях эксплуатации и ухода неизбежен поверхностный износ деталей, соприкасающихся с другими деталями или средами. Характер и величина износа зависят от различных факторов, основные из которых — физико-механические свойства трущихся деталей и сред, удельные нагрузки, испытываемые при взаимодействии деталей, и относительные скорости движения. Разнообразные причины, приводящие к поверхностному износу трением в кинематических парах, свидетельствуют о том, что износ связан со многими сложными процессами в поверхностных слоях материала трущихся тел. Как правило, эти процессы протекают одновременно.

Поверхностный износ. При любых условиях эксплуатации и ухода неизбежен поверхностный износ деталей, соприкасающихся с другими деталями или средами. Характер и величина износа зависят от различных факторов, основные из которых — физико-механические свойства трущихся деталей и сред, удельные нагрузки, испытываемые при взаимодействии деталей, и относительные скорости движения. Разнообразные причины, приводящие к поверхностному износу трением в кинематических парах, свидетельствуют о том, что износ связан со многими сложными процессами в поверхностных слоях материала трущихся тел. Как правило, эти процессы протекают одновременно.

В реальных условиях все три вида теплообмена, как правило, протекают одновременно, например, в процессе теплопередачи от одной жидкой или газообразной среды к другой через разделяющую их стенку. В общем случае процессы теплообмена могут сопровождаться фазовыми переходами, химическими реакциями и уносом массы.

ГОРЯЧАЯ ДЕФОРМАЦИЯ — обработка металлов давлением (ковка, прокатка и т. п.) после нагрева заготовки до темп-ры, при к-рой процессы возврата протекают одновременно с самим деформированием. В этом случае деформация может продолжаться непрерывно, т. к. возврат уничтожает упрочнение, вызываемое деформацией.

Процессы эрозионного разрушения поверхностей характерны, например, для деталей глубинных насосов, перекачивающих глинистые растворы или нефть, механизмов угольных комбайнов, распределителей гидравлических и топливных агрегатов и др. Часто процессы эрозии и коррозии протекают одновременно.

В рекуперативных теплообменниках горячий и холодный теплоносители протекают одновременно, а тепло непрерывно передается через разделяющую их стенку (например, паровые котлы, отопительные приборы и др.). На рис. 37 показан рекуперативный теплообменник, в котором один теплоноситель протекает внутри труб, а второй омывает их наружные поверхности.

1. Сложный теплообмен. Разделение общего процесса переноса тепла на элементарные явления — теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение — производится в основном из методологических соображений. В действительности же эти явления протекают одновременно и, конечно, как-то влияют друг на друга. Конвекция, например, часто сопровождается тепловым излучением, теплопроводность в пористых телах — конвекцией и излучением в порах, а тепловое излучение — теплопроводностью и конвекцией.