Процессов радиационного

Биолог Н. Реймерс утверждает: «Нас (человечество) сейчас отделяет от тепловой смерти биосферы лишь один порядок величин. Будем использовать в 10 раз больше энергии, чем сейчас, и погибнем». Причина заключается в так называемом «парниковом эффекте»: содержащийся в атмосфере диоксид углерода ССЬ пропускает солнечные лучи на Землю, но препятствует охлаждению Земли путем излучения в космос. В последние годы ученые мира со все большим беспокойством говорят о повышении концентрации CU2 в атмосфере. Если эти опасения подтвердятся, человечеству в не таком уж отдаленном будущем придется резко ограничить потребление углеродсодержа-щих топлив. Кроме выбросов ССЬ, топли-восжигающие и теплоэнергетические установки производят тепловые загрязнения (выбросы нагретой воды и газов), химические (оксиды серы и азота), золу и сажу, которые с увеличением масштаба производства также создают серьезные проблемы. Исключить эти выбросы или хотя бы свести их к минимуму можно только на основе глубокого понимания процессов, протекающих в топливоис-пользующих установках. Фактически экология ставит человечество перед необходимостью делать производства безотходными.

По прочности паяные соединения уступают сварным. Паять можно углеродистые и легированные стали всех марок, твердые сплавы, цветные металлы, серые и ковкие чугуны. При пайке металлы соединяются в результате смачивания и растекания жидкого припоя по нагретым поверхностям и затвердевания его после охлаждения. Прочность сцепления припоя с соединяемыми поверхностями зависит от физико-химических и диффузионных процессов, протекающих между припоем и основным металлом.

В системе выпуска двигателей происходят реакции окисления окиси углерода и углеводородов ОГ с избыточным кислородом. Эти процессы при относительно невысоких для реакций в газовой среде температурах (300 ... 800 СС) проходят с малой скоростью. Для ускорения протекающих реакций используют катализаторы. Механизм действия катализатора сложен. В основе окислительных процессов, протекающих на катализаторах, лежат процессы диссоциативной адсорбции кислорода и продуктов неполного сгорания, вследствие чего скорость их химического взаимодействия резко возрастает.

Скорости анодного и катодного процессов, протекающих с участием свободных электронов, как и всех электрохимических процессов, в соответствии с законами электрохимической кинетики (см. с. 198), зависят от величины электродного потенциала металла.

Для электрохимических процессов, протекающих с постоянной скоростью во времени, т. е. когда i = const =j= f (т), и для близких значений температур, когда все величины, определяющие i, изменяются с изменением температуры по сравнению с изменением константы незначительно, эту зависимость можно представить следующим уравнением:

Современное развитие химической промышленности и высокотемпературной техники, возникновение новых технологических процессов, протекающих в весьма жестких агрессивных условиях, интенсификация старых 'производств предъявляют к конструкционным материалом весьма серьезные требования.

Гетерогенно-электрохимический и гомогенно-электрохимический механизмы коррозии обычно накладываются один на другой, реализуясь одновременно. Соотношение скоростей процессов, протекающих по одному и другому механизму, в зависимости от конкретных условий может изменяться в широком диапазоне, но

Для определения химической стойкости материалов органического происхождения, в особенности пластических масс, прибегают к различным методам, в зависимости от процессов, протекающих при действии на материал агрессивной среды (диффузионные процессы, набухание материала, химическое взаимодействие и др.). Для некоторых материалов органического происхождения разработаны специальные косвенные методы определения их химической стойкости. Так, например, для оценки устойчивости фаолита известен метод, по которому суммируются следующие показатели: изменение веса материала, изменение внешнего вида образца и его размеров, изменение внешнего вида агрессивной среды.

кого раствора, образования коллоидной массы в виде студня я частичной или полной его кристаллизации. В результате этих физико-химических процессов, протекающих неодинаково для различных видов вяжущих материалов, происходит обычно прогрессирующее нарастание прочности.

Однако принято считать, что при соединении металлов в твердом состоянии имеет значение не только схватывание, но и спекание. Спекание — комплекс диффузионных процессов, протекающих во времени при повышенных температурах. Схватывание — бездиффузионное явление — объединение кристаллических решеток, находящихся в контакте тел в результате их совместного пластического деформирования. Относительная роль схватывания и спекания в разных методах соединения металлов различна и определяется в основном температурой, временем и давлением в контакте. Например, диффузионную сварку при большом времени выдержки можно считать основанной на явлении спекания. Во всех остальных случаях схватывание первично, а диффузионные и рекристаллизационные процессы, если они вообще происходят, вторичны.

Для наблюдения периодических и разовых быстропротекающих процессов используют электроннолучевые осциллографы. Осциллографы могут быть рассчитаны на наблюдение одного процесса (однолучевые), двух процессов (двухлучевые) и более. Примерами однолучевых осциллографов могут служить осциллографы: С1-19Б — низкочастотный осциллограф, работающий в диапазоне частот 0—1 МГц, имеющий два усилителя, чувствительность 2 мВ/см, входное сопротивление 10 МОм и входную емкость 12 пФ; С1-48Б — полупроводниковый малогабаритный осциллограф с аналогичными параметрами. Двухлучевой осциллограф С1-18 работает в диапазоне 0—1 МГц, чувствительность его 1 мВ/см, входное сопротивление 0,5 МОм, входная емкость 50 пФ; С1-55—полупроводниковый осциллограф для диапазона 0—10 МГц с чувствительностью 10 мВ на деление, входным сопротивлением 1 МОм и входной емкостью 40 пФ. Отдельные осциллографы имеют трубки с длительным послесвечением, позволяющим наблюдать кривые процессов, протекающих в течение наносекунд.

При моделировании процессов радиационного упрочнения в основном используются модели взаимодействия дислокаций с внутренним полем точечных барьеров. Их пространственное распределение часто аппроксимируют хаотическим распределением [25]. За основу моделей обычно берется теория Орована для атермического огибания дислокациями имеющихся стопоров. Приложение сдвигового напряжения т заставляет дислокационные сегменты выгибаться до радиуса равновесной кривизны для данного напряжения R = Т jib = = [гЬ/2т (рис. 14), где Т„= jiba/2 — линейное натяжение дислокации.

В книге изложены теоретические основы и методы экспериментального исследования процессов радиационного и сложного теплообмена. Рассмотрены различные методы расчета теплообмена излучением. Проведен анализ подобия процессов радиационного теплообмена и изложены методы его экспериментального исследования. Даны методы теоретического и экспериментального исследования сложного теплообмена. Приведены решения ряда задач радиационного и сложного теплообмена и некоторые экспериментальные результаты.

Изучение процессов радиационного и сложного теплообмена проводилось особенно интенсивно в течение последних десятилетий как в СССР, так и за рубежом. При этом следует указать на большое значение работ советской школы теплофизиков, являющихся пионерами в этой области науки. Бурное развитие новой техники сильно интенсифицировало в последнее время исследования радиационного и сложного теплообмена. Было выполнено и опубликовано большое количество теоретических и

С этой целью в первой части настоящей книги изложены физические основы теплового излучения. Рассмотрены природа электромагнитной энергии, процессы испускания и взаимодействия излучения и вещества. Дано понятие поля излучения и основных характеризующих его величин, необходимых при рассмотрении процессов радиационного теплообмена. Затем изложены законы термодинамически равновесного излучения, позволяющие связать процессы теплового излучения с температурой и радиационными параметрами вещества.

теряемой телом за счет собственного излучения, могут быть самыми различными. В зависимости от их характера возникающее излучение носит то или иное название. Предметом исследования при рассмотрении процессов радиационного теплообмена является тепловое излучение, которое возникает за счет превращения теплоты излучающего тела в электромагнитную энергию (энергию излучения). Основной величиной, характеризующей тепловое состояние тела, является его температура. Поэтому тепловое излучение часто называют также температурным.

г) Характеристики излучения поверхности, закон Ламберта. При изучении процессов радиационного теплообмена приходится иметь дело не только с объемным излучением среды, но и с излучением поверхности различных тел, входящих в излучающую систему. Физически поверхность тела есть не что иное как граница раздела двух сред, имеющих различные оптические свойства. При этом, естественно, излучает не сама геометрическая поверхность, а частицы вещества, находящиеся с другой стороны границы раздела. Электромагнитная энергия, испускаемая частицами тела в направлении границы раздела, проходящая через эту границу и распространяющаяся в граничащей с ним среде, называется собственным излучением рассматриваемого тела. Все количественные характеристики собственного излучения тела относят к единице его поверхности.

тами излучения и поглощения. Роль аргумента здесь будет выполнять спектральная объемная плотность результирующего излучения т]рез v, являющаяся критерием неравновесности процессов радиационного теплообмена в объеме среды.

Естественно возникает вопрос, насколько справедливым является принятие гипотезы локального термодинамического равновесия, позволяющей распространить законы равновесного излучения на реальные случая процессов радиационного теплообмена. Ответ на этот вопрос зависит от конкретных условий, при которых протекает теплообмен излучением. Ряд оценочных расчетов показывает, что при не очень больших плотностях результирующего излучения (теоретически при

Эта форма записи уравнения переноса и используется в качестве основного исходного уравнения для исследования процессов радиационного теплообмена, а также для построения различных методов его расчета.

В последнее время автором совместно с Г. Л. Поляком ![Л. 88, 350] был предложен метод исследования и расчета радиационного теплообмена, получивший название тензорного приближения. В основе этого метода лежат тензорные представления вектора потока излучения, используемые и рассматриваемые в ряде работ (Л. 22, 26, 27, 68, 87, 346] при анализе процессов радиационного переноса в ослабляющих средах. Основные уравнения тензорного приближения получаются из исходного уравнения переноса излучения (3-18) и граничных условий к нему (3-20).

По-видимому, впервые аппарат интегральных уравнений был применен для описания процесса переноса излучения в плоском слое среды О. Д. Хвольсоном [Л. 92]. В дальнейшем Д. Гильберт [Л. 356] использовал интегральные уравнения для анализа радиационного теплообмена в бесконечно простирающейся поглощающей среде. Применительно к задачам теплообмена излучением в системах с диатермической средой интегральные уравнения были использованы в работах Г. Л. Поляка [Л. 19, 93],и Иоганссона {Л. 357]. Для более общего случая поглощающей и рассеивающей среды интегральные уравнения теплообмена излучением были составлены и проанализированы Г. Л. Поляком [Л. 23]. Широкое применение для анализа процессов радиационного теплообмена нашли интегральные уравнения в работах Ю. А. Сурикова (Л. 94—96], который использовал их для построе-